Į ląstelę jie patenka tik endocitozės būdu. Makromolekulių ir dalelių pernešimas į membraną: endocitozė ir egzocitozė (fagocitozė ir pinocitozė)

Makromolekulės gali būti pernešamos per plazmos membraną. Procesas, kurio metu ląstelės paima dideles molekules, vadinamas endocitozė. Kai kurios iš šių molekulių (pavyzdžiui, polisacharidai, baltymai ir polinukleotidai) yra maistinių medžiagų šaltinis. Endocitozė taip pat leidžia reguliuoti tam tikrų membranų komponentų, ypač hormonų receptorių, kiekį. Endocitozė gali būti naudojama norint išsamiau ištirti ląstelių funkcijas. Vieno tipo ląstelės gali būti transformuotos kito tipo DNR ir taip pakeisti jų funkcionavimą arba fenotipą.

Tokiuose eksperimentuose dažnai naudojami specifiniai genai, kurie suteikia unikalią galimybę ištirti jų reguliavimo mechanizmus. Ląstelių transformacija DNR pagalba vykdoma endocitozės būdu – tokiu būdu DNR patenka į ląstelę. Transformacija paprastai atliekama dalyvaujant kalcio fosfatui, nes Ca 2+ stimuliuoja endocitozę ir DNR nusodinimą, o tai palengvina jo patekimą į ląstelę endocitozės būdu.

Makromolekulės palieka ląstelę egzocitozė. Tiek endocitozės, tiek egzocitozės metu susidaro pūslelės, kurios susilieja su plazmine membrana arba nuo jos atsiskiria.

3.1. Endocitozė: endocitozės tipai ir mechanizmas

Visos eukariotinės ląstelės dalis plazminės membranos nuolat yra citoplazmos viduje. Tai atsitinka dėl to plazminės membranos fragmento invaginacija, išsilavinimas endocitinė pūslelė , uždarant pūslelės kaklelį ir surišant ją į citoplazmą kartu su turiniu (18 pav.). Vėliau pūslelės gali susilieti su kitomis membraninėmis struktūromis ir taip perkelti savo turinį į kitus ląstelių skyrius ar net atgal į tarpląstelinę erdvę. Dauguma endocitinių pūslelių susilieja su pirminėmis lizosomomis Ir sudaro antrines lizosomas, kuriuose yra hidrolizinių fermentų ir yra specializuotos organelės. Juose makromolekulės virškinamos iki aminorūgščių, paprastų cukrų ir nukleotidų, kurie difunduoja iš pūslelių ir panaudojami citoplazmoje.

Endocitozei reikia:

1) energija, kurios šaltinis paprastai yra ATP;

2) ekstraląstelinis Ca 2+;

3) susitraukiantys elementai ląstelėje(tikriausiai mikrofilamentinės sistemos).

Endocitozė gali būti suskirstyta trys pagrindiniai tipai:

1. Fagocitozė vykdomas tik įtraukiant specializuotas ląsteles (19 pav.), pvz., makrofagai ir granulocitai. Fagocitozės metu absorbuojamos didelės dalelės – virusai, bakterijos, ląstelės ar jų fragmentai. Makrofagai šiuo atžvilgiu yra išskirtinai aktyvūs ir per 1 valandą gali įjungti 25% savo tūrio, todėl kas minutę internalizuojama 3% plazminės membranos arba kas 30 minučių visa membrana.

2. pinocitozė yra visose ląstelėse. Su juo ląstelė sugeria skysčius ir jame ištirpusių komponentų (20 pav.). Skystosios fazės pinocitozė yra neselektyvus procesas , kuriame ištirpusios medžiagos kiekis, absorbuojamas pūslelių sudėtyje, yra tiesiog proporcingas jos koncentracijai tarpląsteliniame skystyje. Tokios pūslelės susidaro išskirtinai aktyviai. Pavyzdžiui, fibroblastuose plazmos membranos internalizacijos greitis yra 1/3 makrofagams būdingo greičio. Tokiu atveju membrana sunaudojama greičiau nei susintetinama. Tuo pačiu metu ląstelės paviršiaus plotas ir tūris labai nesikeičia, o tai rodo, kad membrana atsistato dėl egzocitozės arba dėl jos pakartotinio įtraukimo tokiu pat greičiu, kaip ir suvartojama.

