Beskrive den primære mekanismer, som celler, import og eksport af makromolekyler
ud over at flytte små ioner og molekyler gennem membranen, celler også brug for at fjerne og tage i større molekyler og partikler. Nogle celler er endda i stand til at opsluge hele encellulære mikroorganismer. Du har måske korrekt antaget, at optagelse og frigivelse af store partikler af cellen kræver energi. En stor partikel kan imidlertid ikke passere gennem membranen, selv med energi leveret af cellen.,
Der er to primære mekanismer, der transporterer disse store partikler: endocytose og e .ocytose.
læringsmål
- Beskrive endocytose og identificere forskellige sorter af import, herunder fagocytose, pinocytosis, og receptor-medieret endocytose
- Identificere de skridt af exocytosis
Endocytose
Endocytose er en type af aktiv transport, der bevæger sig partikler, såsom store molekyler, dele af celler, og endda hele celler, i en celle., Der er forskellige variationer af endocytose, men alle deler en fælles karakteristik: plasmamembranen i cellen invaginerer og danner en lomme omkring målpartiklen. Lommen klemmer af, hvilket resulterer i, at partiklen er indeholdt i en nyoprettet intracellulær vesikel dannet fra plasmamembranen.
Fagocytose
Figur 1. Ved fagocytose omgiver cellemembranen partiklen og opsluger den., (kredit: Mariana Rui.Villareal)
fagocytose (tilstanden af “cellespisning”) er den proces, hvorved store partikler, såsom celler eller relativt store partikler, optages af en celle. For eksempel, når mikroorganismer invaderer menneskekroppen, vil en type hvide blodlegemer kaldet en neutrofil fjerne indtrengerne gennem denne proces, der omgiver og opsluger mikroorganismen, som derefter ødelægges af neutrofilen (Figur 1).,
som forberedelse til fagocytose overtrækkes en del af den indadvendte overflade af plasmamembranen med et protein kaldet clathrin, som stabiliserer dette afsnit af membranen. Den overtrukne del af membranen strækker sig derefter fra cellens krop og omgiver partiklen og omslutter den til sidst. Når vesiklen indeholdende partiklen er indesluttet i cellen, frigøres clathrinet fra membranen, og vesiklen smelter sammen med et lysosom til nedbrydning af materialet i det nydannede rum (endosom)., Når tilgængelige næringsstoffer fra nedbrydningen af det vesikulære indhold er blevet ekstraheret, fusionerer det nydannede endosom med plasmamembranen og frigiver dets indhold i den ekstracellulære væske. Den endosomale membran bliver igen en del af plasmamembranen.
Pinocytosis
Figur 2. Ved pinocytose invaderer cellemembranen, omgiver et lille volumen væske og klemmer af. (kredit: Mariana Rui.Villareal)
en variation af endocytose kaldes pinocytose., Dette betyder bogstaveligt “celledrikning” og blev navngivet på et tidspunkt, hvor antagelsen var, at cellen målrettet tog ekstracellulær væske. I virkeligheden er dette en proces, der tager molekyler, herunder vand, som cellen har brug for fra den ekstracellulære væske. Pinocytose resulterer i en meget mindre vesikel end fagocytose, og vesikelen behøver ikke at fusionere med et lysosom (figur 2).
en variation af pinocytose kaldes potocytose., Denne proces anvender et belægningsprotein, kaldet caveolin, på den cytoplasmatiske side af plasmamembranen, som udfører en lignende funktion som clathrin. Hulrummene i plasmamembranen, der danner vakuolerne, har membranreceptorer og lipidflåder ud over caveolin.
