Képzeljünk el egy genetikai rendellenességet, amely miatt az egyén elveszíti az étel emésztésének képességét, könnyeket termel, idegi jeleket továbbít, és megszünteti a bakteriális fertőzést. Ezen különféle tünetek mindegyikét egyetlen sejtfunkció elvesztése okozhatja: intracelluláris vezikulusz transzport. Vezikuláris transzportban, lipid membránnal zárt zsákokban vagy vezikulákban mind kis, mind nagy molekulákat tartalmazó folyadékok szállítanak az extracelluláris tér és a belső sejtszervecskék között.
a fehérjeszivattyúkhoz hasonlóan a vezikuláris transzport egy aktív transzportfolyamat, amely celluláris energiamolekulákat, például ATP-t használ a molekulák egyik helyről a másikra történő szállításához az élő szervezetekben. A membránfehérje-szivattyúktól eltérően, amelyek kis molekulákat külön-külön szállítanak, a vezikulák jelentős mennyiségű sejtfolyadékot és anyagot szállítanak csoportként. Az élő szervezetek vezikulákat használnak különféle funkciókhoz, beleértve a speciális molekulák, például az emésztő enzimek felszabadítását, a nagy tárgyak, például a koleszterin-tartalmú LDL részecskék internalizálását, valamint a baktériumok elnyelésével történő fertőzés elleni küzdelmet. Három vezikuláris transzport útvonal az exocytosis, az endocytosis és az intracelluláris transzport.
az exocitózisban a sejt specifikus molekulákat, folyadékokat és nagy anyagokat szállít a sejten kívüli folyadékba. Az exocitózis kifejezés abból származik, hogy a sejtet (“- cyto -“) egy folyamattal (“- osis”) kívülről (“exo -“) mozgatják. Az exocitózis akkor kezdődik, amikor a sejt belsejében lévő speciális vezikulák a plazmamembrán felé mozognak. Az exocita vezikulák összeolvadnak a plazmamembrán lipidjeivel, nyílást hozva létre az extracelluláris térbe. Az exocita vezikulák belső tartalma felszabadul az extracelluláris folyadékba, míg a vezikulummembránok tartalma a külső sejtmembrán részévé válik.
az exocitózis speciális molekulákat szállít a sejten kívüli célhelyekre. Emberben a speciális sejtek emésztőenzimeket választanak ki a gyomorba és a vékonybélbe történő szállításhoz, az endokrin mirigy sejtek pedig hormonokat választanak ki a vérbe a célszervekbe történő szállításhoz. Mivel az exocita vezikulum membránok összeolvadnak a plazmamembránba, új lipidmolekulák és plazmamembránfehérjék kerülnek exocitózis útján a sejt nagyításához vagy a funkció javításához. Az inzulin jelekre reagálva új glükóz transzportereket szintetizálnak és adnak a plazmamembránokhoz az új vivőfehérjéket tartalmazó vezikulák exocitózisával.
az endocitózisban a sejtek internalizálják a plazmamembrán egy kis részét, hogy elnyeljék a molekulákat és a nagy részecskéket, beleértve a mikroorganizmusokat is, amelyek tartalmát a sejtszervecskékbe szállítják. Az endocitózis kifejezés azt jelenti, hogy a sejten belül (“endo”) egy folyamat. Az endocitózisnak két fő formája létezik: a fagocitózis és a pinocitózis. A pinocytosis speciális formája, a receptor által közvetített endocitózis létfontosságú az összes sejt megfelelő működéséhez.
a fagocitózis (“phago” = evés) során a plazmamembrán kifelé nyúlik, és egy nagy tárgy, például egy élő baktériumsejt köré tekeredik. A kinyúló rétegek beborítják a tárgyat, és összeolvadnak, hogy egy nagy vezikulumot képezzenek. Az újonnan kialakult vezikulum az eredeti plazmamembránon belül helyezkedik el, és a sejten belül eljuthat a célállomásra. A fagocitikus vezikulák általában lizoszómákká olvadnak össze a tartalom lebomlása érdekében. A fagocitózis egy speciális folyamat, amelyet egyes mikroorganizmusok vagy a sejtek kis részhalmaza végez komplex organizmusokban. Emberben csak a fehérvérsejtek végeznek fagocitózist, eltávolítva a baktériumokat és más apró fertőző organizmusokat a szervezetből.
