L'endocitosi è una reazione cellulare volta ad assorbire e digerire composti macromolecolari solubili, nonché cellule proprie estranee o strutturalmente alterate. Il termine "endocitosi" è un termine generale per due processi correlati, ma comunque indipendenti: pinocitosi e fagocitosi. Il primo di essi è caratterizzato dall'assorbimento e dalla distruzione intracellulare di composti macromolecolari, come proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, lipoproteine e complessi proteici. Allo stesso tempo, la fagocitosi è il fenomeno dell'assorbimento e della digestione da parte di una cellula (macrofagi, neutrofili) di materiale corpuscolare (batteri, virus di grandi dimensioni, cellule del corpo morenti o cellule estranee, come ad esempio globuli rossi di vario tipo) .
L'oggetto della pinocitosi come fattore non specifico difesa immunitaria sono, in particolare, tossine microbiche.
Nella fig. B.1 presenta le fasi successive di cattura e digestione intracellulare delle macromolecole solubili situate nello spazio extracellulare. L'adesione di tali molecole su una cellula può avvenire in due modi: non specifico, come risultato di un incontro casuale di molecole con la cellula, e specifico, che dipende da preesistenti
Riso. IN 1. Endocitosi delle macromolecole da parte dei fagociti.
RM - macromolecole solubili; RC - recettore; PP - vescicola pinocitica; PS: pinosoma
recettori sulla superficie della cellula pinocitica. In quest'ultimo caso le sostanze extracellulari agiscono come ligandi che interagiscono con i corrispondenti recettori. Adesione
La nazione (invaginazione) della membrana, che termina con la formazione di una vescicola pinocitica, è molto grande taglia(circa OD c). Diverse bolle che si uniscono formano una formazione più grande: uno scosoma. Nella fase successiva, i pinosomi si fondono con i lisosomi contenenti enzimi idrolitici che scompongono le molecole polimeriche in monomeri. Nei casi in cui il processo di pinocitosi si realizza attraverso l'apparato recettoriale, nei pinosomi, prima della fusione con i lisosomi, si osserva il distacco delle molecole catturate dai recettori, che in connessione
La fagocitosi come fattore di difesa non specifico si manifesta quando i microbi patogeni entrano nel corpo. Il contatto casuale o indotto dal recettore di una cellula microbica con un fagocita (macrofago, neutrofilo) porta alla formazione di escrescenze di membrana - pseudopodi che circondano la cellula estranea. Il vacuolo formato (fagosoma) è 10-20 volte più grande del pinosoma. Entra nella cellula dove, dopo essersi fuso con i lisosomi, forma un fagolisosoma. È in esso che, a causa dell'attività degli enzimi idrolitici, completo o
la cellula microbica viene rimossa nell'ambiente extracellulare, l'altra rimane sulla superficie della cellula fagocitica (Fig. B.2). 
Riso. ALLE 2. Fagocitosi dei batteri.
B - batteri; P - pseudopodi; FS - fagosoma; FLS - fagalisosoma
Molte cellule sistema immunitario hanno la proprietà della fagocitosi. La fagocitosi è il fenomeno in cui una cellula “divora” un'altra.
La capacità di alcuni ceppi di fagocitare altri fu scoperta da I.I Mechnikov, che inserì spore fungine nel corpo di un crostaceo dafnia e osservò come le spore venivano attaccate dalle cellule del crostaceo, assorbite e digerite.
La fagocitosi consiste di 8 fasi:
L'avvicinamento di un fagocita a una cellula microbica, possibile grazie alla chemiotassi, ovvero al movimento lungo una traccia chimica.
Adesione del fagocita all'oggetto di assorbimento. Ciò è possibile grazie alla presenza sulla superficie del fagocita di recettori specifici per un determinato oggetto, cioè particolari blocchi chimici con l'aiuto dei quali il microrganismo o parte di esso viene “fissato” al fagocita.
Dopo che l'oggetto ha aderito, la membrana dei fagociti deve prepararsi al suo assorbimento, che avviene sotto l'influenza dell'enzima C-proteina chinasi.
Dopo che la membrana del fagocito è pronta, l'oggetto viene immerso nel citoplasma.
