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Definition und Beispiele der Pinozytose

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Pinozytose: Flüssigphasenendozytose

Pinozytose ist eine Form der Endozytose, bei der Flüssigkeit und gelöste Moleküle von Zellen internalisiert werden. Mariana Ruiz Villarrea / Wikimedia Commons / Public Domain

Pinozytose ist ein zellulärer Prozess, bei dem Flüssigkeiten und Nährstoffe von Zellen aufgenommen werden. Auch als Zelltrink , Pinozytose ist eine Art von Endocytose , die die nach innen gerichtete Faltung der beinhaltet Zellmembran (Plasmamembran) und die Bildung von membrangebundenen, mit Flüssigkeit gefüllte Bläschen. Diese Vesikel transportieren extrazelluläre Flüssigkeit und gelöste Moleküle (Salze, Zucker usw.) durch Zellen oder lagern sie im Zytoplasma ab. Pinozytose, manchmal als fluid-Phase Endozytose , ist ein kontinuierlicher Prozess, der in den meisten Zellen und einem nicht-spezifische Internalisierung mittels Flüssigkeit und gelöste Nährstoffe auftritt. Da bei der Pinozytose Teile der Zellmembran bei der Bildung von Vesikeln entfernt werden, muss dieses Material ersetzt werden, damit eine Zelle ihre Größe beibehält. Membranmaterial wird durch Exozytose auf die Membranoberfläche zurückgeführt . Endozytotische und exozytotische Prozesse werden reguliert und ausgeglichen, um sicherzustellen, dass die Größe einer Zelle relativ konstant bleibt.

Die zentralen Thesen

  • Die Pinozytose, auch als Zelltrinken oder Flüssigphasenendozytose bekannt, ist ein kontinuierlicher Prozess, der in der Mehrzahl der Zellen auftritt. Flüssigkeiten und Nährstoffe werden von Zellen bei der Pinozytose aufgenommen.
  • Das Vorhandensein bestimmter Moleküle in der extrazellulären Flüssigkeit einer Zelle beschleunigt den Pinozytoseprozess. Ionen, Zuckermoleküle und Proteine ​​sind einige gängige Beispiele.
  • Mikropinozytose und Makropinozytose sind die beiden Hauptwege, die die Aufnahme von gelösten Molekülen und Wasser in Zellen ermöglichen. Wie die Präfixe bezeichnen, beinhaltet die Mikropinozytose die Bildung kleiner Vesikel, während die Makropinozytose die Bildung größerer Vesikel beinhaltet.
  • Die Rezeptor-vermittelte Endozytose ermöglicht es der Zelle, sehr spezifische Moleküle aus der extrazellulären Flüssigkeit über Rezeptorproteine ​​in der Zellmembran anzuvisieren und zu binden.

 

Pinozytose-Prozess

Die Pinozytose wird durch das Vorhandensein gewünschter Moleküle in der extrazellulären Flüssigkeit nahe der Zellmembranoberfläche ausgelöst. Diese Moleküle können Proteine. Zuckermoleküle und Ionen umfassen. Das Folgende ist eine allgemeine Beschreibung der Abfolge von Ereignissen, die während der Pinozytose auftreten.

Grundlegende Schritte der Pinozytose

  • Die Plasmamembran faltet sich nach innen ( invaginiert ) und bildet eine Vertiefung oder einen Hohlraum, der sich mit extrazellulärer Flüssigkeit und gelösten Molekülen füllt.
  • Die Plasmamembran faltet sich auf sich selbst zurück, bis sich die Enden der eingeklappten Membran treffen. Dadurch wird die Flüssigkeit im Vesikel eingeschlossen. In einigen Zellen bilden sich auch lange Kanäle, die sich von der Membran tief in das Zytoplasma erstrecken.
  • Die Fusion der Enden der eingeklappten Membran schneidet das Vesikel von der Membran ab, so dass das Vesikel zur Mitte der Zelle driften kann.
  • Das Vesikel kann die Zelle durchqueren und durch Exozytose in die Membran zurückgeführt werden oder mit einem Lysosom fusionieren . Lysosomen setzen Enzyme frei, die Vesikel aufbrechen und ihren Inhalt in das Zytoplasma entleeren, um von der Zelle genutzt zu werden.