3. Receptorių sukelta endocitozė(neurotransmiterio reabsorbcija) - endocitozė, kai membraniniai receptoriai jungiasi su absorbuojamos medžiagos molekulėmis arba molekulėmis, esančiomis fagocituojamo objekto paviršiuje - ligandais (iš lot. ligare–įpareigoti(21 pav.) ) . Vėliau (po medžiagos ar objekto absorbcijos) receptoriaus-ligando kompleksas suskaidomas, ir receptoriai vėl gali grįžti į plazmalemą.

Vienas iš receptorių sukeltos endocitozės pavyzdžių yra bakterijos fagocitozė, kurią sukelia leukocitai. Kadangi leukocitų plazmolemoje yra imunoglobulinų (antikūnų) receptorių, fagocitozės greitis padidėja, jei bakterijos ląstelės sienelės paviršius yra padengtas antikūnais (opsoninai). iš graikų kalbos opsonas–prieskonių).

Receptorių sukelta endocitozė yra aktyvus specifinis procesas, kurio metu ląstelės membrana išsiveržia į ląstelę ir susidaro ribojamos duobės . Apribotos duobės tarpląstelinėje pusėje yra prisitaikančių baltymų rinkinys (adaptinas, klatrinas, lemiantis reikiamą iškilumo kreivumą, ir kiti baltymai) (22 pav.). Kai ligandas yra susietas su ląstelę supančios aplinkos, ribojamos duobutės suformuoja tarpląstelines pūsleles (ribines pūsleles). Receptorių sukelta endocitozė įjungiama, kad ląstelė greitai ir kontroliuojamai įsisavintų atitinkamą ligandą. Šios pūslelės greitai praranda savo ribą ir susilieja viena su kita, sudarydamos didesnes pūsleles – endosomas.

klatrinas- tarpląstelinis baltymas, pagrindinis receptorių endocitozės metu susidarančių ribojančių pūslelių membranos komponentas (23 pav.).

Trys klatrino molekulės yra susietos viena su kita C-galo gale taip, kad klatrino trimeris turi triskeliono formą. Dėl polimerizacijos klatrinas sudaro uždarą trimatį tinklą, primenantį futbolo kamuolį. Klatrino pūslelių dydis yra apie 100 nm.

Kraštinės duobės gali užimti iki 2% kai kurių ląstelių paviršiaus. Endocitinės pūslelės, kuriose yra mažo tankio lipoproteinų (MTL) ir jų receptoriai, susilieja su lizosomomis ląstelėje. Receptoriai išsiskiria ir grįžta į ląstelės membranos paviršių, o MTL apoproteinas suskaidomas ir atitinkamas cholesterolio esteris metabolizuojamas. MTL receptorių sintezę reguliuoja antriniai arba tretiniai pinocitozės produktai, t.y. MTL metabolizmo metu susidarančių medžiagų, tokių kaip cholesterolis.

3.2. Egzocitozė: priklausoma nuo kalcio ir nuo kalcio nepriklausoma.

Dauguma ląstelių išskiria makromolekules į aplinką egzocitozės būdu . Šis procesas taip pat vaidina svarbų vaidmenį membranos atnaujinimas kai jos komponentai, susintetinti Golgi aparate, kaip pūslelių dalis patenka į plazmos membraną (24 pav.).


Ryžiai. 24. Endocitozės ir egzocitozės mechanizmų palyginimas.

Tarp egzo- ir endocitozės, be medžiagų judėjimo krypties skirtumo, yra dar vienas reikšmingas skirtumas: kai egzocitozė vyksta dviejų vidinių citoplazminių monosluoksnių susiliejimas , o val endociozė išoriniai monosluoksniai susilieja.

Egzocitozės būdu išskiriamos medžiagos, galima padalyti į tris kategorijas:

1) medžiagos, kurios jungiasi prie ląstelės paviršiaus ir tapti periferiniais baltymais, tokiais kaip antigenai;

2) medžiagos, įtrauktos į tarpląstelinę matricą pvz., kolagenas ir glikozaminoglikanai;

3) į ekstraląstelinę aplinką išskiriamų medžiagų ir tarnauja kaip signalinės molekulės kitoms ląstelėms.

