ENDOCITOZĖ: TIPAI IR JŲ YPATYBĖS, FUNKCIJOS, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Endocitozė apima procesus, kad būtų įmanoma veiksmingai įrašą įvairių medžiagų į ląstelės membraną struktūra yra gana griežtos kontrolės, tiek įvesties ir išvesties, iš ląstelės bei citoplazmos medžiaga, įskaitant įvairių medžiagų. Kartu su kitais procesais, tokiais kaip paprasta difuzija ir osmosas, ląstelė integruoja medžiagą, reikalingą tinkamai ląstelės funkcijai.

Vykstant endocitozės procesui, patenka didelių molekulių dydžio molekulės, dalelės ir net mišiniai tirpale. Tai įvyksta dėl invaginų ar maišelių, kurie atsiranda membranoje ir patenka į citoplazmą pūslelių pavidalu, kur juos apdoros ląstelinis virškinimo mechanizmas.

Šaltinis: Mariana Ruiz „Villarreal“ darinys: Gregor_0492

Eukariotų organizmuose išskirtinis yra endocitozės procesas (medžiaga patenka į ląstelę), taip pat egzocitozė (medžiaga, išeinanti iš ląstelės).

Eukariotinei ląstelei keliami dideli energijos poreikiai, nes ji yra didesnė (vidutiniškai 1000 kartų didesnė) nei bet kuris prokariotinis organizmas. Dėl šios priežasties eukariotinėms ląstelėms reikia mechanizmų, leidžiančių patekti į medžiagas, kad joje vyktų daugybė biosintetinių reakcijų.

Tipai ir jų charakteristikos

Vykstant endocitozės procesui, ląstelė palaiko efektyvų mainą su išorine aplinka.

Šio ląstelinio mechanizmo metu į ląstelę gali patekti gana įvairios medžiagos; taigi, endocitozės procesas gali skirtis priklausomai nuo medžiagos, kurią absorbuoja ląstelė, pobūdžio ir nuo to, ar procese yra tarpininkų.

Tie procesai, kurių metu ląstelė iš plazminės membranos apima dideles daleles, vadinami fagocitozėmis. Panašiai ląstelė taip pat gali apimti molekules ir kitas ištirpusias medžiagas, vadindama šio tipo endocitozę „pinocitozė“.

Be šių procesų, medžiaga, kuri patenka į ląstelę, gali būti anksčiau parinkta specializuotuose plazmos membranos regionuose. Šiuo atveju endocitozė yra tarpininkaujama receptoriams, o medžiaga, patenkanti į ląstelę, yra sujungta su šiais receptoriais, kad būtų perkelta į ląstelės vidų specialiose pūslelėse.

Visos eukariotinės ląstelės absorbuoja skysčius ir tirpias per pinocitozę, tačiau tik kelios specializuotos ląstelės vykdo fagocitozės procesą, kaip pamatysime vėliau.

-Fagocitozė

Fagocitozė

Fagocitozė yra specializuota endocitozės forma. Pasinaudojus šia galimybe, ląstelių membranos invazijos metu praryjamos didelės dalelės ar molekulės, tarp jų atliekos, mikroorganizmai ir kitos ląstelės. Atsižvelgiant į šio proceso pobūdį, jis yra siūlomas kaip ląstelių „valgymas“.

Kaip pasireiškia fagocitozė?

Dalelės, kurios pripažįstamos „vartojamomis“, jungiasi prie (specializuotų) receptorių, atpažįstų juos ląstelės paviršiuje. Šie receptoriai, be daugelio kitų baltymų, daugiausia atpažįsta N-acetilgliukozamido likučius, manozę, sukeliančią pseudopodų, kurie supa dalelę ir ją įsisavina, prailginimą.

Šių pseudopodijų judėjimą daugiausia lemia aktino ir miozino gijų veikimas ląstelės paviršiuje.

