Определение и объяснение этапов эндоцитоза

Эндоцитоз – это процесс, при котором клетки усваивают вещества из внешней среды. Это то, как клетки получают питательные вещества, необходимые для роста и развития. Вещества, усваиваемые эндоцитозом, включают жидкости, электролиты, белки и другие макромолекулы. Эндоцитоз также является одним из средств, с помощью которых белые кровяные тельца иммунной системы захватывают и уничтожают потенциальных патогенов, включая бактерии и простейшие. Процесс эндоцитоза можно резюмировать в три основных этапа.

Основные этапы эндоцитоза

  1. Плазматическая мембрана складывается внутрь (инвагинирует), образуя полость, которая заполняется внеклеточной жидкостью, растворенными молекулами, частицами пищи, инородными телами, патогенами или другими веществами.
  2. Плазматическая мембрана складывается назад, пока концы свернутой мембраны не встретятся. Это задерживает жидкость внутри пузырька. В некоторых клетках также образуются длинные каналы, идущие от мембраны глубоко в цитоплазму.
  3. Везикула отщепляется от мембраны, когда концы свернутой мембраны сливаются вместе. Затем интернализованная везикула обрабатывается клеткой.

Существует три основных типа эндоцитоза: фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз. Фагоцитоз также называется «поеданием клеток» и включает в себя потребление твердого материала или частиц пищи. Пиноцитоз , также называемый «питьем клеток», включает потребление молекул, растворенных в жидкости. Рецепторно-опосредованный эндоцитоз включает поглощение молекул на основе их взаимодействия с рецепторами на поверхности клетки.

Клеточная мембрана и эндоцитоз

Для возникновения эндоцитоза вещества должны быть заключены в пузырьки, образованные из клеточной мембраны или плазматической мембраны . Основными компонентами этой мембраны являются белки и липиды, которые способствуют гибкости клеточной мембраны и транспорту молекул. Фосфолипиды отвечают за формирование двухслойного барьера между внешней клеточной средой и внутренним пространством клетки. У фосфолипидов есть гидрофильные (притягиваемые к воде) головы и гидрофобные (отталкиваемые водой) хвосты. При контакте с жидкостью они спонтанно располагаются так, что их гидрофильные головки обращены к цитозолю и внеклеточной жидкости, в то время как их гидрофобные хвосты перемещаются от жидкости во внутреннюю область двухслойной липидной мембраны.

клеточная мембрана полупроницаема , что означает, что только определенные молекулы могут диффундировать через мембрану. Вещества, которые не могут диффундировать через клеточную мембрану, должны проходить через процессы пассивной диффузии (облегченная диффузия), активный транспорт (требует энергии) или эндоцитоз.. Эндоцитоз включает удаление частей клеточной мембраны для образования пузырьков и интернализации веществ. Чтобы сохранить размер ячеек, необходимо заменить компоненты мембраны. Это достигается за счет процесса экзоцитоза. В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз включает образование, транспортировку и слияние внутренних везикул с клеточной мембраной для изгнания веществ из клетки.

Фагоцитоз

Фагоцитоз – это форма эндоцитоза, при которой происходит поглощение крупных частиц или клеток. Фагоцитоз позволяет иммунным клеткам, таким как макрофаги, избавлять организм от бактерий, раковых клеток, инфицированных вирусом клеток или других вредных веществ. Это также процесс, с помощью которого такие организмы, как амебы, получают пищу из окружающей среды. При фагоцитозе фагоцитарная клетка или фагоцит должны иметь возможность прикрепляться к клетке-мишени, интернализовать ее, разрушать и изгонять отходы. Этот процесс, происходящий в иммунных клетках, описан ниже.

Основные этапы фагоцитоза

  • Обнаружение: фагоцит обнаруживает антиген (вещество, вызывающее иммунный ответ), например бактерию, и движется к целевой клетке.
  • Прикрепление: фагоцит контактирует с бактерией и прикрепляется к ней. Это связывание инициирует формирование псевдоподий (расширения клетки), окружающих бактерию.
  • Проглатывание: окруженная бактерия заключен в пузырек, образующийся при слиянии мембран псевдоподий. Этот пузырек с заключенной в него бактерией, называемый фагосомой , интернализуется фагоцитом.
  • Fusion: фагосома сливается с Органелла называется лизосомой и становится известна как фаголизосома . Лизосомы содержат ферменты, которые переваривают органический материал. Высвобождение пищеварительных ферментов внутри фаголизосомы приводит к деградации бактерий.
  • Удаление: разрушенный материал выводится из клетки путем экзоцитоза.

Фагоцитоз у простейших встречается аналогичным образом и чаще, поскольку это средство, с помощью которого эти организмы получают пищу. Фагоцитоз у людей выполняется только специализированными иммунными клетками.

