ENDOCYTOSE: TYPEN EN HUN KENMERKEN, FUNCTIES, VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

De endocytose omvat processen die de effectieve intrede van verschillende materialen in de cel mogelijk maken. De celmembraanstructuur is een vrij strikte controle, zowel input als output, een verscheidenheid aan extracellulair en cytoplasmatisch materiaal inclusief materialen. Samen met andere processen zoals eenvoudige diffusie en osmose, integreert de cel het materiaal dat nodig is voor een goede celfunctie.

Terwijl het endocytoseproces plaatsvindt, komen moleculen met een grote moleculaire grootte, deeltjes en zelfs mengsels in oplossing binnen. Dit gebeurt door invaginaties of zakjes die hun oorsprong vinden in het membraan en het cytoplasma binnendringen in de vorm van blaasjes waar ze worden verwerkt door de cellulaire spijsverteringsmachine.

Bron: Mariana Ruiz Villarreal afgeleid werk: Gregor_0492

Het proces van endocytose (het binnendringen van materiaal in de cel), evenals exocytose (het proces van materiaal dat de cel verlaat) zijn exclusief in eukaryote organismen.

De eukaryote cel heeft een grote energiebehoefte, aangezien deze groter is (gemiddeld 1000 keer groter) dan welk prokaryotisch organisme dan ook. Het is om deze reden dat de eukaryote cel mechanismen nodig heeft die de toegang van materialen mogelijk maken, zodat er een grote verscheidenheid aan biosynthetische reacties in optreedt.

Typen en hun kenmerken

Door het proces van endocytose onderhoudt de cel een effectieve uitwisseling met de externe omgeving.

Tijdens dit cellulaire mechanisme kunnen behoorlijk diverse materialen de cel binnendringen; het endocytoseproces kan dus variëren afhankelijk van de aard van het materiaal dat door de cel wordt verzwolgen en of er mediatoren in het proces zijn.

Die processen waarbij de cel uit het plasmamembraan grote deeltjes omvat, worden fagocytose genoemd. Evenzo kan de cel ook moleculen en andere opgeloste stoffen omvatten, wat dit type endocytose "pinocytose" noemt.

Naast deze processen kan het materiaal dat de cel binnenkomt, vooraf worden geselecteerd in gespecialiseerde gebieden van het plasmamembraan. In dit geval wordt endocytose gemedieerd door receptoren en wordt het materiaal dat de cel binnenkomt aan deze receptoren gekoppeld om in speciale blaasjes naar het binnenste van de cel te worden overgebracht.

Alle eukaryote cellen absorberen vloeistoffen en opgeloste stoffen via pinocytose, maar slechts enkele gespecialiseerde cellen voeren het fagocytoseproces uit, zoals we later zullen zien.

-Fagocytose

Fagocytose

Fagocytose is een gespecialiseerde vorm van endocytose. Bij deze gelegenheid worden grote deeltjes of moleculen, waaronder afvalstoffen, micro-organismen en andere cellen, opgenomen door invaginaties van het celmembraan. Vanwege de aard van dit proces wordt het voorgesteld als de cellulaire werking van "eten".

Hoe treedt fagocytose op?

Deeltjes waarvan wordt erkend dat ze worden "geconsumeerd", binden zich aan (gespecialiseerde) receptoren die ze herkennen op het celoppervlak. Deze receptoren herkennen voornamelijk N-acetylglucosamide-residuen, mannose, naast vele andere eiwitten, die de uitbreiding van pseudopoden die het deeltje omringen en het verzwelgen, activeren.

De beweging van deze pseudopodia wordt voornamelijk bepaald door de werking van actine- en myosinefilamenten op het celoppervlak.

Eenmaal gevangen in het celmembraan, komen ze het cytosol binnen in de vorm van grote blaasjes, phagosomes genaamd. Deze zullen binden aan een lysosoom (een cellulair organel dat een grote verscheidenheid aan spijsverteringsenzymen bevat) om een ​​vacuole te vormen voor het verwerken, afbreken en afbreken van materiaal dat een fagolysosoom wordt genoemd.

Fagolysosomen kunnen behoorlijk groot en heterogeen zijn, omdat hun grootte en vorm worden bepaald door de hoeveelheid materiaal die wordt verteerd.

Binnen deze spijsverteringsvacuole genereert de enzymatische activiteit een grote hoeveelheid essentiële producten die beschikbaar zullen zijn om door de cel als energiebron te worden gebruikt.

-Pinocytose

Voeding van protozoa. Pinocytose. Afbeelding van: Jacek FH (afgeleid van Mariana Ruiz Villarreal). Genomen en bewerkt vanaf https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

In tegenstelling tot het hierboven toegelichte proces, is pinocytose een proces waarbij continu kleine deeltjes worden ingenomen, die in de meeste gevallen in oplosbare vorm zijn. Hier overspoelt de cel kleine hoeveelheden materiaal met de vorming van membraanblaasjes die vrijkomen in het cytoplasma.