Išskiriami eukariotai dviejų tipų egzocitozė:

1. Nuo kalcio nepriklausomas konstitucinė egzocitozė vyksta beveik visose eukariotinėse ląstelėse. Tai būtinas procesas sukurti tarpląstelinę matricą ir pristatyti baltymus į išorinę ląstelės membraną. Tokiu atveju sekretorinės pūslelės patenka į ląstelės paviršių ir susiliedamos su išorine membrana susilieja.

2. priklausomas nuo kalcio atsiranda nekonstitucinė egzocitozė, pvz. cheminėse sinapsėse arba ląstelėse, kurios gamina stambiamolekulinius hormonus. Ši egzocitozė padeda, pavyzdžiui, izoliuoti neurotransmiterius. Šio tipo egzocitozės atveju ląstelėje kaupiasi sekrecinės pūslelės ir jų išleidimo procesą sukelia tam tikras signalas dėl greito koncentracijos padidėjimo kalcio jonai ląstelės citozolyje. Presinapsinėse membranose procesą vykdo specialus nuo kalcio priklausomas baltymų kompleksas SNARE.

Endocitozė

Endocitozė yra skysčių, makromolekulių ar mažų dalelių vezikulinis patekimas į ląstelę. Yra bent trys endocitozės mechanizmai:

  • 1. Pinocitozė, kuri pažodžiui reiškia „ląstelių gėrimas“. Ji taip pat vadinama nuo klatrino nepriklausoma endocitoze.
  • 2. Receptorių sukelta endocitozė arba nuo klatrino priklausoma endocitozė. Šiam procesui skiriamas didelis dėmesys, nes jis sukelia tam tikras žmonių ligas.

Fagocitozė, kuri pažodžiui reiškia „ląstelių maistas“.

Pinocitozė:

Pinocitozė yra konstitucinis procesas, tai yra, ji dalyvauja nuolatiniame dinamiškame mažų burbuliukų susidarymo ląstelės paviršiuje. Tiksliau sakant, ląstelės paviršiuje susidaro mažos invaginacijos ir pūslelės, po to jos pasiglemžia ir susilieja su kitomis arti paviršiaus esančiomis pūslelėmis ir sudaro pirmines endosomas. Ląstelės periferijoje šios pūslelės yra įterptos į paviršiaus membraną.

Taigi ląstelės paviršiuje susidaro ir nuolat dirba pūslelės, kurios tiekia medžiagas į ląstelę ir atkuria plazminę membraną. Šios pūslelės turi mažas molekules, vandenį ir tirpius baltymus, tai yra medžiagas, priklausančias ekstraląstelinės terpės skystajai fazei. Nepaisant mažo pinocitinių pūslelių dydžio, jų gausa leidžia į ląstelę pristatyti didelį kiekį medžiagų.

Receptorių sukelta endocitozė:

Receptorių sukelta endocitozė naudoja specifinius paviršiaus receptorius molekulėms transportuoti. Receptorių sukelta endocitozė turi tam tikrų pranašumų:

  • · Specifiškumas. Tik tam tikros rūšies ląstelės ekspresuoja paviršiaus receptorius, o tai leidžia selektyviai surišti molekules ekstraląsteliniame tirpale. Tam tikrų tirpalų ekspresija to paties tipo ląstelėse yra įprastas audinių vystymosi ir formavimosi mechanizmas.
  • · Gebėjimas koncentruoti ligandą ląstelės paviršiuje. Pagal difuzijos dėsnius molekulės juda iš didelės koncentracijos terpės. Taigi, jei ląstelės gali selektyviai pašalinti ligandus iš aplinkinio tirpalo, jos veikia kaip šių molekulių kriauklė. Galų gale ligandas bus pašalintas iš aplinkinio skysčio.
  • · atsparumas ugniai. Jei specifinis receptorius po ligando surišimo ir absorbcijos negrįžta į membraną, ląstelė tampa atspari šiam ligandui.

Pagrindinės receptorių sukeltos endocitozės savybės :

Po to, kai endosomos anksčiau susilieja su kitomis endosomomis, kuriose yra ATPazės protonų siurblys, ir pH ertmėje sumažėja, ligandų-receptorių kompleksas gali sekti vienu iš šių būdų.

  • 1. Išleidus krovinį, receptorius grįžta atgal
  • 2. Receptorius ir perkeltas ligandas grąžinami, kaip ir transferino atveju
  • 3. Lizosomoje sunaikinami receptoriai ir ligandas
  • 4. Receptorius ir ligandas pernešami per ląstelę ir pristatomi į priešingą membranos pusę; daugiausia jis atsiranda polinėse ląstelėse

Fagocitozė :

Fagocitozė yra santykinai didelių dalelių gaudymas ląstelėmis, naudojant nuo klatrino nepriklausomą, nuo aktino priklausomą mechanizmą. Fagocitozė yra pagrindinis šeimininko apsaugos nuo mikroorganizmų mechanizmas; Pažeistų ar pasenusių ląstelių fagocitozė yra būtina audinių atsinaujinimui ir žaizdų gijimui. Fagocitozė ypač svarbi daugialąsčiams organizmams. Be to, fagocitozė yra įprastas mikroorganizmų naudojamas mechanizmas, apsaugantis nuo tiesioginio destruktyvaus antikūnų ir komplemento baltymų bei citotoksinių ląstelių poveikio.

Žinduolių fagocitozę daugiausia vykdo trijų tipų ląstelės: neutrofilai, monocitai ir makrofagai. Šių ląstelių paviršiuje yra specialūs receptoriai, skirti atpažinti ir atlikti fagocitozės procesą. Šie receptoriai atpažįsta imunoglobulinų ar kitų molekulių, kurios yra šeimininko imuninės sistemos dalis, antigeno neprisirišimo vietą. Antikūnai ir komplemento baltymai plazmoje supa mikroorganizmo ląstelės paviršių, po to mikrobas prisijungia prie fagocitų receptoriaus ir prasideda fagocitinis procesas. Šis procesas vadinamas opsonizacija.

Opsonizuotos dalelės pagaunamos žaibo mechanizmu, kai dalelė pirmiausia prisijungia prie Fc receptoriaus fagocito paviršiuje. Po to seka nuoseklus ryšys su kitais ląstelės paviršiaus receptoriais. Dėl šio junginio susidaro fagosoma, kuri įgauna įstrigusios dalelės formą. Taigi, plazminė membrana tvirtai prilimpa prie dalelės, tarsi su Velcro.

, virusai, negyvų ląstelių liekanos ir kt. Aplink absorbuotą objektą susidaro didelė tarpląstelinė vakuolė (fagosoma). Fagosomų dydis yra nuo 250 nm ir daugiau. Fagosoma susilieja su pirmine lizosoma, kad susidarytų antrinė lizosoma. Rūgščioje aplinkoje hidroliziniai fermentai skaido makromolekules, kurios yra antrinėje lizosomoje. Tada skilimo produktai (aminorūgštys, monosacharidai ir kitos naudingos medžiagos) pernešami per lizosomų membraną į ląstelės citoplazmą. Fagocitozė yra labai paplitusi. Labai organizuotiems gyvūnams ir žmonėms fagocitozės procesas atlieka apsauginį vaidmenį. Leukocitų ir makrofagų fagocitinis aktyvumas turi didelę reikšmę saugant organizmą nuo patogeninių mikrobų ir kitų į jį patekusių nepageidaujamų dalelių. Fagocitozę pirmą kartą aprašė rusų mokslininkas I. I. Mechnikovas.

  • Pinocitozė (ląstelės gėrimas) yra skystos fazės, kurioje yra tirpių medžiagų, įskaitant dideles molekules (baltymus, polisacharidus ir kt.), absorbcijos procesas iš aplinkos. Pinocitozės metu iš membranos į ląstelę suvarstomos mažos pūslelės, endosomos. Jos mažesnės už fagosomas (iki 150 nm dydžio) ir dažniausiai neturi didelių dalelių. Susidarius endosomai, prie jos priartėja pirminė lizosoma ir šios dvi membraninės pūslelės susilieja. Susidariusi organelė vadinama antrine lizosoma. Pinocitozės procesą nuolat vykdo visos eukariotinės ląstelės.
  • Receptorių sukelta endocitozė yra aktyvus, specifinis procesas, kurio metu ląstelės membrana išsiveržia į ląstelės vidų, sudarydama išklotas duobutes. Tarpląstelinėje ribojamos duobės pusėje yra prisitaikančių baltymų rinkinys (adaptinas, klatrinas, lemiantis reikiamą išsipūtimą, ir kiti baltymai). Makromolekulės, kurios jungiasi prie specifinių ląstelės paviršiaus receptorių, patenka į vidų daug didesniu greičiu nei medžiagos, patenkančios į ląsteles dėl pinocitozės. Šiuo atveju išorinė membranos pusė apima specifinius receptorius (pavyzdžiui, MTL receptorius). Kai ligandas yra susietas su ląstelę supančios aplinkos, ribojamos duobutės suformuoja tarpląstelines pūsleles (ribines pūsleles). Receptorių sukelta endocitozė įjungiama, kad ląstelė greitai ir kontroliuojamai įsisavintų atitinkamą ligandą (pvz., MTL). Šios pūslelės greitai praranda savo ribą ir susilieja viena su kita, sudarydamos didesnes pūsleles – endosomas. Tada endosomos susilieja su pirminėmis lizosomomis, todėl susidaro antrinės lizosomos. Pavyzdžiui, kai gyvūno ląstelei reikia cholesterolio membranos sintezei, ji išreiškia MTL receptorius plazmos membranoje. MTL, kuriame gausu cholesterolio ir cholesterolio esterių, prisijungę prie MTL receptorių, greitai tiekia cholesterolį į ląstelę.

    • Endocitozė yra vandens, medžiagų, dalelių ir mikroorganizmų absorbcija (internalizacija) ląstelėje. Endocitozės variantai yra pinocitozė, fagocitozė, receptorių sukelta endocitozė su klatrinu dengtomis pūslelėmis ir nuo klatrino nepriklausoma endocitozė, apimanti kaveolas.

    pinocitozė- skystų ir ištirpusių medžiagų absorbcijos procesas, susidarant mažiems burbuliukams. Pinocitozė laikoma nespecifiniu tarpląstelinių skysčių ir jame esančių medžiagų įsisavinimo būdu, kai tam tikra ląstelės membranos sritis yra invaginuota, susidaro duobė, o paskui pūslelė, kurioje yra tarpląstelinio skysčio.

    Receptorių sukelta endocitozė būdingas specifinių makromolekulių, surištų specifinių receptorių, esančių plazmalemoje, absorbcija iš ekstraląstelinio skysčio. Receptorių sukeltos endocitozės įvykių seka yra tokia: ligando sąveika su membranos receptoriumi → "ligando-receptoriaus" komplekso koncentracija ribojamos duobės paviršiuje → klatrinu išklotos pūslelės susidarymas → panardinimas į besiribojanti pūslelių ląstelė. Chemechaninis baltymas dinaminas, turintis GTPazės aktyvumą, plazmalemos ir ribojamos pūslelės sandūroje sudaro vadinamąjį. molekulinė spyruoklė, kuri, suskaidžius GTP, ištiesina ir atstumia burbulą nuo plazmalemos. Panašiai ląstelė paima transferiną, cholesterolį kartu su MTL ir daugybe kitų molekulių.

    Nuo klatrino nepriklausoma endocitozė. Daugelis objektų ir molekulių yra sugeriami nuo klatrino nepriklausomos endocitozės, pavyzdžiui, transformuojantis augimo faktoriaus receptorius TGFβ, toksinai, virusai ir kt. Vienas iš klatrino nepriklausomos endocitozės būdų yra absorbcija, kurios skersmuo 50-80 nm – kaveolės. ; yra ypač daug endotelio ląstelėse, kur jos dalyvauja didelių makromolekulių transporte.

    Fagocitozė– didelių dalelių (pvz., mikroorganizmų ar ląstelių nuolaužų) absorbcija. Fagocitozę vykdo specialios ląstelės - fagocitai (makrofagai, neutrofilai). Fagocitozės metu susidaro didelės endocitinės pūslelės - fagosomos. Fagosomos susilieja su lizosomomis ir susidaro fagolizosomos. Fagocitozė, skirtingai nei pinocitozė, sukelia signalus, kurie veikia fagocitų plazmolemos receptorius. Antikūnai, oponuojantys fagocituotą dalelę, yra tokie signalai.

    Egzocitozė

    Egzocitozė (sekrecija) – tai procesas, kai tarpląstelinės sekrecijos pūslelės (pavyzdžiui, sinaptinės) ir sekrecinės granulės susilieja su plazmine membrana, o jų turinys išsiskiria iš ląstelės. Egzocitozės eigoje galima išskirti šiuos vienas po kito einančius etapus: pūslelės judėjimas į subplazmoleminę erdvę, ryšio ir (iš angl. dock - docking) su plazminės membranos vieta, membranų susiliejimas, granulės turinio (pūslelės) išlaisvinimas ir granulės membranos atstatymas (izoliavimas).

    Membraninės pūslelės yra medžiagų, kurias reikia pašalinti iš ląstelės (sekrecija, egzocitozė). Tokios pūslelės susidaro Golgi komplekse.

    Granulės - sekrecinės pūslelės, kuriose yra daug elektronų, jų yra chromafininėse ląstelėse (katecholaminuose), putliosiose ląstelėse (histaminas) ir kai kuriose endokrininėse ląstelėse (hormonuose).

    Konstitucinė ir reguliuojama sekrecija. Sekrecijos procesas gali būti spontaniškas ir reguliuojamas. Viena pūslelių dalis nuolat susilieja su ląstelės membrana (konstitucinė sekrecija), o kita dalis pūslelių kaupiasi po plazmine membrana, tačiau pūslelės ir membranos susiliejimo procesas vyksta tik veikiant signalui, dauguma dažnai dėl padidėjusios Ca 2+ koncentracijos citozolyje (reguliuojama egzocitozė) .

    Sekrecijos tipai.

    Sekrecijos rūšys (merokrininė arba ekrininė, apokrininė ir holokrininė) bus aptartos vėliau.

    Transcitozė– makromolekulių pernešimas per ląstelę, kurio metu vyksta greitas ir efektyvus perėjimas nuo endocitozės prie egzocitozės. Transcitozė paprastai atliekama dalyvaujant kaveolėms. Caveolae sudaro atskiras nešiklio pūsleles, kurios keliauja tarp viršūninės ir bazinės ląstelės dalių, kiekviename posūkyje vyksta atskyrimo-susiliejimo procesas (transportavimo ratas). Transcitozė būdinga, pavyzdžiui, endotelio ląstelėms, kai makromolekulės per ląsteles pernešamos iš kraujagyslės spindžio į audinį.

    Natūralios biologinių sistemų technologijos Ugolevas Aleksandras Michailovičius

    5.7. Egzocitozė ir endocitozė

    5.7. Egzocitozė ir endocitozė

    Įvairių tipų ląstelėms būdingi egzo- ir endocitozės procesai. Apytikslė forma egzocitozė yra bet kokių produktų išsiskyrimas per plazmos membraną į tarpląstelinę aplinką, endocitozė yra medžiagų patekimas iš išorinės aplinkos į ląstelę. Šie mechanizmai yra sudėtingų sistemų, sukonstruotų iš funkciškai tarpusavyje sujungtų blokų, įgyvendinančių kelių etapų procesus, pavyzdys.

    Egzocitozė, labiausiai paplitęs sekrecijos mechanizmas, lemia tokius įvairius reiškinius kaip išorinė gleivių, fermentų, hormonų sekrecija, neurotransmiterių išsiskyrimas perduodant signalą iš vienos ląstelės į kitą ir pan. Šis mechanizmas taip pat užtikrina albumino ir kai kurių kitų baltymų išsiskyrimą iš hepatocitų, histamino – putliųjų ląstelių ir kt. Egzocitozės metu medžiaga, supakuota į sekrecines granules, padengtas lipoproteinine membrana, patenka į išorinę ląstelės aplinką (kai kuriais atvejais į tarpląstelinius tarpus).

    Išskiriamų medžiagų polipeptidiniai komponentai sintetinami ant endoplazminio tinklo ribosomų, po to transportuojami į Golgi aparato rezervuarus, kur supakuojami į specialias pūsleles. Sekrecijos granulės susidaro daugiausia dėl Golgi aparato dalių suvarstymo. Daroma prielaida, kad judant į plazminę membraną jie susilieja ir užpildo paslaptį. Sekrecinės granulės artėja prie vidinio plazminės membranos paviršiaus ir susilieja su juo. Viename iš membranos taškų atsiranda vis didesnė skylutė, pro kurią išstumiamas granulių turinys. Toliau sekrecinės granulės membrana virsta plazminės membranos dalimi arba vėl pasineria į ląstelę, kur susidaro tuščia pūslelė, užpildyta paslaptimi. Kadangi egzocitozės metu sekretorinės granulės kelias nėra idealus, dalis paslapties, kuri patenka per šoninę membraną, yra endokrininiai produktai. Priešingai, vidinėje sekrecijoje nedidelė sekrecijos dalis išskiriama per viršūninę membraną ir todėl yra endokrininių ląstelių likutinė išorinė sekrecija. Tokį požiūrį patvirtina faktas, kad kasos, skrandžio ir seilių liaukų ląstelėms išorinės virškinimo fermentų sekrecijos metu dalis šių fermentų patenka į kraują. Patologijos atveju išorinės ir vidinės sekrecijos santykis gali keistis.

    Endocitozė Tai lemia tai, kad dažniausiai konkretaus signalo įtakoje membranos dalis pradeda įsiskverbti į citoplazmą. Susidariusi pūslelė, padengta plazmine membrana, pradeda judėti link centrinių ląstelės struktūrų. Galima išskirti kelis endocitozės tipus: 1) fagocitozė – „kietųjų“ struktūrų patekimas į tarpląstelinę aplinką; 2) pinocitozė – skystų substratų patekimas į tarpląstelinę aplinką; 3) mikropinocitozė, kuri nuo fago- ir pinocitozės skiriasi nežymiu susidariusių pūslelių dydžiu.

    Anksčiau buvo manoma, kad visų tipų endocitozė yra susijusi su tarpląsteliniu virškinimu. Tačiau dabar aišku, kad endocitozė vaidina svarbų vaidmenį tarpląstelinio transportavimo mechanizmuose. Šiuo atveju dalis molekulių patenka į ląstelių vidų tiek iš išorinės, tiek iš vidinės aplinkos. Endocitozės mechanizmas negali patenkinti ne tik daugialąsčių organizmų, bet ir atskirų ląstelių mitybos poreikių. Todėl daugeliu atvejų endocitozė atlieka transportavimo, o ne mitybos funkciją. Endocitozė dažnai siejama su apsauginių funkcijų atlikimu, kaip manė II Mechnikovas fagocitozės atveju. Daugeliu atvejų, kai limfocitai absorbuoja bakterijas, jos žūva be gilaus virškinimo. Kitaip tariant, apsauginė fagocitozė ne visada ir nevisiškai yra tam tikras tarpląstelinis virškinimas.

    Ypač įdomus yra procesas, vykstantis endo- ir egzocitozės derinio metu. Tokiu atveju membranos paviršiuje susidariusi pūslelė endocitozės būdu patenka į ląstelę, o egzocitozės būdu išskiria savo turinį kitame ląstelės poliuje. Šis procesas, kurį siūlome vadinti transcitoze, užtikrina iš dalies arba visiškai nepažeistų medžiagų, taip pat didelės molekulinės masės junginių patekimą per ląstelę. Pavyzdžiui, dėl transcitozės motinos pieno baltymai per žarnyno barjerą prasiskverbia į vidinę vaiko organizmo terpę. Tikriausiai tokiu būdu užtikrinamas organizmo imuninis atsparumas pačiomis pirmomis poembrioninio periodo dienomis. Gali būti, kad transcitozė būdinga ne tik naujagimiams, bet ir suaugusiems.

    Receptorių sukelta endocitozė yra specializuotas mechanizmas (33 pav.), dalyvaujantis mažiausiai 13 skirtingų molekulių, daugiausia baltymų, internalizacijos procesų įvairių tipų ląstelėse normaliomis ir patologinėmis sąlygomis. Endocitozės receptorių funkcija yra sumažinta iki to, kad dėl ląstelės paviršiaus susidariusių pūslelių perkėlimo į ląstelę, ypač į Golgi aparatą ir kitus tarpląstelinius organelius, realizuojamas signalo pernešimas į tarpląstelines sistemas. Tai ypač svarbu, kai ląstelės membrana yra nepralaidi šiems signalams. Yra argumentų, kad tokiu būdu perduodama įvairių kortikosteroidų ir kitų kortikoidinių hormonų, insulino ir daugelio kitų įtaka. Visais atvejais į tarpląstelinę organizmo aplinką prasiskverbia įvairūs baltymai ir peptidai, o kartais ir supramolekulinės sankaupos, kurios kitais mechanizmais neprasiskverbia pro membraną.

    Ryžiai. 33. Supaprastinta receptorių sukeliamos endocitozės schema (tipinių ligandų surišimo, kaupimosi ir patekimo į fibroblastą stadijos).

