エンドサイトーシス：タイプとその特徴、機能、例 - 生物学 - 2025

エンドサイトーシスは、細胞膜構造はかなり厳密な制御、入力と出力の両方、細胞外及び細胞質の材料を含む種々の材料である細胞に種々の材料の有効なエントリを可能にするプロセスを含みます。単純な拡散や浸透などの他のプロセスとともに、細胞は適切な細胞機能に必要な材料を統合します。

エンドサイトーシスプロセスが発生すると、大きな分子サイズの分子、粒子、さらには溶液中の混合物が侵入します。これは、膜に由来する陥入または嚢から発生し、小胞の形で細胞質に入り、そこで細胞消化機構によって処理されます。

ソース：マリアナルイスビジャレアル派生作品：Gregor_0492

エンドサイトーシス（細胞への物質の侵入）のプロセスと、エキソサイトーシス（細胞を離れる物質のプロセス）は、真核生物に限られています。

真核細胞は、他の原核生物よりも大きい（平均1000倍）ため、大きなエネルギー要件があります。この理由により、真核細胞は材料の侵入を可能にするメカニズムを必要とし、その結果、多種多様な生合成反応がその中で発生します。

タイプとその特性

エンドサイトーシスのプロセスを通じて、細胞は外部環境との効果的な交換を維持します。

この細胞メカニズムの間に、非常に多様な物質が細胞に入ることができます。したがって、エンドサイトーシスプロセスは、細胞に取り込まれる物質の性質、およびプロセスにメディエーターが存在するかどうかによって異なります。

原形質膜からの細胞が大きな粒子を含むプロセスは、食作用と呼ばれます。同様に、細胞はまた、分子および他の溶解した物質を包含することができ、このタイプのエンドサイトーシスを「ピノサイトーシス」と呼ぶ。

これらのプロセスに加えて、細胞に入る材料は、原形質膜の特定の領域で事前に選択することができます。この場合、エンドサイトーシスは受容体によって媒介され、細胞に入る物質はこれらの受容体と結合して、特殊な小胞の細胞内部に移動します。

すべての真核細胞は、飲作用を介して液体と溶質を吸収しますが、後で説明するように、ごく一部の特殊な細胞のみが食作用プロセスを実行します。

-食作用

食作用

食作用は、エンドサイトーシスの特殊な形態です。この機会に、廃棄物、微生物、およびその他の細胞を含む大きな粒子または分子が、細胞膜の陥入により摂取されます。このプロセスの性質上、これは「食べる」という細胞作用として示唆されています。

食作用はどのように起こりますか？

「消費された」と認識された粒子は、細胞表面でそれらを認識する（特殊化された）受容体に結合します。これらの受容体は、他の多くのタンパク質に加えて、主にN-アセチルグルコサミド残基であるマンノースを認識します。これは、粒子を取り囲み、それを飲み込む仮足の伸長をトリガーします。

これらの仮足の動きは、主に細胞表面のアクチンとミオシンのフィラメントの作用によって決まります。

細胞膜に捕捉されると、ファゴソームと呼ばれる大きな小胞の形で細胞質ゾルに入ります。これらはリソソーム（さまざまな消化酵素を含む細胞小器官）に結合して、ファゴリソソームと呼ばれる物質を処理、分解、分解するための液胞を形成します。

ファゴリソソームは、消化される物質の量によってサイズと形状が決まるため、ファゴリソソームは非常に大きく、不均一な場合があります。

この消化液胞内では、酵素活性により大量の必須生成物が生成され、細胞によってエネルギー源として使用できます。

-食作用

原生動物の栄養。飲作用。画像：Jacek FH（マリアナルイスビジャレアルから派生）。https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svgから取得して編集。

上記で説明したプロセスとは対照的に、飲作用は小さな粒子が継続的に摂取されるプロセスであり、ほとんどの場合、可溶性の形態です。ここで、細胞は少量の物質を飲み込み、細胞質に放出される膜小胞を形成します。

細胞に入る物質のほとんどが液体であるため、飲作用のプロセスは基本的に「飲酒」の細胞作用と見なされます。

ピノサイトーシスはどのように発生しますか？

飲作用は2つの方法で起こります。「流動的または単純」な方法または「吸収的」な方法で。

両方のタイプの飲作用は、溶液中の物質または小さな粒子がどのように内部移行するかによって異なります。液体飲作用では、溶液中の物質は、細胞外培地での濃度勾配の関数として細胞に入り、次に、細胞膜で飲作用小胞が形成する速度に依存します。

吸収性ピノサイトーシスはより効率的なプロセスであり、細胞質への溶質の侵入速度は、流体ピノサイトーシスによって実行される場合よりも100〜1000倍高く、受容体を介したエンドサイトーシスの特別なプロセスを構成します。

-受容体を介したエンドサイトーシス

受容体を介したエンドサイトーシスは、特殊な飲作用プロセスであり、細胞のエンドサイトーシスプロセスの中で最もよく研​​究されています。この時点で、サイトゾルに入る物質は、原形質膜の小さなセクターでより高い濃度で見られる特定の受容体の関与を介して、選択された方法でサイトゾルに入ります。

これらの分子は、「クラスリンでコーティングされた窪み」と呼ばれる細胞表面の畳み込みに見られる受容体と事前に会合することがよくあります。これらのうつ病には、特定の高分子に特異的な20を超える受容体が含まれる場合があります。

膜のこれらの特殊な領域で形成された小胞はクラスリンタンパク質によってコーティングされ、小胞が細胞質に放出されると膜受容体（それらのさまざまなタイプ）が含まれ、少量の細胞外液も内部に取り込まれます。

