Τι είναι η Εξωκυττάρωση;
Η εξωκυττάρωση είναι μια μορφή ενεργού μεταφοράς που επιτρέπει στα κύτταρα να μετακινούν μεγάλα μόρια στην εξωκυτταρική μεμβράνη, όπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους. Αυτή είναι μια κρίσιμη διαδικασία για όλα τα έμβια όντα, από τα φυτά και τα ασπόνδυλα μέχρι τα πρωτόζωα και τους ανθρώπους.
Το ανθρώπινο σώμα είναι ένα απίστευτο μηχάνημα και υπάρχουν χιλιάδες κρίσιμες διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια κάθε μέρας της ζωής σας, ακόμα κι αν σε μεγάλο βαθμό αγνοείτε ότι συμβαίνουν αυτά τα πράγματα! Δημιουργούνται νέοι ιστοί, οι πληγές επουλώνονται, τα ένζυμα διασπούν τις πηγές ενέργειας, οι ορμόνες διεγείρουν τις μεταβολικές διεργασίες και σχηματίζονται πρωτεΐνες, για να αναφέρουμε μόνο μερικά.
Ένα μεγάλο μέρος του έργου για τη διατήρηση της υγείας και της λειτουργίας ενός σώματος γίνεται σε κυτταρικό επίπεδο, όπου μεμονωμένα κύτταρα δημιουργούν πρωτεΐνες και νευροδιαβιβαστές, αλλά το να φτάσουν αυτά τα μόρια εκεί που πρέπει είναι εξίσου σημαντικό! Εκεί παίζει ρόλο η εξωκυττάρωση.
Ορισμός εξωκυττάρωσης:Τι είναι η εξωκυττάρωση;
Η εξωκυττάρωση είναι μια μορφή ενεργού μεταφοράς που επιτρέπει στα κύτταρα να μετακινούν μεγάλα μόρια στην εξωκυτταρική μεμβράνη, όπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους. Αυτή είναι μια κρίσιμη διαδικασία για όλα τα έμβια όντα, από τα φυτά και τα ασπόνδυλα μέχρι τα πρωτόζωα και τους ανθρώπους. Όπως αναφέρθηκε, αυτή είναι μια μορφή ενεργητικής μεταφοράς, παρά παθητική, επειδή η πλειονότητα των μεγάλων μορίων που παράγονται από τα κύτταρα είναι πολικής φύσης, που σημαίνει ότι δεν μπορούν να περάσουν από την κυτταρική μεμβράνη χωρίς βοήθεια, λόγω της υδρόφοβης πτυχής του μεμβράνη.
(Πίστωση φωτογραφίας:Wikimedia Commons)
Όταν ένα κύτταρο είναι έτοιμο να μετακινήσει ένα μόριο στο εξωτερικό περιβάλλον, το μόριο συνδέεται σε ένα εκκριτικό κυστίδιο, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως μια βαλίτσα για πολύπλοκα μόρια. Αυτό το κυστίδιο θα μετακινηθεί στη συνέχεια στο εξωτερικό άκρο του κυττάρου και θα συγχωνευθεί προσωρινά με τη μεμβράνη. Σε εκείνο το σημείο, το υδατοδιαλυτό μόριο μέσα στο κυστίδιο μπορεί να "αποβληθεί" στο εξωκυτταρικό περιβάλλον.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι εξωκυττάρωσης:η μη συστατική εξωκυττάρωση που προκαλείται από Ca2+ και η συστατική εξωκυττάρωση που προκαλείται από μη Ca2+. Η διαφορά είναι ότι στο πρώτο, η διαδικασία είναι πιο ρυθμισμένη, απαιτώντας άμεσα εξωτερικά σήματα για να εμφανιστούν, αύξηση του ασβεστίου μέσα στο κύτταρο και ένα κάλυμμα κλαθρίνης στο κυστίδιο. Αυτός είναι ο τύπος εξωκυττάρωσης που εμφανίζεται μεταξύ συνάψεων και νευρώνων. Όλες οι άλλες μορφές εξωκυττάρωσης είναι απλούστερες και λιγότερο ρυθμιζόμενες, παρόλο που εξακολουθούν να θεωρούνται μορφή ενεργού μεταφοράς και απαιτούν τη δαπάνη ATP.
Αυτή είναι μια γενική επισκόπηση της διαδικασίας, αλλά προτιμούμε να εμβαθύνουμε σε θέματα εδώ στο ScienceABC και υπάρχουν πολλά περισσότερα για να μάθουμε για την εξωκυττάρωση – μια κρίσιμη δραστηριότητα που εμφανίζεται σε κάθε κύτταρο του σώματός σας.
Στάδια εξωκυττάρωσης
Αν και η διαδικασία μετακίνησης ενός πολύπλοκου μορίου κατά μήκος της μικροσκοπικής απόστασης από ένα οργανίδιο στην κυτταρική μεμβράνη φαίνεται απλή, υπάρχουν μερικά διακριτά στάδια που καθιστούν δυνατή αυτήν την κίνηση.
Εμπορία κυστιδίων
Τα κυστίδια αρχικά μετακινούνται από το σημείο δημιουργίας τους στην κυτταρική μεμβράνη χρησιμοποιώντας πρωτεΐνες κινητήρα εντός του κυττάρου, κάτι που απαιτεί εργασία και δαπάνη του ATP (η βασική μονάδα ενέργειας μέσα σε ένα κύτταρο).