 

Mikropinozytose und Makropinozytose

Die Aufnahme von Wasser und gelösten Molekülen durch Zellen erfolgt auf zwei Hauptwegen: Mikropinozytose und Makropinozytose. Bei der Mikropinozytose werden beim Eindringen der Plasmamembran sehr kleine Vesikel (mit einem Durchmesser von etwa 0,1 Mikrometern) gebildet, die innere Vesikel bilden, die von der Membran abknospen . Caveolae sind Beispiele für mikropinozytotische Vesikel, die in den Zellmembranen der meisten Arten von Körperzellen gefunden werden. Caveolae wurden zuerst in Epithelgewebe betrachtet , das Blutgefäße (Endothel) auskleidet .

Bei der Makropinozytose entstehen Vesikel, die größer sind als die durch die Mikropinozytose gebildeten. Diese Vesikel enthalten größere Mengen an Flüssigkeit und gelösten Nährstoffen. Die Vesikel haben eine Größe von 0,5 bis 5 Mikrometer Durchmesser. Der Prozess der Makropinozytose unterscheidet sich von der Mikropinozytose dadurch, dass sich in der Plasmamembran Rüschen anstelle von Invaginationen bilden. Rüschen entstehen, wenn das Zytoskelett die Anordnung der Aktin- Mikrofilamente in der Membran neu ordnet . Die Rüschen erstrecken sich Teile der Membran als armartige Vorsprünge in die extrazelluläre Flüssigkeit. Die Rüschen falten sich dann auf sich selbst zurück, umschließen Teile der extrazellulären Flüssigkeit und bilden Vesikel, die als Makropinosomen bezeichnet werden . Makropinosomen reifen im Zytoplasma und fusionieren entweder mit Lysosomen (Inhalte werden in das Zytoplasma freigesetzt) ​​oder wandern zum Recycling zurück zur Plasmamembran. Makropinozytose tritt häufig in weißen Blutkörperchen wie Makrophagen und dedritischen Zellen auf. Diese Zellen des Immunsystems nutzen diesen Weg, um die extrazelluläre Flüssigkeit auf das Vorhandensein von Antigenen zu testen.

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Rezeptorvermittelte Endozytose

Die Rezeptor-vermittelte Endozytose ermöglicht es den Zellen, Moleküle wie Protein aufzunehmen, die für eine normale Zellfunktion notwendig sind. Enzyklopädie Britannica / UIG / Getty Images

Während Pinozytose ein solider Prozess ist, um Flüssigkeit, Nährstoffe und Moleküle nicht selektiv aufzunehmen, gibt es Zeiten, in denen bestimmte Moleküle von Zellen benötigt werden. Makromoleküle wie Proteine und Lipide werden durch den Prozess der Rezeptor-vermittelten Endozytose effizienter  aufgenommen . Diese Art der Endozytose zielt auf bestimmte Moleküle in der extrazellulären Flüssigkeit ab und bindet diese durch die Verwendung von Rezeptorproteinen, die sich in der Zellmembran befinden. Dabei binden bestimmte Moleküle ( Liganden ) an bestimmte Rezeptoren auf der Oberfläche des Membranproteins. Einmal gebunden, werden die Zielmoleküle durch Endozytose internalisiert. Rezeptoren werden von einer Zellorganelle synthetisiert , die als endoplasmatisches Retikulum (ER) bezeichnet wird. Nach der Synthese sendet der ER die Rezeptoren zur weiteren Verarbeitung an den Golgi-Apparat. Von dort werden die Rezeptoren zur Plasmamembran geschickt.

