ЭНДОЦИТОЗ: ВИДЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА, ФУНКЦИИ, ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Эндоцитоз включает в себя процессы , которые позволяют эффективное проникновение различных материалов в клетку структура клеточной мембраны является довольно строгий контроль, вход и выход, разнообразие внеклеточных и цитоплазматических материалов , включая материалы. Наряду с другими процессами, такими как простая диффузия и осмос, клетка объединяет материал, необходимый для правильного функционирования клетки.

По мере того, как происходит процесс эндоцитоза, в него входят молекулы большого молекулярного размера, частицы и даже смеси в растворе. Это происходит из-за инвагинаций или мешочков, которые берут начало в мембране и попадают в цитоплазму в виде пузырьков, где они будут обрабатываться клеточным пищеварительным аппаратом.

Источник: Мариана Руис Вильярреал, производное произведение: Gregor_0492

Процесс эндоцитоза (проникновение материала в клетку), а также экзоцитоз (процесс выхода материала из клетки) являются исключительными для эукариотических организмов.

Эукариотическая клетка имеет большие потребности в энергии, поскольку она больше (в среднем в 1000 раз больше), чем любой прокариотический организм. Именно по этой причине эукариотическая клетка нуждается в механизмах, которые позволяют проникать материалам, чтобы в ней происходили самые разнообразные биосинтетические реакции.

Виды и их характеристики

В процессе эндоцитоза клетка поддерживает эффективный обмен с внешней средой.

Во время этого клеточного механизма в клетку могут попадать самые разные материалы; таким образом, процесс эндоцитоза может варьироваться в зависимости от природы материала, который поглощается клеткой, и наличия медиаторов в этом процессе.

Те процессы, при которых клетка из плазматической мембраны охватывает крупные частицы, называются фагоцитозом. Точно так же клетка также может содержать молекулы и другие растворенные вещества, называя этот тип эндоцитоза «пиноцитозом».

В дополнение к этим процессам, материал, который попадает в клетку, может быть предварительно выбран в специализированных областях плазматической мембраны. В этом случае эндоцитоз опосредуется рецепторами, и материал, который попадает в клетку, связывается с этими рецепторами и переносится внутрь клетки в виде специальных пузырьков.

Все эукариотические клетки поглощают жидкости и растворенные вещества посредством пиноцитоза, однако, как мы увидим позже, только несколько специализированных клеток осуществляют процесс фагоцитоза.

-Фагоцитоз

Фагоцитоз

Фагоцитоз - специализированная форма эндоцитоза. В этой возможности крупные частицы или молекулы, в том числе отходы, микроорганизмы и другие клетки, попадают в организм через инвагинации клеточной мембраны. Из-за природы этого процесса предполагается, что это клеточное действие «еды».

Как происходит фагоцитоз?

Частицы, которые считаются «потребленными», связываются с (специализированными) рецепторами, которые распознают их на поверхности клетки. Эти рецепторы в основном распознают остатки N-ацетилглюкозамида, маннозу, в дополнение ко многим другим белкам, которые запускают расширение псевдопод, окружающих частицу и поглощающих ее.

Движение этих псевдоподий определяется главным образом действием актиновых и миозиновых нитей на поверхности клетки.

Захваченные клеточной мембраной, они попадают в цитозоль в виде больших пузырьков, называемых фагосомами. Они будут связываться с лизосомой (клеточной органеллой, содержащей широкий спектр пищеварительных ферментов), образуя вакуоль для обработки, разрушения и разложения материала, называемого фаголизосомой.

Фаголизосомы могут быть довольно большими и неоднородными, поскольку их размер и форма определяются количеством перевариваемого материала.

В этой пищеварительной вакуоли ферментативная активность генерирует большое количество необходимых продуктов, которые будут доступны для использования клеткой в ​​качестве источника энергии.

-Pinocytosis

Питание простейших. Пиноцитоз. Автор изображения: Яцек Ф.Х. (производное от Марианы Руис Вильярреал). Взято и отредактировано с https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

В отличие от процесса, описанного выше, пиноцитоз - это процесс, при котором маленькие частицы постоянно попадают в организм, которые в большинстве случаев находятся в растворимой форме. Здесь клетка поглощает небольшое количество материала с образованием мембранных везикул, которые попадают в цитоплазму.

Процесс пиноцитоза в основном считается клеточным действием «питья», поскольку большая часть материала, попадающего в клетку, является жидкостью.

Как возникает пиноцитоз?

Пиноцитоз может возникать двумя путями; «плавно или просто» или «впитывающе».