vakuolerne eller vesiklerne dannet i caveolae (ental caveola) er mindre end dem i pinocytose. Potocytose bruges til at bringe små molekyler ind i cellen og til at transportere disse molekyler gennem cellen til deres frigivelse på den anden side af cellen, en proces kaldet transcytose.,
Receptor-Medieret Endocytose
Figur 3. Ved receptormedieret endocytose er optagelse af stoffer i cellen målrettet mod en enkelt type stof, der binder til receptoren på den ydre overflade af cellemembranen. (kredit: ændring af arbejde af Mariana Rui.Villareal)
en målrettet variation af endocytose anvender receptorproteiner i plasmamembranen, der har en specifik bindingsaffinitet for visse stoffer (figur 3).,
i receptormedieret endocytose, som ved fagocytose, er clathrin fastgjort til den cytoplasmatiske side af plasmamembranen. Hvis optagelse af en forbindelse er afhængig af receptormedieret endocytose, og processen er ineffektiv, vil materialet ikke blive fjernet fra vævsvæsker eller blod. I stedet vil det forblive i disse væsker og øge koncentrationen.
nogle humane sygdomme er forårsaget af svigt i receptormedieret endocytose., For eksempel fjernes formen af kolesterol betegnet lipoprotein med lav densitet eller LDL (også kaldet “dårligt” kolesterol) fra blodet ved receptormedieret endocytose. I den humane genetiske sygdom familiær hypercholesterolæmi er LDL-receptorerne defekte eller mangler helt. Mennesker med denne tilstand har livstruende niveauer af kolesterol i deres blod, fordi deres celler ikke kan fjerne LDL-partikler fra deres blod.,selvom receptormedieret endocytose er designet til at bringe specifikke stoffer, der normalt findes i den ekstracellulære væske ind i cellen, kan andre stoffer få adgang til cellen på samme sted. Influen .avirus, difteri og koleratoksin har alle steder, der krydsreagerer med normale receptorbindingssteder og får adgang til celler.
e .ocytose
den omvendte proces med at flytte materiale ind i en celle er processen med e .ocytose., E .ocytose er det modsatte af de processer, der diskuteres i det sidste afsnit, idet dets formål er at udvise materiale fra cellen ind i den ekstracellulære væske. Affaldsmaterialet er indhyllet i en membran og smelter sammen med det indre af plasmamembranen. Denne fusion åbner den membranøse kuvert på ydersiden af cellen, og affaldsmaterialet udvises i det ekstracellulære rum (figur 4)., Andre eksempler på celler, der frigiver molekyler via e .ocytose, inkluderer sekretion af proteiner fra den ekstracellulære Matri.og sekretion af neurotransmittere i den synaptiske spalte af synaptiske vesikler.
Figur 4. Ved e .ocytose smelter vesikler indeholdende stoffer sammen med plasmamembranen. Indholdet frigives derefter til det ydre af cellen., (kredit: ændring af arbejde af Mariana Rui.Villareal)
et resum. af de diskuterede cellulære transportmetoder er indeholdt i tabel 1, som også inkluderer de energibehov og materialer, der transporteres af hver.
| Tabel 1.,is | Active | Large macromolecules, whole cells, or cellular structures | ||
|---|---|---|---|---|
| Pinocytosis and potocytosis | Active | Small molecules (liquids/water) | ||
| Receptor-mediated endocytosis | Active | Large quantities of macromolecules | ||
| Exocytosis | Active | Waste materials, proteins for the extracellular matrix, neurotransmitters | ||
In Summary: Endocytosis and Exocytosis
Cells perform three main types of endocytosis., Fagocytose er den proces, hvormed celler indtager store partikler, inklusive andre celler, ved at omslutte partiklerne i en forlængelse af cellemembranen og spire ud af en ny vakuol. Under pinocytose indtager celler molekyler såsom vand fra den ekstracellulære væske. Endelig er receptormedieret endocytose en målrettet version af endocytose, hvor receptorproteiner i plasmamembranen sikrer, at kun specifikke, målrettede stoffer bringes ind i cellen.
eksocytose på mange måder er den omvendte proces fra endocytose., Her udviser celler materiale gennem fusion af vesikler med plasmamembranen og efterfølgende dumping af deres indhold i den ekstracellulære væske.
Tjek din forståelse
svar på spørgsmålet(er) nedenfor for at se, hvor godt du forstår de emner, der er dækket i det foregående afsnit. Denne korte quui.tæller ikke med din karakter i klassen, og du kan genoptage det et ubegrænset antal gange.
Brug denne quui.til at tjekke din forståelse og beslutte, om du vil (1) studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.