Der Rezeptor-vermittelte endozytotische Weg ist üblicherweise mit Regionen der Plasmamembran assoziiert, die mit Catherine beschichtete Gruben enthalten . Dies sind Bereiche, die (auf der dem Zytoplasma zugewandten Seite der Membran ) mit dem Protein Catherine bedeckt sind. Sobald die Zielmoleküle an spezifische Rezeptoren auf der Membranoberfläche binden, wandern die Molekül-Rezeptor-Komplexe zu mit Catherine beschichteten Gruben und sammeln sich in diesen an. Die Grubenregionen invaginieren und werden durch Endozytose internalisiert. Nach der Internalisierung wandern die neu gebildeten, mit Catherine beschichteten Vesikel, die Flüssigkeit und gewünschte Liganden enthalten, durch das Zytoplasma und fusionieren mit frühen Endosomen  (membrangebundenen Säcken, die beim Sortieren von internalisiertem Material helfen). Die Catherine-Beschichtung wird entfernt und der Inhalt des Vesikels wird auf die entsprechenden Ziele gerichtet. Substanzen, die durch Rezeptor-vermittelte Prozesse erworben wurden, umfassen Eisen, Cholesterin, Antigene und Pathogene .

 

Rezeptorvermittelter Endozytoseprozess

Die Rezeptor-vermittelte Endozytose ermöglicht es den Zellen, hohe Konzentrationen spezifischer Liganden aus der extrazellulären Flüssigkeit aufzunehmen, ohne das Volumen der Flüssigkeitsaufnahme proportional zu erhöhen. Es wurde geschätzt, dass dieser Prozess bei der Aufnahme selektiver Moleküle mehr als hundertmal effizienter ist als die Pinozytose. Eine verallgemeinerte Beschreibung des Prozesses wird unten beschrieben.

Grundlegende Schritte der Rezeptor-vermittelten Endozytose

  • Die Rezeptor-vermittelte Endozytose beginnt, wenn ein Ligand an einen Rezeptor auf der Plasmamembran bindet.
  • Der ligandengebundene Rezeptor wandert entlang der Membran in eine Region, die eine mit Catherine beschichtete Grube enthält.
  • Ligand-Rezeptor-Komplexe reichern sich in der mit Catherine beschichteten Grube an und die Grubenregion bildet eine Invagination, die durch Endozytose internalisiert wird.
  • Es entsteht ein mit Catherine beschichtetes Vesikel, das den Ligand-Rezeptor-Komplex und die extrazelluläre Flüssigkeit einkapselt.
  • Das mit Catherine beschichtete Vesikel verschmilzt mit einem Endosom im Zytoplasma und die Catherine-Beschichtung wird entfernt.
  • Der Rezeptor ist in einer Lipidmembran eingeschlossen und wird in die Plasmamembran zurückgeführt.
  • Der Ligand verbleibt im Endosom und das Endosom fusioniert mit einem Lysosom .
  • Lysosomale Enzyme bauen den Liganden ab und liefern den gewüns
    chten Inhalt an das Zytoplasma.

 

Adsorptive Pinozytose

Die adsorptive Pinozytose ist eine unspezifische Form der Endozytose, die auch mit mit Catherine beschichteten Gruben assoziiert ist. Die adsorptive Pinozytose unterscheidet sich von der rezeptorvermittelten Endozytose dadurch, dass spezialisierte Rezeptoren nicht beteiligt sind. Geladene Wechselwirkungen zwischen Molekülen und der Membranoberfläche halten die Moleküle an mit Catherine beschichteten Gruben an der Oberfläche. Diese Gruben bilden sich nur etwa eine Minute, bevor sie von der Zelle internalisiert werden.

 

Quellen

  • Alberts, Bruce. „Transport von der Plasmamembran in die Zelle: Endozytose.“ Current Neurology and Neuroscience Reports ., US-amerikanische Nationalbibliothek für Medizin, 1. Januar 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26870/. 
  • Lim, JP und PA Gleeson. „Makropinozytose: ein endozytischer Weg zur Internalisierung großer Schlucke.“ Aktuelle Berichte zu Neurologie und Neurowissenschaften ., US National Library of Medicine, November 2011, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21423264.

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