Exocitoza: trepte

Exocitoza este un proces celular prin care veziculele mici prezente în interiorul celulelor fuzionează cu membrana celulară, expulzând astfel conținutul lor în exteriorul celulei. Acesta este un proces activ care necesită energie atât pentru transportul veziculelor de la locul lor de fabricație în aparatul Golgi până în partea membranei celulare în care vor fi fuzionate, cât și pentru procesul de fuziune în sine.

Acest tip de proces biologic are loc în toate celulele eucariote. Exocitoza îndeplinește diferite funcții în diferitele tipuri de celule și țesuturi din care aceste celule fac parte. În plus, este combinată cu endocitoza (încorporarea în celulă a materialului străin), care este procesul opus exocitozei, pentru a regla diferite aspecte ale funcției celulare.

tipuri de exocitoză

Există două tipuri diferite de exocitoză:

• exocitoză constitutivă
• exocitoza reglata

Aceste două procese diferă prin modul în care sunt pornite, precum și prin funcția pe care o îndeplinesc și sunt descrise mai jos.

exocitoză constitutivă

Acest tip de exocitoză se caracterizează prin apariția constantă în timpul ciclului normal de viață al celulei, fără intervenția semnalelor extracelulare sau intracelulare. Toate celulele din organism realizează acest tip de exocitoză, care permite secreția substanțelor care alcătuiesc matricea extracelulară. Pe lângă această funcție, exocitoza constitutivă permite menținerea în echilibru a membranei plasmatice, deoarece servește la refacerea moleculelor care fac parte din membrană și care se pierd prin procesul de endocitoză.

exocitoza reglata

Exocitoza reglată este un tip de exocitoză controlată de stimuli externi. Constă într-un mecanism de secreție a diferitelor substanțe chimice, precum neurotransmițători, hormoni sau alte substanțe chimice importante, ca răspuns la un stimul care poate fi atât chimic, cât și electric.

De exemplu, exocitoza reglată este mecanismul prin care neuronii eliberează neurotransmițători la sinapsa neuronală sau la joncțiunea neuromusculară. Acest proces este declanșat în general de o creștere a concentrației intracelulare a ionilor de Ca ²⁺ , care poate fi declanșată de acțiunea unui alt neurotransmițător, sau de deschiderea canalelor ionice din cauza depolarizării membranei plasmatice.

Pe de altă parte, exocitoza reglată este, de asemenea, mecanismul prin care celulele pancreatice eliberează hormoni, cum ar fi insulina și glucagonul, pentru a regla nivelul de glucoză din sânge. În aceste cazuri, o concentrație scăzută a acestui carbohidrat în sânge, sau glicemia, este stimulul chimic care generează exocitoza veziculelor care conțin glucagon, în timp ce o concentrație mare stimulează eliberarea de insulină.

stadiile exocitozei

Etapa 1 – Transportul veziculelor

Mișcarea sau transportul veziculelor endoplasmatice nu este întâmplătoare ci, dimpotrivă, este un proces bine planificat și structurat. Odată formate în aparatul Golgi, veziculele sunt transportate activ (cu cheltuială de energie, ATP) de către enzimele motorii (cum ar fi kinezinele, dineinele și miozinele) de-a lungul microtubulilor citoscheletului până la destinația lor finală, într-o anumită regiune a membranei.

Etapa 2 – Ancorare

Etapa de ancorare constă în primul contact între veziculă și fața endoplasmatică a membranei celulare. În general, procesul de ancorare are loc datorită cuplării dintre o proteină de pe suprafața exterioară a veziculei și un receptor de pe fața interioară a membranei plasmatice celulare. Această cuplare sau ancoră asigură că vezicula este în locul potrivit pentru a-și elibera conținutul.

Etapa 3 – Cuplare

Andocarea se referă la o ancoră puțin mai strânsă între veziculă și membrană, care este produsă de un set de proteine ​​necunoscute. În cazurile de exocitoză constitutivă, acesta este pasul care vine chiar înainte de fuziunea celor două membrane și eliberarea ulterioară a conținutului veziculelor în spațiul extracelular. În schimb, în ​​cazul exocitozei reglementate, andocarea este în general urmată de un al patrulea pas care precede fuziunea și punctul culminant al exocitozei.

Etapa 4 – Amorsare

Amorsarea este o etapă care se vede doar în exocitoza reglată. Acest proces constă în pregătirea mașinării proteice care va facilita fuziunea și eliberarea ulterioară a neurotransmițătorilor sau hormonilor la primirea semnalului de secreție extracelulară. În această etapă, începe să fie asamblat complexul trimeric numit SNARE, care asigură un cuplaj fix pentru veziculă și permite o secreție rapidă atunci când este necesar.

