PINOZYTOSE: PROZESS, FUNKTIONEN UND UNTERSCHIED ZUR PHAGOZYTOSE - BIOLOGIE - 2025

Die Pinozytose ist ein zellulärer Prozess der Aufnahme mittlerer Partikel, üblicherweise klein und in löslicher Form, durch Bildung kleiner Vesikel in der Plasmamembran der Zelle. Dieser Prozess wird grundsätzlich als zelluläre Aktion des „Trinkens“ betrachtet. Die Vesikel werden nach einem Prozess der Invagination der Zellmembran in ihr freigesetzt.

Dieser Einfangprozess für flüssiges Material umfasst gelöste Moleküle oder suspendierte Mikropartikel. Es ist eines der verschiedenen Mittel zum Einbau von extrazellulärem Material oder Endozytose, die die Zelle für ihre Energieerhaltung verwendet.

Quelle: Mariana Ruiz Villarreal abgeleitete Arbeit: Gregor_0492

Andere Prozesse, bei denen die Zelle extrazelluläres Material transportiert, umfassen die Verwendung von Transporterproteinen und Kanalproteinen über die Phospholipiddoppelschicht der cytoplasmatischen Membran. Bei der Pinozytose ist das eingeschlossene Material jedoch von einem Teil der Membran umgeben.

Arten der Pinozytose

Dieser Endozytoseprozess kann auf zwei verschiedene Arten erzeugt werden: "flüssige Pinozytose" und "adsorptive Pinozytose". Beide unterscheiden sich darin, wie die suspendierten Partikel oder Substanzen in das Zytoplasma eingebaut werden.

Bei der Flüssigkeits-Pinozytose werden die Substanzen in der Flüssigkeit löslich aufgenommen. Die Eintrittsrate dieser gelösten Stoffe in die Zelle ist proportional zu ihrer Konzentration in der extrazellulären Umgebung und hängt auch von der Fähigkeit der Zelle ab, pinozytische Vesikel zu bilden.

Im Gegensatz dazu ist die Eintrittsrate eines "Moleküls" durch absorbierende Pinozytose durch die Konzentration des Moleküls in der äußeren Umgebung sowie die Anzahl, Affinität und Funktion der Rezeptoren der auf der Oberfläche der Zellmembran befindlichen Moleküle gegeben. Der letztere Prozess entspricht der Kinetik des Michaelis-Menten-Enzyms.

Wenn alle Dinge gleich sind (Konzentration der zu absorbierenden Moleküle), wäre die absorbierende Pinositose 100- bis 1000-mal schneller als die Flüssigkeit und auch effizienter bei der Absorption von Flüssigkeiten (weniger Menge).

Prozess

Pinozytose ist ein sehr häufiger Prozess in eukaryotischen Zellen. Es besteht aus der Bewegung von Partikeln von außerhalb der Zelle durch die Bildung eines pinocytischen Vesikels, einer Invagination der Zellmembran, die sich von dieser löst, um einen Teil des Zytoplasmas zu bilden.

Im Allgemeinen folgen die meisten endozytischen Vesikel, die von der Zellmembran stammen, dem Weg der Pinozytose. Diese Vesikel haben als primäres Ziel die Endosomen, die dann auf die Lysosomen übertragen werden, zelluläre Organellen, die für die Zellverdauung verantwortlich sind.

Rezeptorvermittelte Endozytose oder absorbierende Pinozytose

Es ist die am besten untersuchte Form der Pinozytose. In diesem Fall ermöglicht der Mechanismus den selektiven Eintritt definierter Makromoleküle. In der extrazellulären Umgebung gefundene Makromoleküle binden standardmäßig an spezifische Rezeptoren auf der Plasmamembran.

Im Allgemeinen finden sich spezialisierte Rezeptoren in Sektoren der Membran, die als "Clathrin-beschichtete Vertiefungen" bekannt sind. Zu diesem Zeitpunkt weisen die in diesen Regionen gebildeten pinocytischen Vesikel eine Beschichtung dieses Proteins (Clathrin) auf und enthalten auch den Rezeptor und den Liganden (üblicherweise Lipoproteine).

