Proces exocytózy, typy, funkcie a príklady

Ten exocytóza Je to proces, ktorým bunka vylučuje materiál mimo cytoplazmy cez bunkovú membránu. Vyskytuje sa prostredníctvom vezikúl, ktoré sa nachádzajú v bunkovom interiéri, nazývané exozómy, ktoré sa spájajú s plazmatickou membránou a uvoľňujú ich obsah do vonkajšieho prostredia. Inverzný proces sa nazýva endocytóza.

Rovnako ako endocytóza, je to exkluzívny proces eukaryotických buniek. Funkcie endocytózy a exocytózy musia byť v dynamickej a presnej rovnováhe, aby bunková membrána udržala veľkosť a zloženie, ktoré ju charakterizujú.

Zdroj ladyofhats [CC0]

Exocytóza sa vyskytuje v bunke v prvom rade na odstránenie látok, ktoré nie sú trávené tráviacimi strojmi a ktoré sa vložili počas endocytického procesu. Okrem toho je to mechanizmus používaný na uvoľňovanie hormónov pri rôznych úrovniach buniek.

Exocytóza môže tiež transportovať látky bunkovou bariérou, ktorá naznačuje spojenie vstupných a výstupných procesov v bunke.

Látka sa môže zachytiť na jednej strane steny krvnej cievy prostredníctvom procesu pinocytózy, mobilizovať sa cez bunku a uvoľniť sa z druhej strany exocytózou.

[TOC]

Aké sú exozómy?

Exozómy sú malé membránové vezikuly rozmanitého pôvodu vylučované väčšinou buniek, a verí sa, že dôležité funkcie v medzibunkovej komunikácii vykonávajú. Aj keď boli exozómy nedávno opísané, záujem o tieto vezikuly sa v posledných rokoch dramaticky zvýšil.

Tento objav vzbudil obnovený záujem vo všeobecnej oblasti tajných membránových vezikúl, ktoré sa podieľajú na modulácii medzibunkovej komunikácie.

Exozómy boli spočiatku považované za veľmi špecifické bunkové organely s materiálom zlikvidovaným bunkou, pretože mali nežiaduce molekulárne zložky alebo „metabolické odpadky“. Boli tiež považovaní za symbol bunkovej smrti, pretože transportovali odpadové látky.

Avšak po zistení, že obsahujú proteíny, lipidy a genetický materiál (ako molekuly zapojené do regulácie, vrátane RNM a Microarn), sa dospelo k záveru, že môžu ovplyvniť bunky zložitejším spôsobom.

Spracovanie

Rovnakým spôsobom ako endocytóza, proces sekrécie buniek vyžaduje energiu vo forme ATP, pretože predstavuje aktívny proces. Golgi prístroj zohráva základnú úlohu pri exocytóze, pretože membrána, ktorá zabalí materiály určené pre bunkovú sekréciu, je z toho rozdelená.

Intracelulárne transportné vezikuly pochádzajú z Golgiho prístroja, pohybujúce sa s jeho obsahom cez cytoplazmu pozdĺž cytoplazmatických mikrotubulov smerom k bunkovej membráne, spájajú sa s ňou a uvoľňujú jej obsah do extracelulárnej tekutiny.

Endocytóza a exocytóza udržiavajú rovnováhu v bunke, ktorá umožňuje zachovať rozmery a vlastnosti plazmatickej membrány. Ak nie, membrána bunky by zmenila svoje rozmery, keď sa rozšírila pridaním membrány vylučovacích vezikúl, ktoré sa k nej pridajú.

Týmto spôsobom je nadbytok membrány pridaný v exocytóze opäť integrovaný endocytózou a vracia túto membránu cez endocytové vezikuly do Golgiho prístroja, kde sa recykluje.

Exozómy nepochádzajú z Golgiho aparátu

Nie všetok materiál pre exocytózu pochádza z trans -siete Golgiho aparátu. Časť z toho pochádza zo skorých endozómov. Sú to bunkové organely špecializované na prijímanie vezikúl vytvorených počas procesu endocytózy.

V rámci nich sa po zlúčení s endozómom časť obsahu znovu použije a transportuje do bunkovej membrány pomocou vezikúl, ktoré sa tvoria v samotnom endozóme.

