ENDOCYTÓZA: TYPY A JEJICH VLASTNOSTI, FUNKCE, PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Endocytóza zahrnuje procesy, které umožňují efektivní vstup různých materiálů na buňku buněčné membrány struktura je poměrně přísné kontroly, a to jak vstup a výstup, řadu extracelulárních a cytoplazmatických materiálů včetně materiálových. Spolu s jinými procesy, jako je jednoduchá difúze a osmóza, buňka integruje materiál nezbytný pro správnou funkci buňky.

V průběhu procesu endocytózy vstupují molekuly velké molekulární velikosti, částice a dokonce i směsi v roztoku. K tomu dochází z invazí nebo vaků, které pocházejí z membrány a vstupují do cytoplazmy ve formě vezikul, kde budou zpracovány buněčným trávicím aparátem.

Zdroj: Mariana Ruiz Villarreal odvozená práce: Gregor_0492

Proces endocytózy (vstup materiálu do buňky), stejně jako exocytóza (proces materiálu opouštějícího buňku), je v eukaryotických organismech exkluzivní.

Eukaryotická buňka má velké energetické nároky, protože je větší (v průměru 1000krát větší) než jakýkoli prokaryotický organismus. Z tohoto důvodu eukaryotická buňka potřebuje mechanismy, které umožňují vstup materiálů, takže se v ní vyskytuje velké množství biosyntetických reakcí.

Druhy a jejich vlastnosti

Prostřednictvím procesu endocytózy si buňka udržuje účinnou výměnu s vnějším prostředím.

Během tohoto buněčného mechanismu mohou do buňky vstoupit docela rozmanité materiály; proto se proces endocytózy může měnit v závislosti na povaze materiálu, který je pohlcován buňkou, a pokud jsou v procesu přítomny mediátory.

Ty procesy, ve kterých buňka z plazmové membrány zahrnuje velké částice, se nazývají fagocytóza. Podobně buňka může také zahrnovat molekuly a jiné rozpuštěné látky, což nazývá tento typ endocytózy „pinocytózou“.

Kromě těchto procesů může být materiál, který vstupuje do buňky, předem vybrán ve specializovaných oblastech plazmatické membrány. V tomto případě je endocytóza zprostředkována receptory a materiál, který vstupuje do buňky, je spojen s těmito receptory a je přenášen do vnitřku buňky ve speciálních váčcích.

Všechny eukaryotické buňky absorbují tekutiny a soluty pinocytózou, ale jen málo specializovaných buněk provádí fagocytózu, jak uvidíme později.

- Fagocytóza

Fagocytóza

Fagocytóza je specializovaná forma endocytózy. Při této příležitosti jsou velké částice nebo molekuly, které zahrnují odpadní látky, mikroorganismy a další buňky, přijímány invazací buněčné membrány. Vzhledem k povaze tohoto procesu se navrhuje jako buněčný účinek „stravování“.

Jak se vyskytuje fagocytóza?

Částice, o nichž je známo, že jsou „konzumovány“, se vážou na (specializované) receptory, které je rozpoznávají na buněčném povrchu. Tyto receptory rozpoznávají hlavně N-acetylglukosamidové zbytky, manosu, kromě mnoha jiných proteinů, které spouštějí rozšíření pseudopodů, které obklopují částici a pohlcují ji.

Pohyb těchto pseudopodií je určen hlavně působením aktinových a myosinových vláken na buněčný povrch.

Jakmile jsou zachyceni v buněčné membráně, vstupují do cytosolu ve formě velkých vesikul zvaných fagosomy. Ty se budou vázat na lysozom (buněčnou organelu, která obsahuje širokou škálu trávicích enzymů) a vytvářet vakuolu pro zpracování, štěpení a degradaci materiálu zvaného fagolysosom.

Fagolysosomy mohou být docela velké a heterogenní, protože jejich velikost a tvar jsou určeny množstvím materiálu, který je tráven.

V rámci této zažívací vakuoly vytváří enzymatická aktivita velké množství základních produktů, které budou k dispozici pro použití jako zdroj energie buňkou.

-Pinocytóza

Výživa protozoů. Pinocytóza. Obrázek: Jacek FH (odvozený od Mariany Ruiz Villarreal). Převzato a upraveno z

Na rozdíl od výše popsaného postupu je pinocytóza procesem, při kterém jsou malé částice nepřetržitě přijímány, které jsou ve většině případů v rozpustné formě. Zde buňka pohlcuje malá množství materiálu za vzniku membránových váčků, které jsou uvolňovány do cytoplazmy.

