Endocitozės etapų apibrėžimas ir paaiškinimas

ttsz/iStock/Getty Images Plus

Endocitozė yra procesas, kurio metu ląstelės internalizuoti medžiagas iš išorinės aplinkos. Taip ląstelės gauna maistinių medžiagų, reikalingų augti ir vystytis. Endocitozės metu internalizuojamos medžiagos yra skysčiai, elektrolitai, baltymai ir kitos makromolekulės. Endocitozė taip pat yra viena iš priemonių baltieji kraujo kūneliai iš Imuninė sistema sugauti ir sunaikinti galimus patogenus, įskaitantbakterijosir protistai . Endocitozės procesą galima apibendrinti trimis pagrindiniais etapais.

Pagrindiniai endocitozės etapai

1. Plazminė membrana susilanksto į vidų (invaginuoja), sudarydama ertmę, kuri prisipildo tarpląstelinio skysčio, ištirpusių molekulių, maisto dalelių, pašalinių medžiagų,patogenų, ar kitų medžiagų.
2. Plazminė membrana susilanksto ant savęs tol, kol susilieja sulenktos membranos galai. Tai sulaiko skystį pūslelės viduje. Kai kuriose ląstelėse taip pat susidaro ilgi kanalai, besitęsiantys nuo membranos giliai į citoplazma .
3. Pūslelė nuspaudžiama nuo membranos, kai sulankstytos membranos galai susilieja. Tada ląstelė apdoroja internalizuotą pūslelę.

Yra trys pagrindiniai endocitozės tipai: fagocitozė, pinocitozė ir receptorių sukelta endocitozė. Fagocitozė taip pat vadinamas „ląstelių valgymu“ ir apima kietų medžiagų arba maisto dalelių suvartojimą. Pinocitozė , dar vadinamas „ląstelių gėrimu“, apima skystyje ištirpusių molekulių suvartojimą. Receptorių sukelta endocitozė apima molekulių įsisavinimą, pagrįstą jų sąveika su receptoriais ląstelės paviršiuje.

Ląstelių membrana ir endocitozė

Encyclopaedia Britannica/UIG/Getty Images

Kad įvyktų endocitozė, medžiagos turi būti įterptos į pūslelę, susidariusią iš ląstelės membranos, arba plazmos membrana . Pagrindiniai šios membranos komponentai yra baltymai ir lipidai, kurie prisideda prie ląstelių membranos lankstumo ir molekulių pernešimo. Fosfolipidai yra atsakingi už dvigubo sluoksnio barjero tarp išorinės ląstelės aplinkos ir ląstelės vidaus susidarymą. Fosfolipidai turi hidrofilinis (traukia prie vandens) galvos ir hidrofobiškas (atbaido vandens) uodegos. Kai liečiasi su skysčiu, jie spontaniškai išsidėsto taip, kad jų hidrofilinės galvutės būtų nukreiptos į citozolį ir tarpląstelinį skystį, o jų hidrofobinės uodegos pasislenka nuo skysčio į vidinę lipidų dvisluoksnės membranos sritį.

Ląstelės membrana yra pusiau pralaidus , tai reiškia, kad tik tam tikroms molekulėms leidžiama sklisti per membraną. Medžiagas, kurios negali pasklisti per ląstelės membraną, reikia padėti pasyvi difuzija procesų (palengvinta difuzija), aktyviuoju transportu (reikalauja energijos) arba endocitozės būdu. Endocitozė apima ląstelių membranos dalių pašalinimą, kad susidarytų pūslelės ir įsisavintų medžiagas. Norint išlaikyti ląstelių dydį, membranos komponentai turi būti pakeisti. Tai pasiekiama naudojant procesą egzocitozė . Priešingai endocitozei, egzocitozė apima vidinių pūslelių susidarymą, transportavimą ir susiliejimą su ląstelės membrana, kad iš ląstelės būtų pašalintos medžiagos.