Patekę į ląstelės membraną, jie patenka į citozolį didelių pūslelių, vadinamų fagosomomis, pavidalu. Jie prisijungs prie lizosomos (ląstelių organelių, turinčių daugybę įvairių virškinimo fermentų), sudarydami vakuolę, skirtą perdirbti, skaidyti ir skaidyti medžiagą, vadinamą fagolizosoma.

Fagolizosomos gali būti gana didelės ir nevienalytės, nes jų dydį ir formą lemia virškinamos medžiagos kiekis.

Šioje virškinimo vakuolėje fermentinis aktyvumas sukuria didelį kiekį pagrindinių produktų, kuriuos ląstelė galės naudoti kaip energijos šaltinį.

-Pinocitozė

Pirmuonių mityba. Pinocitozė. Paveikslėlis: Jacek FH (gauta iš Mariana Ruiz Villarreal). Paimta ir redaguota iš https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

Priešingai nei paaiškinta aukščiau, pinocitozė yra procesas, kurio metu nuolat praryjamos mažos dalelės, kurios dažniausiai būna tirpios. Čia ląstelė sugeria nedidelius kiekius medžiagų, sudarydama membranines pūsleles, kurios išsiskiria į citoplazmą.

Pinocitozės procesas iš esmės laikomas ląstelinio „gėrimo“ veiksmu, nes didžioji dalis į ląstelę patenkančios medžiagos yra skysta.

Kaip atsiranda pinocitozė?

Pinocitozė gali pasireikšti dviem būdais; „skystu ar paprastu“ arba „sugeriančiu“ būdu.

Abi pinocitozės rūšys skiriasi priklausomai nuo to, kaip patenka į tirpalą esančios medžiagos ar smulkios dalelės. Skystosios pinocitozės metu tirpale esančios medžiagos patenka į ląstelę kaip koncentracijos gradiento su tarpląsteline terpe funkcija, ir tai savo ruožtu priklauso nuo to, kokiu greičiu ląstelės membranoje susidaro pinocitinės pūslelės.

Rezorbcinė pinocitozė yra veiksmingesnis procesas, tirpių medžiagų patekimo į citoplazmą greitis yra nuo 100 iki 1000 kartų didesnis nei tada, kai tai atliekama skysčių pinocitozės būdu, tai yra specialus receptorių sukeltos endocitozės procesas.

- receptorių sukelta endocitozė

Receptorių sukelta endocitozė yra specializuotas pinocitozės procesas ir geriausiai ištirtas ląstelių endocitozės procesas. Šiuo metu į citozolį patenkančios medžiagos patenka į citozolą pasirinktu būdu, dalyvaujant specifiniams receptoriams, kurių didesnė koncentracija yra mažuose plazmos membranos sektoriuose.

Molekulės dažnai iš anksto asocijuojasi su receptoriais, aptinkamais ląstelės paviršiaus konvulsijose, vadinamomis „klatrinu dengtomis depresijomis“. Šiose depresijose kai kuriais atvejais yra daugiau nei 20 receptorių, kiekvienas iš jų yra būdingas tam tikrai makromolekulei.

Vezikulės, suformuotos šiuose specializuotuose membranos regionuose, bus padengtos klarino baltymu, o kai pūslelė bus išleista citoplazmoje, bus membranos receptoriai (įvairių jų rūšių), taip pat vidiniai išoriniai tarpląstelinio skysčio kiekiai pateks į vidų. .

Priešingai, esant skysčiai pinocitozėje, medžiaga, patenkanti į ląstelę, nėra atrinkta, o ląstelės membranoje susidariusiose pūslelėse nėra klotrino, bet dažniausiai baltymų, tokių kaip kaveolinas. Šis procesas dar vadinamas klatrino nepriklausoma endocitozė.

Taip pat yra keletas didesnių vakuolių, kurie į tirpalą patenka į ląstelę proceso, vadinamo „makropinocitozė“, metu. Šio proceso metu nėra jokio materialinio selektyvumo.

funkcijos

Endocitozė ląstelėje atlieka labai įvairias funkcijas, tačiau jos skiriasi, jei tai yra vienaląsčiai ar daugialąsteliai organizmai arba reikalavimai, kuriuos ląstelė turi tam tikru metu.