Proces pinocytózy je v podstatě považován za buněčný účinek „pití“, protože většina materiálu, který vstupuje do buňky, je kapalina.

Jak se vyskytuje pinocytóza?

Pinocytóza může nastat dvěma způsoby; „tekutým nebo jednoduchým“ způsobem nebo „absorbujícím“ způsobem.

Oba typy pinocytózy se liší v závislosti na tom, jak jsou látky v roztoku nebo malé částice internalizovány. V tekuté pinocytóze látky v roztoku vstupují do buňky jako funkce koncentračního gradientu s extracelulárním médiem a to zase závisí na rychlosti, jakou se pinocytární váčky tvoří v buněčné membráně.

Absorpční pinocytóza je účinnější proces, rychlost vstupu solutů do cytoplazmy je 100 až 1000krát vyšší, než když je prováděna tekutinovou pinocytózou, což představuje speciální proces receptorem zprostředkované endocytózy.

- Endocytóza zprostředkovaná receptorem

Endocytóza zprostředkovaná receptorem je specializovaný proces pinocytózy a nejlépe studovaný proces buněčné endocytózy. V tomto okamžiku látky vstupující do cytosolu vstupují do cytosolu zvoleným způsobem prostřednictvím účasti specifických receptorů, které se nacházejí ve vyšší koncentraci v malých sektorech plazmatické membrány.

Molekuly se často spojují předem s receptory, které se nacházejí ve spirále buněčného povrchu zvané „deprese potlačené klathrinem“. Tyto deprese obsahují v některých případech více než 20 receptorů, z nichž každý je specifický pro konkrétní makromolekulu.

Vezikuly vytvořené v těchto specializovaných oblastech membrány budou potaženy proteinem clathrin a budou zahrnovat, jakmile se vezikul uvolní v cytoplazmě, membránové receptory (různé typy z nich), a také internalizují malá množství extracelulární tekutiny.

Naproti tomu v tekuté pinocytóze není materiál, který vstupuje do buňky, vybrán a vezikuly vytvořené v buněčné membráně nepředstavují žádný clathrinový povlak, ale častěji proteiny, jako je caveolin. Tento proces se také nazývá endocytóza nezávislá na klathrinech.

Tam jsou také některé větší vakuoly, které vstupují materiál v roztoku do buňky v procesu známém jako "makropinocytóza". Během tohoto procesu nedochází k žádné selektivitě materiálu.

Funkce

Endocytóza má v buňce celou řadu funkcí, ty se však liší, pokud se jedná o jednobuněčné nebo mnohobuněčné organismy nebo o typ požadavků, které má buňka v určitou dobu.

Funkce fagocytózy

Tento proces lze považovat za primární způsob krmení nebo za metodu obrany a likvidace odpadu. U protozoů a nižších metazoanových organismů (např. Améby) je fagocytóza mechanismem pro zachycení potravinových částic, ať už jde o odpadní látky, bakterie nebo jiné prvoky.

Tyto organismy detekují materiál, který se má požívat, prostřednictvím membránových receptorů a obklopují jej membránovými projekcemi, které vytvářejí velké vesikuly, které budou zpracovány uvnitř organismu.

Na druhou stranu ve většině organismů fagocytóza plní jiné funkce než buněčná výživa. V tomto případě je fagocytóza využívána specializovanými buňkami zvanými „profesionální“ fagocyty, které jako obranný mechanismus vylučují jak odpadní látky, tak napadající látky z těla.

Funkce pinocytózy

Funkce pinocytózy má v zásadě zahrnovat materiál v roztoku do buňky. Absorbované soluty a metabolity jsou určeny pro buněčný metabolismus a používají se také při syntéze několika proteinů, které mají velký význam pro fungování organismu.

Na druhé straně může být vstupní materiál vybrán tak, aby poskytoval energii z první ruky pro buněčný metabolismus.

Příklady

Endocytóza se vyskytuje v různých měřítcích v eukaryotických organismech. Zde uvedeme některé vynikající příklady:

Fagocytóza

U savců i jiných obratlovců existuje několik tříd buněk, které jsou součástí krevní tkáně nazývané společně bílé krvinky. Tyto buňky fungují jako profesionální fagocyty, což znamená, že se jedná o specializované buňky v polykajícím materiálu.

Makrofágy, lymfocyty a neutrofily (leukocyty) jsou odpovědné za odstranění a požití infekčních mikroorganismů z těla.

