Een definitie en uitleg van de stappen bij exocytose
Het Golgi-apparaat transporteert moleculen uit de cel door exocytose. ttsz / iStock / Getty Images Plus
Exocytotische blaasjes die eiwitproducten bevatten, zijn meestal afgeleid van een organel genaamd de Golgi-apparaat , of Golgi complex . Eiwitten en lipiden gesynthetiseerd in de endoplasmatisch reticulum worden naar Golgi-complexen gestuurd voor modificatie en sortering. Eenmaal verwerkt, zitten de producten in secretoire blaasjes, die ontluiken uit de transzijde van het Golgi-apparaat.
Andere blaasjes die versmelten met het celmembraan komen niet rechtstreeks uit het Golgi-apparaat. Sommige blaasjes worden gevormd uit vroege endosomen , dit zijn membraanzakjes die worden gevonden in de cytoplasma . Vroege endosomen fuseren met blaasjes die zijn geïnternaliseerd door endocytose van het celmembraan. Deze endosomen sorteren het geïnternaliseerde materiaal (eiwitten, lipiden, microben, enz.) en sturen de stoffen naar hun juiste bestemming. Transportblaasjes ontkiemen van vroege endosomen en sturen afvalmateriaal naar lysosomen voor afbraak, terwijl eiwitten en lipiden worden teruggevoerd naar het celmembraan. Blaasjes op synaptische terminals in neuronen zijn ook voorbeelden van blaasjes die niet zijn afgeleid van Golgi-complexen.
Soorten exocytose
Exocytose is een proces voor primair actief transport door het celmembraan. Encyclopedie Britannica / UIG / Getty Images
Er zijn drie gemeenschappelijke routes van exocytose. één pad, constitutieve exocytose , omvat de regelmatige afscheiding van moleculen. Deze actie wordt uitgevoerd door alle cellen. Constitutieve exocytose dient om membraaneiwitten en lipiden aan het celoppervlak af te leveren en om stoffen naar de buitenkant van de cel te verdrijven.
Gereguleerde exocytose vertrouwt op de aanwezigheid van extracellulaire signalen voor de verdrijving van materialen in blaasjes. Gereguleerde exocytose komt vaak voor in secretoire cellen en niet in alle celtypes . Secretoire cellen slaan producten op zoals hormonen, neurotransmitters en spijsverteringsenzymen die alleen worden vrijgegeven wanneer ze worden geactiveerd door extracellulaire signalen. Secretoire blaasjes zijn niet opgenomen in de celmembraan maar versmelten alleen lang genoeg om hun inhoud vrij te geven. Zodra de bevalling is gedaan, hervormen de blaasjes en keren ze terug naar het cytoplasma.
Een derde route voor exocytose in cellen omvat de fusie van blaasjes met lysosomen . Deze organellen bevatten zure hydrolase-enzymen die afvalstoffen afbreken, microben en celresten. lysosomen dragen hun verteerd materiaal naar het celmembraan waar ze samensmelten met het membraan en hun inhoud afgeven in de extracellulaire matrix.
Stappen van exocytose
Bij exocytose worden grote moleculen door het celmembraan vervoerd door vesikeltransport. FancyTapis / iStock / Getty Images Plus
Exocytose vindt plaats in vier stappen in: constitutieve exocytose en in vijf stappen in gereguleerde exocytose . Deze stappen omvatten vesikelhandel, tethering, docking, priming en fusing.
- Batty, NH, et al. Exocytose en endocytose. De plantencel , U.S. National Library of Medicine, april 1999, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC144214/.
- Exocytose. Nieuwe Wereld Encyclopedie , Paragon House Publishers, www.newworldencyclopedia.org/entry/Exocytosis.
- Reece, Jane B. en Neil A. Campbell. Campbell Biologie . Benjamin Cummings, 2011.
- Southoff, Thomas C. en Joseph Rizo. Synaptische blaasjes exocytose. Cold Spring Harbor-perspectieven in de biologie , U.S. National Library of Medicine, 1 december 2011, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3225952/.