Môže vám slúžiť: eukaryotická bunka

Na druhej strane, v predsynaptických termináloch sa neurotransmitery uvoľňujú v nezávislých vezikulách, aby sa urýchlila nervová komunikácia. Posledne menované sú často konštitutívne exocytózové vezikuly opísané neskôr.

Chlapci

Proces exocytózy môže byť konštitutívny alebo prerušovaný, posledný uvedený je tiež známy ako regulovaná exocytóza. Vezikuly môžu pochádzať z bunkových kompartmentov, ako sú primárne endozómy (ktoré tiež prijímajú endocytické vezikuly) alebo produkujú priamo v trans -doméne Golgiho talk.

Rozpoznávanie proteínov smerom k ceste exocytózy alebo iného bude poskytnuté detekciou oblastí zdieľaných medzi proteínmi.

Prostredníctvom konštitutívnej exocytózy

Tento typ exocytózy sa vyskytuje vo všetkých bunkách a nepretržite. Tu je veľa rozpustných proteínov nepretržite vylúčených na exter bunky.

Táto cesta exocytózy nie je regulovaná tým, čo je vždy v procese. V črevných kalciformných bunkách a fibroblastoch spojivového tkaniva je napríklad exocytóza konštitutívna, pretože sa vyskytuje neustále. Kalciformné bunky uvoľňujú hlienu neustále, zatiaľ čo fibroblasty uvoľňujú kolagén.

V mnohých bunkách, ktoré sú polarizované v tkanivách, je membrána rozdelená do dvoch rôznych domén (apikálna a bazolaterálna doména), ktoré obsahujú sériu proteínov súvisiacich s ich funkčnou diferenciáciou.

V týchto prípadoch sa z Golgiho trans siete proteíny selektívne transportujú do rôznych domén konštitutívnou cestou.

Toto sa vykonáva najmenej dvoma typmi konštitutívnych sekrečných vezikúl, ktoré sú nasmerované priamo na apikálnu alebo bazolaterálnu doménu týchto polarizovaných buniek.

Regulovaná cesta exocytózy

Tento proces je výlučný pre špecializované bunky na sekréciu, v ktorých je séria glandulárnych proteínov alebo produktov vybraných trans -doménou Golgiho aparátu a odoslaná do špeciálnych sekrečných vezikúl, kde sú koncentrované a potom sa uvoľňujú do extracelulárnej matrice, keď dostanú nejaké extracelulárny stimul.

Mnoho endokrinných buniek, ktoré ukladajú hormóny v sekrečných vezikulách, začína exocytóza až po rozpoznávaní signálu z bunkovej vonkajšej strany, čo je prerušovaný proces.

Fúzia vezikúl do bunkovej membrány je bežným procesom v rôznych typoch buniek (od neurónov po endokrinné bunky).

Proteíny zapojené do procesu regulovaného exocytózy

Do procesu exocytózy sú zapojené dve rodiny proteínov:

• Rab, ktorý sa stará o ukotvenie žlčníka na membráne a poskytuje špecifickosť vezikulárnej transporte. Spravidla sú spojené s GTP v ich aktívnej podobe.
• Na druhej strane, proteíny Snare čelia fúzii medzi membránami. Zvýšenie koncentrácie vápnika (CA2+) vo vnútri bunky funguje ako znamenie procesu.

RAB proteín rozpoznáva zvýšenie intracelulárneho CA2 a začína ukotvenie žlčníka do membrány. Oblasť žlčníka, ktorá sa zlúčila, otvára a uvoľňuje svoj obsah do extracelulárneho priestoru, zatiaľ čo žlčník sa spája s bunkovou membránou.

Exocytóza „bozky a behy“?

V tomto prípade žlčník, ktorý sa pripravuje na zlúčenie s membránou, nie je úplne, ale dočasne vytvára malý otvor v membráne. To je, keď vnútorná časť žlčníka príde do kontaktu s vonkajšou časťou bunky uvoľnením jej obsahu.

Póry sa zatvára bezprostredne po a žlčník je na cytoplazmatickej strane. Tento proces je úzko spojený so synapsiou Hippocampus.

Môže vám slúžiť: Monoblasty: Charakteristiky, morfológia, funkcie

Funkcia

Bunky vykonávajú proces exocytózy na transport a uvoľňovanie veľkých a lipofóbnych molekúl, ako sú syntetizované proteíny v bunkách. Je to tiež mechanizmus, ktorým sa oddeľujú od odpadu, ktorý zostáva v lyzozómoch po intracelulárnom trávení.

