PINOCYTOZA: PROCES, FUNKCJE I RÓŻNICA Z FAGOCYTOZĄ - BIOLOGIA - 2025

Pinocytozę jest komórkowym procesu spożyciu średnich cząstek, zwykle niewielka i w postaci rozpuszczalnej przez powstawanie małych pęcherzyków w błonie komórki. Proces ten jest zasadniczo uważany za komórkowe działanie „picia”. Pęcherzyki zostaną uwolnione po procesie wpuszczenia w nie błony komórkowej.

Ten proces wychwytywania ciekłego materiału obejmuje rozpuszczone cząsteczki lub zawieszone mikrocząstki. Jest to jeden z wielu sposobów włączania materiału zewnątrzkomórkowego lub endocytozy, których komórka używa do utrzymania energii.

Źródło: Mariana Ruiz Villarreal, praca pochodna: Gregor_0492

Inne procesy, w których komórka transportuje materiał zewnątrzkomórkowy, obejmują użycie białek transporterowych i białek kanałowych przez dwuwarstwę fosfolipidową błony cytoplazmatycznej. Jednak w pinocytozie uwięziony materiał jest otoczony częścią błony.

Rodzaje pinocytozy

Ten proces endocytozy może być generowany na dwa różne sposoby: „płynna pinocytoza” i „adsorpcyjna pinocytoza”. Obie różnią się sposobem, w jaki cząstki lub substancje w zawiesinie są wbudowywane w cytoplazmę.

W przypadku pinocytozy płynnej substancje są wchłaniane jako rozpuszczalne w płynie. Szybkość wnikania tych substancji rozpuszczonych do komórki jest proporcjonalna do ich stężenia w środowisku zewnątrzkomórkowym, a także zależy od zdolności komórki do tworzenia pęcherzyków pinocytarnych.

W przeciwieństwie do tego, szybkość wnikania „cząsteczki” przez absorpcyjną pinocytozę zależy od stężenia cząsteczki w środowisku zewnętrznym, jak również od liczby, powinowactwa i funkcji receptorów wspomnianych cząsteczek znajdujących się na powierzchni błony komórkowej. Ten ostatni proces jest zgodny z kinetyką enzymu Michaelisa-Mentena.

Przy równych warunkach (stężenie wchłanianych cząsteczek), pinozytoza wchłanialna byłaby 100 do 1000 razy szybsza niż płyn, a także skuteczniejsza w wchłanianiu płynów (mniejsza ilość).

Proces

Pinocytoza jest bardzo powszechnym procesem w komórkach eukariotycznych. Polega ona na przemieszczaniu się cząstek z zewnątrz komórki poprzez tworzenie się pęcherzyka pinocytarnego, wgłębienia błony komórkowej, która w końcu zostaje oddzielona od niej, tworząc część cytoplazmy.

Ogólnie większość pęcherzyków endocytarnych pochodzących z błony komórkowej przebiega drogą pinocytozy. Głównym celem tych pęcherzyków są endosomy, które następnie zostaną przeniesione do lizosomów, organelli komórkowych odpowiedzialnych za trawienie komórkowe.

Endocytoza zależna od receptorów lub pinocytoza wchłaniająca

Jest to najlepiej poznana postać pinocytozy. W tym przypadku mechanizm pozwala na selektywne wprowadzanie zdefiniowanych makrocząsteczek. Makrocząsteczki występujące w środowisku zewnątrzkomórkowym będą domyślnie wiązać się z określonymi receptorami na błonie komórkowej.

Na ogół wyspecjalizowane receptory znajdują się w skupiskach w sektorach błony zwanych „zagłębieniami pokrytymi klatriną”. W tym momencie pęcherzyki pinocytowe utworzone w tych regionach będą miały powłokę tego białka (klatriny) i będą również zawierać receptor i ligand (zwykle lipoproteiny).

Gdy powlekane pęcherzyki znajdą się już w cytoplazmie, łączą się z wczesnymi endosomami, to znaczy tymi najbliżej błony komórkowej.

Od tego momentu może zachodzić kilka złożonych procesów, w tym wyjście pęcherzyków recyklingowych w kierunku błony komórkowej i aparatu Golgiego (który przenosi receptory błonowe i inne materiały) lub pęcherzyków lub ciał wielopęcherzykowych, które podążają za proces transportu materiału do lizosomów.

Ile jest odbiorników?

Istnieje ponad 20 różnych receptorów, które selektywnie wprowadzają makrocząsteczki do komórki. Podczas tego procesu płyn inny niż podłoże cytoplazmatyczne jest również wbudowywany nieselektywnie, co nazywa się „endocytozą w fazie płynnej”.

W każdym wgłębieniu lub jamie w błonie komórkowej wyściełanej klatryną nie ma jednego typu receptora; zamiast tego istnieją różne receptory, które są jednocześnie internalizowane do komórki z utworzeniem pojedynczego pęcherzyka.

W tym procesie i podczas tworzenia się pęcherzyków recyklingowych, które powracają do błony w celu ponownej integracji, obecność kompleksu receptora lub jego ligandów (otrzymanych cząsteczek) wpływa w pewien sposób na obecność innych receptorów i cząsteczek.

Płynna pinocytoza

W tym przypadku jest to proces nieselektywny, w którym cząsteczki lub cząsteczki są aktywnie wychwytywane. Pęcherzyki utworzone ze ściany komórkowej nie są pokryte klatriną, ale białkami, takimi jak kaweolina. W niektórych przypadkach proces ten nazywany jest potocytozą.

cechy

Podczas tego procesu wiele materiałów jest włączanych do komórki, albo selektywnie z utworzeniem pęcherzyków pokrytych klatriną, albo nieselektywnie przez niepowlekane pęcherzyki.

