Beskriv de primära mekanismerna genom vilka celler importerar och exporterar makromolekyler
förutom att flytta små joner och molekyler genom membranet måste cellerna också ta bort och ta in större molekyler och partiklar. Vissa celler kan till och med uppsluka hela unicellulära mikroorganismer. Du kanske har korrekt hypoteser att upptag och frisättning av stora partiklar av cellen kräver energi. En stor partikel kan emellertid inte passera genom membranet, även med energi som levereras av cellen.,
det finns två primära mekanismer som transporterar dessa stora partiklar: endocytos och exocytos.
lärandemål
- beskriv endocytos och identifiera olika sorter av import, inklusive fagocytos, pinocytos och receptormedierad endocytos
- identifiera stegen av exocytos
endocytos
endocytos är en typ av aktiv transport som flyttar partiklar, såsom stora molekyler, delar av celler och till och med hela celler, till en cell., Det finns olika varianter av endocytos, men alla delar en gemensam egenskap: cellens plasmamembran invaginerar och bildar en ficka runt målpartikeln. Fickan klämmer av, vilket resulterar i att partikeln finns i en nyskapad intracellulär vesikel som bildas från plasmamembranet.
fagocytos
Figur 1. I fagocytos omger cellmembranet partikeln och engagerar den., (kredit: Mariana Ruiz Villareal)
fagocytos (tillståndet för ”cell äta”) är den process genom vilken stora partiklar, såsom celler eller relativt stora partiklar, tas in av en cell. Till exempel, när mikroorganismer invaderar människokroppen, kommer en typ av vita blodkroppar som kallas neutrofila att ta bort invaderarna genom denna process, som omger och uppslukar mikroorganismen, som sedan förstörs av neutrofila (Figur 1).,
som förberedelse för fagocytos blir en del av plasmamembranets inåtvända yta belagd med ett protein som kallas clatrin, vilket stabiliserar denna del av membranet. Den belagda delen av membranet sträcker sig sedan från cellens kropp och omger partikeln, så småningom omsluter den. När vesikeln som innehåller partikeln är innesluten i cellen, lossnar klatrinet från membranet och vesikeln sammanfogar med en lysosom för nedbrytningen av materialet i det nybildade facket (endosomen)., När tillgängliga näringsämnen från nedbrytningen av vesikulärt innehåll har extraherats, smälter den nybildade endosomen med plasmamembranet och släpper ut innehållet i den extracellulära vätskan. Endosomalmembranet blir igen en del av plasmamembranet.
pinocytos
Figur 2. I pinocytos invaderar cellmembranet, omger en liten volym vätska och klämmer av. (kredit: Mariana Ruiz Villareal)
en variation av endocytos kallas pinocytos., Detta betyder bokstavligen ”celldryck” och namngavs vid en tidpunkt då antagandet var att cellen målmedvetet tog in extracellulär vätska. I verkligheten är detta en process som tar in molekyler, inklusive vatten, som cellen behöver från den extracellulära vätskan. Pinocytos resulterar i en mycket mindre vesikel än fagocytos, och vesikeln behöver inte slå samman med en lysosom (Figur 2).
en variation av pinocytos kallas potocytos., Denna process använder ett beläggningsprotein, kallat caveolin, på den cytoplasmatiska sidan av plasmamembranet, som utför en liknande funktion som clatrin. Hålrummen i plasmamembranet som bildar vakuolerna har membranreceptorer och lipidflottar förutom caveolin.
vakuolerna eller vesiklarna som bildas i caveolae (singular caveola) är mindre än de i pinocytos. Potocytos används för att föra små molekyler in i cellen och att transportera dessa molekyler genom cellen för deras frisättning på andra sidan av cellen, en process som kallas transcytosis.,
receptormedierad endocytos
Figur 3. I receptormedierad endocytos är upptag av substanser av cellen riktad mot en enda typ av substans som binder till receptorn på cellmembranets yttre yta. (credit: modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
en målinriktad variation av endocytos sysselsätter receptorproteiner i plasmamembranet som har en specifik bindningsaffinitet för vissa ämnen (Figur 3).,
i receptormedierad endocytos, som i fagocytos, är klatrin fäst vid den cytoplasmatiska sidan av plasmamembranet. Om upptag av en förening är beroende av receptormedierad endocytos och processen är ineffektiv, kommer materialet inte att avlägsnas från vävnadsvätskor eller blod. I stället kommer det att stanna i dessa vätskor och öka koncentrationen.
vissa mänskliga sjukdomar orsakas av fel på receptormedierad endocytos., Till exempel avlägsnas formen av kolesterol som kallas lågdensitetslipoprotein eller LDL (även kallat ”dåligt” kolesterol) från blodet genom receptormedierad endocytos. I den mänskliga genetiska sjukdomen familjär hyperkolesterolemi är LDL-receptorerna defekta eller saknas helt. Människor med detta tillstånd har livshotande kolesterolnivåer i blodet, eftersom deras celler inte kan rensa LDL-partiklar från blodet.,
även om receptormedierad endocytos är utformad för att föra specifika ämnen som normalt finns i den extracellulära vätskan in i cellen, kan andra ämnen få inträde i cellen på samma plats. Influensavirus, difteri och koleratoxin har alla ställen som korsreagerar med normala receptorbindningsställen och får tillträde till celler.
exocytos
den omvända processen att flytta material till en cell är processen med exocytos., Exocytos är motsatsen till de processer som diskuteras i det sista avsnittet genom att dess syfte är att utvisa material från cellen till den extracellulära vätskan. Avfallsmaterialet är omslutet i ett membran och säkringar med det inre av plasmamembranet. Denna fusion öppnar det membranösa kuvertet på utsidan av cellen, och avfallsmaterialet utvisas i det extracellulära utrymmet (Figur 4)., Andra exempel på celler som frigör molekyler via exocytos inkluderar utsöndringen av proteiner i den extracellulära matrisen och utsöndringen av neurotransmittorer i den synaptiska klyftan genom synaptiska vesiklar.
Figur 4. I exocytos smälter vesiklar som innehåller ämnen med plasmamembranet. Innehållet släpps sedan ut på utsidan av cellen., (credit: modification of work by Mariana Ruiz Villareal)
en sammanfattning av de cellulära transportmetoder som diskuteras finns i Tabell 1, som också innehåller energikrav och material som transporteras av varje.
| 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., Fagocytos är den process genom vilken celler intar stora partiklar, inklusive andra celler, genom att omsluta partiklarna i en förlängning av cellmembranet och spirande av en ny vakuol. Under pinocytos tar celler i molekyler som vatten från den extracellulära vätskan. Slutligen är receptormedierad endocytos en målinriktad version av endocytos där receptorproteiner i plasmamembranet säkerställer att endast specifika riktade ämnen förs in i cellen.
exocytos är på många sätt den omvända processen från endocytos., Här utvisar celler material genom fusion av vesiklar med plasmamembranet och efterföljande dumpning av deras innehåll i den extracellulära vätskan.
kontrollera din förståelse
svara på frågan nedan för att se hur bra du förstår de ämnen som omfattas av föregående avsnitt. Denna korta frågesport räknas inte mot din klass i klassen, och du kan återta det ett obegränsat antal gånger.
använd denna frågesport för att kontrollera din förståelse och bestämma om (1) studera föregående avsnitt ytterligare eller (2) gå vidare till nästa avsnitt.