ENDOCYTOSIS: CÁC LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, VÍ DỤ CỦA CHÚNG - SINH HỌC - 2025

Quá trình nội bào bao gồm các quá trình cho phép xâm nhập hiệu quả các vật liệu khác nhau vào tế bào, cấu trúc màng tế bào là sự kiểm soát khá chặt chẽ, cả đầu vào và đầu ra, nhiều loại vật liệu ngoại bào và tế bào chất bao gồm cả vật liệu. Cùng với các quá trình khác như khuếch tán và thẩm thấu đơn giản, tế bào tích hợp vật liệu cần thiết cho chức năng thích hợp của tế bào.

Khi quá trình endocytosis xảy ra, các phân tử có kích thước phân tử lớn, các hạt và thậm chí cả hỗn hợp trong dung dịch đi vào. Điều này xảy ra do sự xâm nhập hoặc túi bắt nguồn từ màng và xâm nhập vào tế bào chất dưới dạng túi nơi chúng sẽ được xử lý bởi bộ máy tiêu hóa tế bào.

Nguồn: Tác phẩm phái sinh của Mariana Ruiz Villarreal: Gregor_0492

Quá trình endocytosis (sự xâm nhập của vật chất vào trong tế bào), cũng như quá trình exocytosis (quá trình vật chất rời khỏi tế bào), chỉ có ở các sinh vật nhân thực.

Tế bào nhân thực có nhu cầu năng lượng rất lớn, vì nó lớn hơn (trung bình gấp 1000 lần) so với bất kỳ sinh vật nhân sơ nào. Chính vì lý do này mà tế bào nhân thực cần các cơ chế cho phép xâm nhập các nguyên liệu để có nhiều phản ứng sinh tổng hợp xảy ra trong đó.

Các loại và đặc điểm của chúng

Thông qua quá trình nội bào, tế bào duy trì sự trao đổi hiệu quả với môi trường bên ngoài.

Trong cơ chế tế bào này, các vật liệu khá đa dạng có thể xâm nhập vào tế bào; do đó, quá trình nội bào có thể thay đổi tùy thuộc vào bản chất của vật chất được tế bào nhận chìm và nếu có các chất trung gian trong quá trình này.

Những quá trình trong đó tế bào từ màng sinh chất bao gồm các hạt lớn được gọi là quá trình thực bào. Tương tự như vậy, tế bào cũng có thể bao gồm các phân tử và các chất hòa tan khác, gọi loại endocytosis này là "pinocytosis".

Ngoài các quá trình này, vật liệu đi vào tế bào có thể được chọn trước đó trong các vùng chuyên biệt của màng sinh chất. Trong trường hợp này, quá trình nội bào được thực hiện qua trung gian của các thụ thể và vật chất đi vào tế bào sẽ được ghép nối với các thụ thể này để được chuyển vào bên trong tế bào trong các túi đặc biệt.

Tất cả các tế bào nhân thực đều hấp thụ chất lỏng và chất hòa tan thông qua quá trình pinocytosis, tuy nhiên, chỉ có một số tế bào chuyên biệt thực hiện quá trình thực bào, như chúng ta sẽ thấy ở phần sau.

-Phagocytosis

Thực bào

Thực bào là một dạng chuyên biệt của quá trình nội bào. Trong cơ hội này, các hạt hoặc phân tử lớn, bao gồm chất thải, vi sinh vật và các tế bào khác, được ăn vào thông qua sự xâm nhập của màng tế bào. Do bản chất của quá trình này, nó được coi là hành động "ăn" của tế bào.

Quá trình thực bào xảy ra như thế nào?

Các hạt được công nhận là "tiêu thụ" liên kết với các thụ thể (chuyên biệt) nhận biết chúng trên bề mặt tế bào. Các thụ thể này chủ yếu nhận ra dư lượng N-acetylglucosamide, mannose, ngoài ra còn có nhiều protein khác, kích hoạt sự kéo dài của các pseudopod bao quanh hạt và nhấn chìm nó.

Sự di chuyển của các giả này được xác định chủ yếu bởi hoạt động của các sợi actin và myosin trên bề mặt tế bào.

