opisują podstawowe mechanizmy, za pomocą których komórki importują i eksportują makrocząsteczki
oprócz przenoszenia małych jonów i cząsteczek przez błonę, komórki muszą również usuwać i przyjmować większe cząsteczki i cząsteczki. Niektóre komórki są nawet zdolne do pochłaniania całych jednokomórkowych mikroorganizmów. Być może słusznie postawiłeś hipotezę, że wychwyt i uwolnienie dużych cząstek przez komórkę wymaga energii. Jednak duża cząstka nie może przejść przez membranę, nawet z energią dostarczaną przez komórkę.,
istnieją dwa podstawowe mechanizmy transportu tych dużych cząstek: endocytoza i egzocytoza.
cele nauki
- opis endocytozy i identyfikacja różnych odmian importu, w tym fagocytozy, pinocytozy i endocytozy za pośrednictwem receptora
- Identyfikacja etapów egzocytozy
Endocytoza
Endocytoza jest rodzajem aktywnego transportu, który przenosi cząstki, takie jak duże cząsteczki, części komórek, a nawet całe komórki, do komórki., Istnieją różne odmiany endocytozy, ale wszystkie mają wspólną cechę: błona plazmowa komórki atakuje, tworząc kieszeń wokół cząstki docelowej. Kieszonka odrywa się, w wyniku czego cząsteczka jest zawarta w nowo utworzonym pęcherzyku wewnątrzkomórkowym utworzonym z błony plazmatycznej.
fagocytoza
Rysunek 1. W fagocytozie błona komórkowa otacza cząstkę i pochłania ją., (źródło: Mariana Ruiz Villareal)
fagocytoza (stan „jedzenia komórek”) jest procesem, w którym duże cząstki, takie jak komórki lub stosunkowo duże cząstki, są pobierane przez komórkę. Na przykład, gdy mikroorganizmy atakują ludzkie ciało, rodzaj białych krwinek zwany neutrofilem usunie najeźdźców w tym procesie, otaczając i pochłaniając mikroorganizm, który jest następnie niszczony przez neutrofil (Rysunek 1).,
przygotowując się do fagocytozy, część powierzchni błony plazmatycznej do wewnątrz zostaje pokryta białkiem zwanym klathryną, który stabilizuje ten odcinek błony. Powlekana część błony rozciąga się następnie z ciała komórki i otacza cząstkę, ostatecznie zamykając ją. Gdy pęcherzyk zawierający cząsteczkę jest zamknięty w komórce, klathryna odłącza się od błony, a pęcherzyk łączy się z lizosomem w celu rozpadu materiału w nowo utworzonym przedziale (endosomie)., Po ekstrakcji dostępnych składników odżywczych z rozkładu zawartości pęcherzyków nowo utworzony endosom łączy się z błoną osocza i uwalnia jego zawartość do płynu pozakomórkowego. Błona endosomalna ponownie staje się częścią błony plazmatycznej.
pinocytoza
Rysunek 2. W pinocytozie, błona komórkowa invaginates, otacza małą objętość płynu, i szczypie off. (źródło: Mariana Ruiz Villareal)
odmiana endocytozy nazywana jest pinocytozą., Oznacza to dosłownie „picie komórek” i zostało nazwane w czasie, gdy założono, że komórka celowo pobiera płyn zewnątrzkomórkowy. W rzeczywistości jest to proces, który przyjmuje cząsteczki, w tym wodę, której komórka potrzebuje z płynu pozakomórkowego. W wyniku pinocytozy powstaje znacznie mniejszy pęcherzyk niż w przypadku fagocytozy, a pęcherzyk nie musi łączyć się z lizosomem (ryc. 2).
odmiana pinocytozy nazywana jest potocytozą., W procesie tym wykorzystuje się białko otoczkowe, zwane caveoliną, po cytoplazmatycznej stronie błony plazmatycznej, które pełni podobną funkcję jak klathryna. Wnęki w błonie osocza, które tworzą wakuole, oprócz caveoliny mają receptory błonowe i tratwy lipidowe.
