Beschrijf de primaire mechanismen waarmee cellen macromoleculen importeren en exporteren
naast het verplaatsen van kleine ionen en moleculen door het membraan, moeten cellen ook grotere moleculen en deeltjes verwijderen en opnemen. Sommige cellen kunnen zelfs hele eencellige micro-organismen overspoelen. Je zou correct hebben verondersteld dat de opname en afgifte van grote deeltjes door de cel energie vereist. Een groot deeltje, echter, kan niet door het membraan, zelfs met energie geleverd door de cel.,
Er zijn twee primaire mechanismen die deze grote deeltjes transporteren: endocytose en exocytose.
leerdoelstellingen
- beschrijf endocytose en identificeer verschillende importvariëteiten, waaronder fagocytose, pinocytose en receptorgemedieerde endocytose
- Identificeer de stappen van exocytose
endocytose
endocytose is een type actief transport dat deeltjes, zoals grote moleculen, delen van cellen en zelfs hele cellen, naar een cel., Er zijn verschillende variaties van endocytose, maar allen delen een gemeenschappelijk kenmerk: het plasmamembraan van de cel invaginates, die een zak rond het doeldeeltje vormen. De zak knijpt weg, resulterend in het deeltje dat in een nieuw gecreeerd intracellular blaasje wordt opgenomen dat van het plasmamembraan wordt gevormd.
fagocytose
figuur 1. In fagocytose, omringt het celmembraan het deeltje en overspoelt het., (credit: Mariana Ruiz Villareal)
fagocytose (de toestand van “cel eten”) is het proces waarbij grote deeltjes, zoals cellen of relatief grote deeltjes, worden opgenomen door een cel. Bijvoorbeeld, wanneer micro-organismen het menselijk lichaam binnenvallen, zal een type witte bloedcel genoemd neutrofiel de indringers door dit proces verwijderen, omringen en het overspoelen van het micro-organisme, dat vervolgens door de neutrofiel wordt vernietigd (figuur 1).,
ter voorbereiding op fagocytose wordt een deel van het naar binnen gerichte oppervlak van het plasmamembraan bedekt met het eiwit clathrin, dat dit deel van het membraan stabiliseert. Het met een laag bedekte gedeelte van het membraan strekt zich dan uit van het lichaam van de cel en omringt het deeltje, uiteindelijk omsluit het. Zodra het blaasje dat het deeltje bevat binnen de cel wordt ingesloten, ontkoppelt het clathrin van het membraan en het blaasje fuseert met een lysosoom voor de afbraak van het materiaal in het pas gevormde compartiment (endosoom)., Wanneer de toegankelijke voedingsstoffen van de degradatie van de vesiculaire inhoud zijn gehaald, fuseert het nieuw gevormde endosome met het plasmamembraan en geeft zijn inhoud in de extracellulaire vloeistof vrij. Het endosomale membraan wordt weer onderdeel van het plasmamembraan.
pinocytose
Figuur 2. In pinocytose, invaginates het celmembraan, omringt een klein volume van vloeistof, en knijpt weg. (credit: Mariana Ruiz Villareal)
een variatie van endocytose wordt pinocytose genoemd., Dit betekent letterlijk “cel het drinken” en werd genoemd in een tijd toen de aanname was dat de cel doelbewust in extracellulaire vloeistof nam. In werkelijkheid is dit een proces dat moleculen opneemt, inclusief water, die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof. Pinocytose resulteert in een veel kleiner blaasje dan fagocytose, en het blaasje hoeft niet samen te voegen met een lysosoom (Figuur 2).
een variatie van pinocytose wordt potocytose genoemd., Dit proces gebruikt een deklaag proteã ne, genoemd caveolin, op de cytoplasmatische kant van het plasmamembraan, die een gelijkaardige functie aan clathrin uitvoert. De holtes in het plasmamembraan die de vacuolen vormen hebben membraanreceptoren en lipidevlotten naast caveolin.