Sau khi được bắt giữ trong màng tế bào, chúng xâm nhập vào tế bào dưới dạng các túi lớn được gọi là thể thực bào. Chúng sẽ liên kết với lysosome (một bào quan tế bào có chứa nhiều loại enzym tiêu hóa) để tạo thành một không bào để xử lý, phá vỡ và phân hủy vật chất được gọi là phagolysosome.

Các phagolysosome có thể khá lớn và không đồng nhất vì kích thước và hình dạng của chúng được xác định bởi lượng vật chất đang được tiêu hóa.

Trong không bào tiêu hóa này, hoạt động của enzym tạo ra một lượng lớn các sản phẩm thiết yếu sẽ có sẵn để tế bào sử dụng làm nguồn năng lượng.

-Tăng bạch cầu

Dinh dưỡng của Động vật nguyên sinh. Tăng tế bào sinh dục. Hình ảnh của: Jacek FH (bắt nguồn từ Mariana Ruiz Villarreal). Được lấy và biên tập từ https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

Ngược lại với quá trình được giải thích ở trên, pinocytosis là một quá trình trong đó các phần tử nhỏ được ăn vào liên tục, trong hầu hết các trường hợp là ở dạng hòa tan. Tại đây, tế bào hấp thụ một lượng nhỏ vật chất với sự hình thành của các túi màng được giải phóng vào tế bào chất.

Quá trình pinocytosis về cơ bản được coi là hành động “uống” của tế bào, vì hầu hết vật chất đi vào tế bào là chất lỏng.

Pinocytosis xảy ra như thế nào?

Pinocytosis có thể xảy ra theo hai cách; theo cách “linh hoạt hoặc đơn giản” hoặc theo cách “hấp thụ”.

Cả hai loại pinocytosis khác nhau tùy thuộc vào cách các chất trong dung dịch hoặc các hạt nhỏ được nội hóa. Trong quá trình pinocytosis chất lỏng, các chất trong dung dịch đi vào tế bào như một hàm của gradient nồng độ với môi trường ngoại bào, và đến lượt nó, nó phụ thuộc vào tốc độ hình thành các túi pinocytic trong màng tế bào.

Quá trình hấp thụ pinocytosis là một quá trình hiệu quả hơn, tốc độ xâm nhập của các chất hòa tan vào tế bào chất cao gấp 100 đến 1000 lần so với khi nó được thực hiện bởi quá trình pinocytosis chất lỏng, tạo thành một quá trình đặc biệt của quá trình nội bào qua trung gian thụ thể.

-Tăng nội bào qua trung gian thụ thể

Quá trình tăng sinh nội bào qua trung gian thụ thể là một quá trình tăng sinh pinocytosis chuyên biệt và được nghiên cứu tốt nhất về các quá trình nội bào của tế bào. Tại thời điểm này, các chất đi vào dịch bào sẽ đi vào tế bào theo cách đã chọn thông qua sự tham gia của các thụ thể đặc hiệu được tìm thấy ở nồng độ lớn hơn trong các khu vực nhỏ của màng sinh chất.

Thông thường, các phân tử liên kết trước với các thụ thể được tìm thấy trong các vòng xoắn của bề mặt tế bào được gọi là "chỗ lõm phủ clathrin". Trong một số trường hợp, những chỗ lõm này chứa hơn 20 thụ thể, mỗi thụ thể đặc trưng cho một đại phân tử cụ thể.

Các túi được hình thành trong các vùng chuyên biệt này của màng, sẽ được bao phủ bởi protein clathrin, và sẽ bao gồm một khi túi được giải phóng trong tế bào chất các thụ thể màng (nhiều loại khác nhau), và cũng sẽ chứa một lượng nhỏ dịch ngoại bào. .

Ngược lại, trong quá trình pinocytosis chất lỏng, vật liệu đi vào tế bào không được chọn lọc và các túi hình thành trong màng tế bào không có bất kỳ lớp phủ nào bằng clathrin, mà thường là bởi các protein như caveolin. Quá trình này còn được gọi là quá trình nội bào không phụ thuộc clathrin.

Ngoài ra còn có một số không bào lớn hơn đưa vật chất trong dung dịch vào tế bào trong một quá trình được gọi là "tế bào đại tế bào". Trong quá trình này không có sự chọn lọc vật liệu.

