wyobraź sobie zaburzenie genetyczne, które powoduje, że jednostka traci zdolność do trawienia pokarmu, wytwarzania łez, przekazywania sygnałów nerwowych i eliminowania infekcji bakteryjnej. Każdy z tych różnorodnych objawów może być spowodowany utratą funkcji pojedynczej komórki: wewnątrzkomórkowego transportu pęcherzyków. W transporcie pęcherzykowym worki zamknięte błoną lipidową lub pęcherzyki transportują płyny zawierające zarówno małe, jak i duże cząsteczki między przestrzenią zewnątrzkomórkową a wewnętrznymi organellami komórkowymi.
podobnie jak pompy białkowe, transport pęcherzykowy jest aktywnym procesem transportu, który wykorzystuje cząsteczki energii komórkowej, takie jak ATP, do transportu cząsteczek z jednego miejsca do drugiego w organizmach żywych. W przeciwieństwie do membranowych pomp białkowych, które transportują małe cząsteczki indywidualnie, pęcherzyki transportują znaczne objętości płynu komórkowego i materiałów jako grupy. Organizmy żywe wykorzystują pęcherzyki do różnych funkcji, w tym uwalniania specjalnych cząsteczek, takich jak enzymy trawienne, internalizacji dużych obiektów, takich jak cząsteczki LDL zawierające cholesterol i zwalczania infekcji przez pochłaniające bakterie. Trzy drogi transportu pęcherzykowego to egzocytoza, endocytoza i transport wewnątrzkomórkowy.
w egzocytozie Komórka dostarcza określone cząsteczki, płyny i duże materiały do płynu na zewnątrz komórki. Termin egzocytoza pochodzi od przemieszczania się na zewnątrz („exo-„) komórki („-cyto-„) w procesie („-osis”). Egzocytoza rozpoczyna się, gdy wyspecjalizowane pęcherzyki wewnątrz komórki poruszają się w kierunku błony plazmatycznej. Pęcherzyki egzocytarne łączą się z lipidami w błonie osocza, tworząc otwór do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Wewnętrzna zawartość pęcherzyków egzocytarnych jest uwalniana do płynu pozakomórkowego, podczas gdy zawartość błon pęcherzykowych staje się częścią zewnętrznej błony komórkowej.
Egzocytoza dostarcza specjalne cząsteczki do miejsc docelowych poza komórką. U ludzi wyspecjalizowane komórki wydzielają enzymy trawienne w celu dostarczenia do żołądka i jelita cienkiego, a komórki gruczołów dokrewnych wydzielają hormony do krwi w celu dostarczenia do narządów docelowych. Ponieważ błony pęcherzyków egzocytarnych łączą się z błoną plazmatyczną, nowe cząsteczki lipidów i białka błonowe osocza są dostarczane przez egzocytozę w celu powiększenia komórki lub poprawy funkcji. W odpowiedzi na sygnały insulinowe, nowe transportery glukozy są syntetyzowane i dodawane do błon osocza przez egzocytozę pęcherzyków zawierających nowe białka nośnikowe.
w endocytozie komórki internalizują mały odcinek błony plazmatycznej, pochłaniając cząsteczki i duże cząstki, w tym mikroorganizmy, dostarczając zawartość do organelli komórkowych. Termin endocytoza oznacza pobranie wewnątrz („endo”) komórki w procesie. Istnieją dwie główne formy endocytozy: fagocytoza i pinocytoza. Wyspecjalizowana forma pinocytozy, endocytoza mediowana przez receptor, jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania wszystkich komórek.
podczas fagocytozy („phago” = jedzenie) błona plazmatyczna rozciąga się na zewnątrz i otacza duży obiekt, taki jak żywa komórka bakteryjna. Rozszerzające się warstwy otaczają obiekt i łączą się, tworząc duży pęcherzyk. Nowo utworzony pęcherzyk znajduje się wewnątrz pierwotnej błony plazmatycznej i może podróżować wewnątrz komórki do jej docelowego miejsca docelowego. Pęcherzyki fagocytarne zwykle łączą się w lizosomy w celu degradacji zawartości. Fagocytoza jest wyspecjalizowanym procesem wykonywanym przez niektóre mikroorganizmy lub mały podzbiór komórek w złożonych organizmach. U ludzi tylko białe krwinki wykonują fagocytozę, usuwając bakterie i inne drobne organizmy zakaźne z organizmu.
