Představte si, že genetická porucha, která způsobí, že jedinec ztrácí schopnost trávit potravu, produkují slzy, přenášet nervové signály, a eliminovat bakteriální infekce. Každý z těchto různých příznaků může být způsoben ztrátou jediné buněčné funkce: intracelulárním transportem vezikul. V vezikulární transport, lipidové membrány-uzavřené vaky, nebo váčky, přepravu kapalin, které obsahují malé i velké molekuly, mezi extracelulárním prostoru a vnitřní organely.
Jako proteinové pumpy, vezikulární transport je aktivní dopravní proces, který využívá buněčné energie molekuly jako je ATP k transportu paliva z molekul z jednoho místa do druhého v živých organismech. Na rozdíl od membránových proteinových pump, které transportují malé molekuly jednotlivě, vezikuly transportují významné objemy buněčné tekutiny a materiálů jako skupinu. Živé organismy používají váčky pro řadu funkcí, včetně uvolnění speciální molekuly, jako jsou trávicí enzymy, internalizace velké objekty, například hladiny cholesterolu obsahují LDL částic, a boji proti infekci tím, že pohlcují bakterie. Tři vezikulární transportní dráhy jsou exocytóza, endocytóza a intracelulární transport.
při exocytóze dodává buňka specifické molekuly, tekutiny a velké materiály tekutině mimo buňku. Termín exocytóza pochází z pohybu mimo („exo -„) buňku („- cyto -„) procesem („- osis“). Exocytóza začíná, když se specializované vezikuly uvnitř buňky pohybují směrem k plazmatické membráně. Exocytární váčky se spojují s lipidy v plazmatické membráně a vytvářejí otvor do extracelulárního prostoru. Vnitřní obsah exocytic váčky jsou uvolněny do extracelulární tekutiny, zatímco obsah váčku membrány se stávají součástí vnější buněčné membrány.
exocytóza dodává speciální molekuly do cílových míst mimo buňku. U lidí specializované buňky vylučují trávicí enzymy pro dodávku do žaludku a tenkého střeva a buňky endokrinní žlázy vylučují hormony do krve pro dodávku do cílových orgánů. Protože exocytic vezikulární membrány fúzují do plazmatické membrány, nové molekuly lipidů a membránových proteinů jsou dodávány prostřednictvím exocytóza zvětšit buňku nebo zlepšení funkce. V reakci na inzulínové signály jsou nové transportéry glukózy syntetizovány a přidávány do plazmatických membrán exocytózou vezikul obsahujících nové nosné proteiny.
V endocytóza, buňky internalizovat malé části plazmatické membrány, pohltí molekuly a velké částice včetně mikroorganismů, dodává obsah do buněčných organel. Termín endocytóza znamená vzít uvnitř („endo“) buňku procesem. Existují dvě hlavní formy endocytózy: fagocytóza a pinocytóza. Specializovaná forma pinocytózy, endocytóza zprostředkovaná receptorem, je nezbytná pro správnou funkci všech buněk.
během fagocytózy („phago“ = jíst) se plazmatická membrána rozšiřuje ven a obaluje kolem velkého objektu, jako je živá bakteriální buňka. Rozšiřující se vrstvy obklopují objekt a fúzují, aby vytvořily velký váček. Nově vytvořený vezikul je uvnitř původní plazmatické membrány a může cestovat uvnitř buňky do cílového cíle. Fagocytární váčky obecně fúzují do lysosomů pro degradaci obsahu. Fagocytóza je specializovaný proces prováděný některými mikroorganismy nebo malou podskupinou buněk v komplexních organismech. U lidí pouze bílé krvinky provádějí fagocytózu, odstraňují bakterie a další drobné infekční organismy z těla.
na rozdíl od fagocytózy se pinocytóza („pino“ = pití) vyskytuje ve všech buňkách. Spíše než pohlcovat velké objekty, pinocytární vezikuly internalizují malé objemy extracelulární tekutiny a přidružených molekul. Pinocytóza slouží dvěma důležitým buněčným funkcím. Za prvé, důležité ionty a molekuly, jako je železo, měď a částice obsahující cholesterol, jsou dodávány do vnitřních buněčných míst pinocytózou. Za druhé, pinocytóza odstraňuje složky plazmatické membrány, které již nejsou nutné nebo žádoucí. Když buněčné signály iniciují odstranění specifických membránových proteinů nebo lipidů, kolem membránové části se tvoří pinocytární váčky, které internalizují materiály pro skladování nebo degradaci. Aby se zabránilo nadměrné membrány vybudovat v buňkách s vysokou sekreci sazby, pinocytic váčků může internalizovat membrány segmenty s vysokou rychlostí rovnováhu výstupu a vstupu obou lipidové membrány a tekutiny.
Receptorem zprostředkovaná endocytóza je vysoce regulované formě pinocytóza. Receptorové proteiny vložené do plazmatické membrány se vážou na specifické extracelulární molekuly a internalizaci signálu. Cytoplazmatické proteiny často pomáhat s tvorbou endocytic váčků během receptory zprostředkovanou endocytózu, které tvoří plášť z bílkovin kolem váčku. LDL částice obsahující Cholesterol vstupují do buněk prostřednictvím receptoru vázajícího a regulovaného vstupu. Kromě toho se některé napadající viry vyvinuly tak, aby využívaly endocytární dráhy zprostředkované receptorem a vstupovaly do buněk navázáním na membránové proteiny receptoru. Jakmile jsou uvnitř, viry využívají buněčné enzymy a struktury k reprodukci a šíření, někdy zabíjí hostitelskou buňku v procesu.
Endocytární a exocytární váčky putují uvnitř buněk mezi cílovými organely a plazmatickou membránou. Jiné intracelulární vezikuly cestují po celém endomembránovém systému. Vnitřní vezikuly cestují pomocí intracelulárního transportního systému. Vezikuly se připojují k proteinům, které se pohybují podél cytoskeletové sítě buňkou. Cytoskeletální proteiny obsahující síťový „železniční systém“ umožňují rychlý a řízený transport v buňkách.
pro normální funkci buněk je nutný rychlý a cílený pohyb vezikul. Rozšířené nervové buňky, jako jsou buňky mezi lidskou rukou a páteří nebo mozkem, musí rychle transportovat vezikuly na velké vzdálenosti. Mnoho lidského těla buňky obchodě speciální sekreční váčky, které se rychle šíří na povrchu buněk dodat jejich obsah do extracelulárního prostoru v reakci na specifické signály. Například speciální vezikuly obsahující enzym zvaný kataláza jsou transportovány na povrch buněk, aby bojovaly s infekcí v reakci na zranění, jako je řez. Když se peroxid vodíku nalije na ránu, vylučované katalázové enzymy produkují kyslíkový plyn a vytvářejí plynové bubliny.
endocytóza a exocytóza
tato animace demonstruje endocytózu a exocytózu.