Cytologie

Phagozytose

Was ist der Transportprozess Phagozytose, wie läuft er ab und wo kommt er vor? Das erklären wir dir in diesem Beitrag. 

Schaue dir auch gerne unser Video dazu an. Da haben wir dir die Thematik noch einmal kompakt und anschaulich aufbereitet. 

Inhaltsübersicht

Phagozytose einfach erklärt

Unter Phagozytose (Phagocytose) kannst du die Aufnahme eines größeren Partikels (z.B. Protein, Zuckermolekül) oder einer Zelle durch eine andere Zelle verstehen. Es kommt hierbei zu einer Einstülpung ihrer Zellmembran  und die aufgenommen Feststoffe können in kleinen membranumhüllten Bläschen (=Vesikel ) in die Zelle transportiert werden.

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Phagozytose

Es handelt sich bei Phagozytose um einen aktiven Transportprozess, der also Energie meist in Form von ATP%Verweis benötigt.

Bei mikroskopisch kleinen Lebewesen (z.B. der Amöbe%Verweis) dient die Phagozytose der Nahrungsaufnahme in Nahrungsvakuolen . Bei höheren Organismen wie den Säugern ist die Phagozytose vor allem dazu da, schädliche Mikroorganismen zu beseitigen oder alte und beschädigte Zellbestandteile durch sogenannte Fresszellen (z.B. Makrophagen) zu eliminieren. 

Phagozytose Definition

Phagozytose (engl. phagocytosis) ist ein aktiver Transportprozess, bei dem eine Zelle feste Partikel oder andere Zellen aus dem Extrazellulärraum aufnimmt, indem sich die Zellmembran einstülpt. Die Partikel werden dann in Vesikeln in die Zelle transportiert. Phagozytose ist eine Form der Endozytose

Phagozytose Ablauf

Der Begriff Phagozytose stammt aus dem Griechischen, wobei phagein = „fressen“ und kytos = „Höhlung, Zelle“ bedeutet. Daraus ergibt sich das Wort „Zellfressen“ , das du auch wortwörtlich nehmen kannst. Durch den Transportprozess Phagozytose können nämlich Zellen oder größere Partikel wie Makromoleküle (z.B. Proteine, Kohlenhydrate) von einer anderen Zelle aufgenommen werden.

Es handelt sich um eine Form der Endozytose (endon = innen).  Die Partikel sollen also von außen (Extrazellulärraum) in das Zellinnere gelangen. Schauen wir uns den  Ablauf einer Phagozytose noch etwas genauer an. 

Phagozytose Schritte

1. Der erste Schritt bei der Phagozytose ist, dass sich die Plasmamembran einer Zelle an einer Stelle einstülpt. Behalte hier im Hinterkopf, dass die Zellmembran aus einer Doppelschicht aus Phospholipiden aufgebaut ist. Diese Doppelschicht ist kein starres Gebilde, sondern sehr beweglich (=Flüssig Mosaik Modell ). 

2. Diese Einstülpung vertieft sich und und umschließt das zellfremde Material, das in die Zelle gelangen soll, komplett. Dadurch bildet sich ein „Membranbläschen“ (=Vesikel), das die Partikel in seinem Inneren gefangen hält.

3. Das Vesikel löst sich von der Zellmembran und wandert in das Zellinnere. Die Zellmembran selbst schließt sich wieder, indem sich die jeweiligen Enden der Phospholipide aneinander lagern. 

4. Das durch die Phagozytose entstehende Vesikel kannst du auch als Phagosom bezeichnen. Es fusioniert jetzt mit einem weiteren membranumhüllten Bläschen – dem Lysosom .  Genauer gesagt handelt es sich hierbei um ein primäres Lysosom.  Die Lysosomen befinden sich nur in eukaryotischen Zellen  und werden vom Golgi Apparat   freigesetzt. Im Inneren hat es eine saure Umgebung und enthält sehr viele Verdauungsenzyme. Dadurch ist es in der Lage, körpereigene und körperfremde Stoffe zu verdauen.

5. Lysosom und Phagosom ergeben nun das Phagolysosom oder auch sekundäres Lysosom genannt. Dort findet die eigentliche Verdauung statt. Durch die Fusion kommen die Nahrungsteilchen mit den Enzymen in Kontakt und werden in einzelne Bausteine gespalten (hydrolysiert ). 

6. Die von den Zellen verwendbaren Verdauungsprodukte (Monomere) können nun durch die Membran des Lysosoms diffundieren. Sie sind als Betriebsstoffe und Rohstoffe für andere Zellprozesse einsatzbereit. 

7. Das übrig gebliebene Lysosom mit den unverdaulichen Bausteinen wandert nun zur Plasmamembran, fusioniert mit ihr und gibt den Inhalt nach außen frei ( =Exozytose ).

