Все о пиноцитозе и питье клеток

Пиноцитоз Это клеточный процесс, при котором жидкости и питательные вещества поглощаются клетками. Также называемый питьевая клетка, пиноцитоз является разновидностью эндоцитоз это включает в себя складывание клеточной мембраны (плазматической мембраны) внутрь и образование связанных с мембраной пузырьков, заполненных жидкостью. Эти везикулы переносят внеклеточную жидкость и растворенные молекулы (соли, сахара и т. д.) через клетки или депонируют их в цитоплазме. Пиноцитоз, иногда называемый жидкофазный эндоцитоз, представляет собой непрерывный процесс, который происходит в большинстве клеток и является неспецифическим средством интернализации жидкости и растворенных питательных веществ.Поскольку пиноцитоз включает удаление частей клеточной мембраны при образовании везикул, этот материал должен быть заменен, чтобы клетка сохраняла свой размер. Мембранный материал возвращается на поверхность мембраны через экзоцитоз. Эндоцитотические и экзоцитотические процессы регулируются и уравновешиваются, чтобы гарантировать, что размер клетки остается относительно постоянным.

Ключевые выводы

• Пиноцитоз, также известный как питье клеток или жидкофазный эндоцитоз, представляет собой непрерывный процесс, происходящий в большинстве клеток. Жидкости и питательные вещества поглощаются клетками при пиноцитозе.
• Присутствие определенных молекул во внеклеточной жидкости клетки ускоряет процесс пиноцитоза. Ионы, молекулы сахара и белки являются некоторыми распространенными примерами.
• Микропиноцитоз и макропиноцитоз являются двумя основными путями, которые позволяют поглощать растворенные молекулы и воду клетками. Как обозначают префиксы, микропиноцитоз включает образование маленьких везикул, тогда как макропиноцитоз включает образование более крупных.
• Рецептор-опосредованный эндоцитоз позволяет клетке нацеливаться и связывать очень специфические молекулы из внеклеточной жидкости через рецепторные белки в клеточной мембране.

Процесс пиноцитоза

Пиноцитоз инициируется присутствием нужных молекул во внеклеточной жидкости вблизи поверхности клеточной мембраны. Эти молекулы могут включать белки, молекулы сахара и ионы. Ниже приводится обобщенное описание последовательности событий, происходящих при пиноцитозе.

Основные этапы пиноцитоза

• Плазматическая мембрана загибается внутрь (инвагинирует), образуя углубление или полость, которая заполняется внеклеточной жидкостью и растворенными молекулами.
• Плазматическая мембрана загибается сама на себя до тех пор, пока концы загнутой внутрь мембраны не встретятся. Это задерживает жидкость внутри пузырька. В некоторых клетках также образуются длинные каналы, отходящие от мембраны вглубь цитоплазмы.
• Слияние концов складчатой ​​мембраны отрезает везикулу от мембраны, позволяя везикуле дрейфовать к центру клетки.
• Везикула может пройти через клетку и вернуться обратно в мембрану путем экзоцитоза или может слиться с лизосомой. Лизосомы высвобождают ферменты, которые разрывают открытые везикулы, освобождая их содержимое в цитоплазму для использования клеткой.

Микропиноцитоз и макропиноцитоз

Поглощение воды и растворенных молекул клетками происходит двумя основными путями: микропиноцитозом и макропиноцитозом. В микропиноцитоз, очень маленькие везикулы (размером примерно 0,1 микрометра в диаметре) образуются, когда плазматическая мембрана инвагинирует и образует внутренние везикулы, которые отпочковываются от мембраны. Кавеолы являются примерами микропиноцитозных пузырьков, которые обнаруживаются в клеточных мембранах большинства типов клеток организма. Кавеолы ​​впервые были обнаружены в эпителиальной ткани, выстилающей кровеносные сосуды (эндотелий).

В макропиноцитоз, образуются пузырьки большего размера, чем те, которые образуются при микропиноцитозе. Эти везикулы содержат большие объемы жидкости и растворенных питательных веществ. Везикулы имеют размеры от 0,5 до 5 микрометров в диаметре. Процесс макропиноцитоза отличается от микропиноцитоза тем, что в плазматической мембране вместо инвагинаций образуются бороздки. Оборки образуются, когда цитоскелет перестраивает расположение актиновых микрофиламентов в мембране. Рюши расширяют части мембраны в виде рукавообразных выступов во внеклеточную жидкость. Затем бороздки складываются, окружая части внеклеточной жидкости и образуя пузырьки, называемые макропиносомы. Макропиносомы созревают в цитоплазме и либо сливаются с лизосомами (содержимое высвобождается в цитоплазму), либо мигрируют обратно на плазматическую мембрану для повторного использования. Макропиноцитоз распространен в лейкоцитах, таких как макрофаги и дедритические клетки.Эти клетки иммунной системы используют этот путь как средство тестирования внеклеточной жидкости на наличие антигенов.

