17.1
ER, aparat Golgiego, endosomy i lizosomy współpracują w celu modyfikacji, sortowania i pakowania białek i lipidów. Zintegrowana sieć transportu membra…
Ogólnie rzecz biorąc, transport membranowy może należeć do trzech kategorii. Ładunek może być transportowany w obrębie komórki z jednej organelli do drugiej za pomocą szlaku wydzielniczego lub do komórki za pomocą endocytozy i poza komórkę za pomocą egzocytozy.
W szlaku wydzielniczym substancje wytwarzane wewnątrz komórki są pakowane w pokryte białkiem, związane z błoną nośniki zwane pęcherzykami, które mogą być transportowane z jednej organelli do drugiej.
Rodzina białek SNARE dokuje pęcherzyk do błony docelowej i katalizuje fuzję błony pęcherzyka w celu dostarczenia ładunku.
Jeśli pęcherzyki łączą się z błoną plazmatyczną, ładunek jest uwalniany do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, a proces ten nazywa się egzocytozą. Zazwyczaj substancje, które muszą być eksportowane, to produkty odpadowe, białka błonowe lub cząsteczki sygnałowe wymagane do komunikacji komórkowej.
I odwrotnie, w endocytozie substancje niewytwarzane w komórce, takie jak witaminy, cholesterol i mikroelementy, są importowane do komórki.
W pinocytozie, rodzaju endocytozy, błona komórkowa otacza płyn zewnątrzkomórkowy, w tym wodę i rozpuszczone składniki odżywcze.
Inny rodzaj endocytozy, zwany fagocytozą, występuje, gdy receptory na powierzchni komórki napotykają obcą cząstkę, zwykle atakujący mikroorganizm lub resztki komórkowe z uszkodzonej tkanki.
Komórka rozciąga się, aby pochłonąć cząstkę, a błony łączą się, więżąc cząstkę w środku.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are the three main categories of membrane trafficking in cells?
Membrane trafficking occurs through three categories: the secretory pathway transports cargo between organelles, exocytosis releases substances out of the cell, and endocytosis brings materials into the cell. Cargo moves in protein-coated, membrane-bound carriers called vesicles. These pathways enable cells to transport waste products, membrane proteins, signaling molecules, vitamins, cholesterol, and micronutrients across cellular compartments and membranes.
Q2: How do vesicles deliver cargo to their target destinations?
Transport vesicles collect cargo from one cellular compartment and fuse with the target organelle membrane to deliver it. The Rab family of proteins acts as molecular markers on the target organelle to guide the vesicle. SNAREs and membrane fusion proteins dock the vesicle and catalyze membrane fusion, releasing the cargo. The membrane-bound vesicle protects cargo from external cytosol changes during transit.
Q3: What is exocytosis and what types of substances are typically exported?
Exocytosis occurs when vesicles fuse with the plasma membrane, releasing cargo into extracellular space. Substances typically exported include waste products, membrane proteins, and signaling molecules required for cellular communication. This process allows cells to eliminate unwanted materials and deliver proteins and signals essential for cell-to-cell interactions and tissue function.
Q4: What are the main differences between pinocytosis and phagocytosis?
Pinocytosis and phagocytosis are both endocytic processes but differ in cargo type. In pinocytosis, the cell membrane surrounds extracellular fluid containing water and dissolved nutrients like vitamins and cholesterol. Phagocytosis occurs when cell surface receptors encounter foreign particles, usually invading microorganisms or cell debris. The cell extends to engulf the particle, and membranes fuse, trapping it inside for processing.
Q5: How do organelles work together in the membrane trafficking network?
The ER, Golgi apparatus, endosomes, and lysosomes work in tandem to modify, sort, and package proteins and lipids. An integrated membrane trafficking network facilitates back-and-forth shuttling of molecules within different organelles and across the cell membrane. This coordinated system ensures proper protein processing, cargo sorting, and delivery to appropriate cellular destinations or extracellular locations.
Q6: What is receptor-mediated endocytosis and how does it differ from other endocytic processes?
Receptor-mediated endocytosis is an endocytic process where the cell selectively uptakes molecules from extracellular space based on receptor-specific recognition. Unlike pinocytosis, which is non-selective fluid uptake, or phagocytosis, which targets large particles, receptor-mediated endocytosis targets specific molecules. This specificity allows cells to import particular nutrients, hormones, and signaling molecules required for cellular function.
Q7: Why is the membrane-bound vesicle structure important for cargo transport?
The membrane-bound vesicle protects cargo from external changes in the cytosol during transit between organelles or across the cell membrane. This protective barrier maintains cargo integrity and prevents unwanted interactions with the cytoplasmic environment. The vesicle structure also enables specific recognition and docking at target membranes through protein interactions, ensuring accurate delivery pathways to the lysosome and other destinations.