ENDOCITOZE: VEIDI UN TO RAKSTUROJUMS, FUNKCIJAS, PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Endocitoze ietver procesus, kas ļauj efektīvi ienākt dažādu materiālu uz šūnu šūnu membrānu struktūra ir diezgan stingra kontrole, gan ieejas un izejas, dažādas ekstracelulāro un citoplazmas materiāliem, ieskaitot materiālus. Līdztekus citiem procesiem, piemēram, vienkāršu difūziju un osmozi, šūnā tiek integrēts materiāls, kas nepieciešams pareizai šūnas darbībai.

Tā kā notiek endocitozes process, iekļūst liela molekulas molekulas, daļiņas un pat maisījumi šķīdumā. Tas notiek no iebrukumiem vai maisiņiem, kas rodas membrānā un nonāk citoplazmā pūslīšu formā, kur tos apstrādā šūnu gremošanas iekārta.

Avots: Mariana Ruiz Villarreal atvasināts darbs: Gregor_0492

Endokitozes process (materiāla iekļūšana šūnā), kā arī eksocitoze (materiāla process, kas iziet no šūnas) ir ekskluzīvi eikariotu organismos.

Eikariotu šūnai ir lielas enerģijas prasības, jo tā ir lielāka (vidēji 1000 reizes lielāka) nekā jebkuram prokariotu organismam. Šī iemesla dēļ eikariotu šūnai nepieciešami mehānismi, kas ļauj iekļūt materiālos, lai tajā notiktu ļoti dažādas biosintētiskās reakcijas.

Veidi un to raksturojums

Veicot endocitozes procesu, šūna uztur efektīvu apmaiņu ar ārējo vidi.

Šī šūnu mehānisma laikā šūnā var iekļūt diezgan dažādi materiāli; tādējādi endocitozes process var mainīties atkarībā no materiāla rakstura, kuru šūna ir absorbējusi, un no tā, vai procesā ir mediatori.

Tos procesus, kuros šūna no plazmas membrānas aptver lielas daļiņas, sauc par fagocitozi. Līdzīgi šūna var ietvert arī molekulas un citas izšķīdušas vielas, saucot šāda veida endocitozi par “pinocitozi”.

Papildus šiem procesiem materiālu, kas nonāk šūnā, var iepriekš atlasīt specializētos plazmas membrānas reģionos. Šajā gadījumā endocitozi mediē receptori, un materiāls, kas nonāk šūnā, tiek savienots ar šiem receptoriem, lai īpašos pūslīšos pārnestu uz šūnas iekšpusi.

Visas eikariotu šūnas absorbē šķidrumus un šķīstošās vielas caur pinocitozi, tomēr tikai dažas specializētas šūnas veic fagocitozes procesu, kā mēs redzēsim vēlāk.

-Fagocitoze

Fagocitoze

Fagocitoze ir specializēta endocitozes forma. Izmantojot šo iespēju, caur šūnu membrānas invaginācijām tiek uzņemtas lielas daļiņas vai molekulas, kurās ietilpst atkritumu vielas, mikroorganismi un citas šūnas. Šī procesa rakstura dēļ tas tiek ieteikts kā “ēšanas” darbība šūnā.

Kā notiek fagocitoze?

Daļiņas, kuras tiek atzītas par "patērētām", saistās ar (specializētiem) receptoriem, kas tos atpazīst uz šūnu virsmas. Šie receptori galvenokārt atpazīst N-acetilglikozamīda atlikumus, mannozi, papildus daudziem citiem olbaltumvielām, kas izraisa pseidopoda paplašināšanos, kas ieskauj daļiņu un apņem to.

Šo pseidopodijas kustību galvenokārt nosaka aktīna un miozīna pavedienu iedarbība uz šūnas virsmu.

