Endocytosis är den process genom vilken celler internalisera ämnen från deras yttre miljö. Det är hur celler får de näringsämnen de behöver för att växa och utvecklas. Ämnen som är internaliserade genom endocytos inkluderar vätskor, elektrolyter, proteineroch andra makromolekyler. Endocytos är också ett av de medel för vilka vita blod celler av immunförsvar fånga och förstöra potentiella patogener inklusive bakterie och protister. Processen för endocytos kan sammanfattas i tre grundläggande steg.
Det finns tre primära typer av endocytos: fagocytos, pinocytos och receptormedierad endocytos. fagocytos kallas också "cellätande" och involverar intag av fast material eller matpartiklar. pinocytos, även kallad "celldryckning", involverar intag av molekyler upplösta i vätska. Receptormedierad endocytos involverar intag av molekyler baserat på deras interaktion med receptorer på cellens yta.
För att endocytos ska inträffa måste ämnen vara inneslutna i en vesikel bildad av cellmembranet, eller plasmamembran
. Huvudkomponenterna i detta membran är proteiner och lipider, som underlättar cellmembranens flexibilitet och molekyltransport. Fosfolipider är ansvariga för att bilda en dubbelskiktbarriär mellan den yttre cellulära miljön och cellens inre. Fosfolipider har hydrofil (lockade till vatten) huvuden och hydrofob (avstötas av vatten) svansar. Vid kontakt med vätska ordnar de spontant så att deras hydrofila huvuden vetter mot cytosolen och extracellulär vätska, medan deras hydrofoba svansar rör sig bort från vätskan till det inre området av lipid-tvåskiktet membran.Cellmembranet är semipermeabelt, vilket betyder att endast vissa molekyler får diffundera över membranet. Ämnen som inte kan diffundera över cellmembranet måste hjälpa till passiv diffusion processer (underlättad diffusion), aktiv transport (kräver energi) eller genom endocytos. Endocytos involverar avlägsnande av delar av cellmembranet för bildning av vesiklar och internalisering av ämnen. För att bibehålla cellstorlek måste membrankomponenter bytas ut. Detta åstadkommes genom processen av exocytos. Mittemot endocytos, exocytos involverar bildning, transport och fusion av inre vesiklar med cellmembranet för att driva ut ämnen från cellen.
fagocytos är en form av endocytos som involverar uppslukning av stora partiklar eller celler. Fagocytos tillåter immunceller, som makrofager, att befria kroppen från bakterier, cancerceller, virusinfekterade celler eller andra skadliga ämnen. Det är också den process genom vilken organismer som amebor hämtar mat från deras miljö. Vid fagocytos, den fagocytiska cellen eller fagocyt måste kunna fästa vid målcellen, internalisera den, försämra den och utvisa avfallet. Denna process, som den förekommer i immunceller, beskrivs nedan.
Medan fagocytos involverar cellätande, pinocytos innebär celldryckning. Vätskor och lösta näringsämnen tas in i en cell genom pinocytos. Samma grundsteg av endocytos används vid pinocytos för att internalisera vesiklar och för att transportera partiklar och extracellulär vätska inuti cellen. En gång inuti cellen kan vesikeln smälta samman med en lysosom. Matsmältningsenzymerna från lysosomen bryter ned vesikeln och släpper dess innehåll i cytoplasma för användning av cellen. I vissa fall smälter vesikeln inte med en lysosom utan rör sig över cellen och smälter samman med cellmembranet på den andra sidan av cellen. Detta är ett sätt på vilket en cell kan återvinna cellmembranproteiner och lipider.
Pinocytos är icke-specifik och sker genom två huvudprocesser: mikropinocytos och makropinocytos. Som namnen antyder, micropinocytosis involverar bildandet av små vesiklar (0,1 mikrometer i diameter) medan macropinocytosis involverar bildandet av större vesiklar (0,5 till 5 mikrometer i diameter). Mikropinocytos uppträder i de flesta typer av kroppsceller och de små vesiklarna bildas genom spirande från cellmembranet. Mikropinocytotiska vesiklar kallas kaveoler upptäcktes först i endotel av blodkärl. Makropinocytos observeras vanligtvis i vita blodkroppar. Denna process skiljer sig från mikropinocytos genom att vesiklarna inte bildas av knoppar utan av plasmamembranflussar. Ruffles är utsträckta delar av membranet som skjuter ut i den extracellulära vätskan och sedan fälls tillbaka på sig själva. Genom att göra detta skopar cellmembranet upp vätskan, bildar en vesikel och drar vesikeln in i cellen.
Receptormedierad endocytos är den process som används av celler för selektiv internalisering av specifika molekyler. Dessa molekyler binder till specifika receptorer på cellmembranet innan de internaliseras genom endocytos. Membranreceptorer finns i regioner i plasmamembranet belagt med proteinet Clatherine känt som klorinsbelagda gropar. När den specifika molekylen binder till receptorn internaliseras gropregionerna och klorinbelagda vesiklar bildas. Efter att ha smält med tidigt endosomer (membranbundna säckar som hjälper till att sortera internaliserat material), Clatherine-beläggningen tas bort från vesiklarna och innehållet töms in i cellen.