Exocytosis: ขั้นตอน

เอกโซไซโทซิสเป็นกระบวนการระดับเซลล์โดยถุงน้ำขนาดเล็กที่อยู่ภายในเซลล์จะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ จึงขับสารในเซลล์ออกสู่ภายนอกเซลล์ นี่เป็นกระบวนการเชิงรุกที่ต้องใช้พลังงานทั้งในการเคลื่อนย้ายถุงจากสถานที่ผลิตในเครื่องมือ Golgi ไปยังส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่จะหลอมรวมกัน และสำหรับกระบวนการหลอมรวมเอง

กระบวนการทางชีวภาพประเภทนี้เกิดขึ้นในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมด เอกโซไซโทซิสทำหน้าที่ต่าง ๆ ในเซลล์และเนื้อเยื่อประเภทต่าง ๆ ซึ่งเซลล์เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่ง นอกจากนี้ยังรวมกับเอนโดไซโทซิส (การรวมเข้าไปในเซลล์ของสิ่งแปลกปลอม) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ตรงกันข้ามกับเอ็กโซโทซิส เพื่อควบคุมการทำงานด้านต่างๆ ของเซลล์

ประเภทของเอ็กโซไซโทซิส

exocytosis มีสองประเภท:

• exocytosis ที่เป็นส่วนประกอบ
• exocytosis ที่มีการควบคุม

กระบวนการทั้งสองนี้แตกต่างกันในวิธีการเริ่มต้น เช่นเดียวกับการทำงานที่ดำเนินการ และอธิบายไว้ด้านล่าง

exocytosis ที่เป็นส่วนประกอบ

เอกโซไซโทซิสประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะคือเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่วงวงจรชีวิตปกติของเซลล์ โดยปราศจากการแทรกแซงของสัญญาณนอกเซลล์หรือภายในเซลล์ เซลล์ทั้งหมดในร่างกายดำเนินการ exocytosis ประเภทนี้ซึ่งช่วยให้สามารถหลั่งสารที่ประกอบเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์ได้ นอกจากหน้าที่นี้แล้ว การสร้างเอกโซไซโทซิสที่เป็นส่วนประกอบยังช่วยให้พลาสมาเมมเบรนอยู่ในสภาวะสมดุล เนื่องจากมันทำหน้าที่ฟื้นฟูโมเลกุลที่เป็นส่วนหนึ่งของเมมเบรนและที่สูญเสียไปจากกระบวนการเอนโดไซโทซิส

exocytosis ที่มีการควบคุม

exocytosis ที่มีการควบคุมคือ exocytosis ประเภทหนึ่งที่ควบคุมโดยสิ่งเร้าภายนอก ประกอบด้วยกลไกการหลั่งสารเคมีต่างๆ เช่น สารสื่อประสาท ฮอร์โมน หรือสารเคมีสำคัญอื่นๆ เพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่เป็นได้ทั้งสารเคมีและไฟฟ้า

ตัวอย่างเช่น เอกโซไซโทซิสที่มีการควบคุมเป็นกลไกที่เซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทที่ไซแนปส์ของเซลล์ประสาทหรือทางแยกประสาทและกล้ามเนื้อ โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะถูกกระตุ้นโดยการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นภายในเซลล์ของไอออน Ca ²⁺ซึ่งสามารถกระตุ้นโดยการทำงานของสารสื่อประสาทอื่น หรือโดยการเปิดช่องไอออนเนื่องจากการสลับขั้วของพลาสมาเมมเบรน

ในทางกลับกัน exocytosis ที่มีการควบคุมยังเป็นกลไกที่เซลล์ตับอ่อนปล่อยฮอร์โมนเช่นอินซูลินและกลูคากอนเพื่อควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด ในกรณีเหล่านี้ ความเข้มข้นต่ำของคาร์โบไฮเดรตในเลือดหรือระดับน้ำตาลในเลือดเป็นตัวกระตุ้นทางเคมีที่สร้าง exocytosis ของถุงที่มีกลูคากอนในขณะที่ความเข้มข้นสูงจะกระตุ้นการปลดปล่อยอินซูลิน

ขั้นตอนของ exocytosis

ขั้นที่ 1 – การขนส่งถุงน้ำ

การเคลื่อนที่หรือการขนส่งของ endoplasmic vesicles ไม่ใช่แบบสุ่ม แต่ตรงกันข้าม มันเป็นกระบวนการที่มีการวางแผนและมีโครงสร้างที่ดี เมื่อก่อตัวขึ้นในเครื่องมือ Golgi แล้ว vesicles จะถูกลำเลียงอย่างแข็งขัน (ด้วยพลังงานที่จ่ายไป, ATP) โดย motor enzymes (เช่น kinesins, dyneins และ myosins) ไปตาม microtubules ของ cytoskeleton ไปยังปลายทางสุดท้ายในบริเวณเฉพาะของเยื่อหุ้มเซลล์

