Beskrive de primære mekanismene som celler import og eksport makromolekyler
I tillegg til å bevege seg lite ioner og molekyler gjennom membranen, som cellene trenger for å fjerne og ta i større molekyler og partikler. Noen celler er selv i stand til engulfing hele encellet mikroorganismer. Du har kanskje riktig hypotese om at opptak og utslipp av store partikler av cellen krever energi. En stor partikkel, men kan ikke passere gjennom membranen, selv med energi levert av cellen.,
Det er to primære mekanismene som transporterer disse store partikler: endocytosis og exocytosis.
Mål
- Beskrive endocytosis og identifisere ulike varianter av import, inkludert phagocytosis, pinocytosis, og reseptor-mediert endocytosis
- Identifisere trinnene i exocytosis
Endocytosis
Endocytosis er en type aktiv transport som beveger seg partikler, for eksempel store molekyler, deler av celler, og selv hele celler, inn i en celle., Det er forskjellige varianter av endocytosis, men alle har et felles kjennetegn: plasma membran av cellen invaginates, og danner en lomme rundt målet partikkel. Pocket klyper av, noe som resulterer i en partikkel som som finnes i et nylig opprettet intracellulære vesicle dannet fra plasma membran.
Phagocytosis
Figur 1. I phagocytosis, cellemembranen omgir partikkel-og engulfs det., (credit: Mariana Ruiz Villareal)
Phagocytosis (tilstanden av «celle spise») er den prosessen hvor store partikler, for eksempel celler eller relativt store partikler, er tatt av en celle. For eksempel, når mikroorganismer invadere kroppen, en type hvite blodlegemer som kalles en nøytrofile vil fjerne inntrengerne gjennom denne prosessen, rundt og engulfing den mikroorganismen som er så ødelagt av nøytrofile (Figur 1).,
forberedelse for phagocytosis, en del av det innover-mot overflaten av plasma membran blir belagt med et protein som kalles clathrin, som stabiliserer denne delen av membranen. Bestrøket del av membranen deretter strekker seg fra kroppen av cellen og omgir partikkel, etter hvert som omslutter det. Når vesicle inneholder partikkelen er lukket inne i cellen, clathrin disengages fra membranen og vesicle fusjonerer med en lysosome for nedbryting av materialet i den nyopprettede avdeling (endosome)., Når tilgjengelig næringsstoffer fra nedbrytning av vesicular innholdet har blitt pakket ut, det nyopprettede endosome fusjonerer med plasma membran og utgivelser innholdet i den ekstracellulære væsken. Den endosomal membran igjen blir en del av plasma membran.
Pinocytosis
Figur 2. I pinocytosis, cellemembranen invaginates, omgir et lite volum av væske, og klyper av. (credit: Mariana Ruiz Villareal)
En variant av endocytosis kalles pinocytosis., Dette betyr bokstavelig talt «celle drikking», og ble kåret i en tid da forutsetningen var at cellen var målbevisst for å ta i ekstracellulære væsken. I virkeligheten, dette er en prosess som tar i molekyler, inkludert vann, som cellen trenger fra den ekstracellulære væsken. Pinocytosis resulterer i en mye mindre vesicle enn ikke phagocytosis, og vesicle ikke trenger å fusjonere med en lysosome (Figur 2).
En variant av pinocytosis kalles potocytosis., Denne prosessen bruker et belegg protein, kalt caveolin, på den cytoplasmatiske siden av plasma membran, som utfører en lignende funksjon for å clathrin. Hulrom i plasma membran som danner vacuoles har membran reseptorer og lipid flåter i tillegg til caveolin.