a fagocitózissal ellentétben a pinocytosis (“pino” = ivás) minden sejtben előfordul. A nagy tárgyak beborítása helyett a pinocita vezikulák kis mennyiségű extracelluláris folyadékot és kapcsolódó molekulákat internalizálnak. A Pinocytosis két fontos sejtfunkciót szolgál. Először is fontos ionokat és molekulákat, például vasat, rézet és koleszterint tartalmazó részecskéket juttatnak a belső sejtekbe pinocitózis útján. Másodszor, a pinocytosis eltávolítja a plazmamembrán komponenseit, amelyek már nem szükségesek vagy kívánatosak. Amikor a sejtjelek specifikus membránfehérjék vagy lipidek eltávolítását kezdeményezik, pinocita vezikulák alakulnak ki a membránszakasz körül, internalizálva az anyagokat tárolás vagy lebomlás céljából. A magas szekréciós sebességű sejtekben a felesleges membrán felhalmozódásának elkerülése érdekében a pinocita vezikulák nagy sebességgel internalizálhatják a membránszegmenseket, hogy egyensúlyba hozzák mind a lipid membrán, mind a folyadékok kilépését és bejutását.
a Receptor által közvetített endocitózis a pinocitózis erősen szabályozott formája. A plazmamembránba ágyazott receptorfehérjék specifikus extracelluláris molekulákhoz kötődnek, és a szignálok internalizálódnak. A citoplazmatikus fehérjék gyakran segítik az endocitikus vezikulák képződését a receptor által közvetített endocitózis során, fehérjeréteget képezve a vezikulum körül. A koleszterin-tartalmú LDL részecskék receptorkötésen és szabályozott belépésen keresztül jutnak be a sejtekbe. Ezenkívül bizonyos behatoló vírusok úgy fejlődtek ki, hogy kihasználják a receptor által közvetített endocitikus utakat, a receptor membránfehérjékhez való kötődéssel jutnak be a sejtekbe. Miután beléptek, a vírusok sejtenzimeket és struktúrákat használnak a szaporodáshoz és terjedéshez, néha megölve a gazdasejtet.
Endocita és exocita vezikulák utaznak a sejteken belül a célszervek és a plazmamembrán között. Más intracelluláris vezikulák az endomembrán rendszerben haladnak. A belső vezikulák intracelluláris transzportrendszer segítségével haladnak. A vezikulák olyan fehérjékhez kapcsolódnak, amelyek a citoszkeleton hálózat mentén mozognak a sejten keresztül. A citoszkeletális fehérjék, amelyek egy hálózati “vasúti rendszert” tartalmaznak, lehetővé teszik a sejtek gyors és irányított szállítását.
a normális sejtműködéshez a vezikulák gyors és célzott mozgása szükséges. A kiterjesztett idegsejteknek, mint például az emberi kéz és a gerincoszlop vagy az agy között, gyorsan kell szállítaniuk a vezikulákat nagy távolságokra. Számos emberi testsejt speciális szekréciós vezikulákat tárol, amelyek gyorsan eljutnak a sejtfelszínre, hogy tartalmukat az extracelluláris térbe juttassák, válaszul a specifikus jelekre. Például a kataláz nevű enzimet tartalmazó speciális vezikulákat a sejtfelszínre szállítják a fertőzés leküzdésére sérülésekre, például vágásra reagálva. Amikor a hidrogén-peroxidot egy sebre öntik, a szekretált kataláz enzimek oxigéngázt termelnek, gázbuborékokat képezve.
endocitózis és exocitózis
ez az animáció endocitózist és exocitózist mutat be.