Exocytose in de pancreas
De alvleesklier geeft glucagon af door exocytose wanneer de bloedglucosespiegels te laag worden. Glucagon zorgt ervoor dat de lever opgeslagen glycogeen omzet in glucose, dat vrijkomt in de bloedbaan. ttsz / iStock / Getty Images Plus
Exocytose wordt door een aantal cellen in het lichaam gebruikt als middel om eiwitten te transporteren en voor cel-tot-celcommunicatie. In de alvleesklier , kleine clusters van cellen genaamd eilandjes van Langerhans produceren de hormonen insuline en glucagon. Deze hormonen worden opgeslagen in secretoire korrels en vrijgegeven door exocytose wanneer signalen worden ontvangen.
Wanneer de glucoseconcentratie in de bloed te hoog is, komt er insuline vrij uit bètacellen van het eilandje, waardoor cellen en weefsels glucose uit het bloed op te nemen. Wanneer de glucoseconcentraties laag zijn, wordt glucagon uitgescheiden door de alfacellen van het eilandje. Dit zorgt ervoor dat de lever opgeslagen glycogeen om te zetten in glucose. Glucose komt dan vrij in het bloed waardoor de bloedglucosespiegels stijgen. Naast hormonen scheidt de alvleesklier ook spijsverteringsenzymen (proteasen, lipasen, amylasen) af door exocytose.
Exocytose in neuronen
Sommige neuronen communiceren via de overdracht van neurotransmitters. Een synaptisch blaasje gevuld met neurotransmitters in het presynaptische neuron (hierboven) versmelt met het presynaptische membraan waardoor neurotransmitters vrijkomen in de synaptische spleet (spleet tussen neuronen). De neurotransmitters kunnen dan binden aan receptoren op het postsynaptische neuron (hieronder). Stocktrek-afbeeldingen / Getty Images
Synaptische blaasjes exocytose gebeurt in neuronen van de zenuwstelsel . Zenuwcellen communiceren door elektrische of chemische (neurotransmitters) signalen die van het ene neuron naar het andere worden doorgegeven. Neurotransmitters worden overgedragen door exocytose. Het zijn chemische berichten die worden getransporteerd van zenuw zenuw door synaptische blaasjes. Synaptische blaasjes zijn vliezige zakjes gevormd door endocytose van het plasmamembraan op presynaptische zenuwuiteinden.
Eenmaal gevormd, worden deze blaasjes gevuld met neurotransmitters en naar een gebied van het plasmamembraan gestuurd dat de actieve zone wordt genoemd. Het synaptische blaasje wacht op een signaal, een instroom van calciumionen veroorzaakt door een actiepotentiaal, waardoor het blaasje kan aanmeren op het presynaptische membraan. Daadwerkelijke fusie van het blaasje met het presynaptische membraan vindt pas plaats als er een tweede instroom van calciumionen plaatsvindt.
Na ontvangst van het tweede signaal versmelt het synaptische blaasje met het presynaptische membraan waardoor een fusieporie ontstaat. Deze porie breidt zich uit naarmate de twee membranen één worden en de neurotransmitters vrijkomen in de synaptische spleet (spleet tussen de pre-synaptische en postsynaptische neuronen). De neurotransmitters binden aan receptoren op het postsynaptische neuron. Het postsynaptische neuron kan worden aangeslagen of geremd door de binding van de neurotransmitters.
Exocytose versus endocytose
Terwijl exocytose een vorm van actief transport is die stoffen en materialen van het binnenste van een cel naar de buitenkant van de cel verplaatst, is endocytose de tegenovergestelde spiegel. Bij endocytose worden stoffen en materialen die zich buiten een cel bevinden, naar het binnenste van de cel getransporteerd. Net als exocytose vereist endocytose energie, dus het is ook een vorm van actief transport .
Net als exocytose heeft endocytose verschillende soorten. De verschillende typen zijn vergelijkbaar in die zin dat het onderliggende basisproces het plasmamembraan omvat dat een zak of invaginatie vormt en de onderliggende substantie omgeeft die naar de cel moet worden getransporteerd. Er zijn drie hoofdtypen endocytose: fagocytose, pinocytose , evenals receptor-gemedieerde endocytose.