ENDOCITOSI: TIPUS I LES SEVES CARACTERÍSTIQUES, FUNCIONS, EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

La endocitosi comprèn els processos que permeten l'entrada efectiva de diferents materials a la cèl·lula La membrana cel·lular és una estructura bastant estricta en el control, tant d'entrada com de sortida, d'una gran varietat de material extracel·lular i fins i tot material citoplasmàtic. Juntament amb altres processos com la difusió simple i l'osmosi, la cèl·lula integra el material necessari per a un funcionament cel·lular adequat.

En la mesura que passa el procés d'endocitosi, ingressen molècules de gran grandària molecular, partícules i fins i tot barreges en solució. Això passa a partir d'invaginacions o sacs que són originades en la membrana i que entren en la forma de vesícules a l'citoplasma on seran processades per la maquinària digestiva cel·lular.

Font: Mariana Ruiz Villarrealtrabajo derivat: Gregor_0492

El procés d'endocitosi (entrada de material a la cèl·lula) a l'igual que l'exocitosi (procés de sortida de material des de la cèl·lula), són exclusius en organismes eucariotes.

La cèl·lula eucariota posseeix grans requeriments energètics, ja que supera en grandària (de mitjana 1000 vegades més gran) a qualsevol organisme procariota. És per aquesta raó, que la cèl·lula eucariota necessita de mecanismes que permetin l'entrada de materials perquè en ella es produeixin una gran varietat de reaccions biosintètiques.

Tipus i les seves característiques

Mitjançant el procés d'endocitosi, la cèl·lula manté un intercanvi efectiu amb el medi extern.

Durant aquest mecanisme cel·lular poden ingressar a la cèl·lula materials força diversos; d'aquesta manera, el procés d'endocitosi pot variar depenent de la naturalesa de l'material que sigui engolit per la cèl·lula i de si hi ha mediadors en el procés.

Aquells processos en què la cèl·lula a partir de la membrana plasmàtica engloba partícules de grans dimensions s'anomenen fagocitosi. De la mateixa manera, la cèl·lula també pot abastar molècules i altres substàncies dissoltes, denominant-se a aquest tipus d'endocitosi com "pinocitosi".

A més d'aquests processos, el material que entra a la cèl·lula pot ser prèviament seleccionat en regions especialitzades de la membrana plasmàtica. En aquest cas, l'endocitosi aquesta intervinguda per receptors i el material que entra a la cèl·lula és acoblat a aquests receptors per a ser traslladats a l'interior cel·lular en vesícules especials.

La totalitat de cèl·lules eucariotes absorbeixen líquids i soluts per mitjà de pinocitosi, però, només unes poques cèl·lules especialitzades realitzen el procés de fagocitosi, com veurem més endavant.

-Fagocitosis

fagocitosis

La fagocitosi és una modalitat especialitzada d'endocitosi. En aquesta oportunitat, grans partícules o molècules, on s'inclouen substàncies de rebuig, microorganismes, i altres cèl·lules, són ingerits a través d'invaginacions de la membrana cel·lular. A causa de la naturalesa d'aquest procés es suggereix com l'acció cel·lular de "menjar".

Com ocorre la fagocitosi?

Les partícules que es reconeixen per ser "consumides" s'uneixen a receptors (especialitzats) que les reconeixen en la superfície cel·lular. Aquests receptors reconeixen principalment residus de N-aceltilglucosamida, manosa, a més de moltes altres proteïnes, que accionen l'extensió de seudópodos que envolten la partícula i la engoleixen.

El moviment d'aquests seudópodos està determinat principalment per l'acció dels filaments d'actina i miosina en la superfície cel·lular.

Un cop capturades en la membrana cel·lular entren a l'citosol sota la forma de grans vesícules denominades fagosomas. Aquestes es van a unir a un lisosoma (orgànul cel·lular que conté una gran varietat d'enzims digestius) per formar un vacúol de processament, ruptura i degradació de material anomenada fagolisosoma.

Els fagolisosomas poden ser bastant grans i heterogenis doncs la seva grandària i forma estan determinats per la quantitat de material que aquest sent digerit.

Dins d'aquesta vacúol digestiu, l'activitat enzimàtica genera una gran quantitat de productes essencials que estaran disponibles per a ser emprats com a font d'energia per la cèl·lula.

-Pinocitosis

Nutrició dels Protozous. Pinocitosi. Imatge de: Jacek FH (derivada de Mariana Ruiz Vila-real). Presa i editada de

En contrast amb el procés explicat anteriorment, la pinocitosi és un procés en el qual s'ingereixen de manera contínua partícules de mida petita, que en la majoria dels casos es troben en forma soluble. Aquí, la cèl·lula engoleix petites quantitats de material amb la formació de vesícules a la membrana que són alliberades al citoplasma.

