ENDOCYTOSE: TYPER OG DERES EGENSKABER, FUNKTIONER, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den endocytose omfatter processer, der tillader effektiv optagelse af forskellige materialer til cellen cellemembranen struktur er en temmelig streng kontrol, både input og output, en række ekstracellulære og cytoplasmiske materiale herunder materialer. Sammen med andre processer såsom enkel diffusion og osmose integrerer cellen det nødvendige materiale til korrekt cellefunktion.

Når endocytoseprocessen finder sted, kommer molekyler med stor molekylstørrelse, partikler og endda blandinger i opløsning ind. Dette sker fra invaginationer eller sække, der stammer fra membranen og trænger ind i cytoplasmaen i form af vesikler, hvor de vil blive behandlet af det cellulære fordøjelsesmaskineri.

Kilde: Mariana Ruiz Villarreal afledt arbejde: Gregor_0492

Endocytoseprocessen (materiale, der kommer ind i cellen) såvel som exocytose (materiale, der forlader cellen), er eksklusivt i eukaryote organismer.

Den eukaryotiske celle har store energibehov, da den er større (i gennemsnit 1000 gange større) end nogen prokaryot organisme. Det er af denne grund, at den eukaryote celle har brug for mekanismer, der tillader indtræden af ​​materialer, så der forekommer en lang række biosyntetiske reaktioner i den.

Typer og deres egenskaber

Gennem processen med endocytose opretholder cellen en effektiv udveksling med det ydre miljø.

Under denne cellulære mekanisme kan ganske forskellige materialer komme ind i cellen; endocytoseprocessen kan således variere afhængigt af arten af ​​det materiale, der er indviklet af cellen, og hvis der er formidlere i processen.

De processer, hvor cellen fra plasmamembranen omfatter store partikler kaldes fagocytose. På lignende måde kan cellen også omfatte molekyler og andre opløste stoffer og kalde denne type endocytose "pinocytose."

Ud over disse processer kan det materiale, der kommer ind i cellen, tidligere vælges i specialiserede regioner i plasmamembranen. I dette tilfælde medieres endocytose af receptorer, og det materiale, der kommer ind i cellen, kobles til disse receptorer, der overføres til det indre af cellen i specielle vesikler.

Alle eukaryote celler absorberer væsker og opløste stoffer gennem pinocytose, men kun få specialiserede celler udfører fagocytoseprocessen, som vi vil se senere.

-Phagocytosis

fagocytose

Phagocytose er en specialiseret form for endocytose. I denne mulighed indtages store partikler eller molekyler, der inkluderer affaldsstoffer, mikroorganismer og andre celler gennem invaginationer af cellemembranen. På grund af arten af ​​denne proces foreslås det som den cellulære virkning af "at spise".

Hvordan forekommer fagocytose?

Partikler, der anerkendes som "konsumeret", binder til (specialiserede) receptorer, der genkender dem på celleoverfladen. Disse receptorer genkender hovedsageligt N-acetylglucosamidrester, mannose, ud over mange andre proteiner, der udløser udvidelsen af ​​pseudopoder, der omgiver partiklen og opsperrer den.

Bevægelsen af ​​disse pseudopodia bestemmes hovedsageligt af virkningen af ​​actin- og myosinfilamenter på celleoverfladen.

Når de er fanget i cellemembranen, kommer de ind i cytosolen i form af store vesikler kaldet fagosomer. Disse binder sig til et lysosom (en cellulær organelle, der indeholder en lang række fordøjelsesenzymer) til dannelse af en vakuol til behandling, nedbrydning og nedbrydende materiale kaldet et fagolysosom.

Phagolysosomer kan være ret store og heterogene, da deres størrelse og form bestemmes af mængden af ​​materiale, der fordøjes.

Inden for denne fordøjelsesvakuol genererer den enzymatiske aktivitet en stor mængde essentielle produkter, som vil være tilgængelige til at blive brugt som energikilde af cellen.

-Pinocytosis

Ernæring af protosoer. Pinocytose. Billede af: Jacek FH (afledt af Mariana Ruiz Villarreal). Taget og redigeret fra

I modsætning til fremgangsmåden forklaret ovenfor er pinocytose en proces, hvor små partikler kontinuerligt indtages, som i de fleste tilfælde er i opløselig form. Her indvikler cellen små mængder materiale med dannelsen af ​​membranvesikler, der frigøres i cytoplasmaet.