ขั้นตอนที่ 2 – การยึด

ขั้นตอนการยึดประกอบด้วยการสัมผัสครั้งแรกระหว่างตุ่มและหน้าเอนโดพลาสมิกของเยื่อหุ้มเซลล์ โดยทั่วไป กระบวนการยึดเกาะเกิดขึ้นจากการเชื่อมต่อกันระหว่างโปรตีนที่ผิวด้านนอกของตุ่มและตัวรับที่ผิวหน้าด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์พลาสมา ข้อต่อหรือสมอนี้ช่วยให้แน่ใจว่าถุงอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อปลดปล่อยเนื้อหา

ขั้นตอนที่ 3 – การมีเพศสัมพันธ์

การเชื่อมต่อหมายถึงจุดยึดที่แน่นขึ้นเล็กน้อยระหว่างถุงและเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งผลิตโดยชุดของโปรตีนที่ไม่รู้จัก ในกรณีของ exocytosis ที่เป็นส่วนประกอบ นี่เป็นขั้นตอนที่เกิดขึ้นก่อนการหลอมรวมของเยื่อหุ้มทั้งสองและการปล่อยเนื้อหาของตุ่มออกในภายหลังในพื้นที่นอกเซลล์ ในทางตรงกันข้าม ในกรณีของเอ็กโซไซโทซิสที่มีการควบคุม โดยทั่วไปการเทียบท่าจะตามมาด้วยขั้นตอนที่สี่ซึ่งนำหน้าการฟิวชันและการถึงจุดสุดยอดของเอ็กโซไซโทซิส

ขั้นตอนที่ 4 – รองพื้น

Priming เป็นขั้นตอนที่เห็นได้เฉพาะใน exocytosis ที่มีการควบคุมเท่านั้น กระบวนการนี้ประกอบด้วยการเตรียมเครื่องจักรโปรตีนที่จะอำนวยความสะดวกในการหลอมรวมและการปลดปล่อยสารสื่อประสาทหรือฮอร์โมนตามมาเมื่อได้รับสัญญาณการหลั่งนอกเซลล์ ในระหว่างขั้นตอนนี้ ทริมเมอร์คอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า SNARE จะเริ่มประกอบกัน ซึ่งให้ข้อต่อคงที่สำหรับตุ่มและช่วยให้หลั่งอย่างรวดเร็วเมื่อจำเป็น

ขั้นตอนที่ 5 – ฟิวชั่น

ขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการ exocytosis คือการหลอมรวมของเยื่อฟอสโฟลิพิดทั้งสอง การหลอมรวมนี้ในกรณีของ exocytosis ที่มีการควบคุมนั้นถูกควบคุมและดำเนินการโดย SNARE complex เมื่อเริ่มมีการหลอมรวม รูพรุนจะเริ่มก่อตัวขึ้นที่เชื่อมภายในตุ่มกับพื้นที่นอกเซลล์ ซึ่งช่วยให้ปล่อยเนื้อหาของตุ่มออกได้ ในบางกรณี การหลอมรวมจะเสร็จสมบูรณ์โดยเยื่อหุ้มตุ่มทั้งหมดกลายเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ รวมถึงโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ในตุ่ม ในกรณีอื่น ๆ หลังจากการก่อตัวของรูพรุนและการปล่อยเนื้อหาของถุงหลังแยกออกจากเยื่อหุ้มเซลล์และกลับสู่ไซโตพลาสซึม

หน้าที่ของเอกโซไซโทซิส

Exocytosis สามารถทำหน้าที่ดังต่อไปนี้:

ตัวรับด่วนบนผิวเซลล์

โปรตีนส่วนใหญ่ที่เซลล์มีอยู่นั้นถูกสังเคราะห์ขึ้นบนไรโบโซมที่เรียงแถวเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมหยาบ (ER) และรวมถึงโปรตีนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ เช่น แอนติเจน ตัวรับ ช่องไอออน ตัวขนส่ง ฯลฯ โปรตีนทั้งหมดเหล่านี้ถูกสังเคราะห์ ดัดแปลง และเชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มเซลล์ระหว่างการขนส่งจาก ER ไปยังเครื่องมือ Golgi และต้องขอบคุณการหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่ส่วนท้ายของ exocytosis โปรตีนเหล่านี้จบลงด้วยการรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ดังกล่าว