    Įvairių tipų receptoriai, susintetinti dalyvaujant ribosominiam aparatui ir daugeliu atvejų vėliau apdorojami Golgi aparate, yra integruoti į plazmos membraną naudojant nepakankamai aiškų mechanizmą. Iš pradžių jų pasiskirstymas yra difuzinis. Gavus signalus – hormonus, neuromediatorius, chalonus ir kt., atitinkami receptoriai sudaro ligandų-receptorių kompleksą, po kurio padidėja jų šoninio judėjimo galimybės ir jie pradeda koncentruotis tam tikrose ląstelės vietose – „ribotose duobėse“. Ligandų-receptorių kompleksams apribotoje duobėje pasiekus tam tikrą koncentraciją, ši duobė pradeda gilėti į citoplazmą, suformuodama pūslelę, kuri nuo endocitinės pūslelės skiriasi savo atsiradimo mechanizmu ir kitomis savybėmis. Pūslelė persikelia į citoplazmą, kurį laiką susijungia su lizosomomis arba Golgi aparato cisternomis, o vėliau grįžta į membranos paviršių. Matyt, pūslelė daro daug posūkių.

    Kai pūslelė yra prijungta prie lizosomų, signalinės molekulės ar kiti ligandai turėtų būti sunaikinami, o receptoriai išsaugomi. Prisijungimo prie kitų ląstelės organelių atveju signalas greičiausiai bus perduodamas į vidines ląstelės struktūras. Taigi šis procesas, vadinamas „internalizacija“, yra dar vienas mechanizmas, kuriuo realizuojama ląstelių funkcijų kontrolė. Endocitinio bloko praradimas ar pažeidimas neišvengiamai paveiks visas ląstelės funkcijas, jei tik dėl signalizacijos sistemos pažeidimų.

    Funkcinių blokų koncepcija susiduria su daugybe sunkumų, tačiau yra teorinių ir eksperimentinių argumentų, kaip juos įveikti. Vienas iš sunkumų yra klausimas, ar universalių funkcinių blokų samprata neprieštarauja idėjoms apie evoliuciją molekuliniame lygmenyje ar artimai jai. Tačiau funkcinių blokų rekombinavimo galimybė pagrįstai gali būti vertinama kaip evoliucinis procesas, stebinantis savo galimybių gausa. Pavyzdys – genetinio aparato ir kitų informacinių sistemų evoliucija, kai pagrindiniu mechanizmu tampa rekombinacija. Daugeliu atvejų universalių funkcinių blokų egzistavimo idėja ne tik neatmeta pokyčių, bet ir postuluoja pagreitintą jų raidą. Ta pati idėja leidžia suprasti kai kurių molekulių ar jų dalių konservatyvumo atvejus per ilgą laiką.

    Kitas sunkumas yra susijęs su daugelio skirtingų funkcinių blokų - izofermentų, izohormonų - dalyvavimu tame pačiame mechanizme. Tokia blokų įvairovė taip pat randa paaiškinimą pagrindinės idėjos rėmuose, atsižvelgiant į šiuolaikines genetikos idėjas apie genetinio aparato savybes, o citofiziologijos - apie apdorojimą po transliacijos.

    Esant faktų spaudimui, reikėtų atsisakyti minties, kad kompleksinių fiziologinių funkcijų specializacija ir tobulinimas siejamas su elementariųjų funkcijų ir jas vykdančių funkcinių blokų specializacija. Priešingai, aukšta sudėtingų funkcijų specializacija pasiekiama didelio, nors ir riboto, molekulinių mašinų rinkinio, atliekančio elementarias fiziologines operacijas, rekombinacijos ir perkėlimo pagrindu. Gyvosios sistemos yra unikalūs universalių funkcinių blokų rinkiniai, organizuoti tam tikru būdu. Unikalumas ir specializacija pasiekiama per universalių funkcinių blokų derinius erdvėje ir laike, o ne dėl elementų, iš kurių sukurta ši sistema, unikalumo.

    Universalių funkcinių blokų samprata ne tik įtakoja bendrąsias biologų ir gydytojų idėjas, bet ir leidžia daryti daugybę toli siekiančių praktinių išvadų. Visų pirma, tai atveria perspektyvas įvairiems cheminio ir farmakologinio poveikio žmogaus organizmui metodams, taip pat rimtesniems žmonijos bandymams kištis į jį supantį pasaulį jį suvaldyti arba, priešingai, išgauti tam tikrą naudą. nepažeidžiant visos gamtos.