w przeciwieństwie do fagocytozy, pinocytoza („pino” = picie) występuje we wszystkich komórkach. Zamiast pochłaniać duże obiekty, pęcherzyki pinocytarne internalizują małe objętości płynu zewnątrzkomórkowego i związanych z nim cząsteczek. Pinocytoza pełni dwie ważne funkcje komórkowe. Po pierwsze, ważne jony i cząsteczki, takie jak żelazo, miedź i cząsteczki zawierające cholesterol, są dostarczane do wewnętrznych miejsc komórkowych poprzez pinocytozę. Po drugie, pinocytoza usuwa składniki błon osocza, które nie są już konieczne lub pożądane. Gdy sygnały komórkowe inicjują usuwanie określonych białek błonowych lub lipidów, pęcherzyki pinocytarne tworzą się wokół sekcji membrany, internalizując materiały do przechowywania lub degradacji. Aby uniknąć nadmiaru błony budować w komórkach o wysokiej szybkości wydzielania, pinocytic pęcherzyki mogą internalizować segmenty membrany w wysokim tempie, aby zrównoważyć wyjście i wejście zarówno błony lipidowej i płynów.
endocytoza pośredniczona przez Receptor jest wysoce regulowaną formą pinocytozy. Białka receptorowe osadzone w błonie osocza wiążą się ze specyficznymi cząsteczkami zewnątrzkomórkowymi i internalizacją sygnału. Białka cytoplazmatyczne często pomagają w tworzeniu pęcherzyków endocytarnych podczas endocytozy pośredniczonej przez receptor, tworząc płaszcz białek wokół pęcherzyka. Cząsteczki LDL zawierające Cholesterol dostają się do komórek poprzez wiązanie receptorów i regulowane wejście. Dodatkowo, niektóre wirusy inwazyjne ewoluowały w celu wykorzystania szlaków endocytarnych mediowanych przez receptor, wchodząc do komórek poprzez przyłączenie się do białek błonowych receptora. Po wejściu do środka wirusy wykorzystują enzymy i struktury komórkowe do reprodukcji i rozprzestrzeniania się, czasami zabijając komórkę gospodarza w tym procesie.
pęcherzyki Endocytarne i egzocytarne przemieszczają się wewnątrz komórek między organelami docelowymi a błoną osocza. Inne pęcherzyki wewnątrzkomórkowe podróżują przez układ endomembrany. Wewnętrzne pęcherzyki podróżują za pomocą wewnątrzkomórkowego systemu transportowego. Pęcherzyki przyłączają się do białek, które poruszają się wzdłuż sieci cytoszkieletu przez komórkę. Białka cytoszkieletowe zawierające sieć „systemu kolejowego” umożliwiają szybki i ukierunkowany transport przez komórki.
do prawidłowego funkcjonowania komórek wymagany jest szybki i ukierunkowany ruch pęcherzyków. Rozszerzone komórki nerwowe, takie jak te między ludzką ręką a kręgosłupem lub mózgiem, muszą szybko transportować pęcherzyki na duże odległości. Wiele komórek ludzkiego ciała przechowuje specjalne pęcherzyki wydzielnicze, które szybko przemieszczają się do powierzchni komórki, aby dostarczyć ich zawartość do przestrzeni zewnątrzkomórkowej w odpowiedzi na określone sygnały. Na przykład specjalne pęcherzyki zawierające enzym zwany katalazą są transportowane na powierzchnię komórki w celu zwalczania infekcji w odpowiedzi na obrażenia, takie jak cięcie. Gdy nadtlenek wodoru wlewa się na ranę, wydzielane enzymy katalazy wytwarzają Gaz tlenowy, tworząc pęcherzyki gazu.
Endocytoza i Egzocytoza
ta animacja pokazuje endocytozę i egzocytozę.