Fagocyty v krvi obecně fungují nejlépe, když mohou zachytit patogen na povrchu, jako je například zeď krevní cévy nebo fibrinová sraženina.

Tyto buňky se účastní specifických a nespecifických imunitních funkcí, dokonce existují fagocyty specializované na prezentaci antigenů pro vyvolání imunitní odpovědi

Kromě toho jsou makrofágy „hlavně“ zodpovědné za pohlcení a odstranění přibližně 10 ¹¹ červených krvinek z krve, jakož i dalších starých buněk a odpadních látek, za účelem udržení procesu kontinuální obnovy buněk. Spolu s lymfocyty působí při ničení většiny patogenů v těle.

Pinocytóza

Proces pinocytózy je obvykle docela účinný při inkorporaci extracelulárního materiálu. V absorpční pinocytóze mohou receptory umístěné na clathrinem potažených membránových fosilních váčcích rozpoznávat růstové faktory, různé hormony, nosné proteiny, jakož i lipoproteiny a další proteiny.

Klasickým příkladem tohoto procesu je zachycení cholesterolu z receptorů na membráně. Cholesterol je transportován do krevního řečiště ve formě lipoproteinů, nejčastěji mobilizovanými jsou LDC nebo lipoproteiny s nízkou hustotou.

V procesu je však také zachycena celá řada metabolitů, jako je vitamin B12 a dokonce i železo, což jsou materiály, které buňka nemůže aktivně transportovat. Oba určují metabolity v syntéze hemoglobinu, proteinu specializovaného na transport kyslíku v krvi.

Na druhou stranu je materiál také účinně integrován do buňky prostřednictvím tekutinové pinocytózy. V endoteliálních buňkách krevních cév vezikuly transportují velké množství solutů a tekutin z krevního oběhu do intracelulárního prostoru.

Endocytóza, „rozsáhlý proces“

Endocytóza je velmi běžný proces v eukaryotických buňkách, ve kterém je materiál integrován jak v roztoku, tak ve formě makromolekul a dokonce celých buněk a mikroorganismů.

V případě endocytózy zprostředkované receptorem zabírají klathrinem potažené deprese přibližně 2% celkového povrchu buněčné membrány. Každá z těchto depresí má poločas rozpadu dvě minuty, což způsobuje, že celá buněčná membrána je internalizována v období mezi 1 a 2 hodinami.

To znamená, že 3 až 5% membrány je v průměru každou minutu internalizováno, což nám dává představu o velikosti procesu a neustálé obnově, kterou buněčná membrána podstoupí.

Makrofágy přítomné v krevní tkáni například „pohlcují“ až 35% svého cytoplazmatického objemu přibližně za hodinu, 3% plazmatické membrány každou minutu a 100% přibližně za půl hodiny.

Nevýhoda endocytózy

Přestože se jedná o základní proces pro buněčnou výživu, absorpci odpadních látek a zachycení vnějších mikroorganismů, během procesů, jako je endocytóza zprostředkovaná receptorem, do buňky vniká mnoho virů a patogenů. Chřipka a HIV sledují tuto cestu jako přímý způsob vstupu do buňky.

Co se stane po endocytóze?

Vezikuly uvolňované do cytoplazmy a materiál jimi obklopený jsou zpracovávány lysosomy. V lysozomech existuje silná enzymatická baterie, kde látky přítomné ve vesikulách jsou buněčným metabolismem degradovány na použitelné produkty.

V procesu degradace se však získají různé složky plazmatické membrány. Specifické receptory depresí potažených klathrinem a jinými materiály, jako jsou různé membránové proteiny, jsou posílány do Golgiho aparátu nebo na buněčný povrch, aby se do něj znovu začlenily v recyklovatelných váčcích.

Tento recyklační proces je velmi výhodný a probíhá při stejné rychlosti, jakou se tvoří vezikuly, protože buněčná membrána syntetizuje každou hodinu pouze 5% svého povrchu.

Reference

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). Základní buněčná biologie. New York: Garland Science. 2. vydání
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brook: Biology of mikroorganisms. Pearsonovo vzdělávání.
4. Cooper, GM, Hausman, RE a Wright, N. (2010). Buňka. (str. 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrované základy zoologie. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J a H. Merchand Larios. (2003). Buněčná a molekulární biologie. Mexiko. Redakční Pearsonovo vzdělávání.
7. Kühnel, W. (2005). Barevný atlas cytologie a histologie (11. vydání) Madrid, Španělsko: Editorial Médica Panamericana.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). Mechanismus receptorem zprostředkované endocytózy. Eur. J. Biochem. 202: 689-699.