Пиноцитоз

В то время как фагоцитоз включает поедание клеток, пиноцитоз включает потребление клеток. Жидкости и растворенные питательные вещества попадают в клетку путем пиноцитоза.. Те же основные этапы эндоцитоза используются при пиноцитозе для интернализации пузырьков и транспортировки частиц и внеклеточной жидкости внутри клетки. Попав внутрь клетки, везикула может сливаться с лизосомой. Пищеварительные ферменты лизосомы разрушают везикулу и высвобождают ее содержимое в цитоплазму для использования клеткой. В некоторых случаях везикула не сливается с лизосомой, а проходит через клетку и сливается с клеточной мембраной на другой стороне клетки. Это один из способов, с помощью которого клетка может перерабатывать белки и липиды клеточной мембраны.

Пиноцитоз неспецифичен и возникает в результате двух основных процессов: микропиноцитоза и макропиноцитоза. Как следует из названий, микропиноцитоз включает образование мелких пузырьков (0,1 микрометра в диаметре), тогда как макропиноцитоз включает образование более крупных везикул (от 0,5 до 5 микрометров). в диаметре). Микропиноцитоз возникает в большинстве типов клеток тела, а крошечные пузырьки образуются путем отпочкования от клеточной мембраны. Микропиноцитотические пузырьки, называемые кавеолами , были впервые обнаружены в эндотелии кровеносных сосудов. Макропиноцитоз обычно наблюдается в лейкоцитах. Этот процесс отличается от микропиноцитоза тем, что везикулы образуются не почкованием, а изгибами плазматической мембраны. Оборки – это расширенные части мембраны, которые выступают во внеклеточную жидкость и затем загибаются сами на себя. При этом клеточная мембрана собирает жидкость, образует пузырь и втягивает его в клетку.

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами – это процесс, используемый клетками для селективной интернализации определенных молекул. Эти молекулы связываются со специфическими рецепторами на клеточной мембране до того, как они интернализуются в результате эндоцитоза. Мембранные рецепторы обнаруживаются в областях плазматической мембраны, покрытых клатерином, известных как «ямки, покрытые клатерином» . Как только конкретная молекула связывается с рецептором, области ямок интернализуются и образуются покрытые клатрином везикулы. После слияния с ранними эндосомами (мембраносвязанными мешочками, которые помогают сортировать интернализованный материал) клатериновое покрытие удаляется с везикул, и содержимое выводится в клетку.

Основные этапы рецепторно-опосредованного эндоцитоза

  • Указанная молекула связывается с рецептором на плазматической мембране.
  • Связанный с молекулой рецептор мигрирует вдоль мембраны в область, содержащую ямку, покрытую клатрином.
  • После того, как комплексы молекула-рецептор накапливаются в ямке, покрытой клатрином, область ямки образует впячивание который усваивается эндоцитозом.
  • Образуется везикула, покрытая клатрином, которая инкапсулирует комплекс лиганд-рецептор и внеклеточную жидкость.
  • Везикула, покрытая клатрином, сливается с эндосомой в цитоплазме и клатериновое покрытие удаляется.
  • Рецептор может быть заключен в липидную мембрану и возвращен обратно в плазматическую мембрану.
  • Если не переработать, указанная молекула останется в эндосома и эндосома сливаются с лизосомой.
  • Лизосомные ферменты разрушают указанную молекулу и доставляют желаемое содержимое в цитоплазму.

Опосредовано рецептором считается, что эндоцитоз более чем в сто раз эффективнее поглощает селективные молекулы, чем пиноцитоз.

Ключевые выводы эндоцитоза

  • Во время эндоцитоза клетки усваивают вещества из внешней среды и получают питательные вещества, необходимые для роста и развития.
  • Три основных типа эндоцитоза – это фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз.
  • Для возникновения эндоцитоза вещества должны быть заключены в образовавшуюся везикулу. из клеточной (плазматической) мембраны.
  • Фагоцитоз также известен как «поедание клеток». Это процесс, используемый иммунными клетками для избавления организма от вредных элементов и амебами для получения пищи.
  • При пиноцитозе клетки «пьют» жидкости и растворенные питательные вещества в процессе, аналогичном процессу фагоцитоза.
  • Рецептор-опосредованный эндоцитоз – гораздо более эффективный процесс интернализации определенных молекул, чем пиноцитоз.

Источники

  • Купер, Джеффри М. «Эндоцитоз». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание ., Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г., www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9831/.
  • Лим, Джет Фи и Пол А. Глисон. «Макропиноцитоз: эндоцитозный путь интернализации больших глотков». Иммунология и клеточная биология , т. 89, нет. 8, 2011, pp. 836–843., Doi: 10.1038/icb.2011.20.
  • Розалес, Карлос и Эйлин Урибе-Керол. «Фагоцитоз: фундаментальный процесс в иммунитете». BioMed Research International , Хиндави, 12 июня 2017 г., www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5485277/.

div>

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий