ENDOCITOSI: TIPOLOGIE E LORO CARATTERISTICHE, FUNZIONI, ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

L' endocitosi include processi che consentono l'effettivo ingresso di vari materiali nella cellula la struttura della membrana cellulare è un controllo abbastanza rigoroso, sia in ingresso che in uscita, una varietà di materiale extracellulare e citoplasmatico compresi i materiali. Insieme ad altri processi come la semplice diffusione e l'osmosi, la cellula integra il materiale necessario per il corretto funzionamento cellulare.

Quando si verifica il processo di endocitosi, entrano molecole di grandi dimensioni molecolari, particelle e persino miscele in soluzione. Ciò si verifica da invaginazioni o sacche che hanno origine nella membrana ed entrano nel citoplasma sotto forma di vescicole dove verranno elaborate dal macchinario digestivo cellulare.

Fonte: Mariana Ruiz Villarreal lavoro derivato: Gregor_0492

Il processo di endocitosi (materiale che entra nella cellula) e l'esocitosi (materiale che lascia la cellula) sono esclusivi negli organismi eucarioti.

La cellula eucariotica ha un grande fabbisogno energetico, poiché è più grande (in media 1000 volte più grande) di qualsiasi organismo procariotico. È per questo motivo che la cellula eucariotica necessita di meccanismi che permettano l'ingresso di materiali in modo che al suo interno avvenga una grande varietà di reazioni biosintetiche.

Tipi e loro caratteristiche

Attraverso il processo di endocitosi, la cellula mantiene un efficace scambio con l'ambiente esterno.

Durante questo meccanismo cellulare, materiali abbastanza diversi possono entrare nella cellula; quindi, il processo di endocitosi può variare a seconda della natura del materiale che viene inghiottito dalla cellula e se ci sono mediatori nel processo.

Quei processi in cui la cellula della membrana plasmatica comprende particelle di grandi dimensioni sono chiamati fagocitosi. Allo stesso modo, la cellula può anche comprendere molecole e altre sostanze disciolte, chiamando questo tipo di endocitosi "pinocitosi".

Oltre a questi processi, il materiale che entra nella cellula può essere preventivamente selezionato in regioni specializzate della membrana plasmatica. In questo caso, l'endocitosi è mediata dai recettori e il materiale che entra nella cellula viene accoppiato a questi recettori per essere trasferito all'interno della cellula in speciali vescicole.

Tutte le cellule eucariotiche assorbono liquidi e soluti attraverso la pinocitosi, tuttavia, solo poche cellule specializzate eseguono il processo di fagocitosi, come vedremo più avanti.

-Phagocytosis

fagocitosi

La fagocitosi è una forma specializzata di endocitosi. In questa opportunità, particelle o molecole di grandi dimensioni, che includono sostanze di scarto, microrganismi e altre cellule, vengono ingerite attraverso invaginazioni della membrana cellulare. Per la natura di questo processo viene suggerito come azione cellulare del "mangiare".

Come si verifica la fagocitosi?

Le particelle riconosciute come "consumate" si legano a recettori (specializzati) che le riconoscono sulla superficie cellulare. Questi recettori riconoscono principalmente i residui di N-acetilglucosamide, il mannosio, oltre a molte altre proteine, che innescano l'estensione degli pseudopodi che circondano la particella e la inghiottono.

Il movimento di questi pseudopodi è determinato principalmente dall'azione dei filamenti di actina e miosina sulla superficie cellulare.

Una volta catturati nella membrana cellulare, entrano nel citosol sotto forma di grandi vescicole chiamate fagosomi. Questi si legheranno a un lisosoma (un organello cellulare che contiene un'ampia varietà di enzimi digestivi) per formare un vacuolo per la lavorazione, la scomposizione e la degradazione del materiale chiamato fagolisosoma.

I fagolisosomi possono essere piuttosto grandi ed eterogenei poiché la loro dimensione e forma sono determinate dalla quantità di materiale che viene digerito.

All'interno di questo vacuolo digestivo, l'attività enzimatica genera una grande quantità di prodotti essenziali che saranno disponibili per essere utilizzati come fonte di energia dalla cellula.

-Pinocytosis

Nutrizione dei protozoi. Pinocitosi. Immagine di: Jacek FH (derivata da Mariana Ruiz Villarreal). Tratto e modificato da https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg.

In contrasto con il processo spiegato sopra, la pinocitosi è un processo in cui vengono ingerite continuamente piccole particelle, che nella maggior parte dei casi sono in forma solubile. Qui, la cellula inghiotte piccole quantità di materiale con la formazione di vescicole di membrana che vengono rilasciate nel citoplasma.

Il processo di pinocitosi è sostanzialmente considerato l'azione cellulare del “bere”, poiché la maggior parte del materiale che entra nella cellula è liquido.

Come si verifica la pinocitosi?

La pinocitosi può verificarsi in due modi; in modo “fluido o semplice” o in modo “assorbente”.

Entrambi i tipi di pinocitosi variano a seconda di come vengono interiorizzate le sostanze in soluzione o piccole particelle. Nella pinocitosi fluida, le sostanze in soluzione entrano nella cellula in funzione di un gradiente di concentrazione con il mezzo extracellulare, e questo a sua volta dipende dalla velocità con cui si formano le vescicole pinocitiche nella membrana cellulare.

La pinocitosi assorbente è un processo più efficiente, la velocità di ingresso dei soluti nel citoplasma è da 100 a 1000 volte superiore rispetto a quando viene eseguita dalla pinocitosi fluida, costituendo un processo speciale di endocitosi mediata dal recettore.

-Endocitosi mediata dai recettori

L'endocitosi mediata dal recettore è un processo di pinocitosi specializzato e il meglio studiato dei processi di endocitosi cellulare. A questo punto le sostanze che entrano nel citosol entrano in modo prescelto attraverso la partecipazione di specifici recettori che si trovano in maggiore concentrazione in piccoli settori della membrana plasmatica.

Le molecole spesso si associano in anticipo ai recettori presenti nelle circonvoluzioni della superficie cellulare chiamati "depressioni rivestite di clatrina". Queste depressioni contengono in alcuni casi più di 20 recettori, ciascuno specifico per una particolare macromolecola.

Le vescicole formate in queste regioni specializzate della membrana, saranno rivestite dalla proteina clatrina e includeranno una volta che la vescicola sarà rilasciata nel citoplasma i recettori di membrana (vari tipi di essi), e interiorizzeranno anche piccole quantità di fluido extracellulare .

Al contrario, nella pinocitosi fluida il materiale che entra nella cellula non è selezionato e le vescicole formate nella membrana cellulare non presentano alcun rivestimento di clatrina, ma più frequentemente da proteine ​​come la caveolina. Questo processo è anche chiamato endocitosi indipendente dalla clatrina.

Ci sono anche alcuni vacuoli più grandi che immettono materiale in soluzione nella cellula in un processo noto come "macropinocitosi". Durante questo processo non c'è selettività materiale.

Caratteristiche

L'endocitosi ha un'ampia varietà di funzioni all'interno della cellula, tuttavia queste variano se si tratta di organismi unicellulari o multicellulari o del tipo di requisiti che la cellula ha in un determinato momento.

Funzioni della fagocitosi

Il processo può essere considerato un processo di alimentazione primaria o un metodo di difesa e smaltimento dei rifiuti. Nei protozoi e negli organismi metazoici inferiori (ad esempio le amebe), la fagocitosi è un meccanismo per catturare le particelle di cibo, siano esse sostanze di scarto, batteri o altri protozoi.

Questi organismi rilevano il materiale da ingerire attraverso i recettori di membrana e lo circondano con proiezioni di membrana, formando una grande vescicola che verrà elaborata all'interno dell'organismo.

D'altra parte, nella maggior parte degli organismi, la fagocitosi svolge funzioni diverse dalla nutrizione cellulare. In questo caso, la fagocitosi viene utilizzata da cellule specializzate chiamate fagociti "professionali", che elimineranno sia le sostanze di scarto che gli agenti invasori dal corpo come meccanismo di difesa.

Funzioni della pinocitosi

La funzione della pinocitosi è fondamentalmente quella di includere materiale in soluzione nella cellula. I soluti ei metaboliti assorbiti sono destinati al metabolismo cellulare e sono utilizzati anche nella sintesi di numerose proteine ​​di grande interesse per il funzionamento dell'organismo.

D'altra parte, il materiale in ingresso può essere selezionato per fornire energia di prima mano per il metabolismo cellulare.

Esempi

L'endocitosi si verifica a varie scale all'interno degli organismi eucarioti. Qui menzioneremo alcuni esempi eccezionali:

fagocitosi

Nei mammiferi così come in altri vertebrati, ci sono diverse classi di cellule che fanno parte del tessuto sanguigno chiamate globuli bianchi insieme. Queste cellule agiscono come fagociti professionali, il che significa che sono cellule specializzate nel divorare materiale.

Macrofagi, linfociti e neutrofili (leucociti), sono responsabili dell'eliminazione e dell'ingestione di microrganismi infettivi dal corpo.

I fagociti nel sangue generalmente funzionano meglio quando possono intrappolare l'agente patogeno su una superficie, come la parete di un vaso sanguigno o un coagulo di fibrina.

Queste cellule partecipano a funzioni immunitarie specifiche e aspecifiche, ci sono persino fagociti specializzati nel presentare antigeni per innescare la risposta immunitaria

Inoltre, i macrofagi sono "principalmente" responsabili di inghiottire ed eliminare circa 10 ¹¹ globuli rossi dal sangue, così come altre cellule vecchie e sostanze di scarto, per mantenere un processo di rinnovamento cellulare continuo. Insieme ai linfociti operano nella distruzione della maggior parte dei patogeni nel corpo.

pinocitosi

Il processo di pinocitosi è solitamente abbastanza efficace nell'incorporare materiale extracellulare. Nella pinocitosi assorbente, i recettori situati sulle vescicole della fossa della membrana rivestite di clatrina possono riconoscere fattori di crescita, vari ormoni, proteine ​​di trasporto, nonché lipoproteine ​​e altre proteine.

Un classico esempio di questo processo è la cattura del colesterolo dai recettori sulla membrana. Il colesterolo viene trasportato nel flusso sanguigno sotto forma di lipoproteine, le più comunemente mobilitate sono LDC o lipoproteine ​​a bassa densità.

Tuttavia, nel processo vengono catturati anche una grande varietà di metaboliti come la vitamina B12 e persino il ferro, materiali che la cellula non può interiorizzare attraverso processi di trasporto attivi. Entrambi determinano i metaboliti nella sintesi dell'emoglobina, una proteina specializzata nel trasporto dell'ossigeno nel sangue.

D'altra parte, il materiale è anche integrato nella cellula in modo efficiente, attraverso la pinocitosi fluida. Nelle cellule endoteliali dei vasi sanguigni, le vescicole trasportano una grande quantità di soluti e fluidi dal flusso sanguigno allo spazio intracellulare.

Endocitosi, "un processo su larga scala"

L'endocitosi è un processo molto comune nelle cellule eucariotiche, in cui il materiale è integrato sia in soluzione che sotto forma di macromolecole e persino cellule intere e microrganismi.

Nel caso dell'endocitosi mediata dal recettore, le depressioni rivestite di clatrina occupano circa il 2% della superficie totale della membrana cellulare. Ciascuna di queste depressioni ha un'emivita di due minuti, il che provoca l'interiorizzazione dell'intera membrana cellulare in un periodo compreso tra 1 e 2 ore.

Ciò significa che dal 3 al 5% della membrana viene interiorizzato in media ogni minuto, il che ci dà un'idea dell'entità del processo e del continuo rinnovamento che subisce la membrana cellulare.

I macrofagi presenti nel tessuto sanguigno, ad esempio, "inghiottono" fino al 35% del loro volume citoplasmatico in circa un'ora, il 3% della membrana plasmatica ogni minuto e il 100% in circa mezz'ora.

Svantaggio dell'endocitosi

Sebbene sia un processo essenziale per la nutrizione cellulare, l'assorbimento di sostanze di scarto e la cattura di microrganismi esterni, durante processi come l'endocitosi mediata da recettori molti virus e agenti patogeni entrano nella cellula. L'influenza e l'HIV seguono questo percorso come un modo diretto per entrare nella cellula.

Cosa succede dopo l'endocitosi?

Le vescicole rilasciate nel citoplasma e il materiale da esse racchiuso vengono processate dai lisosomi. Nei lisosomi è presente una potente batteria enzimatica dove le sostanze presenti nelle vescicole vengono degradate in prodotti utilizzabili dal metabolismo cellulare.

Tuttavia, nel processo di degradazione, vengono recuperati vari componenti della membrana plasmatica. I recettori specifici delle depressioni rivestite con clatrina e altri materiali come varie proteine ​​di membrana, vengono inviati all'apparato di Golgi o alla superficie cellulare per essere reintegrati in esso in vescicole di riciclaggio.

Questo processo di riciclaggio è molto conveniente e avviene alla stessa velocità con cui si formano le vescicole, poiché la membrana cellulare sintetizza solo il 5% della sua superficie ogni ora.

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