ЕНДОЦИТОЗ: ВИДИ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА, ФУНКЦІЇ, ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ендоцитоз включає в себе процеси , які дозволяють ефективне проникнення різних матеріалів в клітку структура клітинної мембрани є досить строгий контроль, вхід і вихід, різноманітність позаклітинних і цитоплазматичних матеріалів , включаючи матеріали. Поряд з іншими процесами, такими як проста дифузія та осмос, клітина інтегрує матеріал, необхідний для правильної роботи клітин.

У міру того, як відбувається процес ендоцитозу, в розчин потрапляють молекули великого молекулярного розміру, частинки і навіть суміші. Це відбувається від інвагінацій або мішків, які зароджуються в мембрані і потрапляють в цитоплазму у вигляді везикул, де вони будуть оброблятися клітинною травною машиною.

Джерело: Похідна робота Мар'яни Руїс Вільяреаль: Gregor_0492

Процес ендоцитозу (матеріал, що надходить у клітину), а також екзоцитоз (матеріал, що виходить з клітини), є винятковими для еукаріотичних організмів.

Клітина еукаріот має великі енергетичні потреби, оскільки вона більша (в середньому в 1000 разів більша), ніж будь-який організм прокаріотів. Саме з цієї причини еукаріотична клітина потребує механізмів, які дозволяють потрапляти матеріали так, що в ній відбувається велика різноманітність біосинтетичних реакцій.

Види та їх характеристика

Через процес ендоцитозу клітина підтримує ефективний обмін із зовнішнім середовищем.

Під час цього клітинного механізму в камеру можуть потрапляти досить різноманітні матеріали; таким чином, процес ендоцитозу може змінюватись в залежності від природи матеріалу, який охоплюється клітиною, і якщо в цьому процесі є медіатори.

Ті процеси, в яких клітина з плазматичної мембрани охоплює великі частинки, називаються фагоцитозом. Так само клітина може також охоплювати молекули та інші розчинені речовини, називаючи цей тип ендоцитозу "піноцитозом".

Крім цих процесів, матеріал, який надходить у клітину, може бути попередньо відібраний у спеціалізованих областях плазматичної мембрани. У цьому випадку ендоцитоз опосередковується рецепторами, і матеріал, який потрапляє в клітину, з’єднується з цими рецепторами для перенесення у внутрішню частину клітини у спеціальних везикулах.

Усі еукаріотичні клітини поглинають рідину та солюти через піноцитоз, однак лише кілька спеціалізованих клітин здійснюють процес фагоцитозу, як ми побачимо далі.

-Фагоцитоз

Фагоцитоз

Фагоцитоз - спеціалізована форма ендоцитозу. У цій можливості великі частинки або молекули, до складу яких входять відходи, мікроорганізми та інші клітини, потрапляють в організм шляхом інвагінації клітинної мембрани. Через характер цього процесу він пропонується як клітинна дія «їжі».

Як відбувається фагоцитоз?

Частинки, визнані "спожитими", зв'язуються з (спеціалізованими) рецепторами, які розпізнають їх на клітинній поверхні. Ці рецептори в основному розпізнають залишки N-ацетилглюкозаміду, маннозу, на додаток до багатьох інших білків, які запускають розширення псевдопод, які оточують частинку і поглинають її.

Рух цих псевдоподій визначається головним чином дією ниток актину та міозину на клітинну поверхню.

Потрапивши в мембрану клітини, вони потрапляють в цитозол у вигляді великих везикул, званих фагосомами. Вони зв'язуються з лізосомою (клітинною органелою, яка містить найрізноманітніші травні ферменти), утворюючи вакуолу для переробки, руйнування та руйнування матеріалу, який називається фаголізосомою.

Фаголізосоми можуть бути досить великими та неоднорідними, оскільки їх розміри та форма визначаються кількістю матеріалу, який перетравлюється.

У межах травної вакуолі ферментативна активність генерує велику кількість необхідних продуктів, які будуть доступні для використання клітиною як джерела енергії.

-Піноцитоз

Харчування найпростіших. Піноцитоз. Зображення: Jacek FH (походить від Мар'яни Руїс Вільяреаль). Знято та відредаговано з https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

На відміну від вищеописаного процесу, піноцитоз - це процес, при якому дрібні частинки постійно приймаються всередину, які в більшості випадків знаходяться у розчинній формі. Тут клітина поглинає невелику кількість матеріалу з утворенням мембранних везикул, які виділяються в цитоплазму.

Процес піноцитозу в основному вважається клітинною дією «пиття», оскільки більша частина матеріалу, який потрапляє в клітину, є рідким.

Як виникає піноцитоз?

Піноцитоз може протікати двома способами; "рідким або простим" способом або "поглинаючим" способом.

Обидва типи піноцитозу змінюються залежно від того, як інтерналізуються речовини в розчині або дрібні частинки. При рідинному піноцитозі речовини, що знаходяться в розчині, надходять у клітину як функція градієнта концентрації з позаклітинним середовищем, і це в свою чергу залежить від швидкості, з якою утворюються піноцитарні везикули в клітинній мембрані.

Абсорбційний піноцитоз є більш ефективним процесом, швидкість входження розчинних речовин у цитоплазму в 100-1000 разів вища, ніж коли він виконується рідинним піноцитозом, що становить особливий процес ендоцитозу, опосередкованого рецепторами.

-Рецептивний опосередкований ендоцитоз

Рецепторно-опосередкований ендоцитоз - це спеціалізований процес піноцитозу і найкраще вивчений з процесів клітинного ендоцитозу. У цей момент речовини, що потрапляють в цитозол, вводять цитозол обраним способом за участю специфічних рецепторів, які виявляються в більшій концентрації в малих секторах плазматичної мембрани.

Молекули часто заздалегідь асоціюються з рецепторами, виявленими в згортаннях клітинної поверхні, званих "депресіями, покритими клатрином". Ці депресії містять в деяких випадках більше 20 рецепторів, кожен специфічний для певної макромолекули.

Везикули, утворені в цих спеціалізованих областях мембрани, будуть покриті білком клатрину і включатимуть, коли везикул вивільниться в цитоплазмі, мембранні рецептори (різні їх види), а також інтерналізують невелику кількість позаклітинної рідини .

Навпаки, при рідинному піноцитозі матеріал, який потрапляє в клітину, не відбирається, а везикули, що утворюються в клітинній мембрані, не мають клатринового покриття, але частіше білками, такими як кавеолін. Цей процес називають також незалежним від клатрина ендоцитозом.

Існують також кілька великих вакуолей, які потрапляють матеріал у розчині в клітину в процесі, відомому як "макропіноцитоз". Під час цього процесу відсутня вибірковість матеріалу.

Особливості

Ендоцитоз має велику різноманітність функцій всередині клітини, однак вони змінюються, якщо це одноклітинні або багатоклітинні організми або тип вимог, які має клітина в певний момент.

Функції фагоцитозу

Процес можна вважати основним процесом годівлі або методом захисту та утилізації відходів. У найпростіших та нижчих метазойних організмів (наприклад, амеб) фагоцитоз є механізмом захоплення частинок їжі, будь то відходи, бактерії чи інші найпростіші.

Ці організми виявляють матеріал, який потрапляє через мембранні рецептори, і охоплюють його мембранними виступами, утворюючи велику везикулу, яка буде оброблятися всередині організму.

З іншого боку, у більшості організмів фагоцитоз виконує інші функції, крім клітинного живлення. У цьому випадку для фагоцитозу використовують спеціалізовані клітини, які називаються "професійними" фагоцитами, які будуть виводити як відходи речовин, так і вторгнення агентів з організму як захисний механізм.

Функції піноцитозу

Функція піноцитозу в основному полягає у включенні матеріалу в розчин в клітину. Поглинені розчинники та метаболіти призначені для клітинного метаболізму, а також використовуються при синтезі кількох білків, що представляють великий інтерес у функціонуванні організму.

З іншого боку, матеріал, що надходить, може бути обраний для забезпечення енергії з першої руки для клітинного метаболізму.

Приклади

Ендоцитоз виникає в різних масштабах всередині еукаріотичних організмів. Тут ми згадаємо кілька визначних прикладів:

Фагоцитоз

У ссавців, як і інших хребетних, є кілька класів клітин, що входять до складу тканини крові, що називається білими кров'яними клітинами разом. Ці клітини діють як професійні фагоцити, це означає, що вони є спеціалізованими клітинами, що займаються поглинанням матеріалу.

Макрофаги, лімфоцити та нейтрофіли (лейкоцити) відповідають за виведення та потрапляння інфекційних мікроорганізмів з організму.

Фагоцити в крові, як правило, найкраще працюють, коли вони можуть захоплювати збудника на поверхні, наприклад, на стінці кровоносної судини або на фібриновий згусток.