Exocytóza je dôležitým sprostredkovateľom pri aktivácii proteínov, ktoré zostávajú uložené a neaktívne (zimogény). Napríklad tráviace enzýmy sa vyrábajú a skladujú, aktivované po uvoľnení z buniek do črevného lúmenu prostredníctvom uvedeného procesu.

Exocytóza môže tiež pôsobiť ako proces transkitózy. Ten pozostáva z mechanizmu, ktorý umožňuje niektorým látky a molekúl prechádzať cytoplazmou bunky, ktorá prechádza do extracelulárnej oblasti do inej extracelulárnej oblasti.

Pohyb vezikúl transcitózy závisí od bunkového cytoskeletu. Actínové mikrovlákry majú motorickú úlohu, zatiaľ čo mikrotubuly označujú smer, po ktorom bude nasledovať žlčník.

Transcitóza umožňuje veľké molekuly prekročiť epitel, zostávajúci nezranený. V tomto procese deti absorbujú materské protilátky mliekom. Tieto sa absorbujú na apikálnom povrchu črevného epitelu a uvoľňujú sa smerom k extracelulárnej tekutine.

Exozómy ako medzibunkoví poslovia

V imunitnom systéme zohrávajú v medzibunkovej komunikácii dôležitú úlohu vylučovaciu vezikuly alebo exozómy. Ukázalo sa, že niektoré bunky, ako sú B lymfocyty, vylučujú exozómy s základnými molekulami pre adaptívnu imunitnú odpoveď.

Tieto exozómy majú tiež MHC-špecifické MHC-transptidy na špecifické T bunky imunitného systému.

Dendritické bunky tiež vylučujú exozómy s komplexmi peptidov MHC, ktoré indukujú protinádorové imunitné reakcie. Rôzne štúdie naznačili, že tieto exozómy vylučujú niektoré bunky a iné zachytené inými.

Týmto spôsobom sa pridávajú alebo získajú dôležité molekulárne prvky, ako sú antigény alebo peptidové komplexy, ktoré zvyšujú rozsah antigénov prezentovaných buniek.

Podobne tento proces výmeny informácií zvyšuje účinnosť indukcie imunitných reakcií alebo dokonca negatívnych signálov, ktoré vedú k smrti cieľovej bunky.

Niektoré pokusy sa uskutočnili pri používaní exozómov, ako je typ liečby rakoviny u ľudí, s účelom prenosu informácií, ktoré modulujú nádorové bunky, čo ich vedie k apoptóze.

Príklady

V organizmoch, ako je protozoa a huby, ktoré majú intracelulárne trávenie, sa výživové látky absorbujú fagocytózou a neživé zvyšky sa extrahujú z bunky exocytózou. Avšak v iných organizmoch sa tento proces stáva zložitejším.

Exocytóza u stavovcov

U cicavcov počas tvorby erytrocytov sa jadro spolu s ďalšími organelskými zmluvami stáva pozostatkami. Toto je potom zabalené do žlčníka a vytlačí sa z bunky procesom exocytózy.

Naopak, mnoho endokrinných buniek, ktoré ukladajú hormóny v vylučovacích vezikulách, začína exocytóza až po rozpoznávaní signálu z exteru buniek.

Exocytóza spĺňa dôležité úlohy v niektorých mechanizmoch reakcií tela, ako je napríklad zápal. Tento mechanizmus reakcie je sprostredkovaný hlavne histamínom prítomným v jačmeňových bunkách.

Keď sa histamín uvoľňuje do exteriéru buniek exocytózou, umožňuje dilatáciu krvných ciev, čo ich robí priepustnejším. Okrem toho sa zvyšuje citlivosť v nervoch senzorov, čo spôsobuje príznaky zápalu.

Exocytóza pri uvoľňovaní neurotransmiterov

Neurotransmitery sa pohybujú rýchlo cez synaptickú úniu spojením receptorov postsynaptickej časti. Ukladanie a uvoľňovanie neurotransmiterov sa vykonáva procesom niekoľkých krokov.