Pēc sagūstīšanas šūnu membrānā tie iekļūst citosolā lielu vezikulu veidā, ko sauc par fagosomām. Tie saistīsies ar lizosomu (šūnu organellām, kas satur ļoti dažādus gremošanas enzīmus), veidojot vakuolu materiāla, ko sauc par fagolizosomu, pārstrādei, sadalīšanai un noārdīšanai.

Fagolizosomas var būt diezgan lielas un neviendabīgas, jo to lielumu un formu nosaka sagremotā materiāla daudzums.

Šajā gremošanas vakuolē fermentatīvā aktivitāte rada lielu daudzumu būtisku produktu, kurus šūna varēs izmantot kā enerģijas avotu.

-Pinocitoze

Vienšūņu uzturs. Pinocitoze. Attēlu veidoja: Jacek FH (atvasināts no Mariana Ruiz Villarreal). Uzņemts un rediģēts no https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

Pretstatā iepriekš izskaidrotajam procesam, pinocitoze ir process, kurā nepārtraukti norij mazas daļiņas, kas vairumā gadījumu ir šķīstošā formā. Šūnā šūna absorbē nelielu daudzumu materiāla, veidojot membrānas pūslīšus, kas izdalās citoplazmā.

Pinocitozes procesu parasti uzskata par “dzeršanas” darbību šūnā, jo lielākā daļa materiāla, kas nonāk šūnā, ir šķidrs.

Kā notiek pinocitoze?

Pinocitoze var notikt divos veidos; “šķidrā vai vienkāršā” vai “absorbējošā” veidā.

Abi pinocitozes veidi atšķiras atkarībā no tā, kā tiek internalizētas vielas šķīdumā vai mazas daļiņas. Šķidrās pinocitozes gadījumā šķīdumā esošās vielas šūnā nonāk kā koncentrācijas gradienta funkcija ar ārpusšūnu barotni, un tas savukārt ir atkarīgs no ātruma, ar kādu pinocītiskās pūslīši veidojas membrānā.

Absorbējoša pinocitoze ir efektīvāks process, izšķīdušo vielu iekļūšanas citoplazmā ir no 100 līdz 1000 reizēm lielāks nekā tad, ja to veic ar šķidru pinocitozi, kas ir īpašs receptoru mediētas endocitozes process.

-Receptoru mediēta endocitoze

Receptoru mediētā endocitoze ir specializēts pinocitozes process un vislabāk izpētīts no šūnu endocitozes procesiem. Šajā brīdī vielas, kas iekļūst citosolā, izvēlētajā veidā iekļūst citosolā, piedaloties īpašiem receptoriem, kuru koncentrācija plazmas membrānas mazos sektoros ir lielāka.

Molekulu iepriekš bieži saista ar receptoriem, kas atrodas šūnas virsmas konvolūcijās, kuras sauc par “depresijām, kas pārklātas ar klatrīnu”. Šīs depresijas dažos gadījumos satur vairāk nekā 20 receptorus, katrs no tiem ir specifisks noteiktai makromolekulai.

Pūslīši, kas izveidoti šajos specializētajos membrānas reģionos, tiks pārklāti ar klarīna olbaltumvielām, un pēc tam, kad pūslīši būs atbrīvoti citoplazmā, membrānas receptori (dažādi to veidi) būs iekļauti arī nelielā daudzumā ārpusšūnu šķidruma. .

Turpretī šķidrā pinocitozes gadījumā materiāls, kas nonāk šūnā, netiek izvēlēts, un pūslīšiem, kas veidojas šūnas membrānā, nav klarīna pārklājuma, bet gan biežāk ar olbaltumvielām, piemēram, kaveolīnu. Šo procesu sauc arī par no klatrīna neatkarīgu endocitozi.

Ir arī daži lielāki vakuoli, kas šūnā nonāk šķīdumā esošajā materiālā procesā, kas pazīstams kā "makropinocitoze". Šī procesa laikā materiāla selektivitāte nepastāv.

Iespējas

Endocitozei šūnā ir ļoti dažādas funkcijas, tomēr tās atšķiras, ja tas ir vienšūnu vai daudzšūnu organismi vai to prasību tips, kuras šūnai ir noteiktā laikā.

Fagocitozes funkcijas

Šo procesu var uzskatīt par primāro barošanas procesu vai aizsardzības un atkritumu iznīcināšanas metodi. Vienšūņos un zemākos mezozoorganismos (piemēram, amēbās) fagocitoze ir mehānisms pārtikas daļiņu notveršanai neatkarīgi no tā, vai tās ir atkritumu vielas, baktērijas vai citi vienšūņi.

Šie organismi uztver uzņemto materiālu caur membrānas receptoriem un ieskauj to membrānas izvirzījumos, veidojot lielu pūslīšu, kas tiks apstrādāts organisma iekšienē.

No otras puses, vairumā organismu fagocitoze pilda citas funkcijas, nevis šūnu uzturu. Šajā gadījumā fagocitozi izmanto specializētas šūnas, ko sauc par "profesionāliem" fagocītiem, kas kā aizsardzības mehānisms no ķermeņa izvadīs gan atkritumu vielas, gan okupantus.

Pinocitozes funkcijas

Pinocitozes funkcija galvenokārt ir šķīdumā esoša materiāla iekļaušana šūnā. Uzsūkušās šķīstošās vielas un metabolīti ir paredzēti šūnu metabolismam, un tos izmanto arī vairāku olbaltumvielu sintēzē, kas ļoti interesē organisma darbību.

No otras puses, ienākošo materiālu var izvēlēties, lai nodrošinātu tiešu enerģiju šūnu metabolismam.

Piemēri

Endokitoze dažādās pakāpēs notiek eikariotu organismos. Šeit mēs pieminēsim dažus izcilus piemērus:

Fagocitoze

Zīdītājiem, kā arī citiem mugurkaulniekiem ir vairākas šūnu grupas, kas ir daļa no asins audiem, ko kopā sauc par baltajām asins šūnām. Šīs šūnas darbojas kā profesionāli fagocīti, kas nozīmē, ka tās ir specializētas šūnas materiāla gobšanā.

Makrofāgi, limfocīti un neitrofīli (leikocīti) ir atbildīgi par infekciozo mikroorganismu izvadīšanu un norīšanu no organisma.

Fagocīti asinīs parasti vislabāk darbojas, ja tie var slazdīt patogēnu uz kādas virsmas, piemēram, asinsvadu sienas vai fibrīna recekļa.

Šīs šūnas piedalās specifiskās un nespecifiskās imūnās funkcijās, ir pat fagocīti, kas specializējas antigēnu prezentēšanā, lai izraisītu imūno reakciju

Papildus tam makrofāgi "galvenokārt" ir atbildīgi par aptuveni 10 ¹¹ sarkano asins šūnu, kā arī citu veco šūnu un atkritumu vielu absorbēšanu un izvadīšanu no asinīm, lai uzturētu nepārtrauktas šūnu atjaunošanās procesu. Kopā ar limfocītiem tie darbojas, iznīcinot lielāko daļu patogēnu organismā.

Pinocitoze

Pinocitozes process parasti ir diezgan efektīvs, iekļaujot ārpusšūnu materiālu. Absorbējošā pinocitozes gadījumā receptori, kas atrodas uz membrānas fossa pūslīšiem, kas pārklāti ar clatrīnu, var atpazīt augšanas faktorus, dažādus hormonus, nesējproteīnus, kā arī lipoproteīnus un citas olbaltumvielas.

Klasisks šī procesa piemērs ir holesterīna uztveršana no receptoriem uz membrānas. Holesterīns tiek transportēts asinsritē lipoproteīnu veidā, visbiežāk mobilizētie ir ZS vai zema blīvuma lipoproteīni.

