Endocytoza to proces, za pomocą którego komórki internalizować substancje ze środowiska zewnętrznego. W ten sposób komórki otrzymują składniki odżywcze, których potrzebują do wzrostu i rozwoju. Substancje internalizowane przez endocytozę obejmują płyny, elektrolity, białkai inne makrocząsteczki. Endocytoza jest również jednym ze środków, za pomocą których białe krwinki z system odprnościowy wychwytywanie i niszczenie potencjalnych patogenów, w tym bakteria i protisty. Proces endocytozy można podsumować w trzech podstawowych krokach.
Istnieją trzy podstawowe typy endocytozy: fagocytoza, pinocytoza i endocytoza pośredniczona przez receptor. Fagocytoza jest również nazywany „jedzeniem komórek” i obejmuje przyjmowanie stałego materiału lub cząstek żywności. Pinocytoza, zwany także „piciem komórek”, obejmuje przyjmowanie cząsteczek rozpuszczonych w płynie. Endocytozy za pośrednictwem receptora wiąże się z przyjmowaniem cząsteczek na podstawie ich interakcji z receptorami na powierzchni komórki.
Aby wystąpiła endocytoza, substancje muszą być zamknięte w pęcherzyku utworzonym z błony komórkowej lub membrana plazmowa. Głównymi składnikami tej błony są białka i lipidy, które pomagają w elastyczności błony komórkowej i transporcie cząsteczek. Fosfolipidy są odpowiedzialne za tworzenie dwuwarstwowej bariery między zewnętrznym środowiskiem komórkowym a wnętrzem komórki. Fosfolipidy mają hydrofilowy (pociąga woda) głowy i hydrofobowy (odpychane przez wodę) ogony. W kontakcie z cieczą spontanicznie układają się tak, aby ich hydrofilowe głowy były skierowane w stronę cytosolu i płyn pozakomórkowy, podczas gdy jego hydrofobowe ogony oddalają się od płynu do wewnętrznego obszaru dwuwarstwy lipidowej membrana.
Błona komórkowa jest półprzepuszczalna, co oznacza, że tylko niektóre cząsteczki mogą dyfundować przez błonę. Substancje, które nie mogą dyfundować przez błonę komórkową, muszą być wspomagane przez bierna dyfuzja procesy (ułatwiona dyfuzja), aktywny transport (wymaga energii) lub endocytoza. Endocytoza polega na usunięciu części błony komórkowej w celu utworzenia pęcherzyków i internalizacji substancji. W celu utrzymania wielkości komórki należy wymienić elementy błony. Osiąga się to poprzez proces egzocytoza. W przeciwieństwie do endocytozy egzocytoza obejmuje tworzenie, transport i fuzję pęcherzyków wewnętrznych z błoną komórkową w celu wydalenia substancji z komórki.
Fagocytoza jest formą endocytozy, która obejmuje pochłanianie dużych cząstek lub komórek. Fagocytoza pozwala komórkom odpornościowym, takim jak makrofagi, na pozbycie się organizmu bakterii, komórek rakowych, komórek zainfekowanych wirusem lub innych szkodliwych substancji. Jest to również proces, w którym organizmy takie jak ameby pozyskują żywność ze swojego środowiska. W fagocytozie komórka fagocytowa lub fagocyt musi być w stanie dołączyć się do komórki docelowej, internalizować ją, zdegradować i wyrzucić śmieci. Proces ten, tak jak ma to miejsce w komórkach odpornościowych, opisano poniżej.
Podczas gdy fagocytoza obejmuje jedzenie komórek, pinocytoza obejmuje picie komórek. Płyny i rozpuszczone składniki odżywcze są pobierane do komórki przez pinocytozę. Te same podstawowe etapy endocytozy są wykorzystywane w pinocytozie do internalizacji pęcherzyków i transportu cząstek i płynu pozakomórkowego wewnątrz komórki. Wewnątrz komórki pęcherzyk może się stopić z lizosomem. Enzymy trawienne z lizosomu rozkładają pęcherzyk i uwalniają jego zawartość do cytoplazmy do wykorzystania przez komórkę. W niektórych przypadkach pęcherzyk nie łączy się z lizosomem, ale przemieszcza się przez komórkę i łączy się z błoną komórkową po drugiej stronie komórki. Jest to jeden ze sposobów, w jaki komórka może przetwarzać białka błon komórkowych i lipidy.
Pinocytoza jest niespecyficzna i występuje w dwóch głównych procesach: mikropinocytozie i makropinocytozie. Jak sugerują nazwy, mikropinocytoza polega na tworzeniu małych pęcherzyków (o średnicy 0,1 mikrometra), podczas gdy makropinocytoza obejmuje tworzenie większych pęcherzyków (o średnicy od 0,5 do 5 mikrometrów). Mikropinocytoza występuje w większości typów komórek ciała, a małe pęcherzyki tworzą się przez pączkowanie z błony komórkowej. Mikropinocytotyczne pęcherzyki nazywane kaweole zostały po raz pierwszy odkryte w śródbłonku naczyń krwionośnych. Makropinocytoza jest zwykle obserwowana w białych krwinkach. Proces ten różni się od mikrofinocytozy tym, że pęcherzyki nie powstają przez pączkowanie, ale przez marszczenie błony plazmatycznej. Falbany to przedłużone części błony, które wystają do płynu pozakomórkowego, a następnie składają się na siebie. W ten sposób błona komórkowa zbiera płyn, tworzy pęcherzyk i wciąga pęcherzyk do komórki.
Endocytozy za pośrednictwem receptora jest procesem stosowanym przez komórki do selektywnej internalizacji określonych cząsteczek. Cząsteczki te wiążą się ze specyficznymi receptorami na błonie komórkowej, zanim zostaną internalizowane przez endocytozę. Receptory błonowe znajdują się w obszarach błony plazmatycznej pokrytych białkiem klatheriny znanym jako jamy pokryte klatriną. Gdy konkretna cząsteczka wiąże się z receptorem, regiony dołu są internalizowane i powstają pęcherzyki pokryte klatheriną. Po stopieniu się wcześnie endosomy (worki związane z błoną, które pomagają sortować zinternalizowany materiał), powłoka klaterinowa jest usuwana z pęcherzyków, a zawartość jest opróżniana do komórki.