的内吞作用包括允许各种材料的至小区中的有效条目中的细胞膜的结构是一个相当严格的控制,输入和输出,多种细胞外和细胞质材料包括材料的工艺。与其他过程(例如简单的扩散和渗透)一起,细胞整合了正常细胞功能所需的物质。
当发生内吞作用过程时,大分子的分子,颗粒甚至溶液中的混合物进入。这是由于起源于膜并以囊泡形式进入细胞质的内陷物或囊囊发生,在那里它们将被细胞消化机构处理。
资料来源:Mariana Ruiz Villarreal衍生作品:Gregor_0492
内吞作用(物质进入细胞的过程)以及胞吐作用(物质离开细胞的过程)在真核生物中是专有的。
真核细胞比任何原核生物都要大(平均大1000倍),因此对能量的需求很高。正是由于这个原因,真核细胞需要允许物质进入的机制,从而在其中发生多种生物合成反应。
类型及其特征
通过内吞作用,细胞与外界环境保持有效交换。
在这种细胞机制中,各种各样的物质可以进入细胞。因此,内吞作用过程可以根据被细胞吞噬的物质的性质以及过程中是否存在介体而变化。
来自质膜的细胞包含大颗粒的那些过程称为吞噬作用。类似地,细胞还可以包含分子和其他溶解的物质,称这种内吞作用为“胞饮作用”。
除了这些过程之外,进入细胞的材料可以事先在质膜的特定区域进行选择。在这种情况下,内吞作用是由受体介导的,进入细胞的物质与这些受体偶联,被转移到特殊囊泡中的细胞内部。
所有真核细胞都通过胞吞作用吸收液体和溶质,但是,只有少数专门的细胞会进行吞噬作用,这将在后面看到。
-吞噬作用
吞噬作用
吞噬作用是内吞作用的一种特殊形式。在这个机会中,大颗粒或分子(包括废物,微生物和其他细胞)通过细胞膜的侵入而被摄入。由于该过程的性质,建议将其作为“进食”的细胞作用。
吞噬作用如何发生?
被识别为“消耗”的颗粒与识别其在细胞表面的(特殊)受体结合。除了许多其他蛋白质外,这些受体还主要识别N-乙酰氨基葡糖残基(甘露糖),这会触发围绕颗粒的伪足的延伸并将其吞噬。
这些伪足的运动主要由肌动蛋白和肌球蛋白丝在细胞表面的作用决定。
一旦被捕获在细胞膜中,它们便以称为吞噬体的大囊泡的形式进入细胞质。它们将与溶酶体(含有多种消化酶的细胞器)结合形成液泡,用于加工,分解和降解称为吞噬体的物质。
噬菌体可能很大且异质,因为它们的大小和形状取决于被消化的物质的量。
在这种消化液中,酶促活性产生大量必需产物,这些产物可被细胞用作能源。
-胞饮作用
原生动物的营养。胞饮作用。图片提供者:Jacek FH(来自Mariana Ruiz Villarreal)。从https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg进行编辑。
与上述过程相反,胞饮作用是连续摄入小颗粒的过程,小颗粒在大多数情况下呈可溶形式。在此,细胞吞噬了少量物质,形成了释放到细胞质中的膜小泡。
胞饮作用基本上被认为是“饮酒”的细胞作用,因为进入细胞的大多数物质都是液体。
胞饮作用如何发生?
