, kuvitelkaa geneettinen häiriö, jonka vuoksi yksilö menettää kykynsä sulattaa ruokaa, tuottaa kyyneleitä, lähettää hermosignaaleja ja poistaa bakteeri-infektion. Jokainen näistä erilaisista oireista voi johtua yksittäisen solutoiminnon menetyksestä: solunsisäisestä vesikkelin kuljetuksesta. Vesikulaarikuljetuksessa eli lipidikalvolla suljetuissa pusseissa eli vesikkeleissä kuljetusnesteissä, jotka sisältävät sekä pieniä että suuria molekyylejä solunulkoisen tilan ja solun sisäisten organellien välillä.
proteiinipumppujen tavoin vesikulaarikuljetus on aktiivinen kuljetusprosessi, joka käyttää soluenergiamolekyylejä, kuten ATP: tä, polttoaineena molekyylien kuljetuksessa paikasta toiseen elävissä eliöissä. Toisin kuin kalvoproteiinipumput, jotka kuljettavat pieniä molekyylejä yksittäin, vesikkelit kuljettavat ryhmänä merkittäviä määriä solunestettä ja materiaaleja. Elävät organismit käyttävät vesikkeleitä monenlaisiin toimintoihin, kuten vapauttamalla erityisiä molekyylejä, kuten ruoansulatusentsyymejä, sisäistämällä suuria esineitä, kuten kolesterolia sisältäviä LDL-hiukkasia, ja torjumalla infektioita nielaisemalla bakteereja. Kolme vesikulaarista kuljetustietä ovat eksosytoosi, endosytoosi ja solunsisäinen kuljetus.
eksosytoosissa solu luovuttaa tiettyjä molekyylejä, nesteitä ja suuria materiaaleja solun ulkopuoliseen nesteeseen. Termi eksosytoosi juontuu solun (”ekso-”) ulkopuolelle siirtymisestä (”-syto-”) prosessilla (”-osis”). Eksosytoosi alkaa, kun solun sisällä olevat erikoistuneet rakkulat liikkuvat kohti plasmakalvoa. Eksosyyttiset vesikkelit sulautuvat plasman kalvossa oleviin lipideihin ja luovat aukon solunulkoiseen tilaan. Eksosyyttisten vesikkelien sisäinen sisältö vapautuu solunulkoiseen nesteeseen, kun taas vesikkelin kalvojen sisältö tulee osaksi ulkoista solukalvoa.
Eksosytoosi toimittaa erityisiä molekyylejä solun ulkopuolisiin kohteisiin. Ihmisillä erikoistuneet solut erittävät ruoansulatusentsyymejä mahaan ja ohutsuoleen toimitettavaksi ja umpirauhasen solut erittävät hormoneja vereen toimitettavaksi kohde-elimiin. Koska eksosyyttiset vesikkelikalvot sulautuvat plasman kalvoon, uudet lipidimolekyylit ja plasman kalvoproteiinit toimitetaan eksosytoosin kautta solun laajentamiseksi tai toiminnan parantamiseksi. Vastauksena insuliinisignaaleihin uusia glukoosin kuljettajia syntetisoidaan ja lisätään plasman kalvoihin eksosytoosilla uusia kantajaproteiineja sisältävistä rakkuloista.
endosytoosissa solut sisäistävät pienen osan plasman kalvosta nielaisemaan molekyylejä ja suuria hiukkasia, mukaan lukien mikro-organismeja, jotka kuljettavat sisällön solun organelleihin. Termi endosytoosi tarkoittaa solun sisään ottamista (”endo”) prosessilla. Endosytoosista on olemassa kaksi päämuotoa: fagosytoosi ja pinosytoosi. Pinosytoosin erikoistunut muoto, reseptorivälitteinen endosytoosi, on elintärkeä kaikkien solujen asianmukaiselle toiminnalle.
fagosytoosin (”phago” = syöminen) aikana plasmakalvo ulottuu ulospäin ja kietoutuu suuren esineen kuten elävän bakteerisolun ympärille. Ulottuvat kerrokset ympäröivät kohdetta ja sulautuvat muodostaen suuren vesikkelin. Vastamuodostunut vesikkeli on alkuperäisen plasmakalvon sisällä, ja se voi matkustaa solun sisällä kohteeseensa. Fagosyyttiset vesikkelit sulautuvat yleensä lysosomeiksi sisällön hajoamiseksi. Fagosytoosi on joidenkin mikro-organismien tai pienen solujoukon suorittama erikoisprosessi monimutkaisissa eliöissä. Ihmisillä vain valkosolut suorittavat fagosytoosia ja poistavat elimistöstä bakteereja ja muita pieniä tarttuvia eliöitä.
