ENDOCYTÓZA: TYPY A ICH VLASTNOSTI, FUNKCIE, PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Endocytózy zahŕňa procesy, ktoré umožňujú efektívne vstup rôznych materiálov na bunku bunkovej membrány štruktúra je pomerne prísne kontroly, a to ako vstup a výstup, rad extracelulárnych a cytoplazmatických materiálov vrátane materiálových. Spolu s inými procesmi, ako je jednoduchá difúzia a osmóza, bunka integruje materiál potrebný na správnu funkciu bunky.

V priebehu procesu endocytózy vstupujú molekuly veľkej molekulovej veľkosti, častice a dokonca aj zmesi v roztoku. Vyskytuje sa to pri inváziách alebo vakoch, ktoré pochádzajú z membrány a vstupujú do cytoplazmy vo forme vezikúl, kde sa spracujú bunkovým tráviacim mechanizmom.

Zdroj: Derivát Mariana Ruiz Villarreal: Gregor_0492

Proces endocytózy (vstup materiálu do bunky), ako aj exocytózy (proces opúšťania bunky), je v eukaryotických organizmoch výlučný.

Eukaryotická bunka má veľké energetické požiadavky, pretože je väčšia (v priemere 1000-krát väčšia) ako akýkoľvek prokaryotický organizmus. Z tohto dôvodu eukaryotická bunka potrebuje mechanizmy, ktoré umožňujú vstup materiálov, takže sa v nej vyskytuje veľké množstvo biosyntetických reakcií.

Druhy a ich vlastnosti

Prostredníctvom procesu endocytózy si bunka udržuje účinnú výmenu s vonkajším prostredím.

Počas tohto bunkového mechanizmu môžu do bunky vchádzať rôzne materiály; preto sa endocytózový proces môže meniť v závislosti na povahe materiálu, ktorý je pohltený bunkou a či sú v tomto procese mediátory.

Tie procesy, v ktorých bunka z plazmovej membrány obsahuje veľké častice, sa nazývajú fagocytóza. Podobne bunka môže tiež obsahovať molekuly a ďalšie rozpustené látky, pričom tento typ endocytózy sa nazýva pinocytóza.

Okrem týchto procesov môže byť materiál, ktorý vstupuje do bunky, vopred vybraný v špecializovaných oblastiach plazmovej membrány. V tomto prípade je endocytóza sprostredkovaná receptormi a materiál, ktorý vstupuje do bunky, je spojený s týmito receptormi a je prenášaný do vnútra bunky v špeciálnych vezikulách.

Všetky eukaryotické bunky absorbujú tekutiny a rozpustené látky prostredníctvom pinocytózy, avšak len niekoľko špecializovaných buniek vykonáva proces fagocytózy, ako uvidíme neskôr.

-Phagocytosis

fagocytóza

Fagocytóza je špecializovaná forma endocytózy. Pri tejto príležitosti sa veľké častice alebo molekuly, ktoré zahŕňajú odpadové látky, mikroorganizmy a ďalšie bunky, prijímajú invagáciou bunkovej membrány. Vzhľadom na povahu tohto procesu sa navrhuje ako bunkový účinok „jedenia“.

Ako sa vyskytuje fagocytóza?

Častice, o ktorých je známe, že sú konzumované, sa viažu na (špecializované) receptory, ktoré ich rozpoznávajú na bunkovom povrchu. Tieto receptory okrem mnohých ďalších proteínov rozpoznávajú hlavne zvyšky N-acetylglukozamidu, manózu, ktoré spúšťajú rozšírenie pseudopódov, ktoré obklopujú časticu a pohlcujú ju.

Pohyb týchto pseudopódií je určený hlavne pôsobením aktínových a myozínových vlákien na bunkový povrch.

Po zachytení v bunkovej membráne vstupujú do cytozolu vo forme veľkých vezikúl nazývaných fagozómy. Tieto sa budú viazať na lyzozóm (bunkovú organelu, ktorá obsahuje širokú škálu tráviacich enzýmov), aby vytvorili vakuolu na spracovanie, štiepenie a degradáciu materiálu nazývaného fagolyzozóm.

Fagolyzozómy môžu byť dosť veľké a heterogénne, pretože ich veľkosť a tvar sú určené množstvom materiálu, ktoré sa trávi.

V rámci tohto tráviaceho vakua enzymatická aktivita generuje veľké množstvo základných produktov, ktoré budú k dispozícii na použitie ako zdroj energie bunkou.

-Pinocytosis

Výživa protozoov. Pinocytóza. Obrázok: Jacek FH (odvodený z Mariany Ruiz Villarreal). Vytvorené a upravené z https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

Na rozdiel od vyššie uvedeného postupu je pinocytóza proces, pri ktorom sa malé častice neustále požívajú, ktoré sú vo väčšine prípadov rozpustné. Tu bunka pohltí malé množstvo materiálu za vzniku membránových vezikúl, ktoré sa uvoľňujú do cytoplazmy.

Proces pinocytózy sa v zásade považuje za bunkový účinok „pitia“, pretože väčšina materiálu, ktorý vstupuje do bunky, je tekutý.

Ako sa vyskytuje pinocytóza?

Pinocytóza sa môže vyskytnúť dvoma spôsobmi; „tekutým alebo jednoduchým“ spôsobom alebo „absorbujúcim“ spôsobom.

Oba typy pinocytózy sa líšia v závislosti od toho, ako sú látky v roztoku alebo malé častice internalizované. Pri tekutej pinocytóze látky v roztoku vstupujú do bunky ako funkcia koncentračného gradientu s extracelulárnym médiom a to zase závisí od rýchlosti, ktorou sa tvoria pinocytové vezikuly v bunkovej membráne.

Absorpčná pinocytóza je efektívnejší proces, rýchlosť vstupu solutov do cytoplazmy je 100 až 1000-krát vyššia, ako keď sa uskutočňuje pomocou tekutinovej pinocytózy, čo predstavuje špeciálny proces endocytózy sprostredkovanej receptormi.

- Endocytóza sprostredkovaná receptorom

Endocytóza sprostredkovaná receptormi je špecializovaný proces pinocytózy a najlepšie študovaný proces bunkovej endocytózy. V tomto okamihu látky vstupujúce do cytosolu vstupujú do cytosolu zvoleným spôsobom prostredníctvom účasti špecifických receptorov, ktoré sa nachádzajú vo vyšších koncentráciách v malých sektoroch plazmatickej membrány.

Molekuly sa často asociujú vopred s receptormi nachádzajúcimi sa v stočených bunkových povrchoch nazývaných „depresie potiahnuté klatrínom“. Tieto depresie obsahujú v niektorých prípadoch viac ako 20 receptorov, z ktorých každý je špecifický pre konkrétnu makromolekulu.

Vezikuly tvorené v týchto špecializovaných oblastiach membrány budú potiahnuté proteínom clathrin a budú obsahovať, keď sa vezikula uvoľní v cytoplazme, membránové receptory (ich rôzne typy) a tiež internalizujú malé množstvá extracelulárnej tekutiny. ,

Naproti tomu pri tekutej pinocytóze nie je vybraný materiál, ktorý vstupuje do bunky, a vezikuly, ktoré sa tvoria v bunkovej membráne, neobsahujú žiadny clathrinový povlak, ale častejšie proteíny, ako je napríklad caveolin. Tento proces sa tiež nazýva endocytóza nezávislá od klatrínov.

Existujú tiež niektoré väčšie vakuoly, ktoré vstupujú do roztoku v bunke v procese známym ako „makropinocytóza“. Počas tohto procesu nedochádza k žiadnej selektivite materiálu.

Vlastnosti

Endocytóza má v bunke širokú škálu funkcií, tieto sa však líšia, ak ide o jednobunkové alebo mnohobunkové organizmy alebo o typ požiadaviek, ktoré má bunka v určitom čase.

Fagocytózové funkcie

Tento proces možno považovať za primárny spôsob kŕmenia alebo za metódu obrany a likvidácie odpadu. V protozooch a organizmoch s nižšími metazoánmi (napr. Améby) je fagocytóza mechanizmom na zachytávanie potravinových častíc, či už ide o odpadové látky, baktérie alebo iné protozoá.

Tieto organizmy detegujú materiál, ktorý sa má prehltnúť, prostredníctvom membránových receptorov a obklopujú ho membránovými projekciami, čím vytvárajú veľké vezikuly, ktoré sa v organizme spracujú.

Na druhej strane, vo väčšine organizmov fagocytóza plní iné funkcie ako bunková výživa. V tomto prípade fagocytózu používajú špecializované bunky nazývané „profesionálne“ fagocyty, ktoré ako obranný mechanizmus vylučujú z tela odpadové látky aj napadajúce látky.

Funkcie pinocytózy

Funkciou pinocytózy je v zásade zahrnúť materiál do roztoku do bunky. Absorbované rozpustené látky a metabolity sú určené na bunkový metabolizmus a tiež sa používajú pri syntéze niekoľkých proteínov, ktoré sú veľmi dôležité pre fungovanie organizmu.

Na druhej strane prichádzajúci materiál môže byť vybraný tak, aby poskytoval energiu z prvej ruky pre bunkový metabolizmus.

Príklady

Endocytóza sa vyskytuje v rôznych mierkach v eukaryotických organizmoch. Tu uvedieme niekoľko vynikajúcich príkladov:

fagocytóza

U cicavcov, ako aj iných stavovcov, existuje niekoľko tried buniek, ktoré sú súčasťou krvného tkaniva nazývané spolu biele krvinky. Tieto bunky pôsobia ako profesionálne fagocyty, čo znamená, že sú špecializovanými bunkami na hltanie materiálu.

Makrofágy, lymfocyty a neutrofily (leukocyty) sú zodpovedné za odstraňovanie a prijímanie infekčných mikroorganizmov z tela.