Una volta immersa, la parte della membrana fagocitaria a contatto con l'oggetto si piega nella cellula, avvolgendo gradualmente l'oggetto, a seguito della quale attorno all'oggetto si forma un guscio della membrana fagocitaria. L'oggetto avvolto è chiamato fagosoma.
Il fagosoma risultante si fonde con i lisosomi, che sono vescicole microscopiche contenenti molti enzimi che scompongono proteine, grassi e carboidrati. Come risultato di questa fusione,
Divisione di un oggetto.
La fagocitosi termina con il rilascio dei resti digeriti dell'oggetto, che non causeranno più alcun danno al corpo.
Gli oggetti della fagocitosi possono essere batteri, virus, funghi e altre particelle che non sono geneticamente correlate all'organismo.
Se l'oggetto è diviso, la fagocitosi è detta completa; se l'oggetto sopravvive, allora è detta incompleta;
Pinocitosi (dal greco schiuma - bevo, assorbo) - la cattura e l'assorbimento del liquido da parte della cellula insieme ai composti in essi disciolti. Il processo di pinocitosi è simile alla fagocitosi, ma avviene principalmente a causa della penetrazione della membrana. La pinocitosi è osservata nelle cellule di vari organismi.
10)Esocitosi(dal greco Έξω - esterno e κύτος - cella) - a eucarioti un processo cellulare in cui le vescicole intracellulari (vescicole di membrana) si fondono con la membrana cellulare esterna. Durante l'esocitosi, il contenuto delle vescicole secretorie (vescicole di esocitosi) viene rilasciato e la loro membrana si fonde con la membrana cellulare. Quasi tutti i composti macromolecolari (proteine, ormoni peptidici, ecc.) vengono rilasciati dalla cellula in questo modo.
L'esocitosi può svolgere tre compiti principali:
consegna alla membrana cellulare dei lipidi necessari per la crescita cellulare;
rilascio di vari composti dalla cellula, ad esempio prodotti tossici metabolismo o molecole segnale ( ormoni O neurotrasmettitori);
consegna alla membrana cellulare di funzionalità proteine di membrana, ad esempio recettori o proteine trasportatrici. In questo caso, parte della proteina, che era diretta all'interno della vescicola secretoria, sembra sporgere superficie esterna cellule
Riso. 18. Fagocitosi e pinocitosi.
Struttura macromolecolare. 2. Inizio della fagocitosi. 3.Fagosoma. 4. Fagolisosoma (lisosoma secondario). 5.EPS granulare. 6. Mitocondri. 7.Lisosoma primario. 8.Endosoma. 9. Apparato del Golgi. 10. Frammento del nucleo. 11.Plasmolemma. 12. Corpo residuo.
Esistono diversi metodi di endocitosi (dal greco endon - interno, kytos - cellula: pinocitosi (dal greco pino - bere) e fagocitosi (dal greco phagos - divorare). Con la pinocitosi la cellula cattura particelle colloidali liquide e con fagocitosi - particelle dense (complessi macromolecolari, parti di cellule, batteri, ecc.) Plasmolemma (11) e glicocalice svolgono un ruolo attivo in questi processi.
Durante la pinocitosi e la fagocitosi, le particelle assorbite dalla cellula interagiscono con il plasmalemma e ne sono circondate (2). Le particelle liquide sono inoltre delimitate dalla proteina clatrina (vescicole delimitate) (12). Successivamente, sia durante la pinocitosi che durante la fagocitosi, le sostanze catturate dalla cellula interagiscono con i lisosomi.