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Ablauf der Phagozytose

Phagozytose Einzeller (Protozoen)

Phagozytose kann bei solitär (einzeln) lebenden mikroskopisch kleinen Lebewesen, den sogenannten Einzellern (=Protozoen)%Verweis vorkommen. Beispiele hierfür sind die Amöbe%Verweis oder das Wimperntierchen%Verweis. Sie nutzen den Transportprozess Phagocytose als Nahrungsaufnahme, da sie nicht wie wir Menschen mit einem Mund bzw. einem Verdauungstrakt ausgestattet sind.  

Das Lebewesen nimmt Nahrungsteilchen aus der umgebenden Flüssigkeit auf und speichert sie in der Nahrungsvakuole . Dort werden die Teilchen zerkleinert, also verdaut und das Lebewesen wird ernährt. Nicht benötigtes Material kann über eine Exocytose nach außen über die Zellmembran wieder abgegeben werden. 

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Phagozytose bei Einzellern

Phagozytose Säugetiere

Bei Säugetieren, also auch bei uns Menschen, ist die Phagozytose nicht für unsere Ernährung zuständig. Allerdings besitzt sie auch wichtige Aufgaben in unserem Körper. Phagozyten oder auch Fresszellen (Makrophagen, Granulozyten, …) genannt nehmen schädliche Mikroorganismen wie Bakterien oder Viren auf und zerstören sie, damit sie in unserem Körper keinen Schaden anrichten können.

Außerdem ist die Phagocytose auch dafür zuständig, abgestorbene und beschädigte Zellen wie die roten Blutkörperchen zu beseitigen. In der Leber oder Gehirn bauen die Phagozyten pro Tag zehn Milliarden alte oder beschädigte Blutzellen  ab. Du siehst also, die Fresszellen leisten gute Aufräumarbeit in unserem Körper! Die Abbauprodukte werden dann verwendet, um neue Zellen zu bilden, damit die alten ersetzt werden können („Recycling“). 

Phagozytose Makrophagen

Schauen wir uns die Phagozytose bei Makrophagen noch etwas genauer an. Sie gehört zur Immunabwehr in unserem Körper – genau genommen zu der unspezifischen Immunabwehr. Das entspricht der ersten Verteidigungsstrategie unseres Körpers gegen Krankheitserreger

Die Fresszellen erkennen die eindringenden Erreger über spezielle Rezeptoren. Darunter kannst du dir Proteine auf der Zellmembran dieser Mikroorganismen vorstellen. Die Makrophagen nehmen nun die Eindringlinge über Phagozytose auf und zerstören sie. Dazu dienen die zahlreichen Lysosomen im Zellplasma der Makrophagen, die das nötige Material (Enzyme) dazu beisteuern.

Nach der Verdauung der Krankheitserreger senden die Makrophagen kleine Teile davon an ihre Zellmembran. Diese wirken dort dann als Antigene und schützen die Zelle bei einem erneuten Kontakt mit diesem Stoff.

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%Phagozytose bei Makrophagen zur Immunabwehr, alt Text: Makrophage, Fresszelle, Viren, Bakterien, Antigene, Antikörper, Immunsystem, unspezifische Immunabwehr

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Phagozytose bei Makrophagen zur Immunabwehr

Phagozytose und Pinozytose

Unter Pinozytose kannst du im Gegensatz zu Phagozytose verstehen, dass Flüssigkeiten über die Endozytose in die Zellen transportiert werden. Das Wort „pino“ stammt aus dem griechischen und bedeutet Trinken, weshalb du die Pinozytose auch als „Zelluläres Trinken“ bezeichnen kannst. Die flüssigen oder gelösten Bestandteile aus dem Extrazellularraum werden nicht über Diffusion , sondern in kleinen Vesikeln transportiert. 

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%Pinozytose als "Zelluläres Trinken"; alt Text: Flüssigkeiten, Pinocytose, Endothelzellen, Phagozytose, Vesikel, Plasmamembran, Endozytose

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Pinozytose als „Zelluläres Trinken“

Pinozytose kommt beispielsweise bei Endothelzellen vor. Diese kleiden kleine Blutgefäße (Blutkapillaren) aus und grenzen sie dadurch vom umgebenden Gewebe ab. Die Endothelzellen können mittels Pinozytose rasch Flüssigkeiten aus dem Blut aufnehmen. Das ist besonders in der Blut-Hirn-Schranke sehr wichtig, da dort die Nervenzellen im Gehirn geschützt werden müssen und ein kontrollierter Stoffaustausch erfolgen muss. 

Zusammenhang zur Endosymbiontentheorie

Gemäß der Endosymbiontentheorie  haben eukaryotische Zellen vor circa 3 Milliarden Jahren kleine prokaryotische Zellen in einer Art Phagozytose „gefressen“ und nicht verdaut, woraus dann eigene Zellorganellen entstanden sind. Dadurch sollen zum Beispiel die Chloroplasten oder Mitochondrien in eukaryotischen Lebewesen hervorgegangen sein. 

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Phagozytose nach der Endosymbiontentheorie

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