Exozytose: Schritte

Exozytose ist ein zellulärer Prozess, bei dem kleine Vesikel, die in Zellen vorhanden sind, mit der Zellmembran verschmelzen und so ihren Inhalt nach außen aus der Zelle ausstoßen. Dies ist ein aktiver Prozess, der sowohl für den Transport der Vesikel von ihrem Herstellungsort im Golgi-Apparat zu dem Teil der Zellmembran, an dem sie fusionieren werden, als auch für den Fusionsprozess selbst Energie benötigt.

Diese Art biologischer Prozesse findet in allen eukaryotischen Zellen statt. Die Exozytose erfüllt verschiedene Funktionen in den verschiedenen Arten von Zellen und Geweben, von denen diese Zellen ein Teil sind. Darüber hinaus wird es mit der Endozytose (Einbau von Fremdmaterial in die Zelle), die der Exozytose entgegengesetzt ist, kombiniert, um verschiedene Aspekte der Zellfunktion zu regulieren.

Arten von Exozytose

Es gibt zwei verschiedene Arten von Exozytose:

• konstitutive Exozytose
• regulierte Exozytose

Diese beiden Prozesse unterscheiden sich in der Art, wie sie gestartet werden, sowie in der Funktion, die sie erfüllen, und werden im Folgenden beschrieben.

konstitutive Exozytose

Diese Art von Exozytose ist dadurch gekennzeichnet, dass sie während des normalen Lebenszyklus der Zelle ständig auftritt, ohne dass extrazelluläre oder intrazelluläre Signale eingreifen. Alle Zellen im Körper führen diese Art der Exozytose durch, die die Sekretion der Substanzen ermöglicht, aus denen die extrazelluläre Matrix besteht. Zusätzlich zu dieser Funktion ermöglicht die konstitutive Exozytose, die Plasmamembran im Gleichgewicht zu halten, da sie dazu dient, die Moleküle, die Teil der Membran sind und durch den Endozytoseprozess verloren gehen, wiederherzustellen.

regulierte Exozytose

Regulierte Exozytose ist eine Art von Exozytose, die durch äußere Reize gesteuert wird. Es besteht aus einem Mechanismus der Sekretion verschiedener chemischer Substanzen wie Neurotransmitter, Hormone oder anderer wichtiger chemischer Substanzen als Reaktion auf einen Reiz, der sowohl chemisch als auch elektrisch sein kann.

Beispielsweise ist regulierte Exozytose der Mechanismus, durch den Neuronen Neurotransmitter an der neuronalen Synapse oder der neuromuskulären Verbindung freisetzen. Dieser Prozess wird im Allgemeinen durch einen Anstieg der intrazellulären Konzentration von Ca ²⁺ -Ionen ausgelöst , der durch die Wirkung eines anderen Neurotransmitters oder durch die Öffnung von Ionenkanälen aufgrund einer Depolarisation der Plasmamembran ausgelöst werden kann.

Andererseits ist regulierte Exozytose auch der Mechanismus, durch den Pankreaszellen Hormone wie Insulin und Glukagon freisetzen, um den Blutzuckerspiegel zu regulieren. In diesen Fällen ist eine niedrige Konzentration dieses Kohlenhydrats im Blut oder Glykämie der chemische Stimulus, der die Exozytose von Glucagon-enthaltenden Vesikeln erzeugt, während eine hohe Konzentration die Freisetzung von Insulin stimuliert.

Stadien der Exozytose

Stufe 1 – Transport der Vesikel

Die Bewegung oder der Transport von endoplasmatischen Vesikeln ist kein zufälliger, sondern im Gegenteil ein gut geplanter und strukturierter Prozess. Einmal im Golgi-Apparat gebildet, werden Vesikel aktiv (mit Energieaufwand, ATP) durch motorische Enzyme (wie Kinesine, Dyneine und Myosine) entlang der Mikrotubuli des Zytoskeletts zu ihrem endgültigen Bestimmungsort in einer bestimmten Region der Membran transportiert.

Stufe 2 – Ankern

Die Verankerungsphase besteht aus dem ersten Kontakt zwischen dem Vesikel und der endoplasmatischen Seite der Zellmembran. Im Allgemeinen erfolgt der Verankerungsprozess dank der Kopplung zwischen einem Protein auf der äußeren Oberfläche des Vesikels und einem Rezeptor auf der inneren Seite der Zellplasmamembran. Diese Kopplung oder Verankerung sorgt dafür, dass das Vesikel an der richtigen Stelle ist, um seinen Inhalt freizusetzen.

Stufe 3 – Kopplung

Docking bezieht sich auf eine etwas festere Verankerung zwischen dem Vesikel und der Membran, die durch eine Reihe unbekannter Proteine ​​hergestellt wird. Bei der konstitutiven Exozytose ist dies der Schritt, der kurz vor der Fusion der beiden Membranen und der anschließenden Freisetzung des Vesikelinhalts in den extrazellulären Raum erfolgt. Im Gegensatz dazu folgt im Fall der regulierten Exozytose auf das Andocken im Allgemeinen ein vierter Schritt, der der Fusion und dem Höhepunkt der Exozytose vorausgeht.