La fagocitosi è caratteristica delle cellule macrofagiche sciolte tessuto connettivo in ogni organo, neutrofili, ecc. Durante la fagocitosi di batteri e parti di cellule da parte di cellule specializzate, la particella fagocitata interagisce con i recettori sulla superficie cellulare e l'attivazione della fagocitosi con un cambiamento nel contenuto di calcio intracellulare. Ciò porta ad un cambiamento nella polimerizzazione dei microfilamenti sottili e dei microtubuli, provocando la formazione di protrusione del citolemma (pseudopodi) con l'immersione di una grossa particella all'interno della cellula (formazione di un fagosoma). Successivamente le vescicole endocitiche (endosomi) (8) possono fondersi tra loro e all'interno delle vescicole, oltre alle sostanze assorbite, si trovano enzimi idrolitici che provengono dai lisosomi. Gli enzimi scompongono i biopolimeri in monomeri che, a seguito del trasporto attivo attraverso la membrana della vescicola, passano nello ialoplasma. Pertanto, le molecole assorbite all'interno dei vacuoli della membrana formati da elementi della membrana plasmatica subiscono una digestione intracellulare.
Molti credono che la cella rappresenti il più basso livello di organizzazione della materia vivente. Tuttavia, in realtà, una cellula è un organismo complesso il cui sviluppo da una forma primitiva apparsa per la prima volta sulla Terra e somigliante all'attuale virus ha richiesto centinaia di miliardi di anni. La figura seguente è un diagramma che mostra le dimensioni relative di: (1) il virus più piccolo conosciuto; (2) un virus di grandi dimensioni; (3) rickettsie; (4) batteri; (5) cellula nucleata. La figura mostra che il diametro della cella è 10 volte e il volume è 10 volte taglia più grande il virus più piccolo.
La complessità della struttura e della funzione delle cellule è molte volte maggiore di quella dei virus.
La base dell’attività vitale del virus risiede nel molecola di acido nucleico rivestito da un guscio proteico. L'acido nucleico, come nelle cellule dei mammiferi, è rappresentato dal DNA o dall'RNA, che in determinate condizioni sono in grado di autocopiarsi. Pertanto, il virus, come le cellule umane, si riproduce di generazione in generazione, mantenendo la sua “specie”.
Come risultato dell'evoluzione nella composizione del corpo insieme agli acidi nucleici E proteine semplici sono entrate altre sostanze, e vari dipartimenti Il virus ha iniziato a svolgere funzioni specializzate. Intorno al virus si formò una membrana e apparve una matrice liquida. Le sostanze formate nella matrice iniziarono a svolgere funzioni speciali; apparvero enzimi che potevano catalizzare una serie di reazioni chimiche, che alla fine determinano le funzioni vitali del corpo.
Nelle fasi successive dello sviluppo, in particolare nelle fasi rickettsia e batteri compaiono organelli intracellulari, con l'aiuto dei quali le singole funzioni vengono eseguite in modo più efficiente rispetto all'aiuto di sostanze diffusamente distribuite nella matrice.
Finalmente, in una cellula nucleata Nascono organelli più complessi, il più importante dei quali è il nucleo stesso. La presenza di un nucleo distingue questo tipo di cellula dalle forme di vita inferiori; il nucleo esercita il controllo su tutte le funzioni cellulari e organizza il processo di divisione in modo tale che la successiva generazione di cellule risulta essere quasi identica alla cellula precedente.
Dimensioni comparative delle strutture prenucleari con una cellula del corpo umano.Endocitosi- assorbimento di sostanze da parte della cellula. Una cellula vivente, in crescita e in divisione deve ottenere nutrienti e altre sostanze dal fluido circostante. La maggior parte delle sostanze penetra nella membrana per diffusione e trasporto attivo. La diffusione si riferisce al semplice trasferimento disordinato di molecole di sostanze attraverso una membrana, che penetrano nella cellula molto spesso attraverso i pori, e di sostanze liposolubili direttamente attraverso il doppio strato lipidico.
Trasporto attivo- è il trasferimento di sostanze attraverso lo spessore della membrana utilizzando una proteina trasportatrice. I meccanismi di trasporto attivo sono estremamente importanti per l'attività cellulare.
Particelle grandi entrano nella cellula attraverso un processo chiamato endocitosi. I principali tipi di endocitosi sono la pinocitosi e la fagocitosi. La pinocitosi è la cattura e il trasferimento nel citoplasma di piccole vescicole con liquido extracellulare e microparticelle. La fagocitosi garantisce la cattura di elementi di grandi dimensioni, inclusi batteri, cellule intere o frammenti di tessuto danneggiato.
