Endozytose

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 13. November 2016
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Als Endozytose bezeichnet man die Aufnahme von flüssigen bzw. festen Stoffen durch eine Zelle. Mit Hilfe der Phagozytose nimmt die Zelle dabei feste Partikel auf, während bei der Pinozytose gelöste Moleküle internalisiert werden.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Endozytose?

Eukaryotische Zellen haben eine semipermeable Zellmembran, die nur wenige Teilchen passieren können. Damit auch Makromoleküle in die Zelle gelangen, muss die Membran durchdrungen werden. Durch die Endozytose können Teilchen aus dem Extrazellularraum aufgenommen werden, wobei es zwei verschiedene Formen der Endozytose - die Pinozytose und die Phagozytose - gibt.

Mit Hilfe der Endozytose werden vorwiegend Flüssigkeiten und Makromoleküle aufgenommen, Pathogene beseitigt und der Stoffwechsel aufrechterhalten. Außerdem spielt die Endozytose eine wichtige Rolle beim Weiterleiten von extrazellulären Signalen.

Funktion & Aufgabe

Mit Hilfe der Endozytose werden größere Partikel, Makromoleküle und Moleküle in die Zelle aufgenommen, was mittels Transportvesikeln passiert. Nachdem die Signalmoleküle an die Oberfläche der Zelle gebunden wurden, wird die Zellmembran eingestülpt und die aufgenommene Ladung umschlossen. Innerhalb der Zelle bildet sich ein Vesikel, das Endosom genannt wird. Tausende dieser Vesikel transportieren dann die Ladung durch eine Zelle, wobei sie entweder wiederverwertet oder abgebaut wird.

Durch die Endozytose ist eine kontrollierte Aufnahme möglich, außerdem spielt sie eine wesentliche Rolle bei der Immunantwort, der Gewebe- und Zellentwicklung, der Zellkommunikation sowie der Signaltransduktion. Des Weiteren ist sie auch an der neuronalen Signalübertragung beteiligt.

Mit Hilfe der Endozytose können Mikroorganismen abgewehrt werden, allerdings ist es auch möglich, dass auf endozytatischem Weg Viren oder unerwünschte Mikroorganismen in die Zelle gelangen.

Als Endozytose bezeichnet man die Aufnahme von flüssigen bzw. festen Stoffen durch eine Zelle.

Insgesamt können zwei unterschiedliche Formen der Endozytose unterschieden werden: die Pinozytose und die Phagozytose. Mittels der Phagozytose können größere Partikel internalisiert werden, darunter beispielsweise Makrophagen oder Leukozyten, auch Phagozyten genannt.

Die Phagozytose dient vorwiegend der Nahrungsaufnahme und entsorgt entartete Zellen sowie extrazelluläre Ablagerungen. Vermittelt wird die Phagozytose durch den Fc-Rezeptor, der Partikel erkennt, die mit IgG-Molekülen markiert sind.

Die Phagozytose wird auch als "Fremdkörper-Aufnahme" bezeichnet, da sich die Zelle fremdes Material einverleibt. Diese Fähigkeit besitzen ein- oder wenigzellige Eukaryoten, zu denen beispielsweise Algen oder Pilze zählen.

Mit Hilfe der Phagozytose kann der Körper exogene Antigene, wie Bakterien, bekämpfen. Die MHC-II-Rezeptoren merken sich die Partikel, die zerteilt wurden, sodass sie bei einem weiteren Befall abgewehrt werden können.

Im menschlichen Körper gibt es verschiedene Arten von Zellen, die zur Phagozytose fähig sind. Dazu zählen:

Der Prozess der Phagozytose ist mit der Immunität des Menschen eng verbunden. Daher spielen Zellen, die die Fähigkeit zur Phagozytose haben, eine wichtige Rolle bei der Abwehr von viralen bzw. bakteriellen Erkrankungen.

Durch die Pinozytose wird extrazelluläre Flüssigkeit aufgenommen, wobei die Zelle innerhalb kürzester Zeit die extrazelluläre Flüssigkeit sowie die Stoffe, die darin gelöst sind, internalisiert. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als Fluid phase-Endozytose.

In eukaryontischen Zellen gibt es vier unterschiedliche Formen der Pinozytose: die Makropinozytose, die Clathrin-abhängige Endozytose, die Caveolae-vermittelte Endozytose und die Clathrin- und Caveolae-unabhängige Endozytose.

Im Rahmen einer Makropinozytose kommt es zu einer Fusion der Plasmamembran mit den langen Membranausstülpungen, wodurch viel extrazelluläre Flüssigkeit miteingeschlossen wird.

Mittels der Clathrin-abhängigen Endozytose werden extrazelluläre Moleküle internalisiert. Dadurch können kontinuierlich wichtige Substanzen wie beispielsweise Eisen aufgenommen werden.

Als Caveolae bezeichnet man Einstülpungen der Plasmamembran, die die Form einer Flasche haben und zahlreiche Funktionen in der Zelle erfüllen. So sind sie beispielsweise für die Signaltransduktion verantwortlich. Caveolae werden aber in den Zellen sehr langsam internalisiert, sodass durch die Caveolea-vermittelte Endozytose keine großen Mengen an extrazellulärer Flüssigkeit aufgenommen werden.

Clathrin-unabhängige Mechanismen findet man in neuroendokrinen Zellen und in Neuronen, wo sie an der Wiederaufnahme von Proteinen in die Plasmamembran beteiligt sind.

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Krankheiten & Beschwerden

Die Endozytose ist ein zellulärer Prozess, durch den Signale weitergeleitet werden und Nahrung aufgenommen wird. Tritt eine Störung dieses Prozesses auf, so kann es zu Krankeiten kommen.

Etliche Erkrankungen können auf einen Defekt im Membrantransport zurückgeführt werden, darunter beispielsweise Tumore, Infektionen bzw. neurogenerative Krankheiten. Durch Mutationen in den Genen der Rab-Familie wird zum Beispiel die Charcot-Marie-Tooth-Neuropathie ausgelöst.

Dieses Syndrom ist eine Erkrankung des peripheren Nervensystems, bei dem die Gehfähigkeit eingeschränkt ist. Fußdeformitäten treten auf und die Muskeln ermüden sehr rasch. In den Füßen und Unterschenkeln bzw. in den Unterarmen und Händen kann es auch zu Muskelschwund kommen. Außerdem ist die Nervenleitgeschwindigkeit vermindert und die Betroffenen leiden an Gefühlsstörungen. Muskeleigenreflexe sind abgeschwächt oder fehlen ganz, darüber hinaus kann es im Laufe des Lebens auch zu Skelettdeformationen kommen.

Auch bei der Huntington-Krankheit ist die Endozytose gestört. Huntington ist ebenfalls eine neurodegenerative Erkrankung, bei der Nervenzellen absterben und Symptome wie Demenz, Bewegungsstörungen oder Wesensänderungen auftreten.

Huntington ist eine vererbte Krankheit, die durch das Protein Huntingtin verursacht wird. Bei den Betroffenen kommt das Basentriplett CAG bis zu 250mal vor, wohingegen es bei gesunden Menschen nur 9 bis 35mal auftritt. Die ersten Symptome machen sich meist zwischen dem 30. und 40. Lebensjahr bemerkbar, wobei die Erkrankung bis zu 20 Jahre andauern kann und letztlich einen tödlichen Verlauf hat.

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