ПІНОЦИТОЗ: ПРОЦЕС, ФУНКЦІЇ ТА РІЗНИЦЯ З ФАГОЦИТОЗОМ - БІОЛОГІЯ - 2025

Пиноцитоз є клітинним процесом прийому середніх часток, як правило , невеликих , так і в розчинній формі через утворення дрібних бульбашок в плазматичній мембрані клітини. Цей процес в основному розглядається як клітинна дія "пиття". Везикули будуть вивільнені після процесу інвагінації клітинної мембрани всередині неї.

Цей процес захоплення рідкого матеріалу включає розчинені молекули або суспендовані мікрочастинки. Це один із різних засобів включення позаклітинного матеріалу або ендоцитозу, який клітина використовує для свого енергетичного забезпечення.

Джерело: Похідна робота Мар'яни Руїс Вільяреаль: Gregor_0492

Інші процеси, в яких клітина транспортує позаклітинний матеріал, включають використання транспортерних білків і канальних білків через фосфоліпідний бішар цитоплазматичної мембрани. Однак при піноцитозі захоплений матеріал оточений частиною мембрани.

Види піноцитозу

Цей процес ендоцитозу може генеруватися двома різними способами: "рідинний піноцитоз" та "адсорбційний піноцитоз". Обидва відрізняються тим, що частинки або речовини в суспензії включаються в цитоплазму.

При рідинному піноцитозі речовини всмоктуються розчинними у рідині. Швидкість потрапляння цих розчинників у клітину пропорційна їх концентрації у позаклітинному середовищі, а також залежить від здатності клітини утворювати піноцитарні везикули.

Навпаки, швидкість входження «молекули» за допомогою абсорбтивного піноцитозу визначається концентрацією молекули у зовнішньому середовищі, а також кількістю, спорідненістю та функцією рецепторів зазначених молекул, розташованих на поверхні клітинної мембрани. Останній процес відповідає кінетиці ферменту Майкл-Ментен.

При рівних (концентрація молекул, що підлягають поглинанню) абсорбційний піноситоз був би в 100-1000 разів швидше, ніж рідина, а також більш ефективний при поглинанні рідини (менша кількість).

Процес

Піноцитоз - дуже поширений процес в еукаріотичних клітинах. Він складається з руху частинок ззовні клітини через утворення піноцитарної везикули, інвагінації клітинної мембрани, яка в кінцевому підсумку відривається від останньої, утворюючи частину цитоплазми.

В основному більшість ендоцитарних пухирців, що походять з клітинної мембрани, слідують шляхом піноцитозу. Ці везикули в першу чергу призначені для ендосом, які потім будуть перенесені в лізосоми, клітинні органели, відповідальні за клітинне травлення.

Рецептор-опосередкований ендоцитоз або абсорбційний піноцитоз

Це найкраще вивчена форма піноцитозу. У цьому випадку механізм дозволяє селективно вводити визначені макромолекули. Макромолекули, виявлені в позаклітинному середовищі, за замовчуванням зв’язуються із специфічними рецепторами плазматичної мембрани.

Як правило, спеціалізовані рецептори виявляються скупченими у секторах мембрани, відомих як «западини, покриті клатрином». У цей момент утворені в цих регіонах піноцитарні везикули будуть мати покриття цього білка (клатрин), а також будуть містити рецептор і ліганд (зазвичай ліпопротеїди).

Після того, як покриті везикули вже знаходяться в цитоплазмі, вони зливаються з ранніми ендосомами, тобто такими, які є найближчими до клітинної мембрани.

З цього моменту може відбуватися декілька складних процесів, включаючи вихід везикули, що переробляються, у бік клітинної мембрани та апарату Гольджі (які несуть мембранні рецептори та інші матеріали) або везикули або мультикулярні тіла, що слідують за процес транспортування матеріалу до лізосоми.

Скільки є приймачів?

Існує понад 20 різних рецепторів, які вибірково вводять макромолекули в клітину. Під час цього процесу також неселективно включається рідина, крім цитоплазматичної середовища, що називається "ендоцитоз рідинної фази".

У кожній депресії або порожнині, закладеній клатрином, у клітинній мембрані немає рецептора єдиного типу; натомість існують різні рецептори, які одночасно інтерналізуються в клітину з утворенням єдиної везикули.

У цьому процесі і при утворенні рециркуляційних везикул, які повертаються назад до мембрани, яка підлягає реінтеграції, наявність рецепторного комплексу або його лігандів (отриманих молекул) певним чином впливає на наявність інших рецепторів і молекул.

Рідинний піноцитоз

У цьому випадку це неселективний процес, при якому молекули чи частинки активно захоплюються. Везикули, утворені з клітинної стінки, не покриті клатрином, а білками, такими як кавеолін. У деяких випадках цей процес відомий як потоцитоз.

Особливості

Під час процесу в клітину включається багато матеріалів, або селективно з утворенням покритих клатрином везикул, або неселективно через не покриті везикули.