Рецептор-опосредованного эндоцитоза

Рецепторно-опосредованный эндоцитоз позволяет клеткам поглощать молекулы, такие как белок, которые необходимы для нормального функционирования клеток. Британская энциклопедия/UIG/Getty Images

Хотя пиноцитоз является надежным процессом неизбирательного поглощения жидкости, питательных веществ и молекул, бывают случаи, когда клеткам требуются определенные молекулы. Макромолекулы, такие как белки и липиды, поглощаются более эффективно в процессе рецептор-опосредованного эндоцитоза. Этот тип эндоцитоза нацеливается на определенные молекулы во внеклеточной жидкости и связывает их с помощью рецепторные белки находится внутри клеточной мембраны. При этом специфические молекулы (лиганды) связываются со специфическими рецепторами на поверхности мембранного белка. После связывания молекулы-мишени интернализуются путем эндоцитоза. Рецепторы синтезируются клеточной органеллой, называемой эндоплазматической сетью (ЭР). После синтеза ER отправляет рецепторы в аппарат Гольджи для дальнейшей обработки. Оттуда рецепторы направляются к плазматической мембране.

Опосредованный рецептором эндоцитоз обычно связан с областями плазматической мембраны, которые содержат ямы, покрытые клатерином. Это участки, покрытые (на стороне мембраны, обращенной к цитоплазме) белком клатерином. Как только молекулы-мишени связываются со специфическими рецепторами на поверхности мембраны, комплексы молекула-рецептор мигрируют и накапливаются в покрытых клатерином ямках. Области ямок инвагинируют и интернализуются эндоцитозом. После интернализации новообразованная везикулы, покрытые клатерином, содержащие жидкость и желаемые лиганды, мигрируют через цитоплазму и сливаются с ранние эндосомы (связанные мембраной мешочки, которые помогают сортировать интернализированный материал).Клатериновое покрытие удаляют, а содержимое пузырька направляют в нужное место. Вещества, приобретаемые рецептор-опосредованными процессами, включают железо, холестерин, антигены и патогены.

Рецептор-опосредованный процесс эндоцитоза

Опосредованный рецептором эндоцитоз позволяет клеткам поглощать высокие концентрации специфических лигандов из внеклеточной жидкости без пропорционального увеличения объема потребляемой жидкости. Было подсчитано, что этот процесс более чем в сто раз эффективнее захватывает селективные молекулы, чем пиноцитоз. Обобщенное описание процесса приведено ниже.

Основные этапы рецептор-опосредованного эндоцитоза

• Рецептор-опосредованный эндоцитоз начинается, когда лиганд связывается с рецептором на плазматической мембране.
• Связанный с лигандом рецептор мигрирует вдоль мембраны к области, содержащей ямку, покрытую клатерином.
• Комплексы лиганд-рецептор накапливаются в ямке, покрытой клатерином, и область ямки образует инвагинацию, которая интернализуется эндоцитозом.
• Образуется пузырек, покрытый клатерином, который инкапсулирует лиганд-рецепторный комплекс и внеклеточную жидкость.
• Покрытый клатерином пузырь сливается с эндосома в цитоплазме и клатериновое покрытие удаляется.
• Рецептор заключен в липидную мембрану и возвращается обратно на плазматическую мембрану.
• Лиганд остается в эндосоме, а эндосома сливается с лизосомой.
• Лизосомальные ферменты расщепляют лиганд и доставляют желаемое содержимое в цитоплазму.

Адсорбционный пиноцитоз

Адсорбционный пиноцитоз представляет собой неспецифическую форму эндоцитоза, которая также связана с ямками, покрытыми клатерином. Адсорбционный пиноцитоз отличается от рецептор-опосредованного эндоцитоза тем, что в нем не участвуют специализированные рецепторы. Заряженные взаимодействия между молекулами и поверхностью мембраны удерживают молекулы на поверхности в покрытых клатерином ямках. Эти ямки образуются только в течение минуты или около того, прежде чем они интернализируются клеткой.