Эндоцитоз механизмы

Мы обсудим здесь транспорт веществ через плазматическую мембрану, отметив, что аналогичный характер носит и транспорт через мембраны клеточных органелл. Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или выхода их из клетки наружу диффузия, осмос, активный транспорт и экзо- или эндоцитоз. Два первых процесса носят пассивный характер, т. е. не требуют затрат энергии два последних — активные процессы, связанные с потреблением энергии. [c.186]

Рис. 42.20. Сравнение механизмов эндоцитоза и экзоцитоза. При экзоцитозе происходит слияние двух внутренних находящихся со стороны цитоплазмы монослоев, тогда как при эндоцитозе сливаются внешние монослои.

ЭКЗОЦИТОЗ, слияние везикул в цитоплазме, поглощение одной везикулы другой (аутофагия), почкование, по транс-механизму протекают захват мембранных везикул, разделение везикул, эндоцитоз [c.133]

Большинство эукариотических клеток способно к эндоцитозу, наиболее активны макрофаги, лейкоциты, клетки эпителия кишечника, эндотелия капилляров и др. Следует отметить, что молекулярные механизмы, обеспечивающие инициацию и функционирование этого механизма транспорта, во многом еще требуют изучения. [c.314]

При создании систем доставки лекарственных веществ новых поколений и уже применяемых необходимо учитывать основные механизмы проникновения веществ во внутриклеточное пространство — фагоцитоз, пиноцитоз и опосредованный рецепторами эндоцитоз, что требует проведения соответствующих исследований. Перспективными с этих позиций являются системы доставки, которые имитируют биомолекулы, способные использовать естественные пути попадания в клетки-мишени. Естественно, что такие исследования потребуют привлечения к доклиническому изучению специалистов в области клеточной и молекулярной биологии — биологов, биофизиков и др. [c.296]

Более 50 лет назад Уилсон писал, что ключ к решению любой биологической проблемы в конечном счете следует искать в клетке Однако до недавнего времени биология клетки преподавалась в вузах как специализированный второстепенный курс, основанный главным образом на электронной микроскопии. А в большинстве медицинских вузов многие разделы клеточной биологии - такие, как механизмы эндоцитоза, хемотаксис, движение клеток и клеточная адгезия - вообще почти не изучались. Их считали слишком клеточными для курса биохимии и слишком молекулярными для курса гистологии. Однако, в связи с огромными успехами, достигнутыми клеточной биологией в последнее время, она начинает занимать по праву принадлежащее ей центральное место в биологическом и медицинском образовании. Все больше университетов вводят ее как обязательный годичный курс для всех студентов, обучающихся по специальности биология или биохимия . Клеточная биология становится также общеобразовательной дисциплиной для первого курса большинства медицинских вузов. Первое издание Молекулярной биологии клетки появилось в преддверии этих остро необходимых реформ, и, как мы надеялись, должно было им способствовать. Мы будем удовлетворены, если второе издание поможет углубить эти реформы и ускорить их проведение. [c.6]

Все перечисленные нами мембранные структуры находятся внутри клетки. Как же в таком случае они могут влиять на площадь ее поверхности Ответ заключается в том, что межд> внутриклеточными, окруженными мембранами структурами и внеклеточной средой происходит обмен. Он осуществляется с помощью двух уникальных для эукариотических клеток процессов эндоцитоза и экзоцитоза. При эндоцитозе некоторые участки наружной поверхностной мембраны впячиваются и отрываются, образуя цитоплазматические мембранные пузырьки, содержащие вещества, которые находились во внешней среде или были адсорбированы на поверхности клетки. Таким способом в цитоплазму могут попасть весьма крупные частицы и даже целые клетки (фагоцитоз) Экзоцитоз - обратный процесс, при котором внутриклеточные мембранные пузырьки сливаются с плазматической мембраной, высвобождая тем самым свое содержимое во внешнюю среду. Благодаря описанному механизму, расположенные глубоко внутри клетки и окруженные мембранами компартменты увеличивают эффективную поверхность клетки, участвующую в обмене веществ с внешней средой. [c.34]

