4. Ендо- й екзоцитоз.
У деяких клітинах організму людини трапляється особливий вид транспортування, що зветься ендоцитозом. У наслідок ендоцитозу в клітину проникають великі частки. Такий шлях має дві основні форми: піноцитоз і фагоцитоз. За допомогою піноцитозу клітина поглинає невеликі крапельки розчинених поживних речовин з позаклітинної рідини й особливо - молекули білків. Фагоцитоз забезпечує проникнення в клітину великих об'єктів, таких як бактерії, клітини, частки зруйнованої тканини.
У піноцитозі бере участь клітинна мембрана більшості клітин, але особливо характерні ці механізми для макрофагів, близько 3 % мембрани яких постійно задіяні в утворенні пухирців (везикул). Останні в діаметрі досягають близько 100-200 нм.
Типовий механізм поглинання білків. На поверхні мембрани клітини, у її заглибленнях, розміщені рецептори для зв'язування з білком. На внутрішній поверхні клітини до цієї ділянки примикає фібрилярний протеїн (його називають клотрин) з актоміозиновими білками. Взаємодія білка, що поглинається, з рецептором призводить до поглиблення ямки, а скорочувальні білки закривають краї, унаслідок чого утворюється ізольований пухирець, де разом зі сполукою, що поглинається, виявляється частина позаклітинної рідини. Після цього пухирець відділяється від мембрани й проникає всередину клітини, як правило, ближче до лізосом, ферменти яких розщеплюють білок, що надійшов.
Завдяки фагоцитозу клітини (а це здебільшого тканинні макрофаги й лейкоцити) поглинають субстанції, набагато більші від білкової молекули.
Від початку процесу фагоцитозу відбувається зв'язування рецептора клітини з протеїном або поліцукридом мембрани бактерії або загиблої клітини. Коли починається інвагінація мембрани, то все нові й нові ділянки мембрани фагоцита зв'язуються з лігандами об'єкта, і поступово клітина, що фагоцитується, виявляється зануреною в нього. Скорочувальні білки спочатку замикають перешийок, а потім просувають везикулу вглиб клітини.
Протилежний шлях - екзоцитоз - це механізм, що забезпечує виділення з клітини низки речовин і процеси секреції. Чимало органел усередині клітини формують міхурці, заповнені речовиною, яку потрібно вивести з них. Типовими представниками таких сполук є гормони та ферменти, що секретують залози.
Схему екзо- і ендоцитозу зображено га Рис. 4.1.
Рис. 4.1. Схема екзо- та ендоцитозу
Трансцитоз — процес, при якому на одній поверхні клітини формується ендоцитозний міхурець, який переноситься на протилежну поверхню клітини як екзоцитозний і виділяє свій вміст в позаклітинний простір. Трансцитоз характерний для клітин з периферичною тонкою плазмолемою (ендотеліоцити), які вистеляють дрібні кровоносні судини. У цих клітинах міхурці, зливаючись, можуть утворювати тимчасові трансцелюлярні канали, через які транспортуються водорозчинні речовини.
У процесах як ендоцитозу, так і екзоцитозу, важливу роль мають особливі фузогенні мембранні білки, які концентруються в ділянках інвагінації (впинання) плазмолеми. При ендоцитозі вони сприяють змиканню складок плазмолеми, а під час екзоцитозу забезпечують вбудовування мембран міхурця в плазмолему.
Збалансованість процесів ендоцитозу і екзоцитозу досягається таким чином, що при ендоцитозі міхурці формуються з плазмолеми і її поверхня повинна зменшуватися, тоді як при екзоцитозі мембрани міхурців вбудовуються в плазмолему і збільшують її площу. Однак активні процеси екзо- і ендоцитозу не впливають суттєво на площу поверхні плазмолеми в зв’язку зі зрівноважуванням цих процесів. Постійний кругообіг мембран в клітині отримав назву “мембранного конвеєра”.
Виведення речовин з клітини може здійснюватися у вигляді:
1.Секреції — виділення потрібних організмові речовин, наприклад, слинні залози виробляють слину, молочні — молоко;
2.Екскреції — видалення непотрібних або шкідливих речовин, наприклад, сечовина, сечова кислота видаляються нирками;
3.Рекреції (цитопемпсис) — транспорту, при якому клітина поглинає речовини однією поверхнею, а виводить їх без змін протилежною (наприклад, мінеральні солі, деякі ліки).
Ендо- й екзоцитоз у клітинах відбуваються безупинно, до того ж у багатьох із них - досить інтенсивно. Так, макрофаг усього за 1 год може поглинати у вигляді міхурців подвійну площу поверхні своєї цитоплазматичної мембрани, що, природно, має встигати регенерувати. [6]
Рецепторні білки.
Рецептор - це білковий комплекс, що сприймає сигнал молекули-передавача. Рецептор може бути або самостійною структурою, убудованою в мембрану у вигляді інтегрального білка, або частиною інших функціональних білків, регулюючи їхню активність. Причому до одного й того самого хімічного агента на мембрані можуть бути кілька рецепторів. І ефект взаємодії субстрату з рецептором може не завжди бути подібний, а в деяких випадках навіть діаметрально протилежний. Так, при взаємодії гормону мозкового шару надниркових залоз-адреналіну (А) за-адренорецептором спостерігають звуження кровоносної судини, а з Р-рецептором – розширення.
Білки-ферменти
Чимало периферичних й окремих фрагментів інтегральних білків виконують і ферментативні функції. Приклад останніх - зазначені вище мембранні АТФази, що входять до єдиної структури іонних насосів.
Крім того, білки-ферменти інтегрального типу каталізують реакції, що, як правило, повністю перебігають з одного боку біомембрани. До того ж, приєднавши будь-який субстрат на одному боці, продукти реакції вони виділяють на протилежному. У такому разі обмежена проникність мембран, забезпечуючи просторовий поділ продуктів реакції, створює концентраційні градієнти.