Processen med pinocytose betragtes grundlæggende som den cellulære virkning af at "drikke", da det meste af det materiale, der kommer ind i cellen, er flydende.

Hvordan forekommer pinocytose?

Pinocytose kan forekomme på to måder; på en "flydende eller enkel" måde eller på en "absorberende" måde.

Begge typer pinocytose varierer afhængigt af, hvordan stoffer i opløsning eller små partikler internaliseres. Ved fluid-pinocytose kommer stoffer i opløsning ind i cellen som en funktion af en koncentrationsgradient med det ekstracellulære medium, og det afhænger igen af ​​den hastighed, hvormed pinocytiske vesikler dannes i cellemembranen.

Absorptiv pinocytose er en mere effektiv proces, indgangshastigheden af ​​opløste stoffer i cytoplasmaet er 100 til 1000 gange højere end når den udføres ved fluid pinocytose, hvilket udgør en speciel proces med receptormedieret endocytose.

-Receptormedieret endocytose

Receptormedieret endocytose er en specialiseret pinocytoseproces og den bedst studerede af cellulære endocytoseprocesser. På dette tidspunkt kommer stoffer, der kommer ind i cytosol ind på en valgt måde gennem deltagelse af specifikke receptorer, der findes i større koncentration i små sektorer af plasmamembranen.

Molekylerne associeres ofte på forhånd med receptorer, der findes i vindinger af celleoverfladen kaldet "clathrinbelagte depressioner." Disse depressioner indeholder i nogle tilfælde mere end 20 receptorer, der hver især er specifikke for en bestemt makromolekyle.

Vesiklerne, der dannes i disse specialiserede regioner af membranen, vil blive coatet af clathrinproteinet og vil omfatte, når vesiklen er frigivet i cytoplasma, membranreceptorerne (forskellige typer af dem), og vil også internalisere små mængder ekstracellulær væske.

I modsætning hertil vælges materialet, der kommer ind i cellen, ikke i væske-pinocytose, og vesiklerne, der dannes i cellemembranen, præsenterer ikke nogen clathrinbelægning, men hyppigere af proteiner, såsom caveolin. Denne proces kaldes også clathrin-uafhængig endocytose.

Der er også nogle større vakuoler, der indfører materiale i opløsning i cellen i en proces, der er kendt som "makropinocytose." Under denne proces er der ingen materialeselektivitet.

Funktioner

Endocytose har en bred vifte af funktioner i cellen, men disse varierer, hvis det er unicellulære eller multicellulære organismer eller den type krav, som cellen har på et bestemt tidspunkt.

Fagocytosefunktioner

Processen kan betragtes som en primær fodringsproces eller en forsvars- og bortskaffelsesmetode. I protozoer og lavere metazoanske organismer (f.eks. Amøber) er fagocytose en mekanisme til opsamling af fødevarepartikler, hvad enten det drejer sig om affaldsstoffer, bakterier eller andre protozoer.

Disse organismer detekterer det materiale, der skal indtages gennem membranreceptorer, og omfatter det med membranfremspring, hvilket danner en stor vesikel, der vil blive behandlet inde i organismen.

På den anden side udfører fagocytose i de fleste organismer andre funktioner end cellulær ernæring. I dette tilfælde anvendes fagocytose af specialiserede celler kaldet "professionelle" fagocytter, som vil eliminere både affaldsstoffer og invaderende midler fra kroppen som en forsvarsmekanisme.

Funktioner af pinocytose

Funktionen af ​​pinocytose er dybest set at inkludere materiale i opløsning i cellen. De absorberede opløste stoffer og metabolitter er bestemt til cellulær metabolisme og bruges også til syntese af flere proteiner af stor interesse i funktionen af ​​organismen.

På den anden side kan det indkommende materiale vælges til at tilvejebringe førstehåndsenergi til cellulær metabolisme.

eksempler

Endocytose forekommer i forskellige skalaer inden for eukaryote organismer. Her vil vi nævne nogle fremragende eksempler:

fagocytose

Hos pattedyr såvel som andre hvirveldyr er der flere klasser af celler, der er en del af blodvævet kaldet hvide blodlegemer sammen. Disse celler fungerer som professionelle fagocytter, hvilket betyder, at de er specialiserede celler i at sammenblande materiale.

Makrofager, lymfocytter og neutrofiler (leukocytter) er ansvarlige for at eliminere og indtage infektiøse mikroorganismer fra kroppen.

Fagocytter, der findes i blodet, fungerer generelt bedst, når de kan fange patogenet på en overflade, såsom væggen i et blodkar eller en fibrinkoagel.

