Endocytoza i egzocytoza

Gdy komórka musi przetransportować cząsteczki na tyle duże, że ich przenikanie przez dwuwarstwę lipidową lub z udziałem białek transportujących jest niemożliwe, wykorzystuje transport pęcherzykowy. Polega on na tym, że z fragmentu błony biologicznej powstaje pęcherzyk, w którym zamykana jest transportowana substancja. Transport pęcherzykowy zachodzi w dwóch kierunkach umożliwiając pobieranie substancji z zewnątrz, jak również usuwanie ich z komórki do środowiska. W typowej postaci transport ten występuje tylko w komórkach eukariotycznych, jednak w ostatnich latach podobne procesy opisano również u niektórych bakterii.

Endocytoza

Dostarczanie dużych cząsteczek (np. białek, wielocukrów) do wnętrza komórki odbywa się za pomocą procesu zwanego endocytozą. Pobierane substancje są zamykane w pęcherzyku endocytotycznym (endocytarnym). Powstaje on w wyniku wpuklenia błony komórkowej, która otacza transportowaną cząsteczkę.

Endocytoza jest głównym sposobem odżywiania się niektórych organizmów, m.in. protistów zwierzęcych (np. pantofelka, ameby).

Fagocytoza

Fagocytoza jest wykorzystywana do pobierania dużych cząstek pokarmowych, np. mikroorganizmów oraz szczątków komórek. Po wykryciu substancji pokarmowych tworzą się wypustki błony komórkowej, które otaczają pobieraną substancję, zamykając ją w pęcherzyku endocytarnym, nazywanym fagosomem. Fagosom łączy się następnie z lizosomemlizosomlizosomem, tworząc tzw. lizosom wtórny, w którym zachodzi trawienie pobranych substancji. Niestrawione resztki są usuwane poza komórkę w procesie egzocytozy, podczas którego błona fagosomu jest włączana w błonę komórkową.

RVCWHkI2EFQRr

Ilustracja przedstawia schemat przebiegu fagocytozy. Ukazana jest nierówna powierzchnia błony komórkowej z dwoma pionowymi wypustkami. Pomiędzy tymi wypustkami znajduje się fasolowata cząsteczka stała. Zostaje ona wchłonięta do wnętrza komórki i tworzy się wokół niej okrągły pęcherzyk fagosom. Znajdujący się w jego pobliżu owalny lizosom, zawierający drobne ziarniste enzymy, łączy się z fagosomem, wnika do jego wnętrza.

Pinocytoza

Pinocytoza jest wykorzystywana do wchłaniania płynów i rozpuszczonych w nich mniejszych cząsteczek, np. białek lub wielocukrów. Proces ten rozpoczyna się od powstania kanalika pinocytarnego zakończonego banieczką, która następnie odrywa się, co powoduje powstanie pęcherzyka endocytarnego, nazywanego pęcherzykiem pinocytotycznym lub pinosomem. Podczas tego typu transportu całe pęcherzyki wraz z zawartością ulegają strawieniu przez enzymy lizosomów. Produkty trawienia wchłaniane są w całości do cytozolu. Pinocytoza wiąże się zatem z ubytkiem błony komórkowej, ponieważ nie towarzyszy jej egzocytoza.

R150Ikwuscvrw

Ilustracja przedstawia schemat przebiegu pinocytozy. W płynie zewnątrzkomórkowym znajdują się różne cząsteczki stałe. W błonie komórkowej powstają wpuklenia, w wyniku czego tworzą się we wnętrzu błony kanaliki pinocytotyczne zawierające pobrane z płynu zewnątrzkomórkowego cząsteczki stałe. Od takiego kanaliku odrywa się pęcherzyk pinocytotyczny z cząsteczka stałą i przemieszcza w głąb cytoplazmy.

Dla zainteresowanych

Endocytoza kierowana receptorami

Ważnym rodzajem endocytozy jest endocytoza kierowana receptoramireceptorreceptorami. Proces ten rozpoczyna się w specjalnym miejscu błony komórkowej, która zaopatrzona jest w receptory od strony zewnętrznej i charakterystyczne białko - klatrynęklatrynaklatrynę od strony wewnętrznej (cytoplazmatycznej). Miejsce nagromadzenia receptorów i klatryny jest zwykle lekko zagłębione i nazywane dołkiem opłaszczonym. Po związaniu do receptora specyficznej cząsteczki, która ma być pobrana przez komórkę, dołek opłaszczony pogłębia się, a ostatecznie powstaje z niego pęcherzyk, który wnika do cytoplazmy. Klatryna wspomaga ten proces nadając pęcherzykowi zaokrąglony kształt. W rezultacie substancje przedostają się do wnętrza komórki jako kompleksy makrocząsteczek z receptorami w pęcherzykach opłaszczonychpęcherzyk opłaszczonypęcherzykach opłaszczonych.