Через плазматическую мембрану транспортируются также макромолекулы. Процесс, с помощью которого клетки захватывают крупные молекулы, называется эндоцитозом. Некоторые из этих молекул (например, полисахариды, белки и полинуклеотиды) служат источником питательных веществ. Эндоцитоз позволяет также регулировать содержание определенных мембранных компонентов, в частности рецепторов гормонов. Эндоцитоз можно использовать для более детального изучения клеточных функций. Клетки одного типа можно трансформировать с помощью ДНК другого типа и, таким образом, изменить характер их функционирования или фенотип. В таких экспериментах часто используют специфические гены, что предоставляет уникальную возможность изучать механизмы их регуляции. Трансформация клеток с помощью ДНК осуществляется путем эндоцитоза — именно таким способом ДНК по- [c.143]

Опосредованный рецепторами эндоцитоз имеет свою теневую сторону, поскольку вирусы, вызывающие некоторые заболевания, например гепатит (повреждение клеток печени), полиомиелит (повреждение моторных нейронов) и СПИД (повреждение Т-клеток), атакуют клетки именно по этому механизму. Токсический эффект железа тоже начинает проявляться в результате его избыточного поглощения, обусловленного эндоцитозом. [c.144]

Плазматические мембраны нейронов и мембраны некоторых не нейрональных клеток содержат специфические рецепторы (рецепторы ЫОР), которые связывают N0 вначале с низким, а затем с высоким сродством. Было показано, что рецепторы с высоким сродством образуют кластеры и вместе со связанным ЫОР попадают в клетку при эндоцитозе и транспортируются внутри клетки частично к лизосомам (где происходит их деградация), частично к ядру. При их поглощении нервным окончанием рецептор и ЫОР переносятся путем ретроградного аксонального транспорта. Подобные процессы могут происходить и при других типах гормональной регуляции и поэтому КОР служит своеобразной моделью гормонов и факторов роста. Механизм действия ЫОР в клетке не изучен. В ответ на действие ЫОР наблюдалось фосфорилирование белка и поэтому было постулировано участие в этом процессе сАМР-зависимой протеинкиназы. Идентифицировано несколько субстратов КОР-активированного фосфорилирования (среди них тирозингидроксилаза, рибосомальный белок 56, гистоны Н1 и НЗ и не-гистонные ядерные белки), но не показана связь между этими процессами и физиологической функцией МОР. [c.326]

Образование экзоцитозных пузырьков может происходить ритмично, с постоянной скоростью, поглощая внеклеточную жидкость и содержащиеся в ней компоненты. В ряде случаев инициирующим фактором образования везикулы является контакт с определенным веществом или это становится возможным благодаря наличию в мембране специфических рецепторов, улавливающих комплементарные к ним лиганды. Во впячивании мембраны и формировании пузырьков важная роль принадлежит ряду белков. Из них наиболее изучен белковый комплекс — кларитин. В сокращении мембран принимают участие сократительные белки актин и миозин, сходные с подобными белками мышечной ткани. Поскольку функционирование сократительных белков нуждается в энергии АТФ, процесс эндоцитоза можно отнести к механизму активного трансмембранного переноса веществ. [c.314]

Эндосома — это мембранная везикула (от лат vesi ula — пузырек), возникающая в результате эндоцитоза, под термином эндоцитоз понимают проявления общего механизма захвата плотных частиц (ф а г о ц и т о 3, от греч phagos — поедание), вирусов [c.129]