Σύνδεση κυστιδίων
Οι παράγοντες πρόσδεσης στην κυτταρική μεμβράνη θα προσκολληθούν και θα κρατήσουν τα κυστίδια στη θέση τους. Αυτό θα επιτρέψει επίσης στο κυστίδιο να επικοινωνήσει με τη μεμβράνη και να «μπει στη σειρά» για μεταφορά έξω από το κύτταρο.
Σύνδεση κυστιδίων
Ο σύνδεσμος μεταξύ του εκκριτικού κυστιδίου και της κυτταρικής μεμβράνης ολοκληρώνεται όταν στερεωθεί σφιχτά στη θέση του και προετοιμαστεί να «πεταχτεί έξω» από το κύτταρο.
Εκκίνηση κυστιδίων
Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως η εξωκυττάρωση που εμφανίζεται στο νευρικό σύστημα, με τη μορφή νευροδιαβίβασης, η εκκίνηση θα συμβεί αμέσως πριν απελευθερωθεί το περιεχόμενο του κυστιδίου. Αυτή η εκκίνηση αποτελείται από διάφορες τροποποιήσεις και αλλαγές στο κυστίδιο και τη μεμβράνη και περιλαμβάνει λίπη και πρωτεΐνες εντός του κυττάρου.
Σύντηξη κυστιδίων
Σε αυτό το τελευταίο βήμα, οι πρωτεΐνες SNARE (πρωτεΐνες υποδοχέα SNAp) μεσολαβούν στη σύντηξη της μεμβράνης των κυστιδίων με την κυτταρική μεμβράνη. Η πλασματική μεμβράνη θα αυξηθεί σε μέγεθος για να φιλοξενήσει το νέο κυστίδιο και τα περιεχόμενα του κυστιδίου (τοξίνες, πρωτεΐνες, απόβλητα, νευροδιαβιβαστές κ.λπ.) θα απελευθερωθούν στον εξωκυτταρικό χώρο. Η μεμβράνη κυστιδίων θα γίνει τώρα μέρος της κυτταρικής μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεϊνών που είναι ενσωματωμένες σε αυτήν τη μεμβράνη κυστιδίων. Ουσιαστικά, το μέσα της μεμβράνης των κυστιδίων γίνεται μέρος του εξωτερικού της κυτταρικής μεμβράνης.
Τι συμβαίνει μετά την εξωκυττάρωση;
Στις περισσότερες περιπτώσεις, το εκκριτικό κυστίδιο δεν μπορεί να ανακτηθεί στην πλήρη του μορφή για να επαναχρησιμοποιηθεί, καθώς έχει συνδεθεί με την κυτταρική μεμβράνη. Η δημιουργία κυστιδίων είναι μια ενεργοβόρα διαδικασία και απαιτεί σημαντική προσπάθεια από τα μιτοχόνδρια, τα εργοστάσια ενέργειας στα κύτταρα, για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία. Σε μη συστατική εξωκυττάρωση, όπως νευρωνική εξωκυττάρωση, όπου μεταφέρονται νευροδιαβιβαστές, τα κυστίδια δεν επαναχρησιμοποιούνται.
Τούτου λεχθέντος, υπάρχουν ορισμένες μορφές σύντηξης κυστιδίων που δεν είναι μόνιμες, όπως η σύντηξη «φιλί και τρέξε», η οποία επιτρέπει τη μερική εναπόθεση του περιεχομένου των κυστιδίων και στη συνέχεια την αναμόρφωση της μεμβράνης των κυστιδίων. Πρόσφατη έρευνα έχει επίσης εντοπίσει μερική εκκένωση κυστιδίων σε ορισμένες περιπτώσεις, όπου ένα εκκριτικό κυστίδιο θα απελευθερώσει μέρος του περιεχομένου του, θα αποκολληθεί και θα επανασφραγιστεί και θα επιπλεύσει πίσω στον ενδοκυτταρικό χώρο. Στη συνέχεια, μπορεί να επιστρέψει στη μεμβράνη και να απελευθερώσει το υπόλοιπο περιεχόμενό της ή να ξαναγεμιστεί με ένα νέο μόριο σε μια θέση υποδοχέα για ένα άλλο οργανίδιο.
Μια τελευταία λέξη
Αν και η περίπλοκη λειτουργία των κυττάρων μας μπορεί να μην γοητεύει όλους, η εξωκυττάρωση είναι ένα κρίσιμο θεμέλιο για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε, σε όλες τις διαφορετικές και απίστευτες μορφές της. Η ικανότητα αποτελεσματικής μετακίνησης σύνθετων μορίων επιτρέπει τα πάντα, από την ανάπτυξη και την επισκευή έως την κίνηση των μυών, την αναπνοή και ακόμη και τη συνειδητή σκέψη. Με άλλα λόγια, μπορεί να μην το σκέφτεστε, αλλά σίγουρα θα πρέπει να εκτιμάτε όλες αυτές τις σιωπηλές, αξιόπιστες διαδικασίες που σας κρατούν ζωντανούς και κλωτσιές κάθε μέρα!