Het proces van pinocytose wordt in feite beschouwd als de cellulaire actie van "drinken", aangezien het meeste materiaal dat de cel binnenkomt vloeibaar is.

Hoe treedt pinocytose op?

Pinocytose kan op twee manieren voorkomen; op een “vloeiende of simpele” manier of op een “absorberende” manier.

Beide soorten pinocytose variëren afhankelijk van hoe stoffen in oplossing of kleine deeltjes worden opgenomen. Bij vloeibare pinocytose komen stoffen in oplossing de cel binnen als functie van een concentratiegradiënt met het extracellulaire medium, en deze hangt op zijn beurt af van de snelheid waarmee pinocytische blaasjes worden gevormd in het celmembraan.

Absorptieve pinocytose is een efficiënter proces, de intrede van opgeloste stoffen in het cytoplasma is 100 tot 1000 keer hoger dan wanneer het wordt uitgevoerd door vloeibare pinocytose, wat een speciaal proces van receptorgemedieerde endocytose vormt.

-Receptor-gemedieerde endocytose

Receptor-gemedieerde endocytose is een gespecialiseerd pinocytoseproces en het best bestudeerde van de cellulaire endocytoseprocessen. Op dit punt komen de stoffen die het cytosol binnenkomen op een gekozen manier het cytosol binnen door de deelname van specifieke receptoren die in grotere concentraties in kleine sectoren van het plasmamembraan worden aangetroffen.

Vaak associëren de moleculen zich van tevoren met receptoren die worden aangetroffen in windingen van het celoppervlak die "met clathrine bedekte depressies" worden genoemd. Deze depressies bevatten in sommige gevallen meer dan 20 receptoren, elk specifiek voor een bepaald macromolecuul.

De blaasjes die in deze gespecialiseerde gebieden van het membraan worden gevormd, zullen worden bedekt met het clathrine-eiwit en zullen, zodra het blaasje in het cytoplasma is vrijgegeven, de membraanreceptoren (verschillende soorten) omvatten, en zullen ook kleine hoeveelheden extracellulaire vloeistof internaliseren. .

Daarentegen wordt bij vloeibare pinocytose het materiaal dat de cel binnenkomt niet geselecteerd en vertonen de blaasjes die in het celmembraan worden gevormd geen enkele clathrinebekleding, maar vaker door eiwitten zoals caveolin. Dit proces wordt ook wel clathrine-onafhankelijke endocytose genoemd.

Er zijn ook enkele grotere vacuolen die materiaal in oplossing de cel binnenkomen in een proces dat bekend staat als "macropinocytose". Tijdens dit proces is er geen materiële selectiviteit.

Kenmerken

Endocytose heeft een grote verscheidenheid aan functies binnen de cel, maar deze variëren of het eencellige of meercellige organismen betreft of het soort vereisten dat de cel op een bepaald moment heeft.

Fagocytose functies

Het proces kan worden beschouwd als een primair voedingsproces of als een verdedigings- en afvalverwijderingsmethode. In protozoa en lagere metazoïsche organismen (bijv. Amoeben) is fagocytose een mechanisme om voedseldeeltjes op te vangen, of het nu afvalstoffen, bacteriën of andere protozoa zijn.

Deze organismen detecteren het materiaal dat moet worden ingenomen via membraanreceptoren en omringen het met membraanuitsteeksels, waardoor een groot blaasje wordt gevormd dat in het organisme zal worden verwerkt.

Aan de andere kant vervult fagocytose in de meeste organismen andere functies dan cellulaire voeding. In dit geval wordt fagocytose gebruikt door gespecialiseerde cellen die "professionele" fagocyten worden genoemd, die zowel afvalstoffen als binnendringende stoffen uit het lichaam verwijderen als een afweermechanisme.

Functies van pinocytose

De functie van pinocytose is in feite om materiaal in oplossing in de cel op te nemen. De geabsorbeerde opgeloste stoffen en metabolieten zijn bestemd voor cellulair metabolisme en worden ook gebruikt bij de synthese van verschillende eiwitten die van groot belang zijn voor het functioneren van het organisme.

Aan de andere kant kan het binnenkomende materiaal worden geselecteerd om uit de eerste hand energie te leveren voor het cellulaire metabolisme.

Voorbeelden

Endocytose treedt op verschillende schalen op binnen eukaryote organismen. Hier zullen we enkele uitstekende voorbeelden noemen:

Fagocytose

Bij zoogdieren en bij andere gewervelde dieren zijn er verschillende klassen van cellen die deel uitmaken van het bloedweefsel dat samen witte bloedcellen wordt genoemd. Deze cellen werken als professionele fagocyten, wat betekent dat het gespecialiseerde cellen zijn in het opslokken van materiaal.

Macrofagen, lymfocyten en neutrofielen (leukocyten) zijn verantwoordelijk voor het elimineren en opnemen van infectieuze micro-organismen uit het lichaam.

Fagocyten die in het bloed aanwezig zijn, werken over het algemeen het beste als ze de ziekteverwekker op een oppervlak kunnen vangen, zoals de wand van een bloedvat of een fibrinestolsel.