Đặc trưng

Nội bào có rất nhiều chức năng trong tế bào, tuy nhiên những chức năng này khác nhau nếu đó là các sinh vật đơn bào hoặc đa bào hoặc loại yêu cầu mà tế bào có tại một thời điểm nhất định.

Chức năng thực bào

Quá trình này có thể được coi là một quá trình cho ăn chính hoặc một phương pháp bảo vệ và xử lý chất thải. Ở động vật nguyên sinh và sinh vật metazoan bậc thấp (ví dụ như amip), thực bào là cơ chế bắt giữ các mảnh thức ăn, cho dù chúng là chất thải, vi khuẩn hay động vật nguyên sinh khác.

Những sinh vật này phát hiện vật chất được ăn vào thông qua các thụ thể màng và bao bọc nó bằng các hình chiếu của màng, tạo thành một túi lớn sẽ được xử lý bên trong sinh vật.

Mặt khác, ở hầu hết các sinh vật, quá trình thực bào thực hiện các chức năng khác ngoài dinh dưỡng tế bào. Trong trường hợp này, quá trình thực bào được sử dụng bởi các tế bào chuyên biệt gọi là thực bào “chuyên nghiệp”, chúng sẽ loại bỏ cả chất thải và tác nhân xâm nhập ra khỏi cơ thể như một cơ chế bảo vệ.

Chức năng của pinocytosis

Chức năng của pinocytosis về cơ bản là đưa vật chất trong dung dịch vào tế bào. Các chất hòa tan và chất chuyển hóa được hấp thụ được dành cho quá trình trao đổi chất của tế bào và cũng được sử dụng trong quá trình tổng hợp một số protein quan tâm nhiều đến hoạt động của sinh vật.

Mặt khác, nguyên liệu đầu vào có thể được lựa chọn để cung cấp năng lượng đầu tiên cho quá trình trao đổi chất của tế bào.

Ví dụ

Quá trình nội bào xảy ra ở nhiều quy mô khác nhau trong các sinh vật nhân chuẩn. Sau đây chúng tôi sẽ đề cập đến một số ví dụ nổi bật:

Thực bào

Ở động vật có vú cũng như các động vật có xương sống khác, có một số lớp tế bào là một phần của mô máu được gọi là bạch cầu cùng nhau. Những tế bào này hoạt động giống như những tế bào thực bào chuyên nghiệp, có nghĩa là chúng là những tế bào chuyên dụng để ăn vật chất.

Đại thực bào, tế bào lympho và bạch cầu trung tính (bạch cầu), có nhiệm vụ loại bỏ và ăn các vi sinh vật lây nhiễm ra khỏi cơ thể.

Các tế bào thực bào trong máu thường hoạt động tốt nhất khi chúng có thể bẫy mầm bệnh trên bề mặt, chẳng hạn như thành mạch máu hoặc cục máu đông fibrin.

Các tế bào này tham gia vào các chức năng miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, thậm chí có những tế bào thực bào chuyên trình bày kháng nguyên để kích hoạt đáp ứng miễn dịch.

Ngoài ra, các đại thực bào "chủ yếu" chịu trách nhiệm nhận và loại bỏ khoảng 10 ¹¹ tế bào hồng cầu ra khỏi máu, cũng như các tế bào cũ và các chất thải khác, để duy trì quá trình đổi mới tế bào liên tục. Cùng với các tế bào lympho, chúng hoạt động trong việc tiêu diệt hầu hết các mầm bệnh trong cơ thể.

Pinocytosis

Quá trình pinocytosis thường khá hiệu quả trong việc kết hợp vật liệu ngoại bào. Trong quá trình pinocytosis hấp thụ, các thụ thể nằm trên các túi Foa có màng phủ clathrin có thể nhận ra các yếu tố tăng trưởng, các hormone khác nhau, các protein vận chuyển, cũng như lipoprotein và các protein khác.

Một ví dụ cổ điển của quá trình này là bắt giữ cholesterol từ các thụ thể trên màng. Cholesterol được vận chuyển vào máu dưới dạng lipoprotein, được huy động phổ biến nhất là LDC hoặc lipoprotein tỷ trọng thấp.