Способность эукариот захватывать оформленные твердые частички, в том числе и живые клетки, имеет фундаментальное биологическое значение. В эндоцитозе можно усмотреть предпосылки для возникновений эндосимбиоза и его механизм. Обычно твердые частички, поглощенные путем фагоцитоза амебой, перевариваются ею и полностью ли-зируются. В ряде случаев, однако, результатом может быть внутриклеточный симбиоз. Наиболее известный пример такого эндосимбиоза-ассоциация клеток бобовых растений с бактериями рода Rhizobium в корневых клубеньках (разд. 13.1). Подобного рода эндосимбионты широко распространены у эукариот (разд. 17.2.1)..Способность эукариотических клеток приобретать эндосимбионтов говорит в пользу теории [c.26]

Существует четыре основных механизма транспорта веществ, которые обеспечивают движение молекул в биологических жидкостях и через клеточные мембраны. Это диффузия, осмос, активный транспорт, экзоцитоз и эндоцитоз (рис. 26). Дйфф йя и1к мос — пассивный транспорт, так как движение веществ осуществляется без использования энергии два последних механизма — активный транспорт, так как движение веществ осуществляется за счет энергии АТФ. [c.75]

Важная особенность как экзоцитоза, так и эндоцитоза заключается в том, что секретируемые или поглощаемые макромолекулы локализуются в пузырьках и обычно не смешиваются с другими макромолекулами или органеллами клетки. Пузырьки могут сливаться только со специфическими мембранами, что обеспечивает направленный перенос макромолекул между внеклеточным пространством и содержимым клетки. Аналогичный процесс осуществляется во время переноса новосинтезированных макромолекул из эидоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи и затем к другим компартментам клетки (см. гл. 8). Хотя ясно, что быстрое и повсеместное образование и слияние пузырьков - это фундаментальная особенность всех эукариотических клеток, молекулярные механизмы, обеспечивающие приведение в действие и направление этого транспорта по специфическим путям, во многом еще требуют изучения. [c.408]

В больщинстве животных клеток клатрин-окаймленные ямки и пузырьки обеспечивают эффективный способ поглощения из внеклеточной жидкости специфических макромолекул в процессе, называемом опосредуемым рецепторами эндоцитозом. Макромолекулы связываются со своими рецепторами на поверхности клетки, накапливаются в окаймленной ямке и погружаются в клетку в виде макромолекулярных комплексов, заключенньгх в эндоцитозный пузырек. Поскольку внеклеточная жидкость попадает в окаймленную ямку и включается в окаймленные пузырьки, растворенные в ней вещества также поглощаются, но с намного меньщей скоростью - этот процесс называется жидкофазным эндоцитозом. Опосредуемый рецепторами эндоцитоз обеспечивает механизм селективного концентрирования, который увеличивает эффективность поглощения специфических лигандов более чем в 1000 раз, так что даже [c.413]

Рис. 6-77. Опосредуемый рецептором эндоцитоз ЛНП. Обратите внимание, что ЛНП диссоциирует от рецептора в кислом окружении в эндосоме. Механизм транспорта не известен. ЛНП попадают в лизосому и деградируют, высвобождая холестерол. ЛНП-рецепторы возвращаются опять в плазматическую мембрану через транспортные пузырьки, которые отщепляются в тубулярной области эндосомы. Для простоты показан только один рецептор ЛНП, проникающий в клетк и возвращаемый в плазматическую мембрану. Независимо от того, связался ли рецептор с ЛНП, он проходит цикл поглощения-возвращения каждые 10 мин, соверщая несколько сотен оборотов за время своего существования (около 20 ч).