Оба типа пиноцитоза различаются в зависимости от того, как усваиваются вещества в растворе или мелкие частицы. При жидкостном пиноцитозе вещества в растворе попадают в клетку в зависимости от градиента концентрации во внеклеточной среде, и это, в свою очередь, зависит от скорости, с которой образуются пиноцитарные пузырьки в клеточной мембране.

Абсорбционный пиноцитоз - более эффективный процесс, скорость поступления растворенных веществ в цитоплазму в 100-1000 раз выше, чем при жидкостном пиноцитозе, представляющем собой особый процесс рецепторно-опосредованного эндоцитоза.

-Рецептор-опосредованного эндоцитоза

Рецептор-опосредованный эндоцитоз - это специализированный процесс пиноцитоза, наиболее изученный из процессов клеточного эндоцитоза. В этот момент вещества, которые попадают в цитозоль, попадают в цитозоль выбранным путем благодаря участию специфических рецепторов, которые обнаруживаются в большей концентрации в небольших секторах плазматической мембраны.

Молекулы часто заранее связываются с рецепторами, обнаруженными в извилинах клеточной поверхности, называемых «клатриновыми впадинами». Эти углубления содержат в некоторых случаях более 20 рецепторов, каждый из которых специфичен для определенной макромолекулы.

Везикулы, сформированные в этих специализированных областях мембраны, будут покрыты клатриновым белком и будут включать, как только везикула высвобождается в цитоплазму, мембранные рецепторы (различные типы), а также будут интернализовать небольшие количества внеклеточной жидкости. ,

Напротив, при жидком пиноцитозе материал, который проникает в клетку, не выбирается, и везикулы, образованные в клеточной мембране, не имеют клатринового покрытия, но чаще представляют собой такие белки, как кавеолин. Этот процесс также называют клатриннезависимым эндоцитозом.

Есть также несколько более крупных вакуолей, которые вводят раствор в клетку в процессе, известном как «макропиноцитоз». Во время этого процесса нет избирательности по материалам.

Характеристики

Эндоцитоз выполняет широкий спектр функций внутри клетки, однако они различаются, если это одноклеточные или многоклеточные организмы, или тип требований, которые клетка имеет в определенное время.

Функции фагоцитоза

Этот процесс можно рассматривать как первичный процесс кормления или метод защиты и удаления отходов. У простейших и низших многоклеточных организмов (например, амеб) фагоцитоз является механизмом захвата частиц пищи, будь то отходы, бактерии или другие простейшие.

Эти организмы обнаруживают материал, который должен быть проглочен, через мембранные рецепторы и окружают его выступами мембран, образуя большие пузырьки, которые будут обрабатываться внутри организма.

С другой стороны, у большинства организмов фагоцитоз выполняет функции, отличные от клеточного питания. В этом случае фагоцитоз используют специализированные клетки, называемые «профессиональными» фагоцитами, которые устраняют как ненужные вещества, так и вторгающиеся агенты из организма в качестве защитного механизма.

Функции пиноцитоза

Функция пиноцитоза в основном заключается во включении материала в раствор в клетку. Абсорбированные растворенные вещества и метаболиты предназначены для клеточного метаболизма, а также используются в синтезе нескольких белков, представляющих большой интерес для функционирования организма.

С другой стороны, поступающий материал может быть выбран для обеспечения энергии из первых рук для клеточного метаболизма.

Примеры

Эндоцитоз происходит в различных масштабах внутри эукариотических организмов. Здесь мы приведем несколько выдающихся примеров:

Фагоцитоз

У млекопитающих, как и у других позвоночных, есть несколько классов клеток, которые являются частью ткани крови, вместе называемых лейкоцитами. Эти клетки действуют как профессиональные фагоциты, а это значит, что они являются специализированными клетками, поглощающими материал.

Макрофаги, лимфоциты и нейтрофилы (лейкоциты) несут ответственность за устранение и поглощение инфекционных микроорганизмов из организма.

Фагоциты в крови обычно работают лучше всего, когда они могут улавливать патоген на поверхности, такой как стенка кровеносного сосуда или фибриновый сгусток.

Эти клетки участвуют в специфических и неспецифических иммунных функциях, есть даже фагоциты, специализирующиеся на представлении антигенов, запускающих иммунный ответ.

В дополнение к этому, макрофаги «в основном» ответственны за поглощение и удаление примерно 10 ¹¹ красных кровяных телец из крови, а также других старых клеток и ненужных веществ, чтобы поддерживать процесс непрерывного обновления клеток. Вместе с лимфоцитами они уничтожают большинство болезнетворных микроорганизмов в организме.