El procés de pinocitosi és considerat bàsicament l'acció cel·lular de "beure", ja que la majoria de el material que entra a la cèl·lula, és líquid.

Com ocorre la pinocitosi?

La pinocitosi es pot produir de dues maneres; de manera "fluida o simple" o de forma "absortiva".

Tots dos tipus de pinocitosi varien depenent de com les substàncies en solució o les petites partícules són internalitzades. A la pinocitosi fluïda les substàncies en solució ingressen a la cèl·lula en funció d'un gradient de concentració amb el medi extracel·lular, i depèn al seu torn de la velocitat amb què es formen vesícules pinocíticas a la membrana cel·lular.

La pinocitosi absortiva és un procés més eficient, la velocitat d'entrada de soluts a l'citoplasma és de 100 a 1000 vegades més elevada que quan es realitza per pinocitosi fluïda, constituint un procés especial d'endocitosi mediada per receptors.

-Endocitosis mediada per receptors

La endocitosi mediada per receptors és un procés de pinocitosi especialitzat i el millor estudiat dels processos d'endocitosis cel·lular. En aquest punt, les substàncies que entren a l'citosol entren de forma escollida a través de la participació de receptors específics que es troben en major concentració en petits sectors de la membrana plasmàtica.

Freqüentment, les molècules s'associen de manera anticipada a receptors que es troben en convolucions de la superfície cel·lular denominades "depressions recobertes amb clatrina". Aquestes depressions contenen en alguns casos més de 20 receptors, cada un d'específic per a una macromolècula en particular.

Les vesícules formades en aquestes regions especialitzades de la membrana, han d'estar recobertes per la proteïna clatrina, i inclouran una vegada que la vesícula és alliberada al citoplasma els receptors de membrana (diversos tipus d'ells), ia més també inter- nalitzar quantitats petites de líquid extracel·lular.

En contrast, a la pinocitosi fluïda el material que entra a la cèl·lula no és seleccionat i les vesícules formades en la membrana cel·lular no presenten cap recobriment amb clatrina, sinó més freqüentment per proteïnes com la caveolina. Aquest procés també és denominat com endocitosi independent de clatrina.

Existeixen a més algunes vacúols més grans que ingressen material en solució a la cèl·lula en un procés conegut com "macropinocitosis". Durant la aquest procés no hi ha selectivitat de material.

funcions

La endocitosi té una gran varietat d'oficis dins de la cèl·lula, però aquestes varien si es tracta d'organismes unicel·lulars o pluricel·lulars o el tipus de requeriments que posseeixi la cèl·lula en determinat moment.

Funcions de la fagocitosi

El procés pot ser considerat un procés d'alimentació primari o un mètode de defensa i eliminació de deixalles. En organismes protozous i metazoarios inferiors (per exemple en les amebes), la fagocitosi és un mecanisme de captura de partícules alimentàries bé siguin substàncies de rebuig, bacteris o altres protozous.

Aquests organismes detecten el material a ser ingerit a través de receptors de membrana i l'engloben amb projeccions de la membrana formant una gran vesícula que serà processada a l'interior de l'organisme.

D'altra banda, en la majoria dels organismes, la fagocitosi compleix funcions diferents de la nutrició cel·lular. En aquest cas, la fagocitosi és emprada per cèl·lules especialitzades anomenades fagòcits "professionals", que eliminessin tant substàncies de rebuig com a agents invasors de l'organisme com a mecanisme de defensa.

Funcions de la pinocitosi

La funció de la pinocitosi bàsicament consisteix en incloure material en solució a la cèl·lula. Els soluts i metabòlits absorbits són destinats a el metabolisme cel·lular i també utilitzats en la síntesi de diverses proteïnes de gran interès en el funcionament de l'organisme.

D'altra banda, el material que ingressa pot ser seleccionat per proporcionar a l'metabolisme cel·lular energia de primera mà.

exemples

La endocitosi passa a diverses escales dins dels organismes eucariotes. A continuació esmentarem alguns exemples resaltantes:

fagocitosis

En els mamífers així com en altres vertebrats, hi ha diverses classes de cèl·lules que formen part de el teixit sanguini denominades glòbuls blancs en conjunt. Aquestes cèl·lules actuen com fagòcits professionals, el que vol dir que són cèl·lules especialistes en engolir material.

Els macròfags, limfòcits i neutròfils (leucòcits), s'encarreguen d'eliminar i ingerir microorganismes infecciosos de l'organisme.

Els fagòcits presents en la sang en general funcionen millor quan poden atrapar el patogen sobre una superfície, com la paret d'un vas sanguini o un coàgul de fibrina.

