descrieți mecanismele primare prin care celulele importă și exportă macromolecule
pe lângă deplasarea ionilor și moleculelor mici prin membrană, celulele trebuie, de asemenea, să îndepărteze și să preia molecule și particule mai mari. Unele celule sunt chiar capabile să înghită microorganisme unicelulare întregi. S-ar putea să fi emis ipoteza corectă că absorbția și eliberarea particulelor mari de către celulă necesită energie. Cu toate acestea, o particulă mare nu poate trece prin membrană, chiar și cu energia furnizată de celulă.,există două mecanisme primare care transportă aceste particule mari: endocitoză și exocitoză.
Obiectivele de Învățare
- Descrie endocitoză și de a identifica diferite soiuri de import, inclusiv fagocitoza, pinocytosis, și endocitoză receptor-mediată
- Identifica pașii de exocitoza
Endocitoză
Endocitoză este un tip de transport activ care se mișcă particule, cum ar fi molecule mari, piese de celule, și chiar celule întregi, într-o celulă., Există diferite variații ale endocitozei, dar toate au o caracteristică comună: membrana plasmatică a celulei invagineaza, formând un buzunar în jurul particulei țintă. Buzunarul se desprinde, rezultând că particula este conținută într-o veziculă intracelulară nou creată formată din membrana plasmatică.
Fagocitoza
Figura 1. În fagocitoză, membrana celulară înconjoară particula și o înghite., (credit: Mariana Ruiz Villareal)
fagocitoza (starea „consumului de celule”) este procesul prin care particulele mari, cum ar fi celulele sau particulele relativ mari, sunt preluate de o celulă. De exemplu, atunci când microorganismele invadează corpul uman, un tip de globule albe numite neutrofile va îndepărta invadatorii prin acest proces, înconjurând și înghițind microorganismul, care este apoi distrus de neutrofile (Figura 1).,în pregătirea pentru fagocitoză, o porțiune a suprafeței orientate spre interior a membranei plasmatice devine acoperită cu o proteină numită clatrin, care stabilizează această secțiune a membranei. Porțiunea acoperită a membranei se extinde apoi din corpul celulei și înconjoară particula, eventual închizând-o. Odată ce nivelul veziculelor care conțin particula este închis în celulă, clathrin decupleaza de la membrană și veziculele fuzionează cu un lysosome pentru descompunerea materialului în format nou compartiment (endosome)., Când substanțele nutritive accesibile din degradarea conținutului vezicular au fost extrase, endozomul nou format se îmbină cu membrana plasmatică și eliberează conținutul său în fluidul extracelular. Membrana endozomală devine din nou parte a membranei plasmatice.
Pinocytosis
Figura 2. În pinocitoză, membrana celulară invaginează, înconjoară un volum mic de lichid și se ciupește. (credit: Mariana Ruiz Villareal)
o variație a endocitozei se numește pinocitoză., Aceasta înseamnă literalmente „băutură celulară” și a fost numită într-un moment în care presupunerea era că celula lua în mod intenționat lichid extracelular. În realitate, acesta este un proces care preia molecule, inclusiv apă, pe care celula are nevoie de fluidul extracelular. Pinocitoza are ca rezultat o veziculă mult mai mică decât fagocitoza, iar vezicula nu trebuie să se îmbine cu un lizozom (Figura 2).o variație a pinocitozei se numește potocitoză., Acest proces utilizează o proteină de acoperire, numită caveolin, pe partea citoplasmatică a membranei plasmatice, care îndeplinește o funcție similară cu clatrina. Cavitățile din membrana plasmatică care formează vacuolele au receptori de membrană și plute lipidice în plus față de caveolin.vacuolele sau veziculele formate în caveole (caveola singulară) sunt mai mici decât cele din pinocitoză. Potocitoza este utilizată pentru a aduce molecule mici în celulă și pentru a transporta aceste molecule prin celulă pentru eliberarea lor pe cealaltă parte a celulei, un proces numit transcitoză.,
Endocitoză Receptor-Mediată