Stufe 4 – Grundierung

Priming ist ein Schritt, der nur bei regulierter Exozytose auftritt. Dieser Prozess besteht aus der Vorbereitung der Proteinmaschinerie, die die Fusion und die anschließende Freisetzung von Neurotransmittern oder Hormonen nach Erhalt des extrazellulären Sekretionssignals erleichtert. Während dieser Phase beginnt der trimere Komplex namens SNARE zusammengebaut zu werden, der eine feste Kopplung für das Vesikel bereitstellt und bei Bedarf eine schnelle Sekretion ermöglicht.

Stufe 5 – Fusion

Die letzte Stufe des Exozytoseprozesses ist die Fusion der beiden Phospholipidmembranen. Diese Fusion bei regulierter Exozytose wird vom SNARE-Komplex gesteuert und durchgeführt. Mit Beginn der Fusion beginnt sich eine Pore zu bilden, die das Vesikelinnere mit dem extrazellulären Raum verbindet und so die Freisetzung des Vesikelinhalts ermöglicht. In einigen Fällen ist die Fusion vollständig, wobei die gesamte Vesikelmembran Teil der Zellmembran wird, einschließlich aller membranassoziierten Proteine ​​im Vesikel. In anderen Fällen trennt sich nach der Bildung der Pore und der Freisetzung des Inhalts des Vesikels letzteres von der Membran und kehrt in das Zytoplasma zurück.

Funktion der Exozytose

Die Exozytose kann folgende Funktionen erfüllen:

Exprimieren Sie Rezeptoren auf der Zelloberfläche

Die meisten Proteine, die die Zelle besitzt, werden an den Ribosomen synthetisiert, die das raue endoplasmatische Retikulum (ER) auskleiden, und dazu gehören alle Proteine, die mit der Zellmembran assoziiert sind, wie Antigene, Rezeptoren, Ionenkanäle, Transporter usw. Alle diese Proteine ​​werden während ihres Übergangs vom ER zum Golgi-Apparat synthetisiert, modifiziert und mit der Vesikelmembran assoziiert, und dank der Fusion mit der Zellmembran am Ende der Exozytose integrieren sich diese Proteine ​​schließlich in diese Membran.

Regulieren Sie die Größe und Zusammensetzung der Membran

Wie wir gerade gesehen haben, versorgt jedes Mal, wenn ein Vesikel mit der Zellmembran verschmilzt, das erstere das letztere mit allen darin enthaltenen Proteinen. Dies ist jedoch nicht alles, was es Ihnen bietet. Neben diesen Proteinen versorgt die Exozytose die Membran auch mit einer Reihe von Phospholipiden, die die Gesamtfläche der Zellmembran vergrößern und somit vergrößern. Da die Endozytose genau das Gegenteil bewirkt, kann das Gleichgewicht zwischen Exozytose und Endozytose die Größe der Zellmembran steuern.

Sekretion der Substanzen, aus denen die extrazelluläre Matrix besteht

Viele Zellen müssen verschiedene Substanzen in den extrazellulären Raum freisetzen, um die richtige Umgebung für ihr Funktionieren zu schaffen und den verschiedenen Geweben die Eigenschaften zu verleihen, die sie haben sollten. Viele dieser Substanzen werden durch konstitutive Exozytose sezerniert.

Neurotransmitter freisetzen

Neuronen kommunizieren miteinander über chemische Botschaften in Form von speziellen Substanzen, die als Neurotransmitter bezeichnet werden. Diese Substanzen werden ausgeschüttet, um eine Wirkung zu stimulieren, entweder um Rezeptorzellen zu erregen oder zu hemmen, bei denen es sich um Muskeln (in diesem Fall versuchen sie, einen Muskel zu kontrahieren oder zu entspannen), Hormondrüsen (wie die Nebenniere) oder andere Neuronen ( in diesem Fall versuchen sie, Aktionspotentiale zu erzeugen oder zu hemmen). In all diesen Fällen werden Neurotransmitter über eine regulierte Exozytose freigesetzt.

Freisetzung von Hormonen

Exozytose ermöglicht nicht nur die Freisetzung von Neurotransmittern, die die verschiedenen Hormondrüsen im Körper stimulieren oder hemmen, sondern ist auch der Mechanismus, durch den dieselben Hormone freigesetzt werden. Auch hier handelt es sich um einen Prozess der regulierten Exozytose.

Nährstofftransit

Die Kombination von Endozytose und Exozytose ermöglicht es den Zellen, die unseren Darm auskleiden, Nährstoffe aus der verdauten Nahrung im Darmlumen aufzunehmen, zu transportieren und schließlich aus nahe gelegenen Gefäßen ins Blut abzugeben, damit sie zum Rest des Körpers transportiert werden können wo sie gebraucht werden. . Während das Einfangen großer Nährstoff-Makromoleküle durch Phagozytose erfolgt, erfolgt ihre Freisetzung in den Blutkreislauf durch Exozytose.

Verweise

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