am Puls Biologie 5, Schulbuch

25 Die Ordnung des Lebendigen Endozytose und Exozytose Manchmal müssen Zellen Partikel aufnehmen oder abgeben, die für Kanal- oder Transportpro- teine zu groß sind (wie das Klavier, das nicht durch die Tür passt). In diesem Fall nutzen Zellen die Flexibilität der Biomembran. Wie in Abbil- dung 17 gezeigt, stülpt sich die Membran ein und schnürt nach innen Vesikel (Membranbläschen) ab. Auf diese Art können nicht nur große Molekü- le, sondern sogar andere Zellen aufgenommen werden, zB Bakterien. Wie kann die Zelle entscheiden, was sie auf- nimmt (und wann diese Aufnahme erfolgt)? Dies lässt sich anhand der selektiven Endozytose von Cholesterol gut darstellen ( k Abb. 17): Cholesterol ist für unsere Zellen überlebenswichtig, da es für geschmeidige Zellmembranen sorgt (siehe „Flüs- sige Mosaike“, S. 22). Cholesterol muss aber zum Transport im Blut an ein Trägerprotein gebunden werden, da es ein lipophiles (und damit wasser­ unlösliches) Molekül ist. Diese Trägerproteine (Low-Density-Lipoprotein, LDL) sind zu groß, um durch die Membran zu passen. Sie werden aber von Rezeptoren in der Zellmembran erkannt und gebunden. Die Bindung löst dann die Endozyto- se aus. Dieser Prozess kann auch in der Gegenrichtung ablaufen: Die Zelle gibt auszuscheidende Stoffe in einen Membranraum ab, der dann als Vesikel in der Zelle vorliegt. Dieses gefüllte Vesikel wird zur Zellmembran transportiert und verschmilzt dort mit ihr. Dabei wird der Inhalt nach außen abgegeben (entsprechend der Gegenrichtung des in Abbildung17 gezeigten Ablaufs). Dieser Vorgang heißt Exozytose . Auf diese Art und Weise schütten viele Drüsen- zellen ihre Sekrete aus, zB Hormon- oder Gift- drüsen. Auch die Übertragung von Signalen zwischen zwei Nervenzellen erfolgt mit diesem Mechanismus. Bestimmte Zellen können in ih- rem Inneren große Mengen an gefüllten Vesikeln speichern, deren Inhalt bei Bedarf sehr schnell ausgeschüttet wird. Wie eingangs erwähnt, können Zellen auf die- sem Weg nicht nur große Moleküle, sondern so- gar Zellteile oder kleine Zellen aufnehmen. Die- ser Vorgang wird als Phagozytose bezeichnet. Für Einzeller stellt dies eine Form der Nahrungsauf- nahme dar – Amöben fressen auf diese Art ande- re einzellige Organismen. Doch auch bei vielzelli- gen Organismen gibt es Phagozytose: So patrouillieren in deinem Blut so genannte Fres- szellen, die für die Beseitigung von Mikroorga- nismen sowie von alten oder beschädigten Blut- körperchen zuständig sind. Größere Moleküle werden über Endo- zytose in die Zelle aufgenommen und über Exozytose aus der Zelle abgegeben Abb.18: Phagozytose. Mikroskopische Aufnahme einer Amöbe. Durch Umschließen erbeutet sie einen Einzeller (hier ein Pantoffeltierchen). Zusammenfassung der Transportvorgänge Wenn man sich den anfänglichen Vergleich einer Zelle mit einem Haus vergegenwärtigt, so lassen sich die Transportvorgänge in die Zelle hinein bzw. aus der Zelle heraus folgendermaßen ver- deutlichen: Manche sehr kleinen Moleküle kön- nen einfach zwischen den Membranlipiden „hindurchschlüpfen“. Dies könnte man dem Einströmen von Luft durch undichte Fenster, Tür- spalten oder Ritzen im Mauerwerk gleichstellen. Andere Stoffe werden durch Kanal- oder Trans- portproteine durch die Membran geschleust. Hierbei handelt es sich um Moleküle, die ent- weder zu groß sind, um durch die Membran zu diffundieren, oder wenig fettlöslich, weswegen sie vom lipophilen Innenraum der Membran ab- gestoßen werden. In unserem Vergleich würden die Membranproteine Fenster, Türen oder Brief­ schlitze darstellen, oder Ventilationssysteme, die in Werkstätten verschmutzte Luft aktiv ins Freie pumpen. Die dritte Variante betrifft Moleküle oder Körper- chen, die für diese Proteine zu groß sind. Hier endet der Vergleich mit einem Haus, denn keine Wand kann ein großes Objekt umfließen und dann ein Vesikel ins Gebäudeinnere abschnüren. Zellen dagegen können dies mittels Endo- bzw. Exozytose ohne weiteres leisten! Stoffe können durch die Membran diffundieren, mit Proteine transpor- tiert werden, oder mittels Endo-/Exozy- tose befördert werden Aufgabe E/S 1 Transportgeschwindigkeit : Die Diffu- sion einer Substanz durch ein Kanalprotein wird immer schneller, je größer das Konzen- trationsgefälle wird. Erfolgt dagegen der Transport durch ein Transportprotein, stellt sich irgendwann Sättigung ein. Das heißt, ab einer bestimmten Konzentration steigt die Transportgeschwindigkeit nicht mehr, auch wenn der Konzentrationsunterschied weiter erhöht wird. Formuliere eine Erklärung für dieses Phänomen! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv