אנדוציטוזיס: סוגים ומאפייניהם, תפקודים, דוגמאות - ביולוגיה - 2025

אנדוציטוזה כולל תהליכים המאפשרים כניסת יעיל של חומרים שונים אל התא מבנה קרום התא הוא פקד מוקפד למדי, הן קלט ופלט, מגוון של חומרים כולל חומר תאי ו ציטופלסמית. יחד עם תהליכים אחרים כמו דיפוזיה פשוטה ואוסמוזה, התא משלב את החומר הדרוש לתפקוד תקין של התא.

כאשר מתרחש תהליך האנדוציטוזה, נכנסות מולקולות בגודל מולקולרי גדול, חלקיקים ואפילו תערובות בתמיסה. זה מתרחש מפתיחות או שקיות שמקורן בקרום ונכנסות לציטופלזמה בצורה של שלפוחיות בהן יעובדו על ידי מכונות העיכול התאיות.

מקור: יצירה נגזרת של מריאנה רייז וילאריאל: גרגור_0492

תהליך האנדוציטוזה (כניסת החומר לתא), כמו גם האקסוציטוזיס (תהליך החומר העוזב את התא), הם בלעדיים באורגניזמים אוקיאורוטיים.

לתא האוקריוטי יש דרישות אנרגיה גדולות, מכיוון שהוא גדול (בממוצע פי 1000 גדול יותר) מכל אורגניזם פרוקריוטי. מסיבה זו, התא האוקריוטי זקוק למנגנונים המאפשרים כניסה של חומרים כך שמתרחשים בו מגוון גדול של תגובות ביוסינתטיות.

סוגים ומאפייניהם

בתהליך של אנדוציטוזה התא שומר על חילוף יעיל עם הסביבה החיצונית.

במהלך מנגנון סלולרי זה, חומרים מגוונים למדי יכולים להיכנס לתא; לפיכך, תהליך האנדוציטוזיס יכול להשתנות בהתאם לאופי החומר שנבלע על ידי התא ואם יש מתווכים בתהליך.

התהליכים שבהם התא מקרום הפלזמה מקיף חלקיקים גדולים נקראים פגוציטוזיס. באופן דומה, התא יכול גם להקיף מולקולות וחומרים מומסים אחרים, המכנה סוג זה של אנדוציטוזיס "פינוציטוזיס".

בנוסף לתהליכים אלה, ניתן לבחור בעבר את החומר שנכנס לתא באזורים מיוחדים של קרום הפלזמה. במקרה זה, אנדוציטוזיס מתווך על ידי קולטנים והחומר שנכנס לתא משודך לקולטנים אלו כדי להיות מועבר אל פנים התא בשלפוחיות מיוחדות.

כל התאים האוקריוטים סופגים נוזלים ומומסים באמצעות פינוציטוזיס, אולם רק מעט תאים המתמחים מבצעים את תהליך הפגוציטוזה, כפי שנראה בהמשך.

-פגוציטוזיס

פגוציטוזיס

פגוציטוזיס היא צורה מיוחדת של אנדוציטוזיס. בהזדמנות זו, חלקיקים גדולים או מולקולות, הכוללים חומרי פסולת, מיקרואורגניזמים ותאים אחרים, נבלעים באמצעות פלישות לקרום התא. בשל אופיו של תהליך זה הוא מוצע כפעולה הסלולרית של "אכילה".

כיצד מתרחשת פגוציטוזיס?

חלקיקים שמוכרים כ"צרכים "נקשרים לקולטנים (מתמחים) שמזהים אותם על פני התא. קולטנים אלה מכירים בעיקר שאריות N-acetylglucosamide, mannose, בנוסף לחלבונים רבים אחרים, המפעילים את הרחבתם של pseudopods המקיפים את החלקיק ומעטים אותו.

תנועתם של פסאודופודיה זו נקבעת בעיקר על ידי פעולת חוטי אקטין ומיוזין על פני התא.

לאחר שנלכדו בקרום התא, הם נכנסים לציטוזול בצורה של שלפוחיות גדולות הנקראות פגוזומים. אלה יתחברו לליזוזום (אברון תאי המכיל מגוון רחב של אנזימי עיכול) ליצירת חלל ריק לעיבוד, פירוק ומחפיר שנקרא פגוליסוזום.

הפגוליסוזומים יכולים להיות גדולים למדי והטרוגניים שכן גודלם וצורתם נקבעים על ידי כמות החומר שמתעכל.

בתוך vakuole עיכול זה, הפעילות האנזימטית מייצרת כמות גדולה של מוצרים חיוניים שיהיו זמינים לשימוש כמקור אנרגיה על ידי התא.

-פינוציטוזיס

תזונה של פרוטוזואה. פינוציטוזיס. תמונה מאת: Jacek FH (נגזרת ממריאנה רויז וילאריאל). צולם ונערך מ https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

בניגוד לתהליך שהוסבר לעיל, פינוציטוזיס הוא תהליך בו נבלעים ברציפות חלקיקים קטנים, שברוב המקרים הם במצב מסיס. כאן התא מתאחד כמויות קטנות של חומר עם היווצרות שלפוחית ​​הממברנה המשתחררת לציטופלזמה.

תהליך הפינוציטוזה נחשב למעשה לפעולה התאית של "שתייה", מכיוון שרוב החומר שנכנס לתא הנוזל.

כיצד מתרחשת פינוציטוזיס?

Pinocytosis יכול להופיע בשתי דרכים; בצורה "נוזלית או פשוטה" או בצורה "סופגת".

שני סוגי הפינוציטוזות משתנים בהתאם להפנמת חומרים בתמיסה או בחלקיקים קטנים. בפינוציטוזה נוזלית, חומרים בתמיסה נכנסים לתא כפונקציה של שיפוע ריכוז עם המדיום החוץ תאי, וזה בתורו תלוי במהירות שבה נוצרות שלפוחיות פינוציטיות בקרום התא.

פינוציטוזיס ספיגה הוא תהליך יעיל יותר, שיעור הכניסה של המומסים לציטופלסמה גדול פי 100 עד 1000 מאשר כאשר הוא מתבצע על ידי פינוציטוזיס נוזלים, המהווה תהליך מיוחד של אנדוציטוזיס מתווך קולטנים.

אנדוציטוזה בתיווך קולטור

אנדוציטוזיס בתיווך קולטנים הוא תהליך פינוציטוזיס מתמחה והנחקר ביותר על תהליכי האנדוציטוזה התאית. בשלב זה, החומרים שנכנסים לציטוזול נכנסים לציטוזול בדרך שנבחרה דרך השתתפותם של קולטנים ספציפיים שנמצאים בריכוז רב יותר בסקטורים קטנים של קרום הפלזמה.

המולקולות מקושרות לרוב מראש לקולטנים שנמצאים בהתמכרויות של פני התא הנקראים "שקעים מצופים קלתרין." שקעים אלו מכילים במקרים מסוימים יותר מ- 20 קולטנים, שכל אחד מהם ספציפי למיקרומולקולה מסוימת.

שלפוחיות הנוצרות באזורים מיוחדים אלה של הממברנה יצופות על ידי חלבון קלתרין, ויכללו ברגע שהשתית תשוחרר בציטופלסמה את קולטני הממברנה (סוגים שונים מהם), וגם יפנימו כמויות קטנות של נוזל חוץ תאי .

לעומת זאת בפינוציטוזה נוזלית החומר שנכנס לתא לא נבחר והפיתולים הנוצרים בקרום התא אינם מציגים שום ציפוי קלתרין, אלא בתדירות גבוהה יותר על ידי חלבונים כמו קוואולין. תהליך זה נקרא גם אנדוציטוזה עצמאית קלתרין.

ישנם גם כמה vacuoles גדולים יותר אשר מזינים חומר בתמיסה לתא בתהליך המכונה "מקרופינוציטוזיס". במהלך תהליך זה אין סלקטיביות מהותית.

מאפיינים

לאנדוציטוזיס יש מגוון רחב של פונקציות בתוך התא, אולם אלה משתנות אם מדובר באורגניזמים חד-תאיים או רב-תאיים או בסוג הדרישות שיש לתא בזמן מסוים.

תפקודי פגוציטוזיס

התהליך יכול להיחשב כתהליך הזנה ראשוני או שיטת הגנה ופינוי פסולת. בפרוטוזואה ובאורגניזמים מטאזואיים נמוכים יותר (למשל אמבות), פגוציטוזיס הוא מנגנון לכידת חלקיקי מזון, בין אם מדובר בחומרי פסולת, חיידקים או פרוטוזואה אחרת.

אורגניזמים אלה מגלים את החומר שיש להטמיע דרך קולטני הממברנה ומקיף אותו עם הקרנות הממברנה ויוצרים שלפוחית ​​גדולה שתעובד בתוך האורגניזם.

לעומת זאת, ברוב האורגניזמים, הפגוציטוזה ממלאת פונקציות שאינן תזונה תאית. במקרה זה, הפגוציטוזיס משמשת תאים מיוחדים הנקראים פגוציטים "מקצועיים", אשר יבטלו גם חומרי פסולת וגם חומרים פולשים מהגוף כמנגנון הגנה.

פונקציות של פינציטוזיס

תפקוד הפינוציטוזיס הוא בעצם לכלול חומר בתמיסה בתא. המומסים והמטבוליטים הספוגים מיועדים למטבוליזם התאית ומשמשים גם לסינתזה של כמה חלבונים בעלי עניין רב בתפקוד האורגניזם.

מצד שני, ניתן לבחור את החומר הנכנס כדי לספק אנרגיה ממקור ראשון למטבוליזם התא.

דוגמאות

אנדוציטוזיס מתרחשת בסקאלות שונות בתוך אורגניזמים אוקיארוטים. כאן נזכיר כמה דוגמאות מצטיינות:

פגוציטוזיס

אצל יונקים כמו גם בעלי חוליות אחרות, ישנם מספר קבוצות של תאים המהווים חלק מרקמת הדם המכונה תאי דם לבנים יחד. תאים אלה פועלים כמו פגוציטים מקצועיים, מה שאומר שהם תאים מיוחדים בגזירת חומר.

מקרופאגים, לימפוציטים ונויטרופילים (לויקוציטים), אחראים על חיסול ובליעת מיקרואורגניזמים זיהומיים מהגוף.

Phagocytes בדם בדרך כלל עובדים הכי טוב כאשר הם יכולים ללכוד את הפתוגן על פני השטח, כמו קיר של כלי דם או קריש פיברין.

תאים אלה משתתפים בתפקודים חיסוניים ספציפיים ולא ספציפיים, ישנם אפילו פגוציטים המתמחים בהצגת אנטיגנים כדי לעורר את התגובה החיסונית

בנוסף לכל אלה, מקרופאגים "בעיקר" אחראיים על חיטוט וחיסול של כ -10 ¹¹ תאי דם אדומים מהדם, כמו גם תאים ישנים וחומרי פסולת אחרים, כדי לשמור על תהליך של התחדשות תאים רציפה. יחד עם לימפוציטים הם פועלים בהרס של מרבית הפתוגנים בגוף.

פינוציטוזיס

תהליך הפינוציטוזה הוא בדרך כלל יעיל למדי בשילוב חומר חוץ תאי. בפינוציטוזיס ספיגה, קולטנים הממוקמים על גבי שלפוחית ​​הקרום המצופה קלתרין יכולים לזהות גורמי גדילה, הורמונים שונים, חלבוני נשא, כמו גם ליפופרוטאינים וחלבונים אחרים.

דוגמא קלאסית לתהליך זה היא לכידת כולסטרול מקולטנים על הממברנה. הכולסטרול מועבר לזרם הדם בצורה של ליפופרוטאינים, כאשר הגיוס הנפוץ ביותר הוא LDC או ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה.

עם זאת, מגוון גדול של מטבוליטים כמו ויטמין B12 ואפילו ברזל נלכדים בתהליך, חומרים שהתא אינו יכול להפנים באמצעות תהליכי הובלה פעילים. שניהם קובעים מטבוליטים בסינתזה של המוגלובין, חלבון המתמחה בהובלת חמצן בדם.

מצד שני, חומר משולב בתא גם ביעילות, באמצעות פינוציטוזה נוזלית. בתאי אנדותל של כלי דם, שלפוחית ​​השיניים מעבירה כמות גדולה של מומסים ונוזלים מזרם הדם לחלל התוך תאי.

אנדוציטוזיס, "תהליך בקנה מידה גדול"

אנדוציטוזיס הוא תהליך נפוץ מאוד בתאים אוקריוטיים, בו חומר משולב הן בתמיסה והן בצורה של מקרולולקולות ואפילו תאים שלמים ומיקרואורגניזמים.

במקרה של אנדוציטוזיס בתיווך קולטן, שקעים מצופים קלתרין תופסים כ -2% מכל השטח של קרום התא. לכל אחת מהדיכאונות הללו אורך חיים של שתי דקות מה שגורם להפנמת קרום התא כולו בפרק זמן של בין שעה לשעתיים.

המשמעות היא ש -3 עד 5% מהקרום מופנמים בכל דקה בממוצע, מה שנותן לנו מושג על גודל התהליך וההתחדשות הרציפה שעוברת קרום התא.

מקרופאגים שנמצאים ברקמת הדם, למשל, "בולטים" עד 35% מהנפח הציטופלזמתי שלהם בכשעה, 3% מממברנה הפלזמה בכל דקה, ו- 100% בכחצי שעה.

החיסרון של אנדוציטוזיס

אף על פי שמדובר בתהליך חיוני לתזונה סלולרית, ספיגת חומרי הפסולת ולכידת מיקרואורגניזמים חיצוניים, במהלך תהליכים כמו אנדוציטוזיס בתיווך קולטן נכנסים לתא נגיפים רבים ופתוגנים. שפעת ו- HIV הולכים בדרך זו כדרך ישירה להיכנס לתא.

מה קורה לאחר אנדוציטוזיס?

השלפוחיות המשתחררות לציטופלזמה והחומר המוקף על ידין מעובד על ידי הליזוזומים. בליזוזומים קיימת סוללה אנזימטית עוצמתית בה החומרים הקיימים בשלפוחית ​​מושברים למוצרים שמישים על ידי חילוף חומרים סלולרי.

עם זאת, בתהליך השפלה, מתאוששים רכיבים שונים של קרום הפלזמה. הקולטנים הספציפיים של השקעים המצופים קלתרין וחומרים אחרים כמו חלבוני ממברנה שונים, נשלחים למנגנון גולגי או למשטח התא שישולבו בו מחדש בכלי השחזור.

תהליך מיחזור זה נוח מאוד ומתרחש באותה המהירות שנוצרת שלפוחית, שכן קרום התא רק מסנתז 5% משטחו בכל שעה.

הפניות

1. Alcamo, IE (1996) Cliffs Quick Review Microbiology. הוצאת Wiley, Inc., ניו יורק, ניו יורק.
2. אלברטס, ב., בריי, ד., הופקין, ק., ג'ונסון, א., לואיס, ג'., רף, מ., רוברטס, ק. וולטר, פ. (2004). ביולוגיה חיונית של תאים. ניו יורק: גרלנד מדע. מהדורה שנייה
3. מדיגן, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). ברוק: ביולוגיה של מיקרואורגניזמים. פירסון חינוך.
4. קופר, GM, האוסמן, רי אנד רייט, נ (2010). התא. (עמ '397-402). מרבן.
5. היקמן, סי. פ., רוברטס, ל.ס., קין, ס.ל., לארסון, א., אניסון, ה. אייזנהור, די.ג'יי (2008). עקרונות משולבים של זואולוגיה. ניו יורק: מקגרו היל. 14 ^th Edition.
6. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). ביולוגיה תאית ומולקולרית. מקסיקו. חינוך פירסון.
7. Kühnel, W. (2005). אטלס הציטולוגיה וההיסטולוגיה הצבעונית (מהדורה 11) מדריד, ספרד: עריכה Médica Panamericana.
8. Smythe, E. & Warren, G. (1991). המנגנון של אנדוציטוזיס בתיווך קולטן. יורו ג'י ביוכימ. 202: 689-699.