Fagocitozės funkcijos

Šis procesas gali būti laikomas pirminiu šėrimo procesu arba gynybos ir atliekų šalinimo metodu. Pirmuonių ir žemesniųjų metazoaninių organizmų (pvz., Amebų) fagocitozė yra maisto dalelių gaudymo mechanizmas, nesvarbu, ar tai atliekos, bakterijos ar kiti pirmuonys.

Šie organizmai aptinka medžiagą, kurią praryja per membraninius receptorius, ir apdengia ją membranų projekcijomis, sudarydami didelę pūslelę, kuri bus apdorota organizmo viduje.

Kita vertus, daugumoje organizmų fagocitozė atlieka ne tik ląstelių mitybą, bet ir kitas funkcijas. Šiuo atveju fagocitozę naudoja specializuotos ląstelės, vadinamos „profesionaliais“ fagocitais, kurios kaip gynybos mechanizmas pašalins iš organizmo atliekas ir įsibrovimus sukeliančias medžiagas.

Pinocitozės funkcijos

Pinocitozės funkcija iš esmės yra į tirpalą esančią medžiagą įtraukti į ląstelę. Absorbuotos tirpios medžiagos ir metabolitai yra skirti ląstelių metabolizmui, be to, jie naudojami kelių baltymų, kurie labai svarbūs organizmo funkcionavimui, sintezei.

Kita vertus, gaunamą medžiagą galima pasirinkti tiekiant energiją iš pirmosios pusės ląstelių metabolizmui.

Pavyzdžiai

Endocitozė pasireiškia įvairiais mastais eukariotų organizmuose. Čia paminėsime keletą puikių pavyzdžių:

Fagocitozė

Žinduoliuose, taip pat kituose stuburiniuose, yra keletas ląstelių klasių, kurios yra kraujo audinio dalis, vadinamos baltaisiais kraujo kūneliais. Šios ląstelės veikia kaip profesionalūs fagocitai, o tai reiškia, kad jos yra specializuotos ląstelės, surišančios medžiagą.

Makrofagai, limfocitai ir neutrofilai (leukocitai) yra atsakingi už infekcinių mikroorganizmų pašalinimą ir patekimą iš organizmo.

Kraujyje esantys fagocitai dažniausiai veikia tada, kai jie gali užkrėsti patogeną ant paviršiaus, pavyzdžiui, kraujagyslės sienelės ar fibrininio krešulio.

Šios ląstelės dalyvauja specifinėse ir nespecifinėse imuninėse funkcijose, yra net fagocitų, kurie specializuojasi pateikti antigenus, kad suaktyvintų imuninį atsaką

Be to, makrofagai „daugiausia“ yra atsakingi už maždaug 10 ¹¹ raudonųjų kraujo kūnelių, taip pat kitų senų ląstelių ir atliekų, pasisavinimą ir pašalinimą iš kraujo, kad būtų palaikomas nenutrūkstamas ląstelių atsinaujinimo procesas. Kartu su limfocitais jie naikina daugumą patogenų organizme.

Pinocitozė

Pinocitozės procesas paprastai yra gana efektyvus įtraukiant tarpląstelinę medžiagą. Absorbcinėje pinocitozėje receptoriai, esantys ant klarino dengtos membranos fossa pūslelių, gali atpažinti augimo faktorius, įvairius hormonus, nešančius baltymus, taip pat lipoproteinus ir kitus baltymus.

Klasikinis šio proceso pavyzdys yra cholesterolio surinkimas iš receptorių ant membranos. Cholesterolis į kraują transportuojamas lipoproteinų pavidalu, dažniausiai mobilizuojamas yra LDC arba mažo tankio lipoproteinai.

Tačiau procese taip pat kaupiama daugybė metabolitų, tokių kaip vitaminas B12 ir net geležis - medžiagos, kurių ląstelė negali įsisavinti per aktyvius transportavimo procesus. Abu lemiantys metabolitai hemoglobino, baltymo, kurio specializacija yra deguonies pernešimas kraujyje, sintezėje.