Etapa 5 – Fuziune

Ultima etapă a procesului de exocitoză este fuziunea celor două membrane fosfolipide. Această fuziune în cazul exocitozei reglate este controlată și realizată de complexul SNARE. Odată cu debutul fuziunii, începe să se formeze un por care unește interiorul veziculei cu spațiul extracelular, permițând astfel eliberarea conținutului veziculei. În unele cazuri, fuziunea este completă, întreaga membrană veziculară devenind parte a membranei celulare, inclusiv orice proteine ​​asociate membranei din veziculă. În alte cazuri, după formarea porului și eliberarea conținutului veziculei, aceasta din urmă se separă de membrană și revine în citoplasmă.

Funcția exocitozei

Exocitoza poate îndeplini următoarele funcții:

Exprimă receptorii de pe suprafața celulei

Majoritatea proteinelor pe care le deține celula sunt sintetizate pe ribozomii care căptușesc reticulul endoplasmatic rugos (RE), iar acesta include toate proteinele asociate cu membrana celulară, cum ar fi antigenele, receptorii, canalele ionice, transportorii etc. Toate aceste proteine ​​sunt sintetizate, modificate și asociate cu membrana veziculului în timpul tranzitului lor din ER către aparatul Golgi și, datorită fuziunii cu membrana celulară la sfârșitul exocitozei, aceste proteine ​​ajung să se integreze în respectiva membrană.

Reglați dimensiunea și compoziția membranei

După cum tocmai am văzut, de fiecare dată când o veziculă fuzionează cu membrana celulară, prima îi furnizează celei din urmă toate proteinele pe care le conține. Cu toate acestea, acest lucru nu este tot ceea ce vă oferă. Pe lângă aceste proteine, exocitoza furnizează membranei și un număr de fosfolipide care măresc suprafața totală a membranei celulare, făcând-o mai mare. Deoarece endocitoza face exact opusul, echilibrul dintre exocitoză și endocitoză este capabil să controleze dimensiunea membranei celulare.

Secretă substanțele care alcătuiesc matricea extracelulară

Multe celule trebuie să elibereze diferite substanțe în spațiul extracelular pentru a crea mediul potrivit pentru funcționarea lor și pentru a conferi diferitelor țesuturi proprietățile pe care ar trebui să le aibă. Multe dintre aceste substanțe sunt secretate prin exocitoză constitutivă.

eliberează neurotransmițători

Neuronii comunică între ei folosind mesaje chimice sub formă de substanțe speciale numite neurotransmițători. Aceste substanțe sunt secretate pentru a stimula un anumit tip de efect, fie pentru a excita, fie pentru a inhiba celulele receptorilor, care pot fi musculare (caz în care urmăresc să contracteze sau să relaxeze un mușchi), glande hormonale (cum ar fi glanda suprarenală) sau alți neuroni ( caz în care urmăresc să genereze sau să inhibe potențiale de acțiune). În toate aceste cazuri, neurotransmițătorii sunt eliberați prin exocitoză reglată.

eliberare de hormoni

Pe lângă faptul că permite eliberarea de neurotransmițători care stimulează sau inhibă diferitele glande hormonale din organism, exocitoza este și mecanismul prin care acești hormoni sunt eliberați. Din nou, este un proces de exocitoză reglată.

Tranzitul nutritiv

Combinația de endocitoză și exocitoză permite celulelor care căptușesc intestinul nostru să preia nutrienții din alimentele digerate în lumenul intestinal, să le transporte și, în cele din urmă, să le elibereze în sânge din vasele din apropiere, astfel încât să poată fi transportate în restul corpului. unde este nevoie de ele… În timp ce captarea macromoleculelor nutritive mari se realizează prin fagocitoză, eliberarea lor în fluxul sanguin se realizează prin exocitoză.

Referințe

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

Megías, MPM (2020, 6 aprilie). Celula. 5. Trafic vezicular. exocitoză. Atlas de histologie a plantelor și animalelor. https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/5-exocytosis.php

Nofal, S. (2007, 7 februarie). Veziculele amorsate pot fi distinse de veziculele andocate prin analiza mobilității acestora . Journal of Neuroscience. https://www.jneurosci.org/content/27/6/1386

Pizarro D., J. (2013). Mecanismul de exocitoză a granulelor de insulină . MCU. https://1library.co/article/mecanismo-de-exocytosis-de-los-gr%C3%A1nulos-de-insulina.qogendmz

Înțeles Exocytosis . (2017, 17 noiembrie). Înțelesuri. https://www.meanings.com/exocytosis/

Rețele de tehnologie. (2020, 18 mai). Endocitoză și exocitoză: diferențe și asemănări . https://www.technologynetworks.com/immunology/articles/endocytosis-and-exocytosis-differences-and-similarities-334059