ENDOCITOZA: TIPURI ȘI CARACTERISTICILE ACESTORA, FUNCȚII, EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Endocitoză include procese care permit intrarea efectivă a diferitelor materiale la celula structura membranei celulare este un control destul de strict, atât de intrare și de ieșire, o varietate de materiale , inclusiv materiale extracelulare și citoplasmatice. Alături de alte procese precum difuzarea simplă și osmoza, celula integrează materialul necesar pentru funcționarea corectă a celulei.

Pe măsură ce se produce procesul de endocitoză, intră molecule cu dimensiuni moleculare mari, particule și chiar amestecuri în soluție. Acest lucru se produce din invaginații sau sacuri care își au originea în membrană și intră în citoplasmă sub formă de vezicule unde vor fi prelucrate de aparatul digestiv celular.

Sursa: Lucrarea derivată Mariana Ruiz Villarreal: Gregor_0492

Procesul de endocitoză (intrarea materialului în celulă), precum și exocitoza (procesul de ieșire din celulă) sunt exclusiv în organismele eucariote.

Celula eucariotă are cerințe energetice mari, deoarece este mai mare (în medie de 1000 de ori mai mare) decât orice organism procariotic. Din acest motiv, celula eucariotică are nevoie de mecanisme care să permită intrarea materialelor astfel încât să apară o mare varietate de reacții biosintetice.

Tipuri și caracteristicile acestora

Prin procesul de endocitoză, celula menține un schimb eficient cu mediul extern.

În timpul acestui mecanism celular pot intra în celulă materiale destul de diverse; astfel, procesul de endocitoză poate varia în funcție de natura materialului care este înghițit de celulă și dacă există mediatori în proces.

Acele procese în care celula din membrana plasmatică cuprinde particule mari se numește fagocitoză. În mod similar, celula poate cuprinde, de asemenea, molecule și alte substanțe dizolvate, numind acest tip de endocitoză "pinocitoză".

Pe lângă aceste procese, materialul care intră în celulă poate fi selectat anterior în regiuni specializate ale membranei plasmatice. În acest caz, endocitoza este mediată de receptori, iar materialul care intră în celulă este cuplat la acești receptori pentru a fi transferat în interiorul celulei în vezicule speciale.

Toate celulele eucariote absorb lichide și soluții prin pinocitoză, cu toate acestea, doar câteva celule specializate efectuează procesul de fagocitoză, așa cum vom vedea mai târziu.

-Fagocitoză

Fagocitoză

Fagocitoza este o formă specializată de endocitoză. În această oportunitate, particule mari sau molecule, care includ substanțe reziduale, microorganisme și alte celule, sunt ingerate prin invaginații ale membranei celulare. Datorită naturii acestui proces, se sugerează ca acțiunea celulară a „mâncării”.

Cum apare fagocitoza?

Particulele care sunt recunoscute a fi „consumate” se leagă de receptorii (specializați) care îi recunosc pe suprafața celulei. Acești receptori recunosc în principal reziduurile de N-acetilglucosamidă, manoza, pe lângă multe alte proteine, care declanșează extinderea pseudopodelor care înconjoară particula și o înglobează.

Mișcarea acestor pseudopodii este determinată în principal de acțiunea filamentelor de actină și miozină asupra suprafeței celulare.

Odată capturate în membrana celulară, acestea intră în citosol sub formă de vezicule mari numite fagozomi. Acestea se vor lega de un lizozom (un organel celular care conține o mare varietate de enzime digestive) pentru a forma un vacuol pentru prelucrare, descompunere și degradare a materialului numit fagolizozom.

Fagolizozomii pot fi destul de mari și eterogeni, deoarece mărimea și forma lor sunt determinați de cantitatea de material care este digerată.

În cadrul acestui vacuol digestiv, activitatea enzimatică generează o cantitate mare de produse esențiale care vor fi disponibile pentru a fi utilizate ca sursă de energie de către celulă.

-Pinocytosis

Nutriția protozoarelor. Pinocitoză. Imagine de: Jacek FH (derivat de la Mariana Ruiz Villarreal). Luate și editate de la https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitoză.svg.

Spre deosebire de procedeul explicat mai sus, pinocitoza este un proces în care particulele mici sunt ingerate continuu, care în majoritatea cazurilor sunt sub formă solubilă. Aici, celula înglobează cantități mici de material cu formarea de vezicule de membrană care sunt eliberate în citoplasmă.

Procesul pinocitozei este considerat practic acțiunea celulară a „băutului”, deoarece cea mai mare parte a materialului care intră în celulă este lichidă.

Cum apare pinocitoza?

