細胞が高分子をインポートおよびエクスポートする主要なメカニズムを記述
小さなイオンや分子を膜を通して移動させることに加えて、細胞はより大きな分子や粒子を除去して取り込む必要がある。 いくつかの細胞は、単細胞微生物全体を巻き込むことさえ可能である。 細胞による大きな粒子の取り込みと放出にはエネルギーが必要であると正しく仮説を立てている可能性があります。 しかし、大きな粒子は、細胞によって供給されたエネルギーでさえ、膜を通過することはできません。,
これらの大きな粒子を輸送する二つの主要なメカニズムがあります：エンドサイトーシスとエキソサイトーシス。
学習目標
- エンドサイトーシスを記述し、食作用、ピノサイトーシス、および受容体媒介エンドサイトーシスを含む輸入の異なる品種を同定する
- エキソサイトーシスのステップを特定する
エンドサイトーシス
エンドサイトーシスは、大きな分子、細胞の一部、さらには細胞全体などの粒子を細胞に移動させる活性輸送の一種である。, エンドサイトーシスにはさまざまなバリエーションがありますが、すべて共通の特徴を共有しています：細胞の原形質膜が陥入し、標的粒子の周りにポケ ポケットは、原形質膜から形成された新しく作成された細胞内小胞に含まれている粒子で、その結果、オフピンチ。
食作用
図1. 食作用において、細胞膜は粒子を取り囲み、それを巻き込む。, （credit：Mariana Ruiz Villareal）
食作用（”細胞を食べる”状態）は、細胞または比較的大きな粒子などの大きな粒子が細胞に取り込まれるプロセスである。 例えば、微生物が人体に侵入すると、好中球と呼ばれる白血球がこのプロセスによって侵略者を取り除き、微生物を取り囲んで巻き込み、好中球によって破壊される(図1)。,
食作用の準備として、原形質膜の内向き表面の一部は、膜のこの部分を安定化させるクラスリンと呼ばれるタンパク質で被覆される。 次いで、膜の被覆部分は、細胞の本体から延在し、粒子を取り囲み、最終的にそれを囲む。 粒子を含んでいる小胞が細胞の内で囲まれていれば、clathrinは膜から離れ、小胞は新しく形作られたコンパートメント（endosome）の材料の故障のためのリソソームと, 小胞内容物の分解から入手できる栄養素が抽出されると、新たに形成されたエンドソームは原形質膜と合流し、その内容物を細胞外液に放出する。 エンドソーム膜は再び原形質膜の一部となる。
ピノサイトーシス
図2. ピノサイトーシスでは、細胞膜が陥入し、少量の液体を取り囲み、ピンチオフする。 (credit:Mariana Ruiz Villareal)
エンドサイトーシスのバリエーションはピノサイトーシスと呼ばれています。, これは文字通り”細胞を飲む”ことを意味し、細胞が意図的に細胞外液を取り込んでいるという仮定があった時に命名されました。 実際には、これは細胞が細胞外液から必要とする水を含む分子を取り込むプロセスである。 ピノサイトーシスは、食作用よりもはるかに小さな小胞をもたらし、小胞はリソソームと合併する必要はない（図2）。
ピノサイトーシスの変種はポトサイトーシスと呼ばれます。, このプロセスは、原形質膜の細胞質側にカベオリンと呼ばれるコーティングタンパク質を使用し、これはクラスリンと同様の機能を果たす。 液胞を形成する原形質膜中の空洞は、カベオリンに加えて膜受容体および脂質ラフトを有する。
カベオラ（特異カベオラ）で形成された液胞または小胞は、ピノサイトーシスのものよりも小さい。 Potocytosisが細胞に小さい分子を持って来、細胞、transcytosisと呼出されるプロセスの反対側の解放のための細胞を通してこれらの分子を運ぶのに使用されています。,
受容体媒介エンドサイトーシス
図3. 受容体媒介エンドサイトーシスでは、細胞による物質の取り込みは、細胞膜の外面の受容体に結合する単一のタイプの物質に標的とされる。 (credit:modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
エンドサイトーシスの標的変異は、特定の物質に対する特異的結合親和性を有する原形質膜中の受容体タンパク質を用いる(図3)。,
受容体媒介エンドサイトーシスでは、食作用のように、クラスリンは原形質膜の細胞質側に付着する。 化合物の取り込みが受容体媒介性エンドサイトーシスに依存し、そのプロセスが無効である場合、物質は組織液または血液から除去されない。 代わりに、それはそれらの液体の中にとどまり、濃度が増加します。
いくつかのヒト疾患は、受容体媒介エンドサイトーシスの障害によって引き起こされる。, 例えば、低密度リポタンパク質またはLDL（”悪い”コレステロールとも呼ばれる）と呼ばれるコレステロールの形態は、受容体媒介エンドサイトーシスによって血 ヒト遺伝病家族性高コレステロール血症では，ＬＤＬ受容体は完全に欠損または欠損している。 人々はこの条件によって生命を脅かす恐れのあるレベルのコレステロール血でその細胞は明確にLDL粒子からです。,
受容体媒介エンドサイトーシスは、細胞外液中に通常見られる特定の物質を細胞内にもたらすように設計されているが、他の物質は同じ部位で細胞 インフルエンザウイルス、ジフテリア、およびコレラ毒素はすべて、正常な受容体結合部位と交差反応し、細胞への侵入を得る部位を有する。
エキソサイトーシス
物質を細胞内に移動させる逆のプロセスは、エキソサイトーシスのプロセスである。, エキソサイトーシスは、その目的が細胞から細胞外液に物質を排出することであるという点で、最後のセクションで議論されたプロセスの反対である。 廃棄物は膜に包まれ、原形質膜の内部と融合する。 この融合は、細胞の外側に膜状のエンベロープを開き、廃棄物は細胞外空間に排出される（図4）。, エキソサイトーシスを介して分子を放出する細胞の他の例には、細胞外マトリックスのタンパク質の分泌およびシナプス小胞によるシナプス裂への神経伝達物質の分泌が含まれる。
図4. エキソサイトーシスでは、物質を含む小胞が原形質膜と融合する。 その後、内容物はセルの外部に放出される。, (credit:modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
議論されている細胞輸送方法の概要は、表1に含まれており、それぞれによって輸送されるエネルギー要件と材料も含まれています。
| テーブル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., 食作用は細胞が細胞膜の延長の粒子を囲み、新しい液胞を離れて出芽することによって大きい粒子を、他のセルを含んで、摂取するプロセスです。 ピノサイトーシスの間、細胞は細胞外液から水などの分子を取り込む。 最後に、受容体媒介エンドサイトーシスは、原形質膜中の受容体タンパク質が特定の標的物質のみが細胞内に持ち込まれることを保証するエンドサイトーシスの標的型である。
エキソサイトーシスは、多くの点でエンドサイトーシスとは逆のプロセスである。, ここで、細胞は、小胞と原形質膜との融合およびその後のそれらの内容物の細胞外液へのダンピングを通じて物質を排出する。
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