В качестве примера рецептора, проходящего второй путь эндоцитоза, можно привести рецептор, связывающий небольшой белок -фактор роста эпидермиса (ФРЭ). Рецепторы ФРЭ несколько необычны, поскольку они накапливаются в окаймленных ямках только после связывания с ФРЭ. По-видимому, необходимы какие-то конформационные изменения рецептора, иидуцируемые лигандом, для связывания его в ямках. Более того, ФРЭ диссоциирует из комплекса с рецептором при более низких рП, чем это требуется для диссоциации многих других комплексов лигапд-рецептор. Возможно, по этой причине множество поглощенных рецепторов ФРЭ попадает в лизосомы, где они деградируют вместе с ФРЭ. Таким образом, связывание фактора роста эпидермиса с рецептором приводит к тому, что концентрация рецептора ФРЭ на поверхности клетки уменьшается. В результате этого концентрация сигнального лиганда во внеклеточной жидкости регулирует число комплементарных лиганду рецепторных молекул на поверхности клетки-мишени. Этот механизм регуляции в корне отличается от регуляции ЛНП-рецепторов, число которых зависит от внутриклеточной концентрации холестерола (см. разд. 6.5.8). [c.418]

Слипание бислоее и объединение бислоее представляют собой последовательные этапы слияния мембран. Это фундаментальные клеточно-мембранные процессы, происходящие не только при экзоцитозе и эндоцитозе, но также и при делении или слиянии клеток (рис. 6-86). Ни в одном из этих случаев механизм слияния мембран пока не понят, однако несколько интересных выводов можно сделать из анализа слияния некоторых вирусов, обладающих мембранной оболочкой, с клетками при инфекции. Клеточные мембраны никогда не сливаются самопроизвольно. Для гого чтобы мембраны слились, необходимо, чтобы молекулы воды были вытеснены взаимодействующими липидными бислоями, которые бы сблизились до расстояния 1,5 нм между собой. Процесс этот энергети- [c.423]

При перемещении груза из одного компартмента в другой транспортные пузырьки обязательно переносят как мембраны, так и содержимое органелл. Тем не менее и при таком выравнивающем процессе сохраняются различия в составе мембран разных компартментов белок-рецептор SRP встречается только в мембране ЭР, а гликозилтрансферазы и ферменты процессинга олигосахаридов расположены только в мембранах определенных цистерн Гольджи и т. д. Следовательно, мембраны ЭР и каждою типа цистерн Гольджи должны иметь специальные механизмы для сохранения своей уникальности. Один из них - наличие специальных сигналов сортировки для каждого этапа продвижения продукта через ЭР и аппарат Гольджи. В результате, например, белки плазматической мембраны, попадающие в клетку путем специфического эндоцитоза. захватываются окаймленными ямками. Однако существует точка зрения, согласно которой при биосинтетическом транспорте через ЭР и аппарат Г ольджи, используется противоположный механизм, г.е. транспорт происходит автоматически, а для удержания продукта в орга-нелле требуются специфические сигналы. В соответствии с этой гипотезой каждый постоянный компонент ЭР или аппарата Гольджи должен иметь специальный сигнал, отвечающий за его сохранение в этом компартменте. Стратегия автоматического движения вперед и избирательного сохранения привлекательна еще и потому, что число белков, проходящих сквозь ЭР и аппарат Г ольджи к месту конечного назначения, значительно больще числа белков, остающихся там. Более того, при такой стратегии те белки, которые утратили свои сигналы сортировки, или были направлены в неверном направлении, могут выводиться из клетки Наконец, если бы сигналы требовались для транспорта, то они были бы необходимы для каждой его стадии - от ЭР к аппарату Г ольджи [c.82]

Что происходит с большим количеством нового мембранного материала, который добавляется к уже имеющейся плазматической мембране, в ходе все новых слияний с пузырьками В некоторых, активно секретирующих клетках растений, число транспортных пузырьков аппарата Г ольджи, участвующих в экзоцитозе, таково, что поверхность мембраны должна была бы удваиваться каждые 20 мин. Очевидно, однако, что плазматическая мембрана имеет постоянную площадь поверхности и, следовательно, существует какой-то механизм оборота мембранного материала. В плазматической мембране клеток растений существуют многочисленные окаймленные ямки (рис. 20-44, А). Полагают, что они участвуют в рециклировании мембраны, как это имеет место в клетках животных (см. разд. 6.5.4). Подобный путь жидкофазного эндоцитоза недавно был обнаружен у растительных клеток при анализе поглощения протопластами электрононлотных маркеров, таких как ферритин или коллоидное золото. Эти маркеры, введенные в протопласты, быстро попадали в сложную сеть мембранных трубочек, которые были названы частично покрытым (окаймленным) ретикулумом (рис. 20-44, Б и В). Полагают, что эта органелла функционально эквивалентна эндосомному компартменту клеток животных (см. разд. 6.5.4). Отсюда маркер попадает в крупные пузырьки и в конечном счете оказывается в вакуоли. Таким образом, основные внутриклеточные пути синтеза метаболитов, их сортировка, упаковка, секреция и эндоцитоз весьма сходны в клетках растений и животных. [c.419]

