Een definitie en uitleg van de stappen bij endocytose

ttsz/iStock/Getty Images Plus

endocytose is het proces waardoor cellen internaliseren stoffen uit hun externe omgeving. Het is hoe cellen de voedingsstoffen krijgen die ze nodig hebben om te groeien en zich te ontwikkelen. Stoffen die door endocytose worden geïnternaliseerd, zijn onder meer vloeistoffen, elektrolyten, eiwitten en andere macromoleculen. Endocytose is ook een van de middelen waarmee witte bloedcellen van de immuunsysteem vang en vernietig potentiële ziekteverwekkers, waaronder:bacteriënen protisten . Het proces van endocytose kan worden samengevat in drie basisstappen.

De basisstappen van endocytose

1. Het plasmamembraan vouwt naar binnen (invagineert) en vormt een holte die zich vult met extracellulaire vloeistof, opgeloste moleculen, voedseldeeltjes, vreemde stoffen,ziekteverwekkers, of andere stoffen.
2. Het plasmamembraan vouwt zichzelf terug totdat de uiteinden van het ingevouwen membraan elkaar raken. Dit houdt de vloeistof in het blaasje vast. In sommige cellen vormen zich ook lange kanalen die zich uitstrekken van het membraan tot diep in de cytoplasma .
3. Het blaasje wordt van het membraan afgeknepen terwijl de uiteinden van het ingevouwen membraan samensmelten. Het geïnternaliseerde blaasje wordt vervolgens door de cel verwerkt.

Er zijn drie primaire soorten endocytose: fagocytose, pinocytose en receptor-gemedieerde endocytose. fagocytose wordt ook wel 'celeten' genoemd en omvat de inname van vast materiaal of voedseldeeltjes. pinocytose , ook wel 'celdrinken' genoemd, omvat de inname van in vloeistof opgeloste moleculen. Receptor-gemedieerde endocytose omvat de inname van moleculen op basis van hun interactie met receptoren op het celoppervlak.

Het celmembraan en endocytose

Encyclopedie Britannica/UIG/Getty Images

Om endocytose te laten optreden, moeten stoffen worden ingesloten in een blaasje gevormd uit het celmembraan, of plasma membraan . De belangrijkste componenten van dit membraan zijn eiwitten en lipiden, die helpen bij de flexibiliteit van het celmembraan en het transport van moleculen. Fosfolipiden zijn verantwoordelijk voor het vormen van een dubbellaagse barrière tussen de externe cellulaire omgeving en het inwendige van de cel. Fosfolipiden hebben hydrofiel (aangetrokken door water) hoofden en hydrofoob (door water afgestoten) staarten. Wanneer ze in contact komen met vloeistof, rangschikken ze spontaan zodat hun hydrofiele koppen naar het cytosol en extracellulaire vloeistof zijn gericht, terwijl hun hydrofobe staarten van de vloeistof weg bewegen naar het interne gebied van het lipide dubbellaagsmembraan.

Het celmembraan is semi-permeabel , wat betekent dat alleen bepaalde moleculen door het membraan mogen diffunderen. Stoffen die niet door het celmembraan kunnen diffunderen, moeten geholpen worden door passieve diffusie processen (gefaciliteerde diffusie), actief transport (vereist energie), of door endocytose. Endocytose omvat de verwijdering van delen van het celmembraan voor de vorming van blaasjes en internalisatie van stoffen. Om de celgrootte te behouden, moeten membraancomponenten worden vervangen. Dit wordt bereikt door het proces van exocytose . In tegenstelling tot endocytose, exocytose omvat de vorming, het transport en de fusie van interne blaasjes met het celmembraan om stoffen uit de cel te verdrijven.

fagocytose

Juergen Berger/Science Photo Library/Getty Image

fagocytose is een vorm van endocytose waarbij grote deeltjes of cellen worden opgeslokt. Door fagocytose kunnen immuuncellen, zoals macrofagen, het lichaam ontdoen van bacteriën, kankercellen, met virus geïnfecteerde cellen of andere schadelijke stoffen. Het is ook het proces waarbij organismen zoals amoeben voedsel uit hun omgeving halen. Bij fagocytose wordt de fagocytische cel of fagocyten moet zich kunnen hechten aan de doelcel, deze internaliseren, afbreken en het afval verdrijven. Dit proces, zoals het zich voordoet in immuuncellen, wordt hieronder beschreven.

Basisstappen van fagocytose

Detectie:De fagocyt detecteert het antigeen (stof die een immuunrespons uitlokt), zoals een bacterie, en beweegt zich naar de doelcel. Bijlage:De fagocyt maakt contact met en hecht zich aan de bacterie. Deze binding initieert de vorming van pseudopodia (uitbreidingen van de cel) die de bacterie omringen. Inslikken:De omgeven bacterie is ingesloten in een blaasje dat wordt gevormd wanneer pseudopodia-membranen samensmelten. Dit blaasje met ingesloten bacterie, genaamd a fagosoom , wordt geïnternaliseerd door de fagocyt. Fusie:Het fagosoom versmelt met een organel genaamd a lysosoom en wordt bekend als a fagolysosoom . Lysosomen bevatten enzymen die organisch materiaal verteren. De afgifte van spijsverteringsenzymen in het fagolysosoom degradeert de bacterie. Eliminatie:Het afgebroken materiaal wordt door exocytose uit de cel verdreven.

Fagocytose bij protisten komt op dezelfde manier en vaker voor omdat het de manier is waarop deze organismen voedsel verkrijgen. Fagocytose bij mensen wordt alleen uitgevoerd door gespecialiseerde immuuncellen.

pinocytose

FancyTapis/iStock/Getty Images Plus

Terwijl fagocytose celeten inhoudt, pinocytose omvat het drinken van cellen. Vloeistoffen en opgeloste voedingsstoffen worden door pinocytose in een cel opgenomen. Dezelfde basisstappen van endocytose worden gebruikt bij pinocytose om blaasjes te internaliseren en om deeltjes en extracellulaire vloeistof in de cel te transporteren. Eenmaal in de cel kan het blaasje fuseren met een lysosoom. De spijsverteringsenzymen van het lysosoom breken het blaasje af en geven de inhoud vrij in het cytoplasma voor gebruik door de cel. In sommige gevallen fuseert het blaasje niet met een lysosoom, maar reist het door de cel en versmelt het met het celmembraan aan de andere kant van de cel. Dit is een van de manieren waarop een cel celmembraaneiwitten en lipiden kan recyclen.

Pinocytose is niet-specifiek en vindt plaats door twee hoofdprocessen: micropinocytose en macropinocytose. Zoals de namen doen vermoeden, micropinocytose omvat de vorming van kleine blaasjes (0,1 micrometer in diameter), terwijl macropinocytose omvat de vorming van grotere blaasjes (0,5 tot 5 micrometer in diameter). Micropinocytose komt voor in de meeste soorten lichaamscellen en de kleine blaasjes vormen zich door uit het celmembraan te ontluiken. Micropinocytotische blaasjes genaamd caveolae werden voor het eerst ontdekt in het endotheel van bloedvaten. Macropinocytose wordt meestal waargenomen in witte bloedcellen. Dit proces verschilt van micropinocytose doordat de blaasjes niet worden gevormd door knopvorming, maar door ruches van het plasmamembraan. Ruches zijn verlengde delen van het membraan die uitsteken in de extracellulaire vloeistof en vervolgens terugvouwen. Daarbij schept het celmembraan de vloeistof op, vormt een blaasje en trekt het blaasje de cel in.

Receptor-gemedieerde endocytose

Encyclopedie Britannica/UIG/Getty Images

Receptor-gemedieerde endocytose is het proces dat door cellen wordt gebruikt voor de selectieve internalisatie van specifieke moleculen. Deze moleculen binden aan specifieke receptoren op het celmembraan voordat ze door endocytose worden geïnternaliseerd. Membraanreceptoren worden gevonden in gebieden van het plasmamembraan die zijn bedekt met het eiwit clatherine dat bekend staat als: met clatherine beklede kuilen . Zodra het specifieke molecuul aan de receptor bindt, worden de pitregio's geïnternaliseerd en worden met clatherine gecoate blaasjes gevormd. Na fuseren met early endosomen (membraangebonden zakjes die helpen bij het sorteren van geïnternaliseerd materiaal), wordt de clatherine-coating van de blaasjes verwijderd en wordt de inhoud in de cel geleegd.

Basisstappen van receptor-gemedieerde endocytose

• Het gespecificeerde molecuul bindt aan een receptor op het plasmamembraan.
• De molecuulgebonden receptor migreert langs het membraan naar een gebied dat een met clatherine gecoate put bevat.
• Nadat molecuul-receptorcomplexen zich ophopen in de met clatherine beklede put, vormt het putgebied een invaginatie die wordt geïnternaliseerd door endocytose.
• Er wordt een met clatherine gecoat blaasje gevormd, dat het ligand-receptorcomplex en de extracellulaire vloeistof inkapselt.
• Het met clatherine beklede blaasje versmelt met een endosoom in het cytoplasma en de clatherine-coating wordt verwijderd.
• De receptor kan worden ingesloten in een lipidemembraan en teruggevoerd naar het plasmamembraan.
• Als het niet wordt gerecycled, blijft het gespecificeerde molecuul in het endosoom en versmelt het endosoom met een lysosoom.
• Lysosomale enzymen breken het gespecificeerde molecuul af en leveren de gewenste inhoud aan het cytoplasma.

Receptor-gemedieerde endocytose wordt verondersteld meer dan honderd keer efficiënter te zijn in het opnemen van selectieve moleculen dan pinocytose.

Endocytose Belangrijkste afhaalrestaurants

• Tijdens endocytose, cellen internaliseren stoffen uit hun externe omgeving en krijgen de voedingsstoffen die ze nodig hebben om te groeien en zich te ontwikkelen.
• De drie primaire soorten endocytose zijn fagocytose, pinocytose en receptor-gemedieerde endocytose.
• Om endocytose te laten optreden, moeten stoffen worden ingesloten in een blaasje dat is gevormd uit de cel (plasma) membraan .
• Fagocytose wordt ook wel 'celeten' genoemd. Het is het proces dat door immuuncellen wordt gebruikt om het lichaam te ontdoen van schadelijke elementen en door amoeben om voedsel te verkrijgen.
• In pinocytose cellen 'drinken' vloeistoffen en opgeloste voedingsstoffen in een proces dat vergelijkbaar is met dat van fagocytose.
• Receptor-gemedieerde endocytose is een veel efficiënter proces dan pinocytose voor het internaliseren van specifieke moleculen.

bronnen

• Cooper, Geoffrey M. Endocytose. De cel: een moleculaire benadering. 2e editie ., U.S. National Library of Medicine, 1 januari 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9831/.
• Lim, Jet Phey en Paul A Gleeson. Macropinocytose: een endocytische route voor het internaliseren van grote slokjes. Immunologie en celbiologie , vol. 89, nee. 8, 2011, blz. 836–843., doi:10.1038/icb.2011.20.
• Rosales, Carlos en Eileen Uribe-Querol. Fagocytose: een fundamenteel proces in immuniteit. BioMed Research International , Hindawi, 12 juni 2017, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5485277/.