Figura 3. În endocitoza mediată de receptor, absorbția substanțelor de către celulă este direcționată către un singur tip de substanță care se leagă de receptorul de pe suprafața exterioară a membranei celulare. (credit: modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
o variație țintită a endocitozei utilizează proteine receptoare în membrana plasmatică care au o afinitate specifică de legare pentru anumite substanțe (Figura 3).,în endocitoza mediată de receptor, ca și în fagocitoză, clatrinul este atașat la partea citoplasmatică a membranei plasmatice. Dacă absorbția unui compus depinde de endocitoza mediată de receptor și procesul este ineficient, materialul nu va fi îndepărtat din fluidele tisulare sau din sânge. În schimb, va rămâne în acele fluide și va crește concentrația.unele boli umane sunt cauzate de eșecul endocitozei mediate de receptor., De exemplu, forma de colesterol numită lipoproteină cu densitate scăzută sau LDL (denumită și colesterol „rău”) este îndepărtată din sânge prin endocitoză mediată de receptor. În hipercolesterolemia familială a bolii genetice umane, receptorii LDL sunt defecți sau lipsesc în întregime. Persoanele cu această afecțiune au niveluri de colesterol care pot pune viața în pericol, deoarece celulele lor nu pot elimina particulele LDL din sângele lor.,deși endocitoza mediată de receptor este concepută pentru a aduce în celulă substanțe specifice care se găsesc în mod normal în fluidul extracelular, alte substanțe pot intra în celulă în același loc. Virusurile gripale, difteria și toxina holerei au toate site-uri care reacționează încrucișat cu site-urile normale de legare a receptorilor și câștigă intrarea în celule.procesul invers de mișcare a materialului într-o celulă este procesul de exocitoză., Exocitoza este opusul proceselor discutate în ultima secțiune prin faptul că scopul său este de a expulza materialul din celulă în fluidul extracelular. Materialul rezidual este învelit într-o membrană și se conectează cu interiorul membranei plasmatice. Această fuziune deschide învelișul membranos pe exteriorul celulei, iar materialul rezidual este expulzat în spațiul extracelular (Figura 4)., Alte exemple de celule care eliberează molecule prin exocitoză includ secreția proteinelor matricei extracelulare și secreția neurotransmițătorilor în cleftul sinaptic prin vezicule sinaptice.
Figura 4. În exocitoză, veziculele care conțin substanțe fuzionează cu membrana plasmatică. Conținutul este apoi eliberat în exteriorul celulei., (credit: modificarea lucrărilor de Mariana Ruiz Villareal)
Un rezumat al metodelor de transport celular discutate este conținut în tabelul 1, care include și cerințele energetice și materialele transportate de fiecare.
| Tabelul 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., Fagocitoza este procesul prin care celulele ingera particule mari, inclusiv alte celule, prin închiderea particulelor într-o extensie a membranei celulare și înmugurire de pe un nou vacuol. În timpul pinocitozei, celulele iau molecule cum ar fi apa din fluidul extracelular. În cele din urmă, endocitoza mediată de receptor este o versiune țintită a endocitozei în care proteinele receptorilor din membrana plasmatică asigură că numai substanțele specifice și vizate sunt aduse în celulă.
exocitoza în multe feluri este procesul invers de la endocitoză., Aici celulele elimină materialul prin fuziunea veziculelor cu membrana plasmatică și prin dumpingul ulterior al conținutului lor în fluidul extracelular.
verificați înțelegerea
răspundeți la întrebarea(întrebările) de mai jos pentru a vedea cât de bine înțelegeți subiectele abordate în secțiunea anterioară. Acest test scurt nu contează pentru gradul dvs. în clasă și îl puteți relua de nenumărate ori.
utilizați acest test pentru a verifica înțelegerea dvs. și decideți dacă (1) studiați secțiunea anterioară mai departe sau (2) Treceți la secțiunea următoare.