Tuy nhiên, rất nhiều chất chuyển hóa cũng được thu nhận trong quá trình này, chẳng hạn như vitamin B12 và thậm chí cả sắt, những vật liệu mà tế bào không thể chuyển hóa thông qua các quá trình vận chuyển tích cực. Cả hai đều xác định chất chuyển hóa trong quá trình tổng hợp hemoglobin, một loại protein chuyên vận chuyển oxy trong máu.

Mặt khác, vật chất cũng được tích hợp vào tế bào một cách hiệu quả, thông qua quá trình pinocytosis của chất lỏng. Trong các tế bào nội mô của mạch máu, các túi vận chuyển một lượng lớn chất hòa tan và chất lỏng từ máu đến khoang nội bào.

Endocytosis, "một quá trình quy mô lớn"

Quá trình nội bào là một quá trình rất phổ biến ở tế bào nhân thực, trong đó vật chất được tích hợp cả ở dạng dung dịch và ở dạng đại phân tử và thậm chí cả tế bào và vi sinh vật.

Trong trường hợp nội bào qua trung gian thụ thể, các chỗ lõm phủ clathrin chiếm khoảng 2% tổng bề mặt của màng tế bào. Mỗi chỗ lõm này có thời gian bán hủy là hai phút, khiến cho toàn bộ màng tế bào được nội hóa trong khoảng thời gian từ 1 đến 2 giờ.

Điều này có nghĩa là trung bình mỗi phút có 3 đến 5% màng tế bào được nội hóa, điều này cho chúng ta ý tưởng về tầm quan trọng của quá trình và sự đổi mới liên tục mà màng tế bào phải trải qua.

Ví dụ, đại thực bào hiện diện trong mô máu, "nhấn chìm" tới 35% thể tích tế bào chất của chúng trong khoảng một giờ, 3% màng sinh chất mỗi phút và 100% trong khoảng nửa giờ.

Bất lợi của quá trình nội bào

Mặc dù nó là một quá trình thiết yếu cho dinh dưỡng tế bào, hấp thụ các chất thải và bắt giữ các vi sinh vật bên ngoài, trong quá trình như nội bào qua trung gian thụ thể, nhiều vi rút và mầm bệnh xâm nhập vào tế bào. Cúm và HIV theo con đường này như một con đường xâm nhập trực tiếp vào tế bào.

Điều gì xảy ra sau quá trình nội bào?

Các túi được giải phóng vào tế bào chất và vật chất bao bọc bên trong chúng được xử lý bởi các lysosome. Trong lysosome có một pin enzim mạnh mẽ, nơi các chất có trong túi được phân giải thành các sản phẩm có thể sử dụng được bởi quá trình trao đổi chất của tế bào.

Tuy nhiên, trong quá trình phân hủy, các thành phần khác nhau của màng sinh chất được phục hồi. Các thụ thể cụ thể của vùng lõm được phủ clathrin và các vật liệu khác như các protein màng khác nhau, được gửi đến bộ máy Golgi hoặc bề mặt tế bào để được tái hòa nhập vào đó trong các túi tái chế.

Quá trình tái chế này rất thuận tiện và diễn ra cùng tốc độ với tốc độ hình thành các túi, vì màng tế bào chỉ tổng hợp 5% bề mặt của nó mỗi giờ.

Người giới thiệu

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Đánh giá nhanh Vi sinh vật học. Nhà xuất bản Wiley, Inc., New York, New York.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Sinh học tế bào cần thiết. New York: Khoa học Garland. Ấn bản lần 2
3. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brook: Sinh học của vi sinh vật. Giáo dục Pearson.
4. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Tế bào. (trang 397-402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Nguyên tắc tổng hợp của động vật học. New York: McGraw-Hill. Phiên bản ^thứ 14 .
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Sinh học tế bào và phân tử. Mexico. Biên tập Pearson Education.
7. Kühnel, W. (2005). Bản đồ tế bào học và mô học màu (xuất bản lần thứ 11) Madrid, Tây Ban Nha: Médica Panamericana biên tập.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). Cơ chế tiêu bào qua trung gian thụ thể. Eur J. Sinh hóa. 202: 689-699.