Kita vertus, medžiaga taip pat efektyviai integruota į ląstelę per skysčių pinocitozę. Kraujagyslių endotelio ląstelėse pūslelės perneša didelį kiekį tirpių medžiagų ir skysčių iš kraujotakos į viduląstelinę erdvę.

Endocitozė, „didelio masto procesas“

Endocitozė yra labai dažnas eukariotinių ląstelių procesas, kurio metu medžiaga yra integruota tiek į tirpalą, tiek į makromolekules ir net ištisas ląsteles bei mikroorganizmus.

Esant receptorių sukeltai endocitozei, klatrino dengtos depresijos užima apie 2% viso ląstelės membranos paviršiaus. Kiekvienos iš šių depresijų pusinės eliminacijos periodas yra dvi minutės, todėl visos ląstelės membrana internalizuojama per 1–2 valandas.

Tai reiškia, kad vidutiniškai kiekvieną minutę vidutiniškai į vidų patenka 3–5% membranos, o tai suteikia mums supratimą apie proceso mastą ir nuolatinį ląstelės membranos atnaujinimą.

Kraujo audinyje esantys makrofagai, pavyzdžiui, maždaug per valandą „pasisavina“ iki 35% citoplazmos tūrio, kas minutę - 3% plazmos membranos, o maždaug per pusvalandį - 100%.

Endocitozės trūkumas

Nors tai yra būtinas ląstelių mitybos procesas, atliekų medžiagų įsisavinimas ir išorinių mikroorganizmų sugavimas, tokių procesų metu kaip receptorių sukelta endocitozė į ląstelę patenka daug virusų ir patogenų. Gripas ir ŽIV šiuo keliu eina kaip tiesioginis būdas patekti į ląstelę.

Kas atsitiks po endocitozės?

Į citoplazmą išleistos pūslelės ir jose esanti medžiaga yra apdorojamos lizosomomis. Lizosomose yra galingas fermentinis akumuliatorius, kuriame pūslelėse esančios medžiagos skaidomos į tinkamus produktus metabolizuojant ląstelę.

Tačiau skaidymo procese atsigauna įvairūs plazmos membranos komponentai. Specifiniai depresijų receptoriai, padengti klatrinu ir kitomis medžiagomis, tokiomis kaip įvairūs membranos baltymai, siunčiami į „Golgi“ aparatą arba ląstelės paviršių, kad į jį būtų galima vėl integruoti perdirbant pūsleles.

Šis perdirbimo procesas yra labai patogus ir vyksta tokiu pat greičiu, kuriuo formuojasi pūslelės, nes ląstelės membrana kas valandą sintetina 5% savo paviršiaus.

Nuorodos

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Microbiology. „Wiley Publishing, Inc.“, Niujorkas, Niujorkas.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. ir Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Niujorkas: girliandų mokslas. 2-asis leidimas
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brukas: Mikroorganizmų biologija. „Pearson Education“.
4. Cooperis, GM, Hausmanas, RE & Wright, N. (2010). Ląstelė. (p. 397–402). Marbanas.
5. Hickmanas, C. P, Robertsas, LS, Keenas, SL, Larsonas, A., I´Anson, H. ir Eisenhouras, DJ (2008). Integruoti zoologijos principai. Niujorkas: „McGraw-Hill“. 14 ^-asis leidimas.
6. Jiménez García, L. J ir H. Merchand Larios. (2003). Ląstelių ir molekulių biologija. Meksika. Redakcija „Pearson Education“.
7. Kühnel, W. (2005). Spalvotas citologijos ir histologijos atlasas (11-asis leidimas), Madridas, Ispanija: redaktorė Médica Panamericana.
8. Smythe, E. ir Warren, G. (1991). Receptorių medijuojamos endocitozės mechanizmas. Eur, J. Biochem. 202: 689-699.