対照的に、液体飲作用では、細胞に入る物質は選択されず、細胞膜に形成された小胞はクラスリンコーティングを示さないが、カベオリンなどのタンパク質によってより頻繁に現れる。このプロセスは、クラスリン非依存性エンドサイトーシスとも呼ばれます。

また、「巨核球症」として知られるプロセスで溶液中の物質を細胞内に入れるいくつかのより大きな空胞もある。このプロセスの間、材料の選択性はありません。

特徴

エンドサイトーシスは細胞内で多種多様な機能を持っていますが、それが単細胞生物または多細胞生物であるか、細胞が特定の時点で持っている要件のタイプであるかどうかによって異なります。

食作用機能

このプロセスは、主要な給餌プロセスまたは防御および廃棄物処理方法と見なすことができます。原生動物および後生動物（アメーバなど）では、食作用は、それらが廃棄物、細菌、または他の原生動物であるかどうかにかかわらず、食物粒子を捕獲するためのメカニズムです。

これらの生物は、膜受容体を介して摂取される物質を検出し、それを膜突起で囲み、生物内で処理される大きな小胞を形成します。

一方、ほとんどの生物では、食作用は細胞栄養以外の機能を果たします。この場合、食作用は、「プロ」食細胞と呼ばれる特殊な細胞によって使用されます。これにより、防御メカニズムとして、身体から老廃物と侵入物質の両方が排除されます。

飲作用の機能

飲作用の機能は、基本的に溶液中の物質を細胞に含めることです。吸収された溶質と代謝産物は、細胞の代謝に運命づけられており、生物の機能に非常に重要ないくつかのタンパク質の合成にも使用されます。

一方、入ってくる材料は、細胞代謝に直接エネルギーを提供するように選択することができます。

例

エンドサイトーシスは、真核生物内でさまざまなスケールで発生します。ここでは、いくつかの優れた例について説明します。

食作用

哺乳動物や他の脊椎動物では、白血球と呼ばれる血液組織の一部である細胞のクラスがいくつかあります。これらの細胞は、プロの食細胞のように機能します。つまり、材料をむさぼり食うことに特化した細胞です。

マクロファージ、リンパ球、好中球（白血球）は、体内からの感染性微生物の排除と摂取に関与しています。

血液中の食細胞は一般に、血管壁やフィブリン塊などの表面に病原体を捕捉できる場合に最もよく機能します。

これらの細胞は特異的および非特異的な免疫機能に参加し、免疫応答を誘発する抗原の提示に特化した食細胞さえあります

これに加えて、マクロファージは「主に」連続的な細胞再生のプロセスを維持するために、血液から約10 ^11の赤血球を取り込み、他の古い細胞や老廃物と同様に除去する責任があります。リンパ球と一緒になって、体内のほとんどの病原体を破壊します。

飲作用

飲作用プロセスは通常、細胞外物質の取り込みに非常に効果的です。吸収性飲作用では、クラスリンでコーティングされた膜窩小胞にある受容体は、成長因子、さまざまなホルモン、担体タンパク質、ならびにリポタンパク質および他のタンパク質を認識することができます。

このプロセスの典型的な例は、膜上の受容体からのコレステロールの捕捉です。コレステロールはリポタンパク質の形で血流に運ばれ、最も一般的に動員されるのはLDCまたは低密度リポタンパク質です。

ただし、ビタミンB12や鉄などの多種多様な代謝産物もプロセスに取り込まれ、細胞は能動的な輸送プロセスを通じて内部移行することができません。どちらも、血液中の酸素の輸送に特化したタンパク質であるヘモグロビンの合成における代謝産物を決定します。

一方、液体ピノサイトーシスにより、物質も効率的に細胞に組み込まれます。血管の内皮細胞では、小胞は血流から細胞内空間に大量の溶質と液体を輸送します。

エンドサイトーシス、「大規模プロセス」

エンドサイトーシスは真核細胞で非常に一般的なプロセスであり、物質は溶液中と高分子の形、さらには細胞全体や微生物全体の形で統合されます。

受容体を介したエンドサイトーシスの場合、クラスリンでコーティングされた窪みが細胞膜の全表面の約2％を占めます。これらのうつ病のそれぞれの半減期は2分です。これにより、細胞膜全体が1〜2時間で内在化されます。

これは、平均して膜の3〜5％が1分ごとに内在化されることを意味します。これにより、プロセスの規模と細胞膜が受ける継続的な更新の考え方がわかります。

マクロファージは、血液組織に存在します。たとえば、約1時間で細胞質の体積の最大35％、毎分3％の原形質膜、および約30分で100％を「吸収」します。

エンドサイトーシスの欠点

それは細胞栄養、廃棄物物質の吸収、外部微生物の捕獲に不可欠なプロセスですが、受容体を介したエンドサイトーシスなどのプロセスでは、多くのウイルスや病原体が細胞に入ります。インフルエンザとHIVは、細胞に侵入する直接的な方法としてこのルートをたどります。

エンドサイトーシス後に何が起こりますか？

細胞質に放出された小胞とそれらに囲まれた物質は、リソソームによって処理されます。リソソームには、小胞内に存在する物質が細胞代謝によって使用可能な生成物に分解される強力な酵素バッテリーがあります。

しかし、分解プロセスでは、原形質膜のさまざまな成分が回収されます。クラスリンやその他のさまざまな膜タンパク質などの物質でコーティングされた窪みの特定の受容体は、ゴルジ体または​​細胞表面に送られ、小胞の再循環でそれに統合されます。

細胞膜は1時間ごとにその表面の5％しか合成しないため、このリサイクルプロセスは非常に便利で、小胞が形成されるのと同じ速度で行われます。

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