Disse celler deltager i specifikke og ikke-specifikke immunfunktioner, der er endda fagocytter, der er specialiserede i at præsentere antigener til at udløse immunresponsen

Derudover er makrofager "hovedsageligt" ansvarlige for at opsvinge og eliminere ca. 10 ¹¹ røde blodlegemer fra blodet, såvel som andre gamle celler og affaldsstoffer, for at opretholde en proces med kontinuerlig cellefornyelse. Sammen med lymfocytter opererer de i ødelæggelse af de fleste patogener i kroppen.

pinocytose

Pinocytoseprocessen er normalt ret effektiv til at inkorporere ekstracellulært materiale. Ved absorptiv pinocytose kan receptorer placeret på clathrinbelagte membranfossa-vesikler genkende vækstfaktorer, forskellige hormoner, bærerproteiner såvel som lipoproteiner og andre proteiner.

Et klassisk eksempel på denne proces er indfangning af kolesterol fra receptorer på membranen. Kolesterol transporteres til blodbanen i form af lipoproteiner, hvor den mest almindelige mobiliseres er LDC eller lipoproteiner med lav densitet.

Imidlertid opsamles en lang række metabolitter også i processen, såsom vitamin B12 og endda jern, materialer, som cellen ikke kan internalisere gennem aktive transportprocesser. Begge bestemmer metabolitter i syntesen af ​​hæmoglobin, et protein, der er specialiseret i transport af ilt i blodet.

På den anden side integreres materiale også effektivt i cellen gennem væske-pinocytose. I endotelceller i blodkar transporterer vesiklerne en stor mængde opløste stoffer og væsker fra blodbanen til det intracellulære rum.

Endocytose, "en storstilet proces"

Endocytose er en meget almindelig proces i eukaryote celler, hvori materiale integreres både i opløsning og i form af makromolekyler og endda hele celler og mikroorganismer.

I tilfælde af receptormedieret endocytose optager clathrincoatede depressioner ca. 2% af det totale overfladeareal af cellemembranen. Hver af disse depressioner har en halveringstid på to minutter, hvilket får hele cellemembranen til at blive internaliseret i en periode på mellem 1 og 2 timer.

Dette betyder, at 3 til 5% af membranen internaliseres hvert minut i gennemsnit, hvilket giver os en idé om størrelsen af ​​processen og den kontinuerlige fornyelse, som cellemembranen gennemgår.

Makrofager, der er til stede i blodvæv, "fortrinser" for eksempel op til 35% af deres cytoplasmatiske volumen på cirka en time, 3% af plasmamembranen hvert minut og 100% på cirka en halv time.

Ulempe ved endocytose

Selvom det er en vigtig proces til cellulær ernæring, absorption af affaldsstoffer og indfangning af eksterne mikroorganismer, under processer såsom receptormedieret endocytose, trænger mange vira og patogener ind i cellen. Influenza og HIV følger denne rute som en direkte måde at komme ind i cellen på.

Hvad sker der efter endocytose?

Vesiklerne frigivet i cytoplasmaet, og det materiale, der er omfattet af dem, behandles af lysosomerne. I lysosomer findes der et kraftigt enzymatisk batteri, hvor de stoffer, der er til stede i vesiklerne, nedbrydes til brugbare produkter ved cellulær metabolisme.

I nedbrydningsprocessen genvindes imidlertid forskellige komponenter i plasmamembranen. De specifikke receptorer for depressionerne coatet med clathrin og andre materialer, såsom forskellige membranproteiner, sendes til Golgi-apparatet eller til celleoverfladen, der skal integreres igen i det i genanvendelsesvesikler.

Denne genvindingsproces er meget praktisk og forekommer med den samme hastighed, som vesiklerne dannes med, da cellemembranen kun syntetiserer 5% af dens overflade hver time.

Referencer

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Microbiology. Wiley Publishing, Inc., New York, New York.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Væsentlig cellebiologi. New York: Garland Science. 2. udgave
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brook: Biologi af mikroorganismer. Pearson Uddannelse.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Cellen. (s. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrerede zoologiske principper. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Cellulær og molekylærbiologi. Mexico. Redaktionel Pearson Education.
7. Kühnel, W. (2005). Colour Atlas of Cytology and Histology (11. udg.) Madrid, Spanien: Redaktion Médica Panamericana.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). Mekanismen for receptormedieret endocytose. Eur. J. Biochem. 202: 689-699.