Pinotitoza poate apărea în două moduri; într-un mod „fluid sau simplu” sau într-un mod „absorbant”.

Ambele tipuri de pinocitoză variază în funcție de modul în care sunt interiorizate substanțele din soluție sau particule mici. În pinocitoza fluidă, substanțele din soluție intră în celulă ca funcție a unui gradient de concentrație cu mediul extracelular și, la rândul său, depinde de viteza cu care se formează veziculele pinocitice în membrana celulară.

Pinocitoza absorbantă este un proces mai eficient, rata de intrare a solutelor în citoplasmă este de 100 până la 1000 de ori mai mare decât atunci când este realizată prin pinocitoza fluidă, constituind un proces special de endocitoză mediată de receptori.

-Endocitoză mediată de receptor

Endocitoza mediată de receptor este un proces de pinocitoză specializat și cel mai bine studiat al proceselor de endocitoză celulară. În acest moment, substanțele care intră în citosol intră în citosol într-un mod ales prin participarea receptorilor specifici care se găsesc în concentrații mai mari în sectoare mici ale membranei plasmatice.

Moleculele se asociază adesea în prealabil cu receptorii găsiți în convoluțiile suprafeței celulare numite „depresiuni acoperite cu clatrin”. Aceste depresii conțin în unele cazuri mai mult de 20 de receptori, fiecare specific pentru o anumită macromoleculă.

Veziculele formate în aceste regiuni specializate ale membranei, vor fi acoperite de proteina clathrin și vor include odată ce veziculă va fi eliberată în citoplasmă receptorii membranei (diferite tipuri ale acestora) și vor interioriza, de asemenea, cantități mici de lichid extracelular. .

În schimb, în ​​pinocitoza fluidă, materialul care intră în celulă nu este selectat, iar veziculele formate în membrana celulară nu prezintă nicio acoperire de clatrin, ci mai frecvent de proteine, cum ar fi caveolina. Acest proces se mai numește endocitoză independentă de clatrin.

Există, de asemenea, câteva vacuole mai mari care introduc material în soluție în celulă într-un proces cunoscut sub numele de "macropinocitoză". În timpul acestui proces nu există selectivitate materială.

Caracteristici

Endocitoza are o mare varietate de funcții în interiorul celulei, însă acestea variază dacă este vorba de organisme unicelulare sau multicelulare sau de tipul de cerințe pe care celula le are la un moment dat.

Funcții de fagocitoză

Procesul poate fi considerat un proces de alimentare primar sau o metodă de apărare și eliminare a deșeurilor. În protozoare și organisme cu metazoan inferior (de exemplu, ameba), fagocitoza este un mecanism de captare a particulelor alimentare, indiferent că sunt substanțe reziduale, bacterii sau alte protozoare.

Aceste organisme detectează materialul care urmează a fi ingerat prin receptorii membranei și îl înglobează cu proiecții ale membranei, formând o veziculă mare care va fi procesată în interiorul organismului.

Pe de altă parte, în majoritatea organismelor, fagocitoza îndeplinește alte funcții decât nutriția celulară. În acest caz, fagocitoza este folosită de celule specializate numite fagocite „profesionale”, care vor elimina atât substanțele deșeuri cât și agenții invadatori din organism ca mecanism de apărare.

Funcțiile pinocitozei

Funcția pinocitozei este practic să includă materialul în soluție în celulă. Solutele și metaboliții absorbiți sunt destinate metabolismului celular și sunt, de asemenea, utilizate în sinteza mai multor proteine ​​de mare interes în funcționarea organismului.

Pe de altă parte, materialul care poate fi ales poate fi selectat pentru a furniza energie primară pentru metabolismul celular.

Exemple

Endocitoza apare la diferite scări în cadrul organismelor eucariote. Aici vom menționa câteva exemple deosebite:

Fagocitoză

La mamifere, precum și la alte vertebrate, există mai multe clase de celule care fac parte din țesutul sanguin numite împreună celule albe din sânge. Aceste celule acționează ca fagocitele profesionale, ceea ce înseamnă că sunt celule specializate în materialul care se mărește.

Macrofagele, limfocitele și neutrofilele (leucocitele) sunt responsabile de eliminarea și ingerarea microorganismelor infecțioase din organism.

Fagocitele din sânge funcționează cel mai bine atunci când pot captura agentul patogen pe o suprafață, cum ar fi peretele unui vas de sânge sau un cheag de fibrină.