vacuoles eller blemmer dannet i caveolae (entall caveola) er mindre enn de i pinocytosis. Potocytosis brukes til å bringe små molekyler i cellen, og for å transportere disse molekylene gjennom cellen for sine slipp på den andre siden av cellen, en prosess som kalles transcytosis.,
Reseptor-Mediert Endocytosis
Figur 3. I reseptor-mediert endocytosis, opptak av stoffer av cellen er rettet mot en enkelt type stoff som binder seg til reseptoren på den ytre overflaten av cellemembranen. (credit: endring av arbeid av Mariana Ruiz Villareal)
En målrettet variant av endocytosis sysselsetter reseptor proteiner i plasma membran som har en bestemt bindende affinitet for visse stoffer (Figur 3).,
I reseptor-mediert endocytosis, som i phagocytosis, clathrin er knyttet til cytoplasma siden av plasma membran. Hvis opptaket av et stoff er avhengig av reseptor-mediert endocytosis og prosessen er ineffektiv, materiale vil ikke bli fjernet fra vev væske eller blod. I stedet, vil det forbli i disse væsker og økning i konsentrasjon.
Noen sykdommer er forårsaket av svikt i reseptor-mediert endocytosis., For eksempel, i form av kolesterol kalles low-density lipoprotein, eller LDL (også referert til som «dårlig» kolesterol) er fjernet fra blodet av reseptor-mediert endocytosis. I den menneskelige genetiske sykdom familiær hyperkolesterolemi, LDL-reseptorer er defekt eller mangler helt. Personer med denne tilstanden har livstruende nivåer av kolesterol i blodet, fordi deres celler ikke kan fjerne LDL-partikler fra deres blod.,
Selv om reseptor-mediert endocytosis er designet for å bringe spesifikke stoffer som normalt finnes i den ekstracellulære væsken inn i cellen, andre stoffer kan komme inn i cellen på samme sted. Influensa virus, difteri, og kolera-toksin har alle nettsteder som kryssreagere med normal reseptor-bindende områder og få innpass inn i cellene.
Exocytosis
Det motsatte prosessen av å flytte materiale til en celle er prosessen med exocytosis., Exocytosis er det motsatte av prosesser diskutert i den siste delen i at dens formål er å utvise materiale fra cellen i den ekstracellulære væsken. Avfall er innhyllet i en membran og sikringer med det indre av plasma membran. Dette fusion åpner membranous konvolutt på utsiden av cellen, og avfall som er utvist i det ekstracellulære rom (Figur 4)., Andre eksempler på celler avgi molekyler via exocytosis inkluderer utskillelse av proteiner av den ekstracellulære matrix og sekresjon av nevrotransmittere i synaptic kløft ved synaptisk blemmer.
Figur 4. I exocytosis, blemmer inneholder stoffer sikring med plasma membran. Innholdet er så ut til utsiden av cellen., (credit: endring av arbeid av Mariana Ruiz Villareal)
En oppsummering av mobilnettet transport metodene finnes i Tabell 1, som også inkluderer energibehov og materialer som transporteres med hver.
| Tabell 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., Phagocytosis er prosessen der cellene spiser store partikler, inkludert andre celler, ved å kapsle inn partikler i en forlengelse av cellemembranen og spirende av en ny vacuole. Under pinocytosis, celler ta i molekyler, slik som vann fra den ekstracellulære væsken. Til slutt, reseptor-mediert endocytosis er en målrettet versjon av endocytosis hvor reseptor proteiner i plasma membran sikre at bare spesifikke, målrettede stoffer er brakt inn i cellen.
Exocytosis på mange måter er det motsatte prosessen fra endocytosis., Her celler utvise materiale gjennom fusjon av blemmer med plasma membran og påfølgende dumping av innholdet i den ekstracellulære væsken.
Sjekk Din Forståelse
Svar på spørsmålet(s) nedenfor for å se hvor godt du forstår emnene som er nevnt i forrige avsnitt. Denne korte quiz teller ikke på karakteren i klassen, og du kan ta det til et ubegrenset antall ganger.
Bruk denne quizen for å sjekke din forståelse og avgjøre om (1) å studere forrige avsnitt ytterligere eller (2) å gå videre til neste avsnitt.