Aquestes cèl·lules participen en funcions immunes específiques i inespecífiques, fins i tot hi fagòcits especialitzats en presentar antígens per desencadenar la resposta immunitària

A més d'això, els macròfags "principalment" s'encarreguen de engolir i eliminar aproximadament 10 ¹¹ glòbuls vermells de la sang, a més d'altres cèl·lules velles i substàncies de rebuig, per mantenir un procés de contínua renovació cel·lular. Juntament amb els limfòcits operen a la destrucció de la majoria de patògens de l'organisme.

pinocitosi

El procés de pinocitosi sol ser bastant efectiu en la incorporació de material extracel·lular. En el cas de la pinocitosi absortiva, els receptors situats en les vesícules fosses de la membrana recobertes amb clatrina poden reconèixer factors de creixement, diverses hormones, proteïnes transportadores, així com lipoproteïnes i altres proteïnes.

Un exemple clàssic d'aquest procés és la captura de colesterol a partir de receptors en la membrana. El colesterol és transportat a l'torrent sanguini en la forma de lipoproteïnes, sent les més comunament mobilitzades les LDC o lipoproteïnes de baixa densitat.

No obstant això, en el procés també són capturats una gran varietat de metabòlits com la vitamina B12 i inclusivament el ferro, materials que la cèl·lula no pot internalitzar mitjançant processos de transport actiu. Tots dos metabòlits determinants en la síntesi de l'hemoglobina, una proteïna especialitzada en el transport d'oxigen a la sang.

D'altra banda, també s'integra material a la cèl·lula de forma eficaç, mitjançant la pinocitosi fluïda. En cèl·lules endoteliares dels vasos sanguinis les vesícules transporten una gran quantitat de soluts i líquids de l'torrent sanguini a l'espai intracel·lular.

La endocitosi, "un procés a gran escala"

La endocitosi és un procés molt comú en les cèl·lules eucariotes, en la qual s'integra material tant en solució com en la forma de macromolècules i fins i tot cèl·lules i microorganismes complets.

En el cas de l'endocitosi mediada per receptors, les depressions revestides amb la proteïna clatrina ocupen al voltant de el 2% de la superfície total de la membrana cel·lular. Cadascuna d'aquestes depressions té una vida mitjana de dos minuts, el que provoca que la totalitat de la membrana cel·lular sigui internalitzada en un període d'entre 1 i 2 hores.

Això vol dir que de el 3 a el 5% de la membrana s'internalitza cada minut de mitjana, el que ens dóna una idea de la magnitud de l'procés i de la contínua renovació que pateix la membrana cel·lular.

Els macròfags presents en el teixit sanguini per exemple, "engoleixen" fins al 35% del seu volum citoplasmàtic en al voltant d'una hora, 3% de la membrana plasmàtica cada minut i el 100% en aproximadament mitja hora.

Desavantatge de l'endocitosi

Tot i que és un procés essencial per a la nutrició cel·lular, l'absorció de substàncies de rebuig i la captura de microorganismes externs, durant processos com l'endocitosi mediada per receptors molts virus i patògens ingressen a la cèl·lula. La influença i el VIH segueixen aquesta ruta com a camí d'ingrés directe a l'interior cel·lular.

Què passa després de l'endocitosi?

Les vesícules alliberades al citoplasma i el material englobat per aquestes són processades pels lisosomes. En els lisosomes ha una bateria enzimàtica poderosa on es degraden les substàncies presents en les vesícules a productes utilitzables pel metabolisme cel·lular.

No obstant això, en el procés de degradació, diversos components de la membrana plasmàtica són recuperats. Els receptors específics de les depressions recobertes amb clatrina i altres materials com diverses proteïnes de membrana, són enviats a l'aparell de Golgi oa la superfície cel·lular per ser reintegrats a ella en vesícules de reciclatge.

Aquest procés de reciclatge és molt convenient i passa a la mateixa velocitat amb què les vesícules són formades, ja que la membrana cel·lular només sintetitza de nou cada hora un 5% de la seva superfície.

referències

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Microbiology. Wiley Publishing, Inc., New York, New York.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Essential cell biology. New York: Garland Science. 2th Edition
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brook: Biologia dels Microorganismes. Pearson Educació.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). La cèl·lula. (Pp. 397-402). Marbán.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I'Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Integrated Principles of zoology. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H Merchand Larios. (2003). Biologia Cel·lular i Molecular. Mèxic. Editorial Pearson Education.
7. Kühnel, W. (2005). Atles color de Citologia i Histologia (11vo ed.). Madrid, Espanya: Editorial Mèdica Panamericana.
8. Smythe, I. & Warren, G. (1991). The mechanism of receptor-mediated endocytosis. Eur. J. Biochem. 202: 689-699.