Endocitosi è il processo mediante il quale cellule interiorizzare le sostanze dal loro ambiente esterno. È come le cellule ottengono i nutrienti di cui hanno bisogno per crescere e svilupparsi. Le sostanze interiorizzate dall'endocitosi includono fluidi, elettroliti, proteinee altre macromolecole. L'endocitosi è anche uno dei mezzi con cui globuli bianchi del sistema immunitario catturare e distruggere potenziali agenti patogeni compresi batteri e protisti. Il processo di endocitosi può essere sintetizzato in tre fasi fondamentali.
Esistono tre tipi primari di endocitosi: fagocitosi, pinocitosi ed endocitosi mediata dal recettore. fagocitosi è anche chiamato "consumo di cellule" e comporta l'assunzione di materiale solido o particelle di cibo. pinocitosi, chiamato anche "consumo di cellule", comporta l'assunzione di molecole disciolte nel fluido. Endocitosi mediata dal recettore comporta l'assunzione di molecole basate sulla loro interazione con i recettori sulla superficie di una cellula.
Affinché si verifichi endocitosi, le sostanze devono essere racchiuse in una vescicola formata dalla membrana cellulare, oppure membrana plasmatica. I componenti principali di questa membrana sono proteine e lipidi, che aiutano la flessibilità della membrana cellulare e il trasporto delle molecole. I fosfolipidi sono responsabili della formazione di una barriera a doppio strato tra l'ambiente cellulare esterno e l'interno della cellula. I fosfolipidi hanno idrofilo (attratto dall'acqua) teste e idrofobo (respinto dall'acqua) code. Quando vengono a contatto con liquidi, si sistemano spontaneamente in modo che le loro teste idrofile affrontino il citosol e fluido extracellulare, mentre le loro code idrofobiche si allontanano dal fluido nella regione interna del doppio strato lipidico membrana.
La membrana cellulare è semipermeabile, il che significa che solo alcune molecole possono diffondersi attraverso la membrana. Le sostanze che non possono diffondersi attraverso la membrana cellulare devono essere aiutate attraverso diffusione passiva processi (diffusione facilitata), trasporto attivo (richiede energia) o endocitosi. L'endocitosi comporta la rimozione di porzioni della membrana cellulare per la formazione di vescicole e l'internalizzazione delle sostanze. Per mantenere le dimensioni delle celle, i componenti della membrana devono essere sostituiti. Questo è realizzato dal processo di esocitosi. Di fronte all'endocitosi, esocitosi comporta la formazione, il trasporto e la fusione delle vescicole interne con la membrana cellulare per espellere le sostanze dalla cellula.
fagocitosi è una forma di endocitosi che comporta l'inghiottimento di particelle o cellule di grandi dimensioni. La fagocitosi consente alle cellule immunitarie, come i macrofagi, di liberare il corpo da batteri, cellule cancerose, cellule infette da virus o altre sostanze dannose. È anche il processo attraverso il quale organismi come le amebe ottengono cibo dal loro ambiente. Nella fagocitosi, la cellula fagocitaria o fagocita deve essere in grado di attaccarsi alla cellula bersaglio, interiorizzarla, degradarla ed espellere i rifiuti. Questo processo, come avviene nelle cellule immunitarie, è descritto di seguito.
Mentre la fagocitosi comporta il consumo di cellule, pinocitosi comporta il consumo di cellule. I fluidi e i nutrienti disciolti vengono assorbiti in una cellula dalla pinocitosi. Gli stessi passaggi di base dell'endocitosi sono utilizzati nella pinocitosi per interiorizzare le vescicole e trasportare particelle e liquido extracellulare all'interno della cellula. Una volta all'interno della cellula, la vescicola può fondersi con un lisosoma. Gli enzimi digestivi del lisosoma degradano la vescicola e rilasciano il suo contenuto nel citoplasma per essere utilizzato dalla cellula. In alcuni casi, la vescicola non si fonde con un lisosoma ma viaggia attraverso la cellula e si fonde con la membrana cellulare sull'altro lato della cellula. Questo è un mezzo con cui una cellula può riciclare le proteine e i lipidi della membrana cellulare.
La pinocitosi non è specifica e si verifica con due processi principali: micropinocitosi e macropinocitosi. Come suggeriscono i nomi, micropinocytosis comporta la formazione di piccole vescicole (0,1 micrometri di diametro), mentre macropinocitosi comporta la formazione di vescicole più grandi (da 0,5 a 5 micrometri di diametro). La micropinocitosi si verifica nella maggior parte dei tipi di cellule del corpo e le piccole vescicole si formano germogliando dalla membrana cellulare. Chiamate vescicole micropinocitotiche caveole sono stati scoperti per la prima volta nell'endotelio dei vasi sanguigni. La macropinocitosi si osserva in genere nei globuli bianchi. Questo processo differisce dalla micropinocitosi in quanto le vescicole non sono formate dal germogliamento ma dalle increspature della membrana plasmatica. I volant sono porzioni estese della membrana che si proiettano nel fluido extracellulare e poi si ripiegano su se stessi. Nel fare ciò, la membrana cellulare raccoglie il fluido, forma una vescicola e tira la vescicola nella cellula.
Endocitosi mediata dal recettore è il processo utilizzato dalle cellule per l'interiorizzazione selettiva di molecole specifiche. Queste molecole si legano a specifici recettori sulla membrana cellulare prima di essere interiorizzate dall'endocitosi. I recettori di membrana si trovano in regioni della membrana plasmatica rivestite con il clero proteico noto come fosse rivestite di clatherine. Una volta che la molecola specifica si lega al recettore, le regioni di fossa vengono interiorizzate e si formano vescicole rivestite di clatherine. Dopo la fusione con presto endosomi (sacche legate alla membrana che aiutano a ordinare il materiale interiorizzato), il rivestimento di clatherine viene rimosso dalle vescicole e il contenuto viene svuotato nella cellula.