de vacuolen of blaasjes gevormd in caveolae (enkelvoud caveola) zijn kleiner dan die bij pinocytose. Potocytose wordt gebruikt om kleine moleculen in de cel te brengen en om deze moleculen door de cel voor hun versie aan de andere kant van de cel te vervoeren, een proces genoemd transcytose.,
Receptorgemedieerde endocytose
Figuur 3. In receptor-bemiddelde endocytose, wordt de opname van substanties door de cel gericht aan één enkel type van substantie die aan de receptor op de buitenoppervlakte van het celmembraan bindt. (credit: modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
een gerichte variatie van endocytose maakt gebruik van receptoreiwitten in het plasmamembraan die een specifieke bindingsaffiniteit hebben voor bepaalde stoffen (Figuur 3).,
bij receptorgemedieerde endocytose is, net als bij fagocytose, clathrine aan de cytoplasmatische kant van het plasmamembraan gebonden. Als de opname van een verbinding afhankelijk is van receptorgemedieerde endocytose en het proces niet effectief is, zal het materiaal niet uit de weefselvloeistoffen of het bloed worden verwijderd. In plaats daarvan zal het in die vloeistoffen blijven en in concentratie toenemen.
sommige ziekten bij de mens worden veroorzaakt door het falen van receptorgemedieerde endocytose., Bijvoorbeeld, wordt de vorm van cholesterol genoemd low-density lipoprotein of LDL (ook bedoeld als “slechte” cholesterol) verwijderd uit het bloed door receptor-Gemedieerde Endocytose. In de menselijke genetische ziekte familiaire hypercholesterolemie, de LDL receptoren zijn defect of volledig ontbreken. Mensen met deze aandoening hebben levensbedreigende niveaus van cholesterol in hun bloed, omdat hun cellen geen LDL-deeltjes uit hun bloed kunnen verwijderen.,
hoewel receptorgemedieerde endocytose is ontworpen om specifieke stoffen die normaal in de extracellulaire vloeistof worden aangetroffen, in de cel te brengen, kunnen andere stoffen op dezelfde plaats in de cel binnendringen. Griepvirussen, difterie, en choleratoxine hebben allen plaatsen die met normale receptorbindingsplaatsen kruisen en ingang in cellen bereiken.
exocytose
het omgekeerde proces van het verplaatsen van materiaal naar een cel is het proces van exocytose., Exocytose is het tegenovergestelde van de processen besproken in de laatste sectie in die zin dat zijn doel is om materiaal uit de cel in de extracellulaire vloeistof te verdrijven. Afvalmateriaal is omhuld in een membraan en smelt met de binnenkant van het plasmamembraan. Deze fusie opent de membraneuze envelop aan de buitenkant van de cel, en het afvalmateriaal wordt uitgestoten in de extracellulaire ruimte (Figuur 4)., Andere voorbeelden van cellen die molecules via exocytose vrijgeven omvatten de afscheiding van proteã nen van de extracellulaire matrijs en afscheiding van neurotransmitters in de synaptische gespleten door synaptische blaasjes.
Figuur 4. Bij exocytose smelten blaasjes die stoffen bevatten samen met het plasmamembraan. De inhoud wordt dan vrijgegeven aan de buitenkant van de cel., (credit: modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
een samenvatting van de besproken cellulaire transportmethoden is opgenomen in Tabel 1, waarin ook de energiebehoeften en de door elk van deze transportmiddelen zijn opgenomen.
| 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 is het proces waarbij de cellen grote deeltjes, met inbegrip van andere cellen, innemen door de deeltjes in een uitbreiding van het celmembraan te omsluiten en van een nieuwe vacuole te ontluiken. Tijdens pinocytose, nemen de cellen molecules zoals water van de extracellulaire vloeistof in. Tenslotte, receptor-bemiddelde endocytose is een gerichte versie van endocytose waar de receptorproteã nen in het plasmamembraan slechts specifieke verzekeren, gerichte substanties in de cel worden gebracht.
exocytose is in veel opzichten het omgekeerde proces van endocytose., Hier verdrijven de cellen materiaal door de fusie van blaasjes met het plasmamembraan en het daaropvolgende dumpen van hun inhoud in de extracellulaire vloeistof.
Controleer wat u begrijpt
beantwoord de vraag(en) hieronder om te zien hoe goed u de onderwerpen begrijpt die in de vorige sectie werden behandeld. Deze korte quiz telt niet mee voor je cijfer in de klas, en je kunt het opnieuw een onbeperkt aantal keer.
Gebruik deze quiz om uw begrip te controleren en te beslissen of (1) de vorige sectie verder te bestuderen of (2) verder te gaan naar de volgende sectie.