Absorpcyjna Pinocytocis

Różne receptory, które rozpoznają hormony, czynniki wzrostu, białka nośnikowe, a także inne białka i lipoproteiny mogą gromadzić się w pokrytych klatriną zagłębieniach błony komórkowej.

Jednym z najlepiej ocenianych procesów jest wychwytywanie cholesterolu w komórkach ssaków, w którym pośredniczy obecność określonych receptorów na błonie komórkowej.

Cholesterol jest generalnie przenoszony do krwiobiegu w postaci lipoprotein, z których najczęściej są lipoproteiny o małej gęstości (LDL).

Gdy pokryty pęcherzyk znajdzie się w cytoplazmie, receptory są zawracane do błony, a cholesterol w postaci LDC jest transportowany do lizosomów w celu przetworzenia i wykorzystania przez komórkę.

Inne metabolity uwięzione w wchłanialnych pinocytach

Proces ten jest również używany do wychwytywania szeregu metabolitów o wielkim znaczeniu dla aktywności komórkowej. Niektóre z nich to witamina B12 i żelazo, których komórka nie może pozyskać w wyniku aktywnych procesów transportu przez błonę.

Te dwa metabolity są niezbędne w syntezie hemoglobiny, która jest głównym białkiem obecnym w krwinkach czerwonych we krwi.

Z drugiej strony wiele receptorów obecnych w błonie komórkowej, które nie są poddawane recyklingowi, jest w ten sposób absorbowanych i transportowanych do lizosomów w celu strawienia przez wiele różnych enzymów.

Niestety, dzięki tej drodze (pinocytozie za pośrednictwem receptorów) do komórki dostaje się wiele wirusów, takich jak grypa i HIV.

Pinocytoza pęcherzyków nieobjętych klatriną

Kiedy pinocytoza zachodzi innymi drogami, w których nie tworzą się pęcherzyki pokryte klatriną, proces okazuje się szczególnie dynamiczny i wysoce wydajny.

Na przykład w komórkach śródbłonka, które są częścią naczyń krwionośnych, utworzone pęcherzyki muszą mobilizować duże ilości substancji rozpuszczonych z krwiobiegu do przestrzeni wewnątrzkomórkowej.

Skala pinocytozy

Na przykład zagłębienia pokryte klathryną zajmują około 2% powierzchni błony plazmatycznej i mają przybliżony czas życia do dwóch minut.

W tym sensie pinocytoza wchłanialna powoduje internalizację całej błony komórkowej w komórce poprzez tworzenie się powlekanych pęcherzyków w ciągu jednej do dwóch godzin, co daje średnio od 3 do 5% błony osocze na każdą minutę.

Na przykład makrofag jest w stanie zintegrować około 35% objętości cytoplazmy w ciągu około jednej godziny. Ilość rozpuszczonych substancji i cząsteczek w żadnym momencie nie wpływa na szybkość tworzenia się pęcherzyków i ich internalizacji.

Różnica z fagocytozą

Fagocytoza i pinocytoza to podobne procesy, w których komórka internalizuje materiał zewnątrzkomórkowy, który ma być przetworzony; oba są procesami wymagającymi energii, dlatego uważa się je za aktywne mechanizmy transportu. W przeciwieństwie do pinocytozy, fagocytoza to dosłownie sposób, w jaki komórka „je”.

Fagocytoza charakteryzuje się „połykaniem” dużych cząstek, w tym bakterii, różnych pozostałości komórkowych, a nawet nienaruszonych komórek. Cząstka, która ma zostać poddana fagocytozie, wiąże się z receptorami znajdującymi się na powierzchni błony komórkowej (które rozpoznają reszty mannozy, między innymi N-aceltiglukozamid), które powodują rozszerzenie pseudopodnóżek otaczających cząsteczkę.

Gdy błona łączy się wokół niej, tworzy się duży pęcherzyk (w przeciwieństwie do powstających w procesie pinocytozy) zwany fagosomem, który jest uwalniany do cytoplazmy. Dzieje się tak, gdy fagosom wiąże się z lizosomem, tworząc fagolizosom.

W obrębie fagolizosomu następuje trawienie materiału dzięki enzymatycznej aktywności hydrolaz kwasowych lizosomów. W tym procesie odzyskiwane są również receptory i część zinternalizowanych błon, które powracają w postaci recyklingowanych pęcherzyków na powierzchnię komórki.

Gdzie występuje fagocytoza?

Jest to bardzo powszechny proces, w którym żywią się organizmy takie jak pierwotniaki i niższe metazoany. Ponadto w organizmach wielokomórkowych fagocytoza stanowi pierwszą linię obrony przed obcymi czynnikami.

Sposób, w jaki wyspecjalizowane komórki, w tym różne typy leukocytów (makrofagi i neutrofile), niszczą zewnętrzne mikroorganizmy i pochłaniają szczątki komórkowe, jest niezbędny dla utrzymania systemu organizmu.

Bibliografia

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Niezbędna biologia komórki. Nowy Jork: Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Komórka. (str. 397-402). Marban.
3. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Zintegrowane zasady zoologii. Nowy Jork: McGraw-Hill.
4. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Biologia komórkowa i molekularna. Meksyk. Od redakcji Pearson Education.
5. Kühnel, W. (2005). Atlas cytologii i histologii kolorów. Madryt, Hiszpania: Od redakcji Médica Panamericana.
6. Randall, D., Burgreen, W., French, K. (1998). Fizjologia zwierząt Eckerd: mechanizmy i adaptacje. Hiszpania: McGraw-Hill.