Понятие эндоцитоза

Сущность и механизм эндоцитоза

Клеточная мембрана имеет два слоя липидов и один слой белков. Это создает возможность формирования избирательного транспорта веществ и поддержания оптимального баланса веществ в клетки. Клеточная мембрана имеет также рецепторную функцию и позволяет адаптировать клетку как живую систему к изменениям окружающей среды, а, следовательно, дает возможность организму выжить.

Механизм эндоцитоза представлен следующими процессами:

• поглощенное вещество постепенно окружается небольшим по размеру участком цитоплазматической мембраны;
• этот участок сначала впячивается, а затем отщепляется и образует внутриклеточный пузырек;
• внутри пузырька образуется захваченный клеткой материал.

Типы эндоцитоза и их особенности

В зависимости от типа поступающего вещества и размера образованных пузырьков можно выделить два типа эндоцитоза:

• пиноцитоз или поглощение жидкости и растовренных внутри нее веществ с помощью небольших пузырьков;
• фагоцитоз или процесс поглощения небольших твердых частиц, например, микроорганизмов или обломков клеток.

В случае фагоцитоза образуются достаточно крупные пузырьки, которые называются вакуолями, которые могут поглощать материал бактерий, вирусов достаточно крупного размера, отмирающие частицы собственного организма. Фагоцитоз осуществляется макрофагами или нейтрофилами.

Жидкость и растворенные в ней вещества поглощаются большинством клеток, но большие и твердые частицы поглощаются, прежде всего, путем фагоцитоза и имеют одноименное название. В биологической науке термины «пиноцитоз» и «эндоцитоз» употребляются в качестве синонимов.

В процессе пиноцитоза происходит поглощение и внутриклеточное разрушение макромолекулярном соединений, а именно белков, белковых комплексов, нуклеиновых кислот, липопротеинов и полисахаридов.

Объектом пиноцитоза как механизма неспецифической иммунной защиты являются токсины микроорганизмов.

При этом адгезия веществ на поверхности клетки приводит к локальной инвагинации или выпячиванию мембраны. Все это завершается образованием специфического пиноцитозного пузырька. Его размер очень небольшой. Пузырьки объединяются в пиносомы.

Впоследствии пиносомы сливаются с лизосомами и их гидролитическими ферментами. При этом полмеры разрушаются до мономеров.

Процесс пиноцитоза может быть реализован также и через рецепторный аппарат. При этом внутри пиносом можно наблюдать отсоединение захваченных молекул от рецепторов, возвращающихся от рецепторов в составе дочерних пузырьков на клеточную поверхность.

Для всех эукариотических клеток характерен процесс поглощения собственных плазматических мембран, а именно их кусочков в виде небольших эндоцитозных пузырьков. Также для клеток характерен процесс поглощения внеклеточной жидкости и всех веществ, которые в ней растворены. Такой процесс также признают разновидностью эндоцитоза, его жидкостной формой.

Конститутивный эндоцитоз варьирует в самых различных пределах, но она всегда бывает очень большой. Поскольку площадь поверхности и объем клетки остаются в процессе эндоцитоза неизменными, ясно, что мембрана возобновляется на клеточной поверхности за счет экзоцитоза с такой же скоростью, с какой удаляется посредством эндоцитоза. Учитывая большие скорости этих процессов и отсутствие данных о том, что деградация плазматической мембраны происходит со сравнимой скоростью, можно предположить, что липиды и белки подвергающейся эндоцитозу мембраны реутилизируются и вновь возвращаются в плазматическую мембрану, а не деградируют.

При описании пиноцитоза целесообразно отметить тот факт, что он позволяет сформировать представление о широкомасштабном круговороте плазматической мембраны. На основании этой информации была также сформулирована гипотеза «мембранного потока», которую предложили для объяснения различных механизмов перемещения клеток.

Эндоцитоз может быть специфическим и неспецифическим. Примером неспецифического эндоцитоза может служить поглощение ионов железа различными клетками в форме белка трансферрина. Такой белок имеет способность аккумулировать ионы железа в кишечнике (освобождение ионов из пищи) и печени (накопление ионов железа). Такая молекула связывает между собой два иона железа и взаимодействует с рецепторами плазмалеммы. Образовавшийся комплекс втягивается путем внутрь клетки путем эндоцитоза и снабжает ее железом.

Этот рецептор является интегративным белком или гликопротеидом. Он состоит из двух одинаковых субъединиц, которые связаны дисульфидным мостиком между собой.

Кроме того, выделяют опосредуемый эндоцитоз. По сути, он проявляется в поглощении конкретных макромолекул из внеклеточной жидкости. Они связываются со специфическими рецепторами, которые находятся внутри плазмолеммы. В этом типе эндоцитоза происходит следующая последовательность событий:

• лиганда взаимодействует с мембранным рецептором, а затем формируется концентрирование комплекса «лиганд – рецептор»;
• формирование окаймленного кларитином пузырька и погружение этого пузырька в клетку.

При этом хемомеханический белок динамин находится на стыке плазмолеммы и окаймленного пузырька своеобразную молекулярную пружину. При этом клетка поглощает трансферин и холестирин вместе с многими другими молекулами.

Еще один вид эндоцитоза – это кларитин-независимый эндоцитоз. Путем я кларитин-независимого эндоцитоза поглощаются многие молекулы и объекты. Например, таким путем в клетку попадают факторы роста, токсины, вирусы