Абсорбційний піноцитоцис

Різні рецептори, які розпізнають гормони, фактори росту, білки-носії, а також інші білки та ліпопротеїди, можуть накопичуватися в порожнинах плазматичної мембрани, покритих клатрином.

Одним з найкраще оцінених процесів є захоплення холестерину в клітинах ссавців, яке опосередковується наявністю специфічних рецепторів на клітинній мембрані.

Зазвичай холестерин переноситься у кров у вигляді ліпопротеїдів, найпоширенішим є ліпопротеїди низької щільності (ЛПНЩ).

Після того, як покрита везикула знаходиться в цитоплазмі, рецептори рециркулюються назад на мембрану, а холестерин у формі ЛРС транспортується до лізосом, який обробляється і використовується клітиною.

Інші метаболіти, захоплені в абсорбційних піноцитах

Цей процес також використовується для фіксації низки метаболітів, що мають велике значення в клітинній активності. Деякі з них - вітамін В12 і залізо, яке клітина не може отримати шляхом активних транспортних процесів через мембрану.

Ці два метаболіти мають важливе значення в синтезі гемоглобіну, який є основним білком, який присутній в еритроцитах крові.

З іншого боку, багато рецепторів, присутніх у клітинній мембрані, які не переробляються, поглинаються таким чином і транспортуються до лізосом, щоб перетравлюватися великою різноманітністю ферментів.

На жаль, через цей шлях (опосередкований рецепторами піноцитоз) у клітину потрапляє багато вірусів, таких як грип та ВІЛ.

Піноцитоз везикул, не покритих клатрином

Коли піноцитоз виникає іншими шляхами, в яких не утворюються покриті клатрином везикули, процес виявляється особливо динамічним і високоефективним.

Наприклад, в ендотеліальних клітинах, що входять до складу кровоносних судин, утворюються везикули повинні мобілізувати велику кількість розчинних речовин з крові в внутрішньоклітинний простір.

Шкала піноцитозу

Наприклад, западини, покриті клатрином, займають близько 2% поверхні плазматичної мембрани, маючи приблизний термін служби до двох хвилин.

У цьому сенсі абсорбційний піноцитоз спричинює інтерналізацію всієї клітинної мембрани всередині клітини через утворення покритих везикул в період від однієї до двох годин, що в середньому становить від 3 до 5% мембрани плазма на кожну хвилину.

Наприклад, макрофаг здатний інтегрувати приблизно 35% об'єму цитоплазми приблизно за одну годину. Кількість розчинених речовин і молекул не впливає в жоден момент на швидкість утворення пухирців та їх інтерналізацію.

Різниця з фагоцитозом

Фагоцитоз та піноцитоз - подібні процеси, при яких клітина інтерналізує позаклітинний матеріал, який підлягає обробці; обидва - це процеси, які потребують енергії, тому їх вважають активними транспортними механізмами. На відміну від піноцитозу, фагоцитоз - це буквально те, як клітина «їсть».

Для фагоцитозу характерно «заковтування» великих частинок, включаючи бактерії, різні клітинні сміття і навіть неушкоджені клітини. Частинка, що підлягає фагоцитозуванню, зв’язується з рецепторами, розташованими на поверхні клітинної мембрани (які розпізнають залишки маннози, N-ацелтіглюкозамід, серед інших), які запускають розширення псевдопод, які оточують частинку.

Після того, як мембрана зростається навколо неї, утворюється велика везикула (на відміну від тих, що утворюються в процесі піноцитозу), яка називається фагосомою, яка вивільняється в цитоплазму. Це коли фагосома зв’язується з лізосомою, утворюючи фаголізосому.

Усередині фаголізосоми засвоєння матеріалу відбувається завдяки ферментативній активності гідролаз лізосомальної кислоти. У цьому процесі також переробляються рецептори та частина інтерналізованих мембран, які повертаються у формі переробних везикул на поверхню клітин.

Де відбувається фагоцитоз?

Це дуже поширений процес, за допомогою якого живляться такі організми, як найпростіші та нижчі метазої. Крім того, у багатоклітинних організмів фагоцитоз забезпечує першу лінію захисту від чужорідних агентів.

Те, як спеціалізовані клітини, включаючи лейкоцити різних типів (макрофаги та нейтрофіли), знищують зовнішні мікроорганізми та поглинають клітинні сміття, має важливе значення для підтримки системи організму.

Список літератури

1. 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. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Клітина. (с. 397-402). Марбан.
3. Хікман, Ч. Р, Робертс, Л.С., Кін, С.Л., Ларсон, А., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Комплексні принципи зоології. Нью-Йорк: McGraw-Hill.
4. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Клітинна та молекулярна біологія. Мексика. Редакційна Пірсон освіта.
5. Kühnel, W. (2005). Кольоровий атлас цитології та гістології. Мадрид, Іспанія: Редакція Médica Panamericana.
6. Randall, D., Burgreen, W., French, K. (1998). Фізіологія тварин Еккерда: механізми та адаптації. Іспанія: McGraw-Hill.