ควบคุมขนาดและองค์ประกอบของเมมเบรน

อย่างที่เราเพิ่งเห็น แต่ละครั้งที่ตุ่มใสหลอมรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ ตุ่มแรกจะให้โปรตีนทั้งหมดที่บรรจุอยู่ภายใน อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ทั้งหมดที่ให้คุณ นอกจากโปรตีนเหล่านี้แล้ว exocytosis ยังให้ฟอสโฟลิปิดจำนวนหนึ่งแก่เยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเพิ่มพื้นที่ทั้งหมดของเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากเอนโดไซโทซิสทำในสิ่งที่ตรงกันข้าม ความสมดุลระหว่างเอกโซไซโทซิสและเอนโดไซโทซิสจึงสามารถควบคุมขนาดของเยื่อหุ้มเซลล์ได้

หลั่งสารที่สร้างเมทริกซ์นอกเซลล์

เซลล์จำนวนมากต้องปล่อยสารต่าง ๆ ออกมาในพื้นที่นอกเซลล์เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการทำงานของมันและเพื่อให้เนื้อเยื่อต่าง ๆ มีคุณสมบัติที่ควรจะมี สารเหล่านี้จำนวนมากถูกหลั่งออกมาโดยวิธีการสร้างเอกโซไซโทซิส

ปล่อยสารสื่อประสาท

เซลล์ประสาทสื่อสารกันโดยใช้ข้อความทางเคมีในรูปของสารพิเศษที่เรียกว่าสารสื่อประสาท สารเหล่านี้ถูกหลั่งออกมาเพื่อกระตุ้นฤทธิ์บางอย่าง ทั้งเพื่อกระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์ตัวรับ ซึ่งอาจเป็นกล้ามเนื้อ (ซึ่งในกรณีนี้พวกมันจะพยายามหดหรือคลายกล้ามเนื้อ) ต่อมฮอร์โมน (เช่น ต่อมหมวกไต) หรือเซลล์ประสาทอื่นๆ ( ซึ่งในกรณีนี้พวกเขาพยายามสร้างหรือยับยั้งศักยภาพในการดำเนินการ) ในทุกกรณีเหล่านี้ สารสื่อประสาทจะถูกปลดปล่อยผ่านเอกโซไซโทซิสที่มีการควบคุม

ปล่อยฮอร์โมน

นอกจากจะปล่อยสารสื่อประสาทที่กระตุ้นหรือยับยั้งต่อมฮอร์โมนต่างๆ ในร่างกายแล้ว เอ็กโซไซโทซิสยังเป็นกลไกที่ปล่อยฮอร์โมนชนิดเดียวกันนี้ด้วย อีกครั้งมันเป็นกระบวนการของ exocytosis ที่มีการควบคุม

การขนส่งสารอาหาร

การรวมกันของเอนโดไซโทซิสและเอกโซไซโทซิสช่วยให้เซลล์ที่บุลำไส้ของเรารับสารอาหารจากอาหารที่ย่อยแล้วในเซลล์ลำไส้ ขนส่งและปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดจากหลอดเลือดที่อยู่ใกล้เคียง เพื่อให้สามารถขนส่งไปยังส่วนอื่นๆ ของร่างกายได้ ที่ที่จำเป็น.. ในขณะที่การจับของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีคุณค่าทางโภชนาการนั้นดำเนินการโดยวิธีการทำลายเซลล์

อ้างอิง

คอร์ดิส | คณะ กรรมาธิการยุโรป (2556). คอร์ดิส. https://cordis.europa.eu/article/id/151139-fundamental-mechanisms-of-exocytosis/th

Megías, MPM (2020, 6 เมษายน) เซลล์ 5. การจราจรติดขัด เอ็กโซไซโทซิส Atlas of Plant and Animal Histology. https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/5-exocytosis.php

Nofal, S. (2550, 7 กุมภาพันธ์). Primed Vesicles สามารถแยกแยะได้จาก Docked Vesicles โดยการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของพวกมัน วารสารประสาทวิทยาศาสตร์. https://www.jneurosci.org/content/27/6/1386

Pizarro D., J. (2013). กลไกการเกิด exocytosis ของเม็ดอินซูลิน มจร. https://1library.co/article/mecanismo-de-exocytosis-de-los-gr%C3%A1nulos-de-insulina.qogendmz

ความหมายของเอกโซไซโทซิส (2560, 17 พฤศจิกายน). ความหมาย https://www.meanings.com/exocytosis/

เครือข่ายเทคโนโลยี (2563, 18 พฤษภาคม). Endocytosis และ Exocytosis: ความแตกต่างและความคล้ายคลึงกัน https://www.technologynetworks.com/immunology/articles/endocytosis-and-exocytosis-differences-and-similarities-334059