胞饮作用可通过两种方式发生:以“流畅或简单”的方式或以“吸收”的方式。
两种类型的胞饮作用都取决于溶液或小颗粒中物质的内在化方式。在流体的胞饮作用中,溶液中的物质根据细胞外培养基中浓度梯度的作用进入细胞,这又取决于胞膜囊泡在细胞膜中形成的速度。
吸收性胞饮作用是一个更有效的过程,溶质进入细胞质的速率比通过流体胞饮作用进行的高100到1000倍,是受体介导的内吞作用的特殊过程。
-受体介导的内吞作用
受体介导的内吞作用是专门的胞吞作用过程,是对细胞内吞作用过程的最深入研究。在这一点上,进入胞质溶胶的物质通过特定受体的参与以一种选择的方式进入胞质溶胶,这些受体在质膜的小部分中浓度更高。
这些分子通常预先与在细胞表面卷积中发现的称为“ clathrin包被的凹陷”的受体缔合。在某些情况下,这些凹陷包含20多种受体,每种受体都特定于特定的大分子。
在膜的这些特定区域中形成的囊泡将被网格蛋白包被,并且一旦囊泡在细胞质中释放,膜囊泡就会被吸收(各种类型的囊泡),并且还会内化少量的细胞外液。
相反,在流体胞吞作用中,没有选择进入细胞的物质,并且在细胞膜上形成的囊泡没有包被网格蛋白的任何涂层,但是更常见的是被蛋白质(例如小窝蛋白)包被。该过程也称为网格蛋白非依赖性内吞作用。
还有一些较大的液泡以称为“巨噬细胞增多症”的过程将溶液中的物质进入细胞。在此过程中,没有材料选择性。
特征
内吞作用在细胞内具有各种各样的功能,但是,如果是单细胞或多细胞生物,或者在特定时间细胞具有的要求类型,则这些功能会有所不同。
吞噬功能
该过程可以被视为主要的进料过程或防御和废物处理方法。在原生动物和后生动物较低的生物(例如变形虫)中,吞噬作用是捕获食物颗粒的一种机制,无论它们是废物,细菌还是其他原生动物。
这些生物体通过膜受体检测到要摄入的物质,并将其包裹在膜突中,形成一个大的囊泡,将在生物体内进行处理。
另一方面,在大多数生物中,吞噬作用履行细胞营养以外的功能。在这种情况下,吞噬作用被称为“专业”吞噬细胞的特殊细胞利用,这将作为一种防御机制,从体内消除废物和入侵物质。
胞饮作用
胞饮作用基本上是将溶液中的物质包括到细胞中。吸收的溶质和代谢物将用于细胞代谢,也可用于合成对机体功能极为重要的几种蛋白质。
另一方面,可以选择进入的材料为细胞代谢提供第一手的能量。
例子
内吞作用在真核生物内以各种规模发生。在这里,我们将提到一些出色的例子:
吞噬作用
在哺乳动物以及其他脊椎动物中,有几类细胞属于血液组织,被称为白细胞。这些细胞的行为就像专业吞噬细胞一样,这意味着它们是吞噬物质的专门细胞。
巨噬细胞,淋巴细胞和嗜中性白细胞(白细胞)负责清除和吸收人体中的传染性微生物。
血液中的吞噬细胞可以将病原体捕获在表面(例如血管壁或血纤维蛋白凝块)上,因此通常效果最好。
这些细胞参与特异性和非特异性免疫功能,甚至有吞噬细胞专门提呈抗原以触发免疫反应
除此之外,巨噬细胞“主要”负责吞噬并消除血液中大约10 11个红细胞以及其他旧细胞和废物,以维持连续的细胞更新过程。它们与淋巴细胞一起破坏体内大多数病原体。
胞饮作用
胞饮作用通常在掺入细胞外物质方面非常有效。在吸收性胞饮作用中,位于网格蛋白包被的膜窝囊泡上的受体可以识别生长因子,各种激素,载体蛋白以及脂蛋白和其他蛋白。
该过程的一个典型例子是从膜上的受体捕获胆固醇。胆固醇以脂蛋白的形式运输到血液中,最常动员的是LDC或低密度脂蛋白。
但是,在此过程中还捕获了多种代谢产物,例如维生素B12甚至铁,这些是细胞无法通过主动转运过程内化的物质。两者都决定了血红蛋白(一种专门用于血液中氧气运输的蛋白质)的合成中的代谢产物。
另一方面,通过流体胞吞作用,物质也有效地整合到细胞中。在血管的内皮细胞中,囊泡将大量的溶质和液体从血流输送到细胞内空间。
胞吞作用,“大规模过程”
内吞作用是真核细胞中非常普遍的过程,其中物质以溶液形式以及大分子形式甚至整个细胞和微生物被整合。
在受体介导的内吞作用的情况下,网格蛋白包被的凹陷占据细胞膜总表面的约2%。这些凹陷中的每一个都有两分钟的半衰期,这导致整个细胞膜在1-2小时内被内化。
这意味着平均每分钟有3%到5%的膜被内化,这使我们对过程的大小和细胞膜经历的连续更新有了一个概念。
例如,存在于血液组织中的巨噬细胞在大约一个小时内“吞噬”其细胞质体积的35%,每分钟3%的质膜,在大约半小时内“吞噬”其100%。
内吞作用的缺点
尽管它是细胞营养,吸收废物和捕获外部微生物的重要过程,但在诸如受体介导的内吞作用等过程中,许多病毒和病原体进入细胞。流感和HIV遵循这种途径,作为进入细胞的直接途径。
内吞后会发生什么?
释放到细胞质中的囊泡及其所包含的物质被溶酶体处理。在溶酶体中,有一个强大的酶电池,其中存在于囊泡中的物质通过细胞代谢被降解为有用的产品。
然而,在降解过程中,质膜的各种成分被回收。包被网格蛋白和其他材料(例如各种膜蛋白)的凹陷的特定受体被发送到高尔基体或细胞表面,以在回收囊泡中重新整合到其中。
由于细胞膜每小时仅合成其表面的5%,因此这种回收过程非常方便,并且与形成囊泡的速度相同。
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