Sobald sich die beschichteten Vesikel bereits im Zytoplasma befinden, fusionieren sie mit den frühen Endosomen, dh denjenigen, die der Zellmembran am nächsten liegen.

Ab diesem Zeitpunkt können mehrere komplexe Prozesse auftreten, einschließlich des Austritts von Recyclingvesikeln in Richtung der Zellmembran und des Golgi-Apparats (der Membranrezeptoren und andere Materialien trägt) oder von Vesikeln oder multivesikulären Körpern, die dem folgen Prozess des Materialtransports zu den Lysosomen.

Wie viele Empfänger gibt es?

Es gibt mehr als 20 verschiedene Rezeptoren, die selektiv Makromoleküle in die Zelle einführen. Während dieses Prozesses wird auch eine andere Flüssigkeit als das cytoplasmatische Medium nicht selektiv eingebaut, was als "Flüssigphasenendozytose" bezeichnet wird.

In jeder mit Clathrin ausgekleideten Vertiefung oder Höhle, die in der Zellmembran vorhanden ist, gibt es keinen einzigen Rezeptortyp; Stattdessen gibt es verschiedene Rezeptoren, die gleichzeitig mit der Bildung eines einzelnen Vesikels in die Zelle internalisiert werden.

Bei diesem Prozess und bei der Bildung von Recyclingvesikeln, die zur Reintegration zurück zur Membran wandern, beeinflusst das Vorhandensein eines Rezeptorkomplexes oder seiner Liganden (empfangene Moleküle) in gewisser Weise das Vorhandensein anderer Rezeptoren und Moleküle.

Flüssige Pinozytose

In diesem Fall handelt es sich um einen nicht selektiven Prozess, bei dem die Moleküle oder Partikel aktiv eingefangen werden. Aus der Zellwand gebildete Vesikel werden nicht mit Clathrin, sondern mit Proteinen wie Caveolin beschichtet. In einigen Fällen ist dieser Prozess als Potozytose bekannt.

Eigenschaften

Während des Prozesses werden viele Materialien in die Zelle eingebaut, entweder selektiv unter Bildung von mit Clathrin beschichteten Vesikeln oder nicht selektiv durch unbeschichtete Vesikel.

Absorptive Pinocytocis

Verschiedene Rezeptoren, die Hormone, Wachstumsfaktoren, Trägerproteine ​​sowie andere Proteine ​​und Lipoproteine ​​erkennen, können sich in mit Clathrin beschichteten Vertiefungen der Plasmamembran ansammeln.

Einer der am besten bewerteten Prozesse ist das Einfangen von Cholesterin in Säugetierzellen, das durch das Vorhandensein spezifischer Rezeptoren auf der Zellmembran vermittelt wird.

Cholesterin wird im Allgemeinen in Form von Lipoproteinen im Blutkreislauf transportiert, wobei das häufigste Lipoprotein niedriger Dichte (LDL) ist.

Sobald sich das beschichtete Vesikel im Zytoplasma befindet, werden die Rezeptoren zur Membran zurückgeführt und Cholesterin in Form von LDC wird zu den Lysosomen transportiert, um von der Zelle verarbeitet und verwendet zu werden.

Andere Metaboliten, die in absorbierenden Pinozyten eingeschlossen sind

Dieser Prozess wird auch verwendet, um eine Reihe von Metaboliten einzufangen, die für die Zellaktivität von großer Bedeutung sind. Einige von ihnen sind Vitamin B12 und Eisen, die die Zelle durch aktive Transportprozesse durch die Membran nicht erhalten kann.

Diese beiden Metaboliten sind essentiell für die Synthese von Hämoglobin, dem Hauptprotein, das in roten Blutkörperchen im Blut vorhanden ist.