Fagocyty v krvi všeobecne fungujú najlepšie, keď môžu zachytiť patogén na povrchu, ako je napríklad stena krvnej cievy alebo fibrínová zrazenina.

Tieto bunky sa podieľajú na špecifických a nešpecifických imunitných funkciách, dokonca existujú fagocyty špecializované na prezentáciu antigénov na vyvolanie imunitnej odpovede

Okrem toho sú makrofágy „hlavne“ zodpovedné za pohltenie a odstránenie približne ¹⁰¹¹ červených krviniek z krvi, ako aj iných starých buniek a odpadových látok, aby sa udržal proces nepretržitej obnovy buniek. Spolu s lymfocytmi pôsobia pri ničení väčšiny patogénov v tele.

pinocytóza

Proces pinocytózy je zvyčajne celkom účinný pri inkorporácii extracelulárneho materiálu. Pri absorpčnej pinocytóze môžu receptory lokalizované na klatínmi potiahnutých membránových fosíliách fosílnych v tele rozoznávať rastové faktory, rôzne hormóny, nosné proteíny, ako aj lipoproteíny a ďalšie proteíny.

Klasickým príkladom tohto procesu je zachytávanie cholesterolu z receptorov na membráne. Cholesterol sa transportuje do krvného riečišťa vo forme lipoproteínov, najbežnejšie mobilizovanými sú LDC alebo lipoproteíny s nízkou hustotou.

V procese sa však tiež zachytáva veľké množstvo metabolitov, ako je vitamín B12 a dokonca aj železo, čo je materiál, ktorý bunka nemôže internalizovať prostredníctvom aktívnych transportných procesov. Oba určujú metabolity v syntéze hemoglobínu, proteínu špecializovaného na transport kyslíka v krvi.

Na druhú stranu je materiál tiež účinne integrovaný do bunky prostredníctvom tekutej pinocytózy. V endotelových bunkách krvných ciev vezikuly transportujú veľké množstvo rozpustených látok a tekutín z krvného riečišťa do vnútrobunkového priestoru.

Endocytóza, „rozsiahly proces“

Endocytóza je veľmi bežný proces v eukaryotických bunkách, v ktorom je materiál integrovaný ako v roztoku, tak aj vo forme makromolekúl a dokonca celých buniek a mikroorganizmov.

V prípade endocytózy sprostredkovanej receptormi zaberajú depresie potiahnuté klatrínom asi 2% celkového povrchu bunkovej membrány. Každá z týchto depresií má polčas 2 minúty, čo spôsobuje, že sa celá bunková membrána internalizuje v období medzi 1 a 2 hodinami.

To znamená, že v priemere každú minútu sa internalizuje 3 až 5% membrány, čo nám dáva predstavu o rozsahu procesu a nepretržitej obnove, ktorú prechádza bunková membrána.

Napríklad makrofágy prítomné v krvnom tkanive „pohlcujú“ až 35% svojho cytoplazmatického objemu približne za jednu hodinu, 3% plazmatickej membrány každú minútu a 100% približne za pol hodiny.

Nevýhoda endocytózy

Aj keď je to základný proces pre bunkovú výživu, absorpciu odpadových látok a zachytávanie vonkajších mikroorganizmov, v priebehu procesov, ako je endocytóza sprostredkovaná receptormi, do bunky vchádza mnoho vírusov a patogénov. Chrípka a HIV nasledujú túto cestu ako priamy spôsob vstupu do bunky.

Čo sa stane po endocytóze?

Vezikuly uvoľňované do cytoplazmy a materiál nimi obsiahnutý sa spracovávajú lyzozómami. V lyzozómoch existuje silná enzymatická batéria, kde látky prítomné vo vezikulách sa bunkovým metabolizmom rozkladajú na použiteľné produkty.

V procese degradácie sa však získajú rôzne zložky plazmatickej membrány. Špecifické receptory depresií potiahnutých klatrínom a inými materiálmi, ako sú rôzne membránové proteíny, sa posielajú do Golgiho aparátu alebo na bunkový povrch, aby sa do neho znova začlenili v recyklovaných vezikulách.

Tento recyklačný proces je veľmi výhodný a prebieha pri rovnakej rýchlosti, s akou sa tvoria vezikuly, pretože bunková membrána syntetizuje každú hodinu iba 5% svojho povrchu.

Referencie

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Microbiology. Wiley Publishing, Inc., New York, New York.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Základná bunková biológia. New York: Garland Science. 2. vydanie
3. Madigan, MT, Martinko, JM a Parker, J. (2004). Brook: Biology of mikroorganisms. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE a Wright, N. (2010). Bunka. (str. 397 až 402). Marban.
5. Hickman, C.P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrované princípy zoológie. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J a H. Merchand Larios. (2003). Bunková a molekulárna biológia. Mexiko. Editorial Pearson Education.
7. Kühnel, W. (2005). Farebný atlas cytológie a histológie (11. vydanie) Madrid, Španielsko: Editorial Médica Panamericana.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). Mechanizmus receptorom sprostredkovanej endocytózy. Eur. J. Biochem. 202: 689 - 699.