Pinocitosi. La pinocitosi si verifica costantemente e in alcune cellule è molto attiva. Pertanto, nei macrofagi questo processo avviene così intensamente che in 1 minuto circa il 3% dell'area totale della membrana viene convertita in vescicole. Tuttavia, la dimensione delle bolle è estremamente piccola - solo 100-200 nm di diametro, quindi possono essere viste solo con la microscopia elettronica.
Pinocitosi- l'unico modo attraverso il quale la maggior parte delle macromolecole può penetrare nella cellula. L'intensità della pinocitosi aumenta quando tali molecole entrano in contatto con la membrana.
Tipicamente, le proteine si attaccano ai recettori di superficie membrane, che sono altamente specifici per i tipi di proteine assorbite. I recettori sono concentrati principalmente nell'area di minuscole depressioni sulla superficie esterna della membrana, chiamate fosse delimitate. Il fondo delle cavità sul lato citoplasmatico è rivestito da una struttura a rete costituita dalla proteina fibrillare clatrina, che, come altre proteine contrattili, contiene filamenti di actina e miosina. L'attaccamento di una molecola proteica al recettore cambia la forma della membrana nella zona delle fossette grazie alle proteine contrattili: i suoi bordi si chiudono, la membrana affonda sempre di più nel citoplasma, catturando molecole proteiche insieme a una piccola quantità di fluido extracellulare. Immediatamente dopo che i bordi si chiudono, la bolla si separa membrana esterna cellule e la formazione di un vacuolo pinocitotico all'interno del citoplasma.
Non è ancora chiaro il motivo per cui si verifica la deformazione membrane, necessario per la formazione delle bolle. È noto che questo processo dipende dall'energia, cioè richiede la sostanza macroergica ATP, il cui ruolo è discusso di seguito. La presenza di ioni calcio nel liquido extracellulare è, con ogni probabilità, necessaria anche per l'interazione con i filamenti contrattili che giacciono sul fondo delle fossette delimitate, che creano la forza necessaria al distacco delle vescicole dalla membrana esterna della cellula.
Fagocitosi
Maggior parte funzione importante neutrofili e macrofagi è la fagocitosi, ovvero l'assorbimento di un agente dannoso da parte della cellula. I fagociti sono selettivi riguardo al materiale che fagocitano; altrimenti potrebbero fagocitare le cellule e le strutture normali del corpo. L'attuazione della fagocitosi dipende principalmente da tre condizioni specifiche.
in primo luogo, strutture più naturali hanno una superficie liscia che impedisce la fagocitosi. Ma se la superficie non è uniforme, aumenta la possibilità di fagocitosi.
In secondo luogo, superfici più naturali hanno gusci proteici protettivi che respingono i fagociti. D'altra parte, la maggior parte dei tessuti morti e delle particelle estranee sono privi di membrane protettive, che li rendono oggetto di fagocitosi.
Terzo, sistema immunitario del corpo forma anticorpi contro agenti infettivi come i batteri. Gli anticorpi si attaccano alle membrane batteriche e i batteri diventano particolarmente suscettibili alla fagocitosi. Per svolgere questa funzione, la molecola anticorpale si lega anche al prodotto C3 della cascata del complemento, una parte aggiuntiva del sistema immunitario di cui parleremo nel prossimo capitolo. Le molecole S3, a loro volta, si attaccano ai recettori sulla membrana dei fagociti, dando inizio alla fagocitosi. Questo processo di selezione e fagocitosi è chiamato opsonizzazione.
Fagocitosi da parte dei neutrofili . I neutrofili che entrano nei tessuti sono cellule già mature capaci di fagocitosi immediata. Quando incontra una particella da fagocitare, il neutrofilo prima si attacca ad essa e poi rilascia pseudopodi in tutte le direzioni attorno alla particella. Sul lato opposto, le particelle degli pseudopodi si incontrano e si fondono tra loro. In questo caso si forma una camera chiusa contenente la particella fagocitata. La camera poi si immerge nella cavità citoplasmatica e si stacca dall'esterno della membrana cellulare, formando una vescicola fagocitica fluttuante. (chiamati anche fagosomi) intracitoplasma. Un neutrofilo può solitamente fagocitare da 3 a 20 batteri prima di essere inattivato o ucciso.
Subito dopo fagocitosi la maggior parte delle particelle vengono digerite dagli enzimi intracellulari. Dopo la fagocitosi di una particella estranea, i lisosomi e altri granuli citoplasmatici di un neutrofilo o di un macrofago entrano immediatamente in contatto con la vescicola fagocitica, le loro membrane si fondono, di conseguenza, molti enzimi digestivi e sostanze battericide vengono rilasciati nella vescicola. Pertanto, la vescicola fagocitica diventa ora una vescicola di digestione e inizia immediatamente la rottura della particella fagocitata.
E neutrofili e macrofagi contengono un numero enorme di lisosomi pieni di enzimi proteolitici, particolarmente adatti per digerire batteri e altre sostanze proteiche estranee. Contengono anche lisosomi di macrofagi (ma non neutrofili). un gran numero di lipasi, che distruggono le spesse membrane lipidiche che ricoprono alcuni batteri, come il bacillo della tubercolosi.
Sia i neutrofili che i macrofagi possono distruggere i batteri. Tranne digestione dei batteri ingeriti nei fagosomi, neutrofili e macrofagi contengono agenti battericidi che distruggono la maggior parte dei batteri, anche se gli enzimi lisosomiali non riescono a digerirli. Ciò è particolarmente importante perché alcuni batteri hanno rivestimenti protettivi o altri fattori che impediscono loro di essere distrutti dagli enzimi digestivi. La parte principale dell'effetto "uccidente" è associata all'azione di alcuni potenti agenti ossidanti prodotti in grandi quantità dagli enzimi nella membrana del fagosoma o in un organello specifico chiamato perossisoma. Questi agenti ossidanti includono il superossido (O2), il perossido di idrogeno (H2O2) e gli ioni idrossile (-OH), ognuno dei quali, anche in piccole quantità, è letale per la maggior parte dei batteri. Inoltre, uno degli enzimi lisosomiali, la mieloperossidasi, catalizza la reazione tra H2O2 e ioni Cl per formare ipoclorito, un potente agente battericida.
Tuttavia, alcuni batteri , in particolare il bacillo della tubercolosi, hanno membrane resistenti alla digestione lisosomiale e secernono anche sostanze che impediscono in parte gli effetti "uccidenti" dei neutrofili e dei macrofagi. Questi batteri sono responsabili di molti malattie croniche, ad esempio la tubercolosi.
Pinocitosi
Pinocitosi (dal greco antico πίνω - bevo, assorbo e κύτος - contenitore, qui - cellula) - 1) Cattura del liquido con le sostanze in esso contenute da parte della superficie cellulare. 2) Il processo di assorbimento e distruzione intracellulare delle macromolecole.
Uno dei principali meccanismi per la penetrazione di composti ad alto peso molecolare nella cellula, in particolare proteine e complessi carboidrato-proteici.
Scoperta della pinocitosi Il fenomeno della pinocitosi fu scoperto dallo scienziato americano W. Lewis nel 1931.
Il processo di pinocitosi Durante la pinocitosi, sulla membrana plasmatica della cellula compaiono proiezioni corte e sottili che circondano una gocciolina di liquido. Questa sezione della membrana plasmatica viene invaginata e poi inserita nella cellula sotto forma di vescicola. La formazione di vescicole pinocitotiche con un diametro fino a 2 micron è stata tracciata utilizzando i metodi della microscopia a contrasto di fase e della fotografia microcinetica. Al microscopio elettronico si distinguono bolle con un diametro di 0,07-0,1 micron (micropinocitosi). Le vescicole di pinocitosi sono in grado di muoversi all'interno della cellula, fondersi tra loro e con le strutture della membrana intracellulare. La pinocitosi più attiva si osserva nelle amebe, nelle cellule epiteliali dell'intestino e dei tubuli renali, nell'endotelio vascolare e negli ovociti in crescita. L'attività pinocitotica dipende da stato fisiologico cellule e composizione ambiente. Gli induttori attivi della pinocitosi sono la γ-globulina, la gelatina e alcuni sali.