Aceste celule participă la funcții imunitare specifice și nespecifice, există chiar fagocite specializate în prezentarea de antigene pentru a declanșa răspunsul imun

În afară de aceasta, macrofagele „în principal” sunt responsabile de înglobarea și eliminarea a aproximativ 10 ¹¹ globule roșii din sânge, precum și alte celule vechi și substanțe uzate, pentru a menține un proces de reînnoire continuă a celulelor. Împreună cu limfocitele operează în distrugerea majorității agenților patogeni din organism.

pinocitoză

Procesul de pinocitoză este de obicei destul de eficient în încorporarea materialului extracelular. În pinocitoza absorbantă, receptorii localizați în veziculele fosei membranei acoperite cu clathrin pot recunoaște factori de creștere, diverși hormoni, proteine ​​purtătoare, precum și lipoproteine ​​și alte proteine.

Un exemplu clasic al acestui proces este captarea colesterolului de la receptorii de pe membrană. Colesterolul este transportat în fluxul sanguin sub formă de lipoproteine, cel mai frecvent mobilizat fiind LDC sau lipoproteine ​​cu densitate mică.

Cu toate acestea, o mare varietate de metaboliți, cum ar fi vitamina B12 și chiar fier, sunt de asemenea captați în proces, materiale pe care celula nu le poate interioriza prin procese de transport active. Ambele determinând metaboliții în sinteza hemoglobinei, o proteină specializată în transportul oxigenului în sânge.

Pe de altă parte, materialul este, de asemenea, integrat în celulă eficient, prin pinocitoza fluidă. În celulele endoteliale ale vaselor de sânge, veziculele transportă o cantitate mare de solutii și fluide din fluxul sanguin în spațiul intracelular.

Endocitoza, „un proces pe scară largă”

Endocitoza este un proces foarte frecvent în celulele eucariote, în care materialul este integrat atât în ​​soluție cât și sub formă de macromolecule și chiar celule întregi și microorganisme.

În cazul endocitozei mediate de receptori, depresiunile acoperite cu clatrin ocupă aproximativ 2% din suprafața totală a membranei celulare. Fiecare dintre aceste depresiuni are un timp de înjumătățire de două minute, ceea ce determină interiorizarea întregii membranele celulare într-o perioadă cuprinsă între 1 și 2 ore.

Acest lucru înseamnă că 3 - 5% din membrană este interiorizată în fiecare minut în medie, ceea ce ne oferă o idee despre amploarea procesului și reînnoirea continuă pe care o suferă membrana celulară.

Macrofagele prezente în țesutul sanguin, de exemplu, „înglobează” până la 35% din volumul lor citoplasmatic în aproximativ o oră, 3% din membrana plasmatică în fiecare minut și 100% în aproximativ o jumătate de oră.

Dezavantajul endocitozei

Deși este un proces esențial pentru nutriția celulară, absorbția substanțelor reziduale și captarea microorganismelor externe, în timpul proceselor precum endocitoza mediată de receptori intră în celulă numeroși viruși și agenți patogeni. Gripa și HIV urmează această cale ca o modalitate directă de a intra în celulă.

Ce se întâmplă după endocitoză?

Veziculele eliberate în citoplasmă și materialul cuprins de acestea sunt prelucrate de lizozomi. În lizozomi există o baterie enzimatică puternică în care substanțele prezente în vezicule sunt degradate la produsele utilizabile prin metabolismul celular.

Cu toate acestea, în procesul de degradare, diverse componente ale membranei plasmatice sunt recuperate. Receptorii specifici ai depresiunilor acoperite cu clatrină și alte materiale, cum ar fi diferite proteine ​​de membrană, sunt trimiși la aparatul Golgi sau la suprafața celulei pentru a fi reintegrați în acesta în reciclarea veziculelor.

Acest proces de reciclare este foarte convenabil și are loc cu aceeași viteză cu formarea veziculelor, deoarece membrana celulară sintetizează doar 5% din suprafața sa în fiecare oră.

Referințe

1. Alcamo, IE (1996) Faleză Rapidă Microbiologie. Wiley Publishing, Inc., New York, New York.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. și Walter, P. (2004). Biologia celulară esențială. New York: Știința Garlandului. Ediția a II-a
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brook: Biologia microorganismelor. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Celula. (pp. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Principii integrate ale zoologiei. New York: McGraw-Hill. Ediția ^a 14- ^a .
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Biologie celulară și moleculară. Mexic. Editorial Pearson Education.
7. Kühnel, W. (2005). Atlas color de citologie și histologie (ediția a 11-a) Madrid, Spania: Editorial Médica Panamericana.
8. Smythe, E. și Warren, G. (1991). Mecanismul endocitozei mediat de receptori. Eur. J. Biochem. 202: 689-699.