Fagocitozė

Juergen Berger/Science Photo Library/Getty Image

Fagocitozė yra endocitozės forma, kuri apima didelių dalelių ar ląstelių įsisavinimą. Fagocitozė leidžia imuninėms ląstelėms, pavyzdžiui, makrofagams, atsikratyti bakterijų, vėžio ląstelių, virusais užkrėstų ląstelių ar kitų kenksmingų medžiagų. Tai taip pat procesas, kurio metu organizmai, tokie kaip amebos, gauna maistą iš savo aplinkos. Esant fagocitozei, fagocitinė ląstelė arba fagocitai turi sugebėti prisitvirtinti prie tikslinės ląstelės, ją internalizuoti, pabloginti ir išstumti šiukšles. Šis procesas, kaip ir vyksta imuninėse ląstelėse, aprašytas toliau.

Pagrindiniai fagocitozės etapai

Aptikimas:Fagocitas aptinka antigeną (medžiagą, sukeliančią imuninį atsaką), pvz., bakteriją, ir juda link tikslinės ląstelės. Priedas:Fagocitas kontaktuoja su bakterija ir prie jos prisitvirtina. Šis surišimas inicijuoja formavimąsi pseudopodia (ląstelės pratęsimai), kurie supa bakteriją. Nurijimas:Apsupta bakterija yra įterpta į pūslelę, susidariusią susiliejus pseudopodijų membranoms. Ši pūslelė su uždara bakterija, vadinama a fagosoma , yra internalizuojamas fagocitų. Sintezija:Fagosoma susilieja su an organelė vadinamas a lizosoma ir tampa žinomas kaip a fagolizosoma . Lizosomose yra fermentų, kurie virškina organines medžiagas. Virškinimo fermentų išsiskyrimas fagolizosomoje suardo bakteriją. Pašalinimas:Suirusi medžiaga iš ląstelės pašalinama egzocitozės būdu.

Protistų fagocitozė pasireiškia panašiai ir dažniau, nes tai yra būdas, kuriuo šie organizmai gauna maistą. Žmonių fagocitozę atlieka tik specializuotos imuninės ląstelės.

Pinocitozė

„FancyTapis“ / „iStock“ / „Getty Images Plus“.

Nors fagocitozė apima ląstelių valgymą, pinocitozė apima ląstelių gėrimą. Skysčiai ir ištirpusios maistinės medžiagos į ląstelę patenka pinocitozės būdu. Tie patys pagrindiniai endocitozės etapai yra naudojami pinocitoze, kad būtų galima internalizuoti pūsleles ir transportuoti daleles bei ekstraląstelinį skystį ląstelės viduje. Patekusi į ląstelę, pūslelė gali susilieti su lizosoma. Lizosomų virškinimo fermentai skaido pūslelę ir išskiria jos turinį į citoplazmą, kad ląstelė galėtų ją naudoti. Kai kuriais atvejais pūslelė nesusilieja su lizosoma, bet keliauja per ląstelę ir susilieja su ląstelės membrana kitoje ląstelės pusėje. Tai yra viena iš priemonių, kuriomis ląstelė gali perdirbti ląstelės membranos baltymus ir lipidus.

Pinocitozė yra nespecifinė ir vyksta dviem pagrindiniais procesais: mikropinocitoze ir makropinocitoze. Kaip rodo pavadinimai, mikropinocitozė apima mažų pūslelių (0,1 mikrometro skersmens) susidarymą, tuo tarpu makropinocitozė susiformuoja didesnės pūslelės (nuo 0,5 iki 5 mikrometrų skersmens). Mikropinocitozė atsiranda daugumoje kūno ląstelių tipų, o mažytės pūslelės susidaro pumpurus iš ląstelės membranos. Mikropinocitotinės pūslelės vadinamos caveolae pirmą kartą buvo aptikti kraujagyslių endotelyje. Makropinocitozė paprastai stebima baltuosiuose kraujo kūneliuose. Šis procesas nuo mikropinocitozės skiriasi tuo, kad pūslelės susidaro ne pumpurais, o plazminės membranos raukšlėmis. Raukšlės yra išplėstos membranos dalys, kurios išsikiša į tarpląstelinį skystį, o paskui susilanksto ant savęs. Tai darydama, ląstelės membrana surenka skystį, suformuoja pūslelę ir traukia pūslę į ląstelę.