Môže vám slúžiť: erytroblasty: čo sú erytropoéza, súvisiace patológie

Jedným z najrelevantnejších krokov je spojenie synaptických vezikúl s presynaptickou membránou a uvoľňovanie jej obsahu exocytózou na synaptickú štrbinu. Týmto spôsobom sa vyskytuje uvoľňovanie serotonínu neuronálnymi bunkami.

V tomto prípade je mechanizmus vyvolaný depolarizáciou buniek, ktorá indukuje otvorenie vápnikových kanálov a keď vstúpi do bunky, podporuje mechanizmus vylúčenia tohto neurotransmitera prostredníctvom vylučovacích vezikúl.

Exocytóza v iných eukaryotoch

Exocytóza je prostriedok, pomocou ktorého sú membránové proteíny implantované do bunkovej membrány.

V rastlinných bunkách sa exocytóza používa v konštitúcii bunkových stien. Prostredníctvom tohto procesu niektoré proteíny a určité uhľohydráty, ktoré boli syntetizované v Golgiho aparáte, na vonkajšiu stranu membrány, ktoré sa majú použiť pri výstavbe uvedenej štruktúry.

V mnohých protistoch s neprítomnou bunkovou stenou existujú kontraktilné vakuoly, ktoré vykonávajú funkciu bunkových čerpadiel, rozpoznávajú prebytočnú vodu vo vnútri buniek a vylučujú ju mimo nej, čo poskytuje mechanizmus osmotického regulácie. Prevádzka kontraktilnej vakuoly sa vykonáva ako proces exocytózy.

Niektoré vírusy používajú exocytózu

Vírusy DNA s obalom používajú exocytózu ako mechanizmus oslobodenia. Po násobení a zostavení virionu v hostiteľskej bunke a akonáhle získa obalovú membránu nukleoproteínu, opúšťa bunkové jadro a emigruje do endoplazmatického retikula a odtiaľ po vylúčených vezikech.

Prostredníctvom tohto mechanizmu uvoľňovania zostáva hostiteľská bunka bez zjavného poškodenia, na rozdiel od mnohých iných vírusov rastlín a zvierat, ktoré spôsobujú bunkovú autolýzu, aby sa z týchto buniek dostali.

Odkazy

1. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Základná bunková biológia. New York: Garland Science. 2. vydanie
2. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Biológia molekulárnej bunky. Garland Science, Taylor a Francis Group.
3. Cooper, G. M., Hausman, r. A. & Wright, n. (2010). Bunka. (PP. 397-402). Marbán.
4. Devlin, T. M. (1992). Učebnica biochémie: s klinickými koreláciami. John Wiley & Sons, Inc.
5. Dikeakos, J. D., & Reudelhuber, T. L. (2007). Posielanie bielkovín do hustých jadrových sekrečných granoulov: stále veľa na vyriešenie. The Journal of Cell Biology, 177 (2), 191-196.
6. Hickman, C. P, Roberts, L. Siež., Keen, s. L., Larson, a., I'anson, h. & Eisenhour, D. J. (2008). Integrované priroty zoológie. New York: McGraw-Hill. 14^th Vydanie.
7. Madigan, m. Tón., Martinko, J. M. & Parker, J. (2004). Brock: Biológia mikroorganizmu. Pearson Vzdelanie.
8. Maravillas-Montero, J. L., & Martínez-Cortés, i. (2017). Exozómy buniek prezentujúcich antigén a ich úlohu pri regulácii imunologických reakcií. Časopis México México, 64 (4), 463-476.
9. Pacheco, m. M., Diego, m. Do. P., & Garcia, P. M. (2017). Histológia rastlín a zvierat Atlas. Ambick: Didaktika experimentálnych vied, (90), 76-77.
10. Silverthorn, D. Alebo. (2008). Human Physiology/Human Fyziológia: integrovaný prístup. Edimatizovať. Pan -American Medical.
11. Stanier, r. A. (Devätnásť deväťdesiat šiestich). Mikrobiológia. Obrátil som sa.
12. Stevens, C. F., & Williams, J. H. (2000). „Kiss and Run“ exocytóza pri hippocampálnych synapsiách. Zborník Národnej akadémie vied, 97 (23), 12828-12833.
13. Théry, C. (2011). Exozómy: sekretizované vezikulárne a medzibunkové komunikácie. F1000 Biology Reports, 3.