W pęcherzykach opłaszczonych cząsteczka i receptor rozdzielają się. Transportowane cząsteczki są uwalniane do cytoplazmy lub przenoszone w pęcherzyku do innych organelli, a jeśli są komórce niepotrzebne zostają strawione w lizosomach wtórnych. Pęcherzyk z receptorem natomiast wraca do błony komórkowej i łączy się z nią.

Endocytoza kierowana receptorami zapewnia wybiórczy transport do komórki tych substancji, które w danej chwili są jej potrzebne. Tą drogą z płynu zewnątrzkomórkowego pobierane są m.in. cholesterol, witamina BIndeks dolny 12₁₂, niektóre hormony, cytokiny i czynniki wzrostu.

R9qARTFPO6NIs

Rysunek przedstawia endocytozę kierowaną receptorami. Na skutek działania kompleksów klatryny dochodzi do wpuklenia w głąb błony komórkowej, w wyniku czego powstaje opłaszczony dołek. Jest on wciągany do wnętrza komórki, zamyka się i wnika do cytoplazmy jako pęcherzyk opłaszczony, we wnętrzu którego znajdują się receptory z wychwyconymi substancjami. Pęcherzyk opłaszczony pokryty jest klaryną.

Egzocytoza

Egzocytoza jest odwrotnością endocytozy. Podczas tego procesu z komórki usuwane są niestrawione resztki pokarmowe, a także eksportowane niektóre substancje jak np. enzymy trawienne, składniki błony komórkowej, glikoliksu czy ściany komórkowej.  W przypadku usuwania niestrawionych resztek pokarmowych, fagosom zlewa się z błoną komórkową uwalniając treść poza komórkę. W przypadku substancji wytwarzanych w komórce na eksport, są one pakowane do pęcherzyków powstających z błon aparatu Golgiego, a następnie przesuwane w kierunku błony komórkowej, aż do ich zlania się z nią. W wyniku egzocytozy zachodzi m.in. rozbudowywanie błony komórkowej podczas wzrostu komórki.

Podsumowanie

• Transport dużych cząsteczek związków chemicznych oraz mikroorganizmów do komórki zachodzi na drodze endocytozy.

• Podczas endocytozy transportowana substancja jest zamykana w pęcherzyku endocytotycznym, który powstaje z błony komórkowej.

• Wyróżnia się dwa główne rodzaje endocytozy: fagocytozę (pobieranie dużych składników stałych, np. bakterii i szczątków komórek) i pinocytozę (pobieranie substancji rozpuszczonych w wodzie).

• W fagocytozie transportowana cząstka zamykana jest w pęcherzyku encodytotycznym - fagosomie, a następnie trawiona w lizosomach wtórnych.

• W pinocytozie transportowane substancje zamykane są w pęcherzyku pinocytotycznym i wraz z nim w całości trawione i wchłaniane.

• Egzocytoza polega na usuwaniu poza komórkę niestrawionych resztek pokarmowych lub eksporcie z komórki substancji w niej wytworzonych.

• Podczas egzocytozy dochodzi do fuzji fagosomu lub pęcherzyka powstałego z błon aparatu Golgiego z błoną komórkową i uwolnieniu zawartych w nich substancji poza komórkę.

Ćwiczenia utrwalające

1

Ćwiczenie 4

RcRnRRoqBwH6L

Ilustracja

R436M7TDXDR4V

Na schemacie przedstawiony został proces fagocytozy. Którym numerem zaznaczony jest pęcherzyk endocytarny?

Na schemacie przedstawiony został proces fagocytozy. Którym numerem zaznaczony jest pęcherzyk endocytarny?

R1teYG3qpgR9U

RbECkrQ7qbMzo

Na schemacie przedstawiony został proces fagocytozy. Którym numerem zaznaczony jest pęcherzyk endocytarny? Wyjaśnij co dzieje się z błoną komórkową, która tworzy pęcherzyk, po strawieniu transportowanej cząsteczki. (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Przypomnij sobie rodzaje endocytozy. Zastanów się nad różnicami między nimi.

Pokaż odpowiedź

Po strawieniu pobranej cząsteczki fagosom zlewa się z błoną komórkową i  jego błona staje się ponownie częścią błony komórkowej. Podczas fagocytozy nie dochodzi do ubytków w błonie komórkowej.