Deze cellen nemen deel aan specifieke en niet-specifieke immuunfuncties, er zijn zelfs fagocyten die gespecialiseerd zijn in het presenteren van antigenen om de immuunrespons te activeren

Bovendien zijn macrofagen "hoofdzakelijk" verantwoordelijk voor het overspoelen en elimineren van ongeveer 10 ¹¹ rode bloedcellen uit het bloed, evenals andere oude cellen en afvalstoffen, om een ​​proces van continue celvernieuwing in stand te houden. Samen met lymfocyten werken ze bij de vernietiging van de meeste ziekteverwekkers in het lichaam.

Pinocytose

Het pinocytoseproces is meestal behoorlijk effectief bij het opnemen van extracellulair materiaal. Bij absorberende pinocytose kunnen receptoren op met clathrine gecoate membraanfossa-blaasjes groeifactoren, verschillende hormonen, dragereiwitten, evenals lipoproteïnen en andere eiwitten herkennen.

Een klassiek voorbeeld van dit proces is het opvangen van cholesterol uit receptoren op het membraan. Cholesterol wordt naar de bloedbaan getransporteerd in de vorm van lipoproteïnen, waarvan de meest gemobiliseerde LDC of lipoproteïnen met lage dichtheid zijn.

Er wordt echter ook een grote verscheidenheid aan metabolieten zoals vitamine B12 en zelfs ijzer ingevangen, materialen die de cel niet kan internaliseren door actieve transportprocessen. Beiden bepalen metabolieten bij de synthese van hemoglobine, een eiwit dat gespecialiseerd is in het transport van zuurstof in het bloed.

Aan de andere kant wordt materiaal ook efficiënt in de cel geïntegreerd, door middel van vloeibare pinocytose. In endotheelcellen van bloedvaten transporteren de blaasjes een grote hoeveelheid opgeloste stoffen en vloeistoffen van de bloedbaan naar de intracellulaire ruimte.

Endocytose, "een grootschalig proces"

Endocytose is een veel voorkomend proces in eukaryote cellen, waarbij materiaal zowel in oplossing als in de vorm van macromoleculen en zelfs hele cellen en micro-organismen wordt geïntegreerd.

In het geval van receptorgemedieerde endocytose bezetten met clathrine beklede depressies ongeveer 2% van het totale oppervlak van het celmembraan. Elk van deze depressies heeft een halfwaardetijd van twee minuten, waardoor het gehele celmembraan wordt geïnternaliseerd in een periode van tussen de 1 en 2 uur.

Dit betekent dat gemiddeld 3 tot 5% van het membraan elke minuut wordt geïnternaliseerd, wat ons een idee geeft van de omvang van het proces en de continue vernieuwing die het celmembraan ondergaat.

Macrofagen die in bloedweefsel aanwezig zijn, "verzwelgen" bijvoorbeeld tot 35% van hun cytoplasmatische volume in ongeveer een uur, 3% van het plasmamembraan elke minuut en 100% in ongeveer een half uur.

Nadeel van endocytose

Hoewel het een essentieel proces is voor cellulaire voeding, de opname van afvalstoffen en het vangen van externe micro-organismen, komen tijdens processen zoals receptorgemedieerde endocytose veel virussen en pathogenen de cel binnen. Influenza en hiv volgen deze route als een directe manier om de cel binnen te komen.

Wat gebeurt er na endocytose?

De blaasjes die in het cytoplasma vrijkomen en het materiaal dat ze bevatten, worden verwerkt door de lysosomen. In lysosomen bevindt zich een krachtige enzymatische batterij waarin de stoffen die in de blaasjes aanwezig zijn, worden afgebroken tot bruikbare producten door cellulair metabolisme.

Bij het afbraakproces worden echter verschillende componenten van het plasmamembraan teruggewonnen. De specifieke receptoren van de depressies die zijn bedekt met clathrine en andere materialen zoals verschillende membraaneiwitten, worden naar het Golgi-apparaat of het celoppervlak gestuurd om er opnieuw in te worden geïntegreerd in recyclingblaasjes.

Dit recyclingproces is erg handig en vindt plaats met dezelfde snelheid waarmee de blaasjes worden gevormd, aangezien het celmembraan elk uur slechts 5% van zijn oppervlak synthetiseert.

Referenties

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Microbiology. Wiley Publishing, Inc., New York, New York.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Essentiële celbiologie. New York: Garland Science. 2e editie
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brook: Biology of Micro-organismen. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). De cel. (blz. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Geïntegreerde principes van zoölogie. New York: McGraw-Hill. 14 ^ste editie.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Cellulaire en moleculaire biologie. Mexico. Redactioneel Pearson Education.
7. Kühnel, W. (2005). Color Atlas of Cytology and Histology (11e ed.) Madrid, Spanje: Redactie Médica Panamericana.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). Het mechanisme van receptorgemedieerde endocytose. Eur, J. Biochem. 202: 689-699.