Receptorių sukelta endocitozė

Encyclopaedia Britannica/UIG/Getty Images

Receptorių sukelta endocitozė yra procesas, kurį ląstelės naudoja selektyviam specifinių molekulių internalizavimui. Šios molekulės prisijungia prie specifinių receptorių ląstelės membranoje, kol jas internalizuoja endocitozė. Membraniniai receptoriai randami plazmos membranos regionuose, padengtuose baltymu klaterinu, žinomu kaip klaterina padengtos duobės . Kai specifinė molekulė prisijungia prie receptoriaus, duobės regionai yra internalizuojami ir susidaro klaterinu padengtos pūslelės. Susiliejus su anksti endosomos (membranomis surišti maišeliai, padedantys rūšiuoti internalizuotą medžiagą), nuo pūslelių pašalinama klaterininė danga, o turinys ištuštinamas į ląstelę.

Pagrindiniai receptorių sukeltos endocitozės žingsniai

• Nurodyta molekulė jungiasi prie plazmos membranos receptoriaus.
• Su molekule susietas receptorius migruoja išilgai membranos į sritį, kurioje yra klaterinu padengta duobė.
• Klaterinu padengtoje duobėje susikaupus molekulių ir receptorių kompleksams, duobės regionas sudaro invaginaciją, kurią internalizuoja endocitozė.
• Susidaro klaterinu dengta pūslelė, kuri apima ligandų-receptorių kompleksą ir ekstraląstelinį skystį.
• Klaterinu padengta pūslelė citoplazmoje susilieja su endosoma ir klatherino danga pašalinama.
• Receptorius gali būti uždarytas lipidų membranoje ir grąžinamas atgal į plazmos membraną.
• Jei neperdirbama, nurodyta molekulė lieka endosomoje ir endosoma susilieja su lizosoma.
• Lizosomų fermentai skaido nurodytą molekulę ir tiekia norimą turinį į citoplazmą.

Manoma, kad receptorių sukelta endocitozė daugiau nei šimtą kartų efektyviau paima selektyvias molekules nei pinocitozė.

Pagrindiniai endocitozės pasiūlymai

• Endocitozės metu, ląstelės įsisavina medžiagas iš išorinės aplinkos ir gauna maistinių medžiagų, reikalingų augti ir vystytis.
• Trys pagrindiniai endocitozės tipai yra fagocitozė, pinocitozė ir receptorių sukelta endocitozė.
• Kad įvyktų endocitozė, medžiagos turi būti uždengtos pūslele, susidariusioje iš ląstelės (plazmos) membrana .
• Fagocitozė taip pat žinoma kaip „ląstelių valgymas“. Tai procesas, kurį naudoja imuninės ląstelės, siekdamos išvalyti kūną nuo kenksmingų elementų, o amebos – gauti maisto.
• Pinocitozės ląstelėse „geria“ skysčius ir ištirpusias maistines medžiagas panašiai kaip fagocitozės metu.
• Receptorių sukelta endocitozė yra daug efektyvesnis procesas nei pinocitozė, siekiant internalizuoti specifines molekules.

Šaltiniai

• Cooper, Geoffrey M. Endocitozė. Ląstelė: molekulinis požiūris. 2-asis leidimas ., JAV nacionalinė medicinos biblioteka, 1970 m. sausio 1 d., www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9831/.
• Limas, Jetas Phey ir Paulas A Gleesonas. Makropinocitozė: endocitinis kelias dideliems gurkšniams internalizuoti. Imunologija ir ląstelių biologija , t. 89, Nr. 8, 2011, p. 836–843., doi:10.1038/icb.2011.20.
• Rosales, Carlos ir Eileen Uribe-Querol. Fagocitozė: pagrindinis imuniteto procesas. BioMed Research International , Hindavis, 2017 m. birželio 12 d., www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5485277/.