Andererseits werden viele der in der Zellmembran vorhandenen Rezeptoren, die nicht recycelt werden, auf diese Weise absorbiert und zu den Lysosomen transportiert, um von einer Vielzahl von Enzymen verdaut zu werden.

Leider gelangen über diesen Weg (Rezeptor-vermittelte Pinozytose) viele Viren wie Influenza und HIV in die Zelle.

Pinozytose von Vesikeln, die nicht von Clathrin bedeckt sind

Wenn die Pinozytose auf anderen Wegen erfolgt, auf denen sich keine mit Clathrin beschichteten Vesikel bilden, erweist sich der Prozess als besonders dynamisch und hocheffizient.

Beispielsweise müssen in Endothelzellen, die Teil von Blutgefäßen sind, die gebildeten Vesikel große Mengen gelöster Stoffe vom Blutstrom in den intrazellulären Raum mobilisieren.

Pinozytose-Skala

Mit Clathrin beschichtete Vertiefungen nehmen beispielsweise etwa 2% der Oberfläche der Plasmamembran ein und haben eine ungefähre Lebensdauer von bis zu zwei Minuten.

In diesem Sinne bewirkt eine absorbierende Pinozytose, dass die gesamte Zellmembran innerhalb der Zelle durch die Bildung beschichteter Vesikel in einem Zeitraum von ein bis zwei Stunden internalisiert wird, was einem Durchschnitt zwischen 3 und 5% der Membran entspricht Plasma für jede Minute.

Ein Makrophagen ist beispielsweise in der Lage, in ungefähr einer Stunde etwa 35% des Volumens des Zytoplasmas zu integrieren. Die Menge an gelösten Substanzen und Molekülen beeinflusst zu keinem Zeitpunkt die Geschwindigkeit der Vesikelbildung und deren Internalisierung.

Unterschied zur Phagozytose

Phagozytose und Pinozytose sind ähnliche Prozesse, bei denen die Zelle das zu verarbeitende extrazelluläre Material internalisiert. Beide Prozesse benötigen Energie und gelten daher als aktive Transportmechanismen. Im Gegensatz zur Pinozytose ist die Phagozytose buchstäblich die Art und Weise, wie die Zelle "frisst".

Die Phagozytose ist durch die "Aufnahme" großer Partikel gekennzeichnet, einschließlich Bakterien, verschiedener Zelltrümmer und sogar intakter Zellen. Das zu phagozytierende Partikel bindet an Rezeptoren auf der Oberfläche der Zellmembran (die unter anderem Mannosereste, N-Aceltiglucosamid, erkennen), die die Ausdehnung von Pseudopoden auslösen, die das Partikel umgeben.

Sobald die Membran um sie herum verschmilzt, bildet sich ein großes Vesikel (im Gegensatz zu denjenigen, die bei der Pinozytose entstehen), ein Phagosom, das in das Zytoplasma freigesetzt wird. Dies ist, wenn das Phagosom an ein Lysosom bindet, um ein Phagolysosom zu bilden.

Innerhalb des Phagolysosoms erfolgt die Verdauung des Materials dank der enzymatischen Aktivität von lysosomalen Säurehydrolasen. Bei diesem Verfahren werden auch Rezeptoren und ein Teil der internalisierten Membranen recycelt, die in Form von Recyclingvesikeln zur Zelloberfläche zurückkehren.

Wo tritt Phagozytose auf?

Es ist ein sehr häufiger Prozess, mit dem sich Organismen wie Protozoen und niedere Metazoen ernähren. Darüber hinaus bietet die Phagozytose bei mehrzelligen Organismen eine erste Verteidigungslinie gegen Fremdstoffe.

Die Art und Weise, wie spezialisierte Zellen, einschließlich verschiedener Arten von Leukozyten (Makrophagen und Neutrophile), externe Mikroorganismen zerstören und Zelltrümmer aufnehmen, ist für die Aufrechterhaltung des Körpersystems von wesentlicher Bedeutung.

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