toisin kuin fagosytoosissa, pinosytoosia (”pino” = juominen) esiintyy kaikissa soluissa. Sen sijaan, että pinosyyttiset vesikkelit nielisivät suuria kappaleita, ne sisäistävät pieniä määriä solunulkoista nestettä ja siihen liittyviä molekyylejä. Pinosytoosi palvelee kahta tärkeää solutoimintoa. Ensin tärkeät ionit ja molekyylit, kuten rauta, kupari ja kolesterolia sisältävät hiukkaset, kulkeutuvat solujen sisäisiin paikkoihin pinosytoosin kautta. Toiseksi pinosytoosi poistaa plasman kalvokomponentteja, jotka eivät ole enää välttämättömiä tai haluttuja. Kun solusignaalit aloittavat tiettyjen kalvoproteiinien tai lipidien poistamisen, kalvoosan ympärille muodostuu pinosyyttisiä vesikkeleitä, jotka sisäistävät materiaalit varastointia tai hajoamista varten. Jotta vältettäisiin ylimääräinen kalvo kerääntyä soluihin, joilla on korkea eritysnopeus, pinocytic rakkulat voivat sisäistää kalvon segmenttien suurella nopeudella tasapainottamaan ulostuloa ja sisäänpääsyä sekä lipidikalvon ja nesteiden.
Reseptorivälitteinen endosytoosi on erittäin säännelty pinosytoosin muoto. Plasmakalvoon upotetut reseptoriproteiinit sitoutuvat tiettyihin solunulkoisiin molekyyleihin ja signaalin internalisoitumiseen. Sytoplasmaproteiinit avustavat usein endosyyttisten rakkuloiden muodostumista reseptorivälitteisen endosytoosin aikana muodostaen proteiinikerroksen rakkulan ympärille. Kolesterolia sisältävät LDL-hiukkaset pääsevät soluihin reseptoreihin sitoutuvan ja säännellyn sisäänpääsyn kautta. Lisäksi eräät hyökkäävät virukset ovat kehittyneet hyödyntämään reseptorivälitteisiä endosyyttireittejä, jotka pääsevät soluihin kiinnittymällä reseptorikalvoproteiineihin. Sisälle päästyään virukset hyödyntävät solun entsyymejä ja rakenteita lisääntyäkseen ja levittääkseen, joskus tappaen samalla isäntäsolun.
Endosyyttiset ja eksosyyttiset vesikkelit kulkevat solujen sisällä kohde-organellien ja plasmakalvon välillä. Muut solunsisäiset rakkulat kulkevat endomembraanijärjestelmässä. Sisäiset vesikkelit kulkevat solunsisäisen kuljetusjärjestelmän avulla. Rakkulat kiinnittyvät proteiineihin, jotka liikkuvat solussa soluverkostoa pitkin. Verkoston ”rautatiejärjestelmän” muodostavat sytoskeletaaliset proteiinit mahdollistavat nopean ja ohjatun kuljetuksen läpi solujen.
vesikkelien nopea ja kohdennettu liike on tarpeen solun normaalin toiminnan kannalta. Pidennettyjen hermosolujen, esimerkiksi ihmisen käden ja selkärangan tai aivojen välissä olevien, täytyy kuljettaa vesikkeleitä nopeasti pitkiä matkoja. Monet ihmisen kehon solut varastoivat erityisiä eritysrakkuloita, jotka kulkevat nopeasti solun pinnalle toimittamaan sisältönsä solunulkoiseen tilaan vastauksena tiettyihin signaaleihin. Esimerkiksi erityiset vesikkelit, jotka sisältävät katalaasi-nimistä entsyymiä, kulkeutuvat solun pinnalle taistelemaan infektiota vastaan vamman, kuten haavan, seurauksena. Kun vetyperoksidia kaadetaan haavaan, erittämät katalaasientsyymit tuottavat happikaasua muodostaen kaasukuplia.
Endosytoosi ja Eksosytoosi
tämä animaatio osoittaa endosytoosia ja eksosytoosia.