К первой относятся те из них, которые сцеплены с Х-хромосомой и приводят либо к неспособности клеточной поверхности связывать дигидротестостерон, либо к неспособности активировать сайты связывания гормона в ядре. Другая группа мутаций затрагивает функцию связывания клетками комплекса холестерина с липопротеинами низкой плотности [29 1107]. В кровотоке холестерин переносится главным образом липопротеинами низкой плотности (LDL-от англ. low-density lipoprotein). Для связывания таких липопротеинов на поверхности клеток и транспорта комплекса LDL-холестерин путем эндоцитоза на поверхности фибробластов и лимфоцитов имеются особые специализированные структуры окаймленные пузырьки. Рецепторы LDL (В/Е-ре-цепторы) связывают только липопротеины, содержащие липопротеин В и липопротеин Е. Эндоцитоз с участием рецепторов представляет собой универсальный механизм транспорта крупных молекул в клетку (для каждого типа молекул существует специальный рецептор). При поглощении комплекса LDL-холестерин в клетке возрастает концентрация холестерина. Это служит сигналом к прекращению синтеза рецепторов LDL. Связывание холестерина и его транспорт внутрь клетки также инги- [c.122]

Кроме описанного механизма формирования клеточного ответа существует и другая схема. При осуществлении метаболических и защитных функций рецепторы связывают специфические лиганды (компоненты внешней среды) и затем размещаются в транспортных везикулах, участвуя в процессах эндоцитоза и экзоцитоза ( Шетап е1 а1., 1985 Глебов, 1987). [c.119]

Механизм движения везикул в клетке, очевидно, не диффузионный. Как мы увидим в дальнейшем, внутри живой клетки, как и в отдельных ее органеллах, нет места для диффузионной диссипации энергии. Все движения в клетке управляются межмолекулярными взаимодействиями и локальными электрическими полями. Так организован и транс-цитоз — транспорт молекул через клетку. Этот процесс характерен для поляризованных клеток, таких как эпителиальные клетки кишечника, которые имеют базальную и апикальную поверхности (каждая со своим определенным фосфолипидным составом), создающие электрическое попе в клетке и определяющие направление транспорта везикул. Примером может служить адсорбция антител, содержащихся в молоке матери, клетками кишечника новорожденного. Эти антитела поглощаются апикальной поверхностью эндотелиальных клеток, переносятся внутри клетки к базальной поверхности и затем вьщеляются с базальной поверхности в кровь. Аналогично организован механизм секреции тирео-идного гормона. Сначала тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула щитовидной железы, затем происходит эндоцитоз тиреоглобулина эпителиальными клетками, в составе везикул он транспортируется через клетку, одновременно подвергаясь частичному протеолизу, и образованный в везикулах низкомолекулярный гормон тироксин секретируется в ближайший кровеносный капилляр. [c.120]