wakuole lub pęcherzyki powstałe w caveolae (pojedyncza caveola) są mniejsze niż w pinocytozie. Potocytoza jest stosowana w celu doprowadzenia małych cząsteczek do komórki i transportu tych cząsteczek przez komórkę w celu ich uwolnienia po drugiej stronie komórki, w procesie zwanym transcytozą.,
Endocytoza zależna od receptora
Rysunek 3. W endocytozie za pośrednictwem receptora, wychwyt substancji przez komórkę jest skierowany do jednego rodzaju substancji, która wiąże się z receptorem na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej. (źródło: modyfikacja pracy Mariana Ruiz Villareal)
celowana odmiana endocytozy wykorzystuje białka receptorowe w błonie osocza, które mają specyficzne powinowactwo wiązania do pewnych substancji (ryc. 3).,
w endocytozie za pośrednictwem receptora, podobnie jak w fagocytozie, klatryna jest przyłączona do cytoplazmatycznej strony błony osocza. Jeśli wychwyt związku zależy od endocytozy za pośrednictwem receptora i proces jest nieskuteczny, materiał nie zostanie usunięty z płynów tkankowych lub krwi. Zamiast tego pozostanie w tych płynach i zwiększy stężenie.
niektóre choroby człowieka są spowodowane niepowodzeniem endocytozy za pośrednictwem receptora., Na przykład postać cholesterolu określana jako lipoproteina o niskiej gęstości lub LDL (określana również jako” zły ” cholesterol) jest usuwana z krwi przez endocytozę za pośrednictwem receptora. W ludzkiej choroby genetycznej rodzinnej hipercholesterolemii, receptory LDL są wadliwe lub brakuje całkowicie. Osoby z tą chorobą mają zagrażający życiu poziom cholesterolu we krwi, ponieważ ich komórki nie mogą usunąć cząstek LDL z krwi.,
chociaż endocytoza za pośrednictwem receptora ma na celu doprowadzenie do komórki określonych substancji, które zwykle znajdują się w płynie zewnątrzkomórkowym, inne substancje mogą wejść do komórki w tym samym miejscu. Wirusy grypy, błonicy i toksyny cholery wszystkie mają miejsca, które reagują krzyżowo z normalnymi miejscami wiążącymi receptory i zyskują wejście do komórek.
Egzocytoza
odwrotnym procesem przenoszenia materiału do komórki jest proces egzocytozy., Egzocytoza jest przeciwieństwem procesów omówionych w ostatnim rozdziale, ponieważ jej celem jest wydalenie materiału z komórki do płynu pozakomórkowego. Odpady są otoczone membraną i łączą się z wnętrzem membrany plazmowej. Fuzja ta otwiera błoniastą otoczkę Na zewnątrz komórki, a odpad jest wydalany do przestrzeni zewnątrzkomórkowej (ryc. 4)., Inne przykłady komórek uwalniających cząsteczki poprzez egzocytozę obejmują wydzielanie białek macierzy pozakomórkowej i wydzielanie neuroprzekaźników do rozszczepu synaptycznego przez pęcherzyki synaptyczne.
Rysunek 4. W egzocytozie pęcherzyki zawierające substancje łączą się z błoną osocza. Zawartość jest następnie uwalniana na zewnątrz komórki., (źródło: modyfikacja pracy Mariana Ruiz Villareal)
podsumowanie omawianych metod transportu komórkowego znajduje się w tabeli 1, która obejmuje również wymagania energetyczne i materiały transportowane przez każdą z nich.
| Tabela 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., Fagocytoza jest procesem, w którym komórki pochłaniają duże cząstki, w tym inne komórki, zamykając cząstki w przedłużeniu błony komórkowej i budując nową wakuolę. Podczas pinocytozy komórki przyjmują cząsteczki, takie jak woda z płynu pozakomórkowego. Endocytoza za pośrednictwem receptora jest ukierunkowaną wersją endocytozy, w której białka receptorowe w błonie osocza zapewniają, że do komórki wprowadzane są tylko określone, ukierunkowane substancje.
Egzocytoza pod wieloma względami jest procesem odwrotnym od endocytozy., Tutaj komórki wydalają materiał poprzez fuzję pęcherzyków z błoną osocza, a następnie zrzucanie ich zawartości do płynu zewnątrzkomórkowego.
Sprawdź swoje zrozumienie
Odpowiedz na poniższe pytania, aby zobaczyć, jak dobrze rozumiesz tematy omówione w poprzedniej sekcji. Ten krótki quiz nie liczy się do twojej oceny w klasie i możesz ją powtórzyć nieograniczoną liczbę razy.
skorzystaj z tego quizu, aby sprawdzić swoje zrozumienie i zdecydować, czy (1) przestudiować poprzednią sekcję dalej, czy (2) przejść do następnej sekcji.