пиноцитоз

Процесс пиноцитоза обычно довольно эффективен при включении внеклеточного материала. При абсорбирующем пиноцитозе рецепторы, расположенные на везикулах ямок мембран, покрытых клатрином, могут распознавать факторы роста, различные гормоны, белки-носители, а также липопротеины и другие белки.

Классический пример этого процесса - захват холестерина рецепторами на мембране. Холестерин транспортируется в кровоток в виде липопротеинов, наиболее часто мобилизуемых из которых являются LDC или липопротеины низкой плотности.

Однако при этом захватывается большое количество метаболитов, таких как витамин B12 и даже железо, материалы, которые клетка не может усвоить посредством активных транспортных процессов. Оба определяют метаболиты в синтезе гемоглобина, белка, специализирующегося на транспортировке кислорода в крови.

С другой стороны, материал также эффективно интегрируется в клетку посредством жидкого пиноцитоза. В эндотелиальных клетках кровеносных сосудов везикулы переносят большое количество растворенных веществ и жидкостей из кровотока во внутриклеточное пространство.

Эндоцитоз, «масштабный процесс»

Эндоцитоз - очень распространенный процесс в эукариотических клетках, при котором материал интегрируется как в растворе, так и в форме макромолекул и даже целых клеток и микроорганизмов.

В случае рецептор-опосредованного эндоцитоза покрытые клатрином углубления занимают около 2% общей поверхности клеточной мембраны. Каждое из этих углублений имеет период полураспада в две минуты, что вызывает интернализацию всей клеточной мембраны за период от 1 до 2 часов.

Это означает, что от 3 до 5% мембраны интернализируется в среднем каждую минуту, что дает нам представление о масштабах процесса и о том, как постоянно обновляется клеточная мембрана.

Макрофаги, присутствующие в ткани крови, например, «поглощают» до 35% своего цитоплазматического объема примерно за час, 3% плазматической мембраны каждую минуту и ​​100% примерно за полчаса.

Недостаток эндоцитоза

Хотя это важный процесс для клеточного питания, абсорбции ненужных веществ и захвата внешних микроорганизмов, во время таких процессов, как рецептор-опосредованный эндоцитоз, многие вирусы и патогены проникают в клетку. Грипп и ВИЧ проходят по этому пути как прямой путь проникновения в клетку.

Что происходит после эндоцитоза?

Везикулы, высвобождаемые в цитоплазму, и окружающий их материал обрабатываются лизосомами. В лизосомах есть мощная ферментативная батарея, в которой вещества, присутствующие в везикулах, разлагаются до пригодных для использования продуктов в результате клеточного метаболизма.

Однако в процессе деградации различные компоненты плазматической мембраны восстанавливаются. Специфические рецепторы углублений, покрытые клатрином и другими материалами, такими как различные мембранные белки, отправляются в аппарат Гольджи или на поверхность клетки, где они реинтегрируются в рециркулирующие везикулы.

Этот процесс рециркуляции очень удобен и происходит с той же скоростью, с которой образуются везикулы, поскольку клеточная мембрана синтезирует только 5% своей поверхности каждый час.

Ссылки

1. Алькамо, И. Е. (1996) Клифс. Краткий обзор микробиологии. Wiley Publishing, Inc., Нью-Йорк, Нью-Йорк.
2. Альбертс Б., Брей Д., Хопкин К., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К. и Уолтер П. (2004). Существенная клеточная биология. Нью-Йорк: Наука о гирляндах. 2-е издание
3. Мэдиган, М. Т., Мартинко, Дж. М. и Паркер, Дж. (2004). Брук: Биология микроорганизмов. Pearson Education.
4. Купер, Г.М., Хаусман, Р.Е. и Райт, Н. (2010). Клетка. (стр. 397-402). Марбан.
5. Хикман, К.П., Робертс, Л.С., Кин, С.Л., Ларсон, А., Айнсон, Х. и Эйзенхур, DJ (2008). Комплексные принципы зоологии. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 14- ^е издание.
6. Хименес Гарсиа, Л. Дж. И Х. Мерчанд Лариос. (2003). Клеточная и молекулярная биология. Мексика. От редакции Pearson Education.
7. Кюнель, В. (2005). Цветовой атлас цитологии и гистологии (11-е изд.) Мадрид, Испания: От редакции Médica Panamericana.
8. Смайт, Э. и Уоррен, Г. (1991). Механизм рецепторно-опосредованного эндоцитоза. Eur.J. Biochem. 202: 689-699.