Una definición y explicación de los pasos en la endocitosis

ttsz/iStock/Getty Images Más

endocitosis es el proceso por el cual células internalizar sustancias de su medio externo. Así es como las células obtienen los nutrientes que necesitan para crecer y desarrollarse. Las sustancias internalizadas por endocitosis incluyen fluidos, electrolitos, proteinas y otras macromoléculas. La endocitosis es también uno de los medios por los cuales células blancas de la sangre del sistema inmunitario capturar y destruir patógenos potenciales, incluidosbacteriasy protistas . El proceso de endocitosis se puede resumir en tres pasos básicos.

Los pasos básicos de la endocitosis

1. La membrana plasmática se pliega hacia adentro (invagina) formando una cavidad que se llena de líquido extracelular, moléculas disueltas, partículas de alimentos, materia extraña,patógenos, u otras sustancias.
2. La membrana plasmática se pliega sobre sí misma hasta que se encuentran los extremos de la membrana plegada. Esto atrapa el líquido dentro de la vesícula. En algunas células, también se forman canales largos que se extienden desde la membrana hacia el interior de la citoplasma .
3. La vesícula se separa de la membrana a medida que los extremos de la membrana doblada se fusionan. La vesícula internalizada luego es procesada por la célula.

Hay tres tipos principales de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptores. fagocitosis también se denomina 'comer células' e implica la ingesta de material sólido o partículas de alimentos. pinocitosis , también llamada 'bebida celular', implica la ingesta de moléculas disueltas en líquido. Endocitosis mediada por receptor implica la ingesta de moléculas en función de su interacción con los receptores en la superficie de una célula.

La membrana celular y la endocitosis

Enciclopedia Británica/UIG/Getty Images

Para que ocurra la endocitosis, las sustancias deben estar encerradas dentro de una vesícula formada a partir de la membrana celular, o membrana de plasma . Los componentes principales de esta membrana son proteínas y lípidos, que ayudan en la flexibilidad de la membrana celular y el transporte de moléculas. Los fosfolípidos son responsables de formar una barrera de doble capa entre el entorno celular externo y el interior de la célula. Los fosfolípidos tienen hidrófilo (atraídos por el agua) cabezas y hidrofóbico (repelido por el agua) colas. Cuando entran en contacto con el líquido, se organizan espontáneamente de modo que sus cabezas hidrófilas miren hacia el citosol y el líquido extracelular, mientras que sus colas hidrófobas se alejan del líquido hacia la región interna de la membrana de bicapa lipídica.

La membrana celular es semipermeable , lo que significa que solo ciertas moléculas pueden difundirse a través de la membrana. Las sustancias que no pueden difundirse a través de la membrana celular deben ser ayudadas por Difusión pasiva procesos (difusión facilitada), transporte activo (requiere energía), o por endocitosis. La endocitosis implica la eliminación de porciones de la membrana celular para la formación de vesículas y la internalización de sustancias. Para mantener el tamaño de la celda, se deben reemplazar los componentes de la membrana. Esto se logra mediante el proceso de exocitosis . Frente a la endocitosis, exocitosis Implica la formación, transporte y fusión de vesículas internas con la membrana celular para expulsar sustancias de la célula.

fagocitosis

Juergen Berger/Science Photo Library/Getty Image

fagocitosis Es una forma de endocitosis que involucra la absorción de partículas o células grandes. La fagocitosis permite que las células inmunitarias, como los macrófagos, eliminen el cuerpo de bacterias, células cancerosas, células infectadas por virus u otras sustancias dañinas. También es el proceso por el cual organismos como las amebas obtienen alimento de su entorno. En la fagocitosis, la célula fagocítica o fagocitos debe poder adherirse a la celda objetivo, internalizarla, degradarla y expulsar los desechos. Este proceso, tal como ocurre en las células inmunitarias, se describe a continuación.

Pasos básicos de la fagocitosis

Detección:El fagocito detecta el antígeno (sustancia que provoca una respuesta inmunitaria), como una bacteria, y se desplaza hacia la célula diana. Archivo adjunto:El fagocito entra en contacto y se adhiere a la bacteria. Esta unión inicia la formación de pseudópodos (extensiones de la célula) que rodean a la bacteria. Ingestión:La bacteria rodeada está encerrada dentro de una vesícula formada cuando se fusionan las membranas de los pseudópodos. Esta vesícula con la bacteria encerrada, llamada fagosoma , es internalizado por el fagocito. Fusión:El fagosoma se fusiona con un orgánulo llamado a lisosoma y se hace conocido como un fagolisosoma . Los lisosomas contienen enzimas que digieren material orgánico. La liberación de enzimas digestivas dentro del fagolisosoma degrada la bacteria. Eliminación:El material degradado es expulsado de la célula por exocitosis.

