Egzocytoza: kroki

Egzocytoza to proces komórkowy, w którym małe pęcherzyki obecne w komórkach łączą się z błoną komórkową, wydalając w ten sposób swoją zawartość na zewnątrz komórki. Jest to proces aktywny, który wymaga energii zarówno do transportu pęcherzyków z miejsca ich wytworzenia w aparacie Golgiego do części błony komórkowej, w której zostaną połączone, jak i do samego procesu fuzji.

Ten typ procesu biologicznego zachodzi we wszystkich komórkach eukariotycznych. Egzocytoza spełnia różne funkcje w różnych typach komórek i tkanek, których częścią są te komórki. Ponadto łączy się ją z endocytozą (włączanie do komórki obcego materiału), która jest procesem przeciwnym do egzocytozy, regulując różne aspekty funkcji komórki.

rodzaje egzocytozy

Istnieją dwa różne rodzaje egzocytozy:

• konstytutywna egzocytoza
• regulowana egzocytoza

Te dwa procesy różnią się sposobem uruchamiania, a także pełnioną funkcją i zostały opisane poniżej.

konstytutywna egzocytoza

Ten typ egzocytozy charakteryzuje się ciągłym występowaniem podczas normalnego cyklu życiowego komórki, bez interwencji sygnałów zewnątrzkomórkowych lub wewnątrzkomórkowych. Wszystkie komórki organizmu przeprowadzają ten typ egzocytozy, który umożliwia wydzielanie substancji tworzących macierz pozakomórkową. Oprócz tej funkcji egzocytoza konstytutywna umożliwia utrzymanie błony plazmatycznej w równowadze, ponieważ służy do przywracania cząsteczek, które są częścią błony i które są tracone w procesie endocytozy.

regulowana egzocytoza

Regulowana egzocytoza to rodzaj egzocytozy kontrolowanej przez bodźce zewnętrzne. Składa się z mechanizmu wydzielania różnych substancji chemicznych, takich jak neuroprzekaźniki, hormony lub inne ważne substancje chemiczne, w odpowiedzi na bodziec, który może być zarówno chemiczny, jak i elektryczny.

Na przykład regulowana egzocytoza to mechanizm, za pomocą którego neurony uwalniają neuroprzekaźniki w synapsie neuronalnej lub złączu nerwowo-mięśniowym. Proces ten jest generalnie wyzwalany przez wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia jonów Ca ²⁺ , który może być wywołany działaniem innego neuroprzekaźnika lub otwarciem kanałów jonowych w wyniku depolaryzacji błony plazmatycznej.

Z drugiej strony, regulowana egzocytoza jest również mechanizmem, za pomocą którego komórki trzustki uwalniają hormony, takie jak insulina i glukagon, regulujące poziom glukozy we krwi. W takich przypadkach niskie stężenie tego węglowodanu we krwi lub glikemia jest bodźcem chemicznym, który generuje egzocytozę pęcherzyków zawierających glukagon, podczas gdy wysokie stężenie stymuluje uwalnianie insuliny.

Etapy egzocytozy

Etap 1 – Transport pęcherzyków

Ruch lub transport pęcherzyków endoplazmatycznych nie jest przypadkowy, ale wręcz przeciwnie, jest dobrze zaplanowanym i ustrukturyzowanym procesem. Po utworzeniu w aparacie Golgiego pęcherzyki są aktywnie transportowane (z wydatkami energetycznymi, ATP) przez enzymy motoryczne (takie jak kinezyny, dyneiny i miozyny) wzdłuż mikrotubul cytoszkieletu do miejsca docelowego w określonym regionie błony.

Etap 2 – Zakotwiczenie

Etap zakotwiczenia obejmuje pierwszy kontakt pęcherzyka z endoplazmatyczną powierzchnią błony komórkowej. Ogólnie rzecz biorąc, proces kotwiczenia zachodzi dzięki sprzężeniu między białkiem na zewnętrznej powierzchni pęcherzyka a receptorem na wewnętrznej stronie błony plazmatycznej komórki. To sprzężenie lub kotwica zapewnia, że ​​pęcherzyk znajduje się we właściwym miejscu, aby uwolnić swoją zawartość.

Etap 3 – Łączenie

Dokowanie odnosi się do nieco mocniejszego zakotwiczenia między pęcherzykiem a błoną, które jest wytwarzane przez zestaw nieznanych białek. W przypadku konstytutywnej egzocytozy jest to etap tuż przed połączeniem dwóch błon i późniejszym uwolnieniem zawartości pęcherzyków do przestrzeni pozakomórkowej. W przeciwieństwie do tego, w przypadku regulowanej egzocytozy, po dokowaniu zwykle następuje czwarty etap, który poprzedza fuzję i kulminację egzocytozy.

Etap 4 – Gruntowanie

Priming to krok, który jest widoczny tylko w regulowanej egzocytozie. Proces ten polega na przygotowaniu maszynerii białkowej, która ułatwi fuzję, a następnie uwolnienie neuroprzekaźników lub hormonów po otrzymaniu sygnału sekrecji zewnątrzkomórkowej. Na tym etapie zaczyna się składać kompleks trimeryczny zwany SNARE, który zapewnia stałe połączenie pęcherzyka i umożliwia szybkie wydzielanie w razie potrzeby.

Etap 5 – Fuzja

Ostatnim etapem procesu egzocytozy jest fuzja dwóch błon fosfolipidowych. Ta fuzja w przypadku regulowanej egzocytozy jest kontrolowana i przeprowadzana przez kompleks SNARE. Wraz z początkiem fuzji zaczyna tworzyć się por, który łączy wnętrze pęcherzyka z przestrzenią zewnątrzkomórkową, umożliwiając w ten sposób uwolnienie zawartości pęcherzyka. W niektórych przypadkach fuzja jest zakończona, a cała błona pęcherzyka staje się częścią błony komórkowej, w tym wszelkie białka związane z błoną w pęcherzyku. W innych przypadkach, po utworzeniu porów i uwolnieniu zawartości pęcherzyka, ten ostatni oddziela się od błony i powraca do cytoplazmy.

Funkcja egzocytozy

Egzocytoza może spełniać następujące funkcje:

Wyraź receptory na powierzchni komórki

Większość białek, które posiada komórka, jest syntetyzowana na rybosomach, które wyścielają szorstką retikulum endoplazmatyczne (ER), i obejmuje to wszystkie białka związane z błoną komórkową, takie jak antygeny, receptory, kanały jonowe, transportery itp. Wszystkie te białka są syntetyzowane, modyfikowane i łączone z błoną pęcherzyka podczas ich przejścia z ER do aparatu Golgiego, a dzięki fuzji z błoną komórkową pod koniec egzocytozy białka te ostatecznie integrują się z tą błoną.

Reguluj rozmiar i skład błony

Jak właśnie widzieliśmy, za każdym razem, gdy pęcherzyk łączy się z błoną komórkową, ten pierwszy dostarcza temu drugiemu wszystkich zawartych w nim białek. Jednak to nie wszystko, co ci zapewnia. Oprócz tych białek, egzocytoza zaopatruje błonę w szereg fosfolipidów, które zwiększają całkowitą powierzchnię błony komórkowej, czyniąc ją większą. Ponieważ endocytoza działa dokładnie odwrotnie, równowaga między egzocytozą a endocytozą jest w stanie kontrolować rozmiar błony komórkowej.

Wydzielają substancje tworzące macierz zewnątrzkomórkową

Wiele komórek musi uwalniać różne substancje do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, aby stworzyć odpowiednie środowisko do ich funkcjonowania i nadać różnym tkankom właściwości, które powinny mieć. Wiele z tych substancji jest wydzielanych na drodze konstytutywnej egzocytozy.

uwolnić neuroprzekaźniki

Neurony komunikują się ze sobą za pomocą komunikatów chemicznych w postaci specjalnych substancji zwanych neuroprzekaźnikami. Substancje te są wydzielane w celu stymulacji pewnego rodzaju efektu, pobudzania lub hamowania komórek receptorowych, którymi mogą być komórki mięśniowe (w takim przypadku dążą do skurczu lub rozluźnienia mięśnia), gruczoły hormonalne (takie jak nadnercza) lub inne neurony ( w takim przypadku starają się generować lub hamować potencjały czynnościowe). We wszystkich tych przypadkach neuroprzekaźniki są uwalniane poprzez regulowaną egzocytozę.

uwalnianie hormonów

Oprócz umożliwienia uwalniania neuroprzekaźników, które stymulują lub hamują różne gruczoły hormonalne w organizmie, egzocytoza jest również mechanizmem uwalniania tych samych hormonów. Ponownie jest to proces regulowanej egzocytozy.

Tranzyt składników odżywczych

Połączenie endocytozy i egzocytozy pozwala komórkom wyściełającym nasze jelita pobierać składniki odżywcze ze strawionego pokarmu w świetle jelita, transportować je i ostatecznie uwalniać do krwi z pobliskich naczyń, dzięki czemu mogą być transportowane do reszty ciała gdzie są potrzebni. . Podczas gdy wychwytywanie dużych makrocząsteczek odżywczych odbywa się za pomocą fagocytozy, ich uwalnianie do krwiobiegu odbywa się za pomocą egzocytozy.

Bibliografia

CORDIS | Komisja Europejska . (2013). CORDIS. https://cordis.europa.eu/article/id/151139-fundamental-mechanisms-of-exocytosis/en

Megías, MPM (2020, 6 kwietnia). Komórka. 5. Ruch pęcherzykowy. egzocytoza. Atlas histologii roślin i zwierząt . https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/5-egzocytoza.php

Nofal, S. (2007, 7 lutego). Pęcherzyki zagruntowane można odróżnić od zadokowanych pęcherzyków, analizując ich ruchliwość . Journal of Neuroscience . https://www.jneurosci.org/content/27/6/1386

Pizarro D., J. (2013). Mechanizm egzocytozy granulek insuliny . MCU. https://1library.co/article/mecanismo-de-exocytosis-de-los-gr%C3%A1nulos-de-insulina.qogendmz

Znaczenie egzocytozy . (2017, 17 listopada). Znaczenia. https://www.meanings.com/egzocytoza/

Sieci technologiczne. (2020, 18 maja). Endocytoza i egzocytoza: różnice i podobieństwa . https://www.technologynetworks.com/immunology/articles/endocytosis-and-exocytosis-differences-and-similarities-334059