Abschließend wollen wir über besondere Mechanismen der Stoffausscheidung und Stoffeinschleusung in die Zelle sprechen.

Die Zelle kann Material auf andere Weise aufnehmen als bisher besprochen. Dabei umfließt die Membran das Material und schließt sich zu einem Bläschen (Vesikel), das nun durch die Zellen diffundiert. Man nennt diese Form der Stoffaufnahme Endozytose (endo = hinein). Werden flüssige Stoffe aufgenommen, spricht man von Pinozytose, bei festen Stoffen von Phagocytose. Auf die gleiche Weise, nur umgekehrt werden Stoffe auch aus der Zelle ausgeschieden. Hier spricht man von Exozytose (exo = hinaus). Bei all diesen Vorgängen sind das ER, der Golgi-Apparat und die Lysosomen beteiligt.

Allgemein entstehen bei der Endozytose Vesikel (membranumhüllte Bläschen), die man Endosomen nennt. Bei der Phagocytose entsteht ein Phagosom und bei Pinocytose ein Makropinosom.
Bei der Exocytose verschmilzt die Vesikelmembran mit der Zellmembran und der Vesikelinhalt wird aus der Zelle entlassen. Dieser Vorgang ist oft von außen über Membranrezeptoren stimuliert. Dabei wirken ( siehe oben) das ER und der Golgi-Apparat mit. Diese schnüren Vesikel ab, die zur Zellmembran wandern und ihren Inhalt nach außen entleeren. Man spricht hier von regulierter Exocytose.

Die Abb. 12 sieht man das Zusammenwirken verschiedener Zellorganellen bei diesen Prozessen.

Ein Beispiel für rezeptorgesteuerte Endo- und Exozytose ist der Transferrinzyklus. Dabei werden in wachsenden Zellen durch ein Transportprotein (= Transferrin) Eisen III⁺-Ionen in die Zelle transportiert. Bei niedrigem pH im Endosom entlädt das Eisentransportprotein die Eisenionen ins Cytoplasma und diffundiert wieder an die Zelloberfläche, wo es durch Exocytose ausgeschleust wird.

Bei der rezeptorgesteuerten Endozytose wird ein spezieller Stoff namens Clathrin in die Membran eingelagert und ein Coated Pit ("= ummantelte Grube") gebildet.

Die rezeptorgesteuerte Endozytose spielt eine bedeutende Rolle z. B. bei der Aufnahme von :

• Cholesterin ( LDL)
• Hormonen wie Insulin und Calzitonin,
• Toxinen wie z. B. das Diptherie-Toxin
• Viren (z. B. Adenovirus).
• Transportproteine wie Transferrin (Fe) und
• Antikörpern (IgG) .

In den ELMI-Bildern rechts kann man einige Endocytosen sehen.

Auch einige Viren verlassen die Zelle durch Exocytose (HIV bei der Exocytose aus einem weißen Blutkörperchen siehe links).

1.4.5.1 Signalhypothese

Das Endoplasmische Reticulum (ER) der Eukaryoten ist die Eintrittspforte in den exozytotischen Stoffwechsel für die meisten sekretorischen und Membranproteine.

Der Membrandurchtritt benötigt meist ein N-terminales Signalpeptid, ein Signal Erkennungspartikel (SRP), ein SRP Rezeptor (SR), und weitere Stoffe (Signalhypothese, siehe auch hier).

Allgemein gelangen Proteine nur durch diese bestimmten Aminosäuresequenzen durch die Membrankanäle der Zellorganellen.

Damit ist der zellbiologische Teil des Biologiekurses Klasse 11 beendet.