Tomēr procesā tiek uztverts arī ļoti daudz dažādu metabolītu, piemēram, B12 vitamīns un pat dzelzs - materiāli, kurus šūna nevar internalizēt, izmantojot aktīvos transporta procesus. Abi nosaka metabolītus hemoglobīna, olbaltumvielu, kas specializējas skābekļa transportēšanā asinīs, sintēzē.

No otras puses, materiāls tiek efektīvi integrēts šūnā, izmantojot šķidruma pinocitozi. Asinsvadu endotēlija šūnās pūslīši transportē lielu daudzumu izšķīdušo vielu un šķidrumu no asinsrites uz intracelulāro telpu.

Endocitoze, "liela mēroga process"

Endocitoze ir ļoti izplatīts process eikariotu šūnās, kurās materiāls tiek integrēts gan šķīdumā, gan makromolekulu un pat veselu šūnu un mikroorganismu formā.

Ar receptoru starpniecību izraisītas endocitozes gadījumā ar klatrīnu pārklātas depresijas aizņem apmēram 2% no visas šūnu membrānas virsmas. Katras šīs depresijas eliminācijas pusperiods ir divas minūtes, kuras dēļ visas šūnas membrāna tiek internalizēta laika posmā no 1 līdz 2 stundām.

Tas nozīmē, ka vidēji katru minūti tiek internalizēti 3 līdz 5% membrānas, kas dod mums priekšstatu par procesa lielumu un nepārtraukto atjaunošanu, kurā notiek šūnu membrāna.

Piemēram, makrofāgi, kas atrodas asins audos, aptuveni stundā "absorbē" līdz 35% no to citoplazmatiskā tilpuma, katru minūti - 3% no plazmas membrānas un apmēram pusstundu - 100%.

Endocitozes trūkums

Lai arī tas ir būtisks šūnu barības process, atkritumu vielu absorbcija un ārējo mikroorganismu sagūstīšana, tādu procesu laikā kā, piemēram, ar receptoru starpniecību izraisīta endocitoze, šūnā nonāk daudzi vīrusi un patogēni. Gripa un HIV seko šim ceļam kā tiešs veids, kā iekļūt šūnā.

Kas notiek pēc endocitozes?

Citoplazmā izdalītos pūslīšus un tajos esošo materiālu apstrādā lizosomas. Lizosomās ir spēcīgs fermentatīvs akumulators, kurā pūslīšos esošās vielas šūnu metabolisma ceļā tiek sadalītas par izmantojamiem produktiem.

Tomēr noārdīšanās procesā tiek atdalīti dažādi plazmas membrānas komponenti. Konkrētie depresiju receptori, kas pārklāti ar klatrīnu un citiem materiāliem, piemēram, dažādiem membrānas proteīniem, tiek nosūtīti uz Golgi aparātu vai šūnu virsmu, lai tajā atkārtoti iekļautos, atkārtoti izmantojot pūslīšus.

Šis pārstrādes process ir ļoti ērts un notiek ar tādu pašu ātrumu, kā veidojas pūslīši, jo šūnas membrāna katru stundu sintezē tikai 5% no tās virsmas.

Atsauces

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Mikrobioloģija. Wiley Publishing, Inc., Ņujorka, Ņujorka.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Būtiskā šūnu bioloģija. Ņujorka: Garland Science. 2. izdevums
3. Madigans, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brūka: Mikroorganismu bioloģija. Pīrsona izglītība.
4. Kūpers, GM, Hausmans, RE & Wright, N. (2010). Šūna. (397.-402. lpp.). Marbans.
5. Hikmans, C. P, Roberts, LS, Keens, SL, Larsons, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrētie zooloģijas principi. Ņujorka: Makgreivs. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Šūnu un molekulārā bioloģija. Meksika. Redakcijas Pīrsona izglītība.
7. Kühnel, W. (2005). Citoloģijas un histoloģijas krāsu atlants (11. izdevums), Madride, Spānija: redaktore Médica Panamericana.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). Receptoru mediētās endocitozes mehānisms. Eir., J. Biochem. 202: 689-699.