Ці клітини беруть участь у специфічних і неспецифічних імунних функціях, є навіть фагоцити, спеціалізовані на представленні антигенів, щоб викликати імунну відповідь

На додаток до цього, макрофаги "в основному" відповідають за захоплення та виведення з крові приблизно 10 ¹¹ еритроцитів, а також інших старих клітин та відходів, щоб підтримувати процес постійного оновлення клітин. Разом з лімфоцитами вони діють при знищенні більшості збудників організму.

Піноцитоз

Процес піноцитозу зазвичай досить ефективний при включенні позаклітинного матеріалу. При абсорбційному піноцитозі рецептори, розташовані на мембранних ямках, покритих клатрином, можуть розпізнавати фактори росту, різні гормони, білки-носії, а також ліпопротеїни та інші білки.

Класичним прикладом цього процесу є захоплення холестерину з рецепторів на мембрані. Холестерин транспортується в кров у формі ліпопротеїдів, найчастіше мобілізуються ЛПК або ліпопротеїди низької щільності.

Однак велика різноманітність метаболітів, таких як вітамін В12 і навіть залізо, також потрапляє в процес - матеріали, які клітина не може інтерналізувати через активні транспортні процеси. Обидва визначають метаболіти в синтезі гемоглобіну, білка, що спеціалізується на транспортуванні кисню в крові.

З іншого боку, матеріал також ефективно інтегрується в клітину за допомогою рідинного піноцитозу. В ендотеліальних клітинах судин везикули транспортують велику кількість розчинних речовин і рідин з крові в внутрішньоклітинний простір.

Ендоцитоз, "масштабний процес"

Ендоцитоз - це дуже поширений процес в еукаріотичних клітинах, при якому матеріал інтегрується як у розчин, так і у вигляді макромолекул і навіть цілих клітин та мікроорганізмів.

У разі опосередкованого рецепторами ендоцитозу депресії, покриті клатрином, займають близько 2% від загальної поверхні клітинної мембрани. Кожна з цих западин має період напіввиведення в дві хвилини, через що інтерналізується вся клітинна мембрана протягом періоду від 1 до 2 годин.

Це означає, що 3–5% мембрани інтерналізуються щохвилини в середньому, що дає нам уявлення про масштабність процесу та постійне оновлення, яке зазнає клітинна мембрана.

Макрофаги, присутні в тканинах крові, наприклад, "захоплюють" до 35% їх цитоплазматичного об'єму приблизно за одну годину, 3% плазматичної мембрани щохвилини і 100% приблизно за півгодини.

Недолік ендоцитозу

Хоча це важливий процес для клітинного живлення, поглинання відпрацьованих речовин та захоплення зовнішніх мікроорганізмів, під час процесів, таких як ендоцитоз, опосередкований рецепторами, у клітину потрапляє багато вірусів та патогенів. Грип та ВІЛ слідують цим маршрутом як прямий спосіб ввести клітину.

Що відбувається після ендоцитозу?

Везикули, що потрапляють у цитоплазму, і матеріал, що охоплюється ними, обробляються лізосомами. У лізосомах є потужна ферментативна батарея, де речовини, що знаходяться у везикулах, руйнуються до корисних продуктів клітинним метаболізмом.

Однак у процесі деградації відновлюються різні компоненти плазматичної мембрани. Специфічні рецептори западин, покритих клатрином та іншими матеріалами, такими як різні мембранні білки, направляються в апарат Гольджі або на поверхню клітини, щоб їх знову інтегрувати в везикули, що переробляються.

Цей процес утилізації дуже зручний і відбувається з тією ж швидкістю, з якою утворюються везикули, оскільки клітинна мембрана синтезує лише 5% її поверхні щогодини.

Список літератури

1. Alcamo, IE (1996) Скелі Швидкий огляд мікробіології. Wiley Publishing, Inc., Нью-Йорк, Нью-Йорк.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Основна клітинна біологія. Нью-Йорк: Гарленд Наука. 2-е видання
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Брук: Біологія мікроорганізмів. Пірсон освіта.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Клітина. (с. 397-402). Марбан.
5. Hickman, C. P, Робертс, Л.С., Кін, SL, Ларсон, А., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Комплексні принципи зоології. Нью-Йорк: McGraw-Hill. 14- ^е видання.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Клітинна та молекулярна біологія. Мексика. Редакційна Пірсон освіта.
7. Kühnel, W. (2005). Кольоровий атлас цитології та гістології (11-е видання) Мадрид, Іспанія: Редакція Médica Panamericana.
8. Сміт, Е. та Уоррен, Г. (1991). Механізм рецепторно-опосередкованого ендоцитозу. Є. Дж. Біохім. 202: 689-699.