La fagocitosis en protistas ocurre de manera similar y más común, ya que es el medio por el cual estos organismos obtienen alimento. La fagocitosis en humanos solo la realizan células inmunitarias especializadas.

pinocitosis

FancyTapis/iStock/Getty Images Plus

Mientras que la fagocitosis implica comer células, pinocitosis implica beber celular. Los fluidos y los nutrientes disueltos se introducen en una célula por pinocitosis. Los mismos pasos básicos de la endocitosis se utilizan en la pinocitosis para internalizar vesículas y transportar partículas y líquido extracelular dentro de la célula. Una vez dentro de la célula, la vesícula puede fusionarse con un lisosoma. Las enzimas digestivas del lisosoma degradan la vesícula y liberan su contenido en el citoplasma para que lo utilice la célula. En algunos casos, la vesícula no se fusiona con un lisosoma sino que viaja a través de la célula y se fusiona con la membrana celular del otro lado de la célula. Este es un medio por el cual una célula puede reciclar las proteínas y los lípidos de la membrana celular.

La pinocitosis es inespecífica y ocurre por dos procesos principales: micropinocitosis y macropinocitosis. Como sugieren los nombres, micropinocitosis implica la formación de pequeñas vesículas (0,1 micrómetros de diámetro), mientras que macropinocitosis implica la formación de vesículas más grandes (de 0,5 a 5 micrómetros de diámetro). La micropinocitosis ocurre en la mayoría de los tipos de células del cuerpo y las diminutas vesículas se forman al brotar de la membrana celular. Vesículas micropinocíticas llamadas caveolas se descubrieron por primera vez en el endotelio de los vasos sanguíneos. La macropinocitosis se observa típicamente en los glóbulos blancos. Este proceso se diferencia de la micropinocitosis en que las vesículas no se forman por gemación sino por ondulaciones de la membrana plasmática. Los volantes son porciones extendidas de la membrana que se proyectan hacia el líquido extracelular y luego se repliegan sobre sí mismas. Al hacerlo, la membrana celular recoge el líquido, forma una vesícula y empuja la vesícula hacia la célula.

Endocitosis mediada por receptor

Enciclopedia Británica/UIG/Getty Images

Endocitosis mediada por receptor es el proceso utilizado por las células para la internalización selectiva de moléculas específicas. Estas moléculas se unen a receptores específicos en la membrana celular antes de ser internalizados por endocitosis. Los receptores de membrana se encuentran en regiones de la membrana plasmática recubiertas con la proteína clatherine conocida como pozos recubiertos de clatherine . Una vez que la molécula específica se une al receptor, las regiones de hoyo se internalizan y se forman vesículas recubiertas de clatherina. Después de fusionarse con principios endosomas (sacos delimitados por membranas que ayudan a clasificar el material internalizado), el revestimiento de clatherina se elimina de las vesículas y el contenido se vacía en la célula.

Pasos básicos de la endocitosis mediada por receptores

• La molécula especificada se une a un receptor en la membrana plasmática.
• El receptor unido a la molécula migra a lo largo de la membrana a una región que contiene un hoyo recubierto de clatherina.
• Después de que los complejos molécula-receptor se acumulan en la fosa recubierta de clatherina, la región de la fosa forma una invaginación que se internaliza por endocitosis.
• Se forma una vesícula recubierta de clatherina, que encapsula el complejo ligando-receptor y el líquido extracelular.
• La vesícula recubierta de clatherine se fusiona con un endosoma en el citoplasma y se elimina el recubrimiento de clatherine.
• El receptor puede encerrarse en una membrana lipídica y reciclarse de nuevo a la membrana plasmática.
• Si no se recicla, la molécula especificada permanece en el endosoma y el endosoma se fusiona con un lisosoma.
• Las enzimas lisosomales degradan la molécula especificada y entregan los contenidos deseados al citoplasma.

Se cree que la endocitosis mediada por receptores es más de cien veces más eficaz para captar moléculas selectivas que la pinocitosis.

Conclusiones clave de la endocitosis

• Durante la endocitosis, células internalizan sustancias de su medio externo y obtienen los nutrientes que necesitan para crecer y desarrollarse.
• Los tres tipos principales de endocitosis son la fagocitosis, la pinocitosis y la endocitosis mediada por receptores.
• Para que ocurra la endocitosis, las sustancias deben estar encerradas dentro de una vesícula formada a partir de la membrana celular (plasmática) .
• La fagocitosis también se conoce como 'comer células'. Es el proceso utilizado por las células inmunitarias para librar al cuerpo de elementos nocivos y por las amebas para obtener alimento.
• En la pinocitosis, las células 'beben' fluidos y nutrientes disueltos en un proceso similar al de la fagocitosis.
• La endocitosis mediada por receptores es un proceso mucho más eficiente que la pinocitosis para internalizar moléculas específicas.

Fuentes

• Cooper, Geoffrey M. Endocitosis. La célula: un enfoque molecular. 2da edición ., Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU., 1 de enero de 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9831/.
• Lim, Jet Phey y Paul A Gleeson. Macropinocitosis: una vía endocítica para internalizar grandes tragos. Inmunología y Biología Celular , vol. 89, no. 8, 2011, pp. 836–843., doi:10.1038/icb.2011.20.
• Rosales, Carlos, and Eileen Uribe-Querol. Fagocitosis: un proceso fundamental en la inmunidad. Investigación BioMed Internacional , Hindawi, 12 de junio de 2017, www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5485277/.