Endozytose ist der Prozess, durch den Zellen Substanzen aus ihrer äußeren Umgebung verinnerlichen. Auf diese Weise erhalten Zellen die Nährstoffe, die sie zum Wachstum und zur Entwicklung benötigen. Durch Endozytose internalisierte Substanzen umfassen Flüssigkeiten, Elektrolyte, Proteineund andere Makromoleküle. Endozytose ist auch eines der Mittel, mit denen weiße Blutkörperchen des Immunsystem potenzielle Krankheitserreger einfangen und zerstören, einschließlich Bakterien und Protisten. Der Prozess der Endozytose kann in drei grundlegenden Schritten zusammengefasst werden.
Es gibt drei Haupttypen der Endozytose: Phagozytose, Pinozytose und Rezeptor-vermittelte Endozytose. Phagozytose wird auch als "Zellessen" bezeichnet und beinhaltet die Aufnahme von festem Material oder Nahrungspartikeln. Pinozytose, auch "Zelltrinken" genannt, beinhaltet die Aufnahme von in Flüssigkeit gelösten Molekülen. Rezeptorvermittelte Endozytose beinhaltet die Aufnahme von Molekülen basierend auf ihrer Wechselwirkung mit Rezeptoren auf der Oberfläche einer Zelle.
Damit eine Endozytose auftreten kann, müssen Substanzen in einem aus der Zellmembran gebildeten Vesikel eingeschlossen sein, oder Plasma Membran. Die Hauptkomponenten dieser Membran sind Proteine und Lipide, die die Flexibilität der Zellmembran und den Molekültransport unterstützen. Phospholipide sind für die Bildung einer zweischichtigen Barriere zwischen der äußeren zellulären Umgebung und dem Zellinneren verantwortlich. Phospholipide haben hydrophil (vom Wasser angezogen) Köpfe und hydrophob (von Wasser abgestoßen) Schwänze. Bei Kontakt mit Flüssigkeit ordnen sie sich spontan so an, dass ihre hydrophilen Köpfe dem Cytosol und zugewandt sind extrazelluläre Flüssigkeit, während sich ihre hydrophoben Schwänze von der Flüssigkeit weg in den inneren Bereich der Lipiddoppelschicht bewegen Membran.
Die Zellmembran ist semipermeabelDies bedeutet, dass nur bestimmte Moleküle über die Membran diffundieren dürfen. Substanzen, die nicht über die Zellmembran diffundieren können, müssen durch geholfen werden passive Diffusion Prozesse (erleichterte Diffusion), aktiver Transport (benötigt Energie) oder durch Endozytose. Bei der Endozytose werden Teile der Zellmembran entfernt, um Vesikel zu bilden und Substanzen zu internalisieren. Um die Zellgröße aufrechtzuerhalten, müssen Membrankomponenten ersetzt werden. Dies wird durch den Prozess von erreicht Exozytose. Im Gegensatz zur Endozytose, Exozytose beinhaltet die Bildung, den Transport und die Fusion von inneren Vesikeln mit der Zellmembran, um Substanzen aus der Zelle auszutreiben.
Phagozytose ist eine Form der Endozytose, bei der große Partikel oder Zellen verschlungen werden. Durch Phagozytose können Immunzellen wie Makrophagen den Körper von Bakterien, Krebszellen, virusinfizierten Zellen oder anderen schädlichen Substanzen befreien. Es ist auch der Prozess, durch den Organismen wie Amöben Nahrung aus ihrer Umgebung erhalten. Bei der Phagozytose kann die Phagozytose oder Phagozyten muss in der Lage sein, sich an die Zielzelle zu binden, sie zu verinnerlichen, abzubauen und den Müll zu vertreiben. Dieser Prozess, wie er in Immunzellen auftritt, wird nachstehend beschrieben.
Während Phagozytose Zellessen beinhaltet, Pinozytose beinhaltet das Trinken von Zellen. Flüssigkeiten und gelöste Nährstoffe werden durch Pinozytose in eine Zelle aufgenommen. Die gleichen grundlegenden Schritte der Endozytose werden bei der Pinozytose verwendet, um Vesikel zu internalisieren und Partikel und extrazelluläre Flüssigkeit innerhalb der Zelle zu transportieren. In der Zelle kann das Vesikel mit einem Lysosom verschmelzen. Die Verdauungsenzyme aus dem Lysosom bauen das Vesikel ab und geben seinen Inhalt zur Verwendung durch die Zelle in das Zytoplasma ab. In einigen Fällen verschmilzt das Vesikel nicht mit einem Lysosom, sondern wandert durch die Zelle und verschmilzt mit der Zellmembran auf der anderen Seite der Zelle. Dies ist ein Mittel, mit dem eine Zelle Zellmembranproteine und Lipide recyceln kann.
Die Pinozytose ist unspezifisch und tritt durch zwei Hauptprozesse auf: Mikropinozytose und Makropinozytose. Wie die Namen andeuten, Mikropinozytose beinhaltet die Bildung kleiner Vesikel (0,1 Mikrometer im Durchmesser), während Makropinozytose beinhaltet die Bildung größerer Vesikel (0,5 bis 5 Mikrometer Durchmesser). Mikropinozytose tritt in den meisten Arten von Körperzellen auf und die winzigen Vesikel bilden sich durch Knospenbildung aus der Zellmembran. Mikropinozytotische Vesikel genannt Caveolae wurden erstmals im Blutgefäßendothel entdeckt. Makropinozytose wird typischerweise in weißen Blutkörperchen beobachtet. Dieser Prozess unterscheidet sich von der Mikropinozytose dadurch, dass die Vesikel nicht durch Knospen, sondern durch Plasmamembranrüschen gebildet werden. Rüschen sind ausgedehnte Teile der Membran, die in die extrazelluläre Flüssigkeit hineinragen und sich dann auf sich selbst zurückfalten. Dabei nimmt die Zellmembran die Flüssigkeit auf, bildet ein Vesikel und zieht das Vesikel in die Zelle.
Rezeptorvermittelte Endozytose ist der Prozess, den Zellen zur selektiven Internalisierung spezifischer Moleküle verwenden. Diese Moleküle binden an spezifische Rezeptoren auf der Zellmembran, bevor sie durch Endozytose internalisiert werden. Membranrezeptoren finden sich in Regionen der Plasmamembran, die mit dem als bekannt bekannten Protein clatherine beschichtet sind mit Katherine beschichtete Gruben. Sobald das spezifische Molekül an den Rezeptor bindet, werden die Grubenregionen internalisiert und mit Catherine beschichtete Vesikel gebildet. Nach dem frühen Verschmelzen Endosomen (membrangebundene Säcke, die beim Sortieren von internalisiertem Material helfen), wird die Catherine-Beschichtung von den Vesikeln entfernt und der Inhalt in die Zelle entleert.