На ранних этапах изучения нуклеиновых кислот в качестве лечебных средств при лучевых поражениях организма и при возрастных дисфункциях головного мозга недооценивалась роль пептидных примесей, которые бьши прочно связаны с нуклеиновыми кислотами и всегда присутствовали в изучаемых препаратах нуклеиновых кислот (Федорова и др., 1974). При перораль-ном применении препаратов дрожжевой РНК, не очишенных от пептидов, у пожилых пациентов наблюдалось улучшение мозговых процессов, в том числе восстанавливалась память ( ameron et al., 1963). Как уже указывалось в главе 3, нуклеиновые кислоты и их тканеспецифические комплексы могут поглошаться клетками по механизму эндоцитоза и проникать в клеточное ядро (Глебов, 1987). Дальнейшая судьба экзогенных нуклеиновых кислот в клетке не совсем ясна, но можно предполагать, что нуклеопротеиновые комплексы, зашищенные от разрушения ферментами в лизосомах, принимают участие в процессах репарации ДНК хроматина. [c.179]

По-видимому, существует глубокая аналогия репаративных механизмов клетки при эндоцитозе тканеспецифических НПК и апоптотических тел. Как уже упоминалось, в процессе старения и естественной деградации клетки (апоптоза) происходит ограниченное и организованное саморазрушение клеточных структур (в отличие от некроза) хроматин и цитоплазматический материал разделяются на компактные фрагменты, эти фрагменты обволакиваются прилежащим участком мембраны, при этом клетка распадается на так называемые апоптотические тела, которые поглощаются соседними клетками дифференцированной ткани по механизму эндоцитоза и частично используются для репарации этих клеток, в том числе для репарации хроматина. Встраивание экзогенных ДНК в хроматин клеток может происходить лишь при наличии разрывов полинуклеотидной цепи ДНК клетки-хозяина, которые обычно наблюдаются в поврежденных и стареющих клетках (Сьяксте, Будылин, 1992). В этом случае еще одним преимуществом применения природных тканеспецифических нуклеопротеиновых комплексов является то, что ДНК-компоненты этих комплексов содержат участки, гомологичные поврежденным участкам ДНК определенной дифференцированной ткани человеческого организма, так как они выделены из такой же, но молодой и здоровой ткани млекопитающих. [c.184]

Еще труднее объяснить, каким образом вытягивается передний конец фибробласта. Можно представить себе несколько вероятных механизмов например, сокращение актиновых филаментов кортикального слоя создает в цитоплазме направленный вперед поток, подобно тому как это происходит у амебы, илй же контролируемая полимеризация актина заставляет передний конец клетки вьшячиваться, как при образовании акросомального отростка у спермиев морских беспозвоночных. Необходимый прирост плазматической мембраны обеспечивается или путем ее перемещения вытягивающимся вперед цитоскелетом, или в результате ее преимущественного образования (за счет экзоцитоза) на переднем конце клетки. Предположение о том, что плазматическая мембрана непрерывно обновляется за счет экзоцитоза на переднем конце и эндоцитоза, происходящего где-нибудь в другом месте (гипотеза мембранного потока), обсуждалось в главе 6 в связи с механизмом кэпирова-ния клеток (разд. 6.2.13). [c.134]

Как показали эксперименты с мечеными лигандами, многие из белковых сигнальных молекул попадают внутрь клеток-мишеней путем эндохщтоза, опосредуемого рецепторами (см. разд. 6.5.7). Например, инсулин связывается с рецепторами, диффузно распределенными на поверхности фибробластов. За считанные минуты инсулин-рецепторные комплексы концентрируются в окаймленных ямках и переходят в цитоплазму в эндоцитозных пузьфьках (эндосо-мах). Поэтому вполне возможно, что белковые сигнальные молекулы (или продукты их расщепления) непосредственно действуют внутри клетки примерно таким же образом, как стероидные и тиреоидные гормоны. Следует, однако, помнить, что опосредуемый рецепторами эндоцитоз обычно приводит к переносу внеклеточных молекул в лизосомы (разд. 6.5.7) для того чтобы интересующие нас гидрофильные молекулы могли попасть в цитозоль, им потребовался бы какой-то специальный механизм выхода из эндоцитозно-го пузырька или лизосомы (рис. 13-17). [c.261]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология