Endocitozes posmu definīcija un skaidrojums

ttsz/iStock/Getty Images Plus

Endocitoze ir process, kurā šūnas internalizēt vielas no to ārējās vides. Tādā veidā šūnas iegūst augšanai un attīstībai nepieciešamās barības vielas. Vielas, ko internalizē endocitoze, ir šķidrumi, elektrolīti, olbaltumvielas un citas makromolekulas. Endocitoze ir arī viens no līdzekļiem, ar kuru palīdzību baltās asins šūnas no imūnsistēma uztvert un iznīcināt potenciālos patogēnus, tostarpbaktērijasun protisti . Endocitozes procesu var apkopot trīs galvenajos posmos.

Endocitozes pamatsoļi

1. Plazmas membrāna salokās uz iekšu (invaginē), veidojot dobumu, kas piepildās ar ārpusšūnu šķidrumu, izšķīdušām molekulām, pārtikas daļiņām, svešķermeņiem,patogēni, vai citas vielas.
2. Plazmas membrāna salokās atpakaļ uz sevi, līdz satiekas salocītās membrānas gali. Tas aiztur šķidrumu pūslīša iekšpusē. Dažās šūnās veidojas arī gari kanāli, kas stiepjas no membrānas dziļi citoplazma .
3. Pūsls tiek nospiests no membrānas, kad salocītās membrānas gali saplūst kopā. Pēc tam šūna apstrādā internalizēto pūslīšu.

Ir trīs primārie endocitozes veidi: fagocitoze, pinocitoze un receptoru izraisīta endocitoze. Fagocitoze sauc arī par 'šūnu ēšanu' un ietver cietu materiālu vai pārtikas daļiņu uzņemšanu. Pinocitoze , ko sauc arī par “šūnu dzeršanu”, ietver šķidrumā izšķīdinātu molekulu uzņemšanu. Receptoru izraisīta endocitoze ietver molekulu uzņemšanu, pamatojoties uz to mijiedarbību ar receptoriem uz šūnas virsmas.

Šūnu membrāna un endocitoze

Encyclopaedia Britannica/UIG/Getty Images

Lai notiktu endocitoze, vielām jābūt ietvertām vezikulā, kas veidojas no šūnu membrānas, vai plazmas membrāna . Šīs membrānas galvenās sastāvdaļas ir olbaltumvielas un lipīdi, kas veicina šūnu membrānas elastību un molekulu transportu. Fosfolipīdi ir atbildīgi par divslāņu barjeras veidošanu starp šūnu ārējo vidi un šūnas iekšpusi. Fosfolipīdiem ir hidrofils (pievelkas pie ūdens) galvas un hidrofobs (atbaida ūdens) astes. Saskaroties ar šķidrumu, tie spontāni izkārtojas tā, lai to hidrofilās galvas būtu vērstas pret citosolu un ārpusšūnu šķidrumu, savukārt to hidrofobās astes virzās prom no šķidruma uz lipīdu divslāņu membrānas iekšējo reģionu.

Šūnu membrāna ir puscaurlaidīgs , kas nozīmē, ka tikai noteiktām molekulām ir atļauts izkliedēties pa membrānu. Vielas, kas nevar izkliedēties pa šūnu membrānu, ir jāpalīdz pasīvā difūzija procesi (atvieglota difūzija), aktīva transportēšana (nepieciešama enerģija) vai ar endocitozi. Endocitoze ietver šūnu membrānas daļu noņemšanu pūslīšu veidošanai un vielu internalizācijai. Lai saglabātu šūnu izmēru, membrānas komponenti ir jāaizstāj. Tas tiek panākts, izmantojot procesu eksocitoze . Pretstatā endocitozei, eksocitoze ietver iekšējo pūslīšu veidošanos, transportēšanu un saplūšanu ar šūnu membrānu, lai izvadītu vielas no šūnas.

Fagocitoze

Jirgens Bergers / Zinātnes fotoattēlu bibliotēka / Getty Image

Fagocitoze ir endocitozes forma, kas ietver lielu daļiņu vai šūnu iesūkšanos. Fagocitoze ļauj imūnām šūnām, piemēram, makrofāgiem, atbrīvot ķermeni no baktērijām, vēža šūnām, vīrusu inficētām šūnām vai citām kaitīgām vielām. Tas ir arī process, kurā organismi, piemēram, amēbas, iegūst pārtiku no savas vides. Fagocitozes gadījumā fagocītu šūna vai fagocīti jāspēj pievienoties mērķa šūnai, to internalizēt, degradēt un izvadīt atkritumus. Šis process, kā tas notiek imūnās šūnās, ir aprakstīts tālāk.

Fagocitozes pamatsoļi

Atklāšana:Fagocīts nosaka antigēnu (vielu, kas izraisa imūnreakciju), piemēram, baktēriju, un virzās uz mērķa šūnu. Pielikums:Fagocīts saskaras ar baktēriju un pievienojas tai. Šī saistīšanās sāk veidošanu pseidopodija (šūnas paplašinājumi), kas ieskauj baktēriju. Norīšana:Apkārtējā baktērija ir iekļauta pūslītē, kas veidojas, saplūstot pseidopodijas membrānām. Šī pūslīša, kurā ir ietverta baktērija, ko sauc par a fagosoma , tiek internalizēts fagocītos. Kodolsintēze:Fagosoma saplūst ar an organelle sauc par a lizosoma un kļūst pazīstams kā a fagolizosoma . Lizosomas satur fermentus, kas sagremo organiskās vielas. Gremošanas enzīmu izdalīšanās fagolizosomā noārda baktēriju. Izslēgšana:Noārdītais materiāls tiek izvadīts no šūnas eksocitozes ceļā.

Fagocitoze protistiem notiek līdzīgi un biežāk, jo tas ir līdzeklis, ar kuru šie organismi iegūst pārtiku. Fagocitozi cilvēkiem veic tikai specializētas imūnās šūnas.

Pinocitoze

FancyTapis/iStock/Getty Images Plus

Kamēr fagocitoze ietver šūnu ēšanu, pinocitoze ietver šūnu dzeršanu. Šķidrumi un izšķīdušās barības vielas tiek uzņemtas šūnā ar pinocitozi. Tās pašas endocitozes pamatdarbības tiek izmantotas pinocitozē, lai internalizētu vezikulas un transportētu daļiņas un ekstracelulāro šķidrumu šūnā. Nokļūstot šūnā, pūslītis var saplūst ar lizosomu. Lizosomas gremošanas enzīmi noārda pūslīšus un izdala tā saturu citoplazmā, lai to izmantotu šūna. Dažos gadījumos vezikula nesaplūst ar lizosomu, bet pārvietojas pa šūnu un saplūst ar šūnas membrānu šūnas otrā pusē. Tas ir viens no veidiem, kā šūna var pārstrādāt šūnu membrānas proteīnus un lipīdus.

Pinocitoze ir nespecifiska, un to izraisa divi galvenie procesi: mikropinocitoze un makropinocitoze. Kā liecina nosaukumi, mikropinocitoze ietver mazu pūslīšu veidošanos (diametrs 0,1 mikrometrs), savukārt makropinocitoze ietver lielāku pūslīšu veidošanos (diametrs no 0,5 līdz 5 mikrometriem). Mikropinocitoze rodas lielākajā daļā ķermeņa šūnu veidu, un sīkās pūslīši veidojas, izplūstot no šūnas membrānas. Mikropinocitotiskās pūslīši sauc caveolae pirmo reizi tika atklāti asinsvadu endotēlijā. Makropinocitozi parasti novēro baltajās asins šūnās. Šis process atšķiras no mikropinocitozes ar to, ka pūslīšus veido nevis pumpuru veidošanās, bet gan plazmas membrānas volāni. Volāni ir paplašinātas membrānas daļas, kas izvirzītas ārpusšūnu šķidrumā un pēc tam salocītas atpakaļ uz sevi. To darot, šūnu membrāna uzsūc šķidrumu, veido pūslīšus un ievelk pūslīšus šūnā.

Receptoru mediēta endocitoze

Encyclopaedia Britannica/UIG/Getty Images

Receptoru izraisīta endocitoze ir process, ko šūnas izmanto konkrētu molekulu selektīvai internalizācijai. Šīs molekulas saistās ar specifiskiem receptoriem uz šūnu membrānas, pirms tās tiek internalizētas ar endocitozi. Membrānas receptori atrodas plazmas membrānas reģionos, kas pārklāti ar klaterīna proteīnu, kas pazīstams kā ar klaterīnu pārklātas bedres . Kad konkrētā molekula saistās ar receptoru, bedres reģioni tiek internalizēti un veidojas ar klaterīnu pārklātas pūslīši. Pēc sapludināšanas ar agru endosomas (ar membrānu saistītie maisiņi, kas palīdz šķirot internalizēto materiālu), no pūslīšiem tiek noņemts klaterīna pārklājums un saturs tiek iztukšots šūnā.

Receptoru mediētas endocitozes pamatsoļi

• Norādītā molekula saistās ar receptoru uz plazmas membrānas.
• Ar molekulu saistītais receptors migrē gar membrānu uz reģionu, kurā ir ar klaterīnu pārklāta bedre.
• Pēc tam, kad molekulas-receptoru kompleksi uzkrājas ar klaterīnu pārklātajā bedrē, bedres apgabals veido invagināciju, ko internalizē endocitoze.
• Izveidojas ar klaterīnu pārklāta pūslīša, kas iekapsulē ligandu-receptoru kompleksu un ekstracelulāro šķidrumu.
• Ar klaterīnu pārklātā pūslīša saplūst ar endosomu citoplazmā, un klaterīna pārklājums tiek noņemts.
• Receptoru var ievietot lipīdu membrānā un pārstrādāt atpakaļ plazmas membrānā.
• Ja to nepārstrādā, norādītā molekula paliek endosomā un endosoma saplūst ar lizosomu.
• Lizosomu fermenti noārda norādīto molekulu un nogādā vajadzīgo saturu citoplazmā.

Tiek uzskatīts, ka receptoru izraisītā endocitoze ir vairāk nekā simts reižu efektīvāka selektīvo molekulu uztveršanā nekā pinocitoze.

Endocitozes atslēgas

• Endocitozes laikā, šūnas internalizēt vielas no ārējās vides un iegūt augšanai un attīstībai nepieciešamās barības vielas.
• Trīs primārie endocitozes veidi ir fagocitoze, pinocitoze un receptoru mediētā endocitoze.
• Lai notiktu endocitoze, vielām jābūt ietvertām vezikulā, kas veidojas no šūnu (plazmas) membrāna .
• Fagocitoze ir pazīstama arī kā 'šūnu ēšana'. Tas ir process, ko izmanto imūnās šūnas, lai atbrīvotu ķermeni no kaitīgiem elementiem, un amēbas, lai iegūtu pārtiku.
• Pinocitozes šūnās 'dzer' šķidrumus un izšķīdušās barības vielas procesā, kas ir līdzīgs fagocitozes procesam.
• Receptoru mediētā endocitoze ir daudz efektīvāks process nekā pinocitoze specifisku molekulu internalizēšanai.

Avoti

• Kūpers, Džefrijs M. Endocitoze. Šūna: molekulārā pieeja. 2. izdevums ., ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka, 1970. gada 1. janvāris, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9831/.
• Lims, Džeta Feja un Pols Glīsons. Makropinocitoze: endocītisks ceļš lielu izciļņu internalizācijai. Imunoloģija un šūnu bioloģija , sēj. 89, Nr. 2011. gada 8. lpp. 836–843., doi:10.1038/icb.2011.20.
• Rosaless, Karloss un Eilīna Uribe-Kverola. Fagocitoze: imunitātes pamatprocess. BioMed Research International , Hindāvija, 2017. gada 12. jūnijs, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5485277/.