食作用：プロセス、機能、および食作用との違い - 生物学 - 2025

ピノサイトーシスは、細胞の原形質膜中の小胞の形成によって通常小さく、可溶性形態での媒体粒子の摂取の細胞プロセスです。このプロセスは、基本的には「飲む」という細胞作用と考えられています。小胞は、その中の細胞膜の陥入のプロセスの後に解放されます。

この液体物質捕獲プロセスには、溶解した分子または懸濁した微粒子が含まれます。これは、細胞がそのエネルギー維持に使用する細胞外物質またはエンドサイトーシスを組み込むさまざまな手段の1つです。

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細胞が細胞外物質を輸送する他のプロセスには、細胞質膜のリン脂質二重層を横切る輸送タンパク質およびチャネルタンパク質の使用が含まれます。しかしながら、飲作用では、捕捉された物質は膜の一部によって取り囲まれている。

飲作用の種類

このエンドサイトーシスプロセスは、2つの異なる方法で生成できます。「流動性の飲作用」と「吸着性の飲作用」です。どちらも、懸濁液中の粒子または物質が細胞質に取り込まれる方法が異なります。

液体飲作用では、物質は液体に溶けて吸収されます。これらの溶質の細胞への侵入速度は、細胞外環境でのそれらの濃度に比例し、また、飲作用の小胞を形成する細胞の能力に依存します。

対照的に、吸収性飲作用による「分子」の侵入速度は、細胞膜の表面に位置する前記分子の受容体の数、親和性および機能だけでなく、外部環境における分子の濃度によっても与えられる。後者のプロセスは、ミカエリス-メンテンの酵素反応速度論に準拠しています。

すべてが等しい（吸収される分子の濃度）場合、吸収性飲作用は流体よりも100〜1000倍速く、液体の吸収（より少ない量）でもより効率的です。

処理する

飲作用は真核細胞で非常に一般的なプロセスです。それは、細胞外からの細胞質小胞の形成、細胞膜の陥入による粒子の動きからなり、細胞膜の陥入は、最終的に後者から分離されて細胞質の一部を形成する。

一般に、細胞膜に由来するほとんどのエンドサイトーシス小胞は、飲作用の経路に従います。これらの小胞は、それらの主要な目的地として、細胞の消化を担う細胞小器官であるリソソームに移されるエンドソームを持っています。

受容体を介したエンドサイトーシスまたは吸収性飲作用

それは飲作用の最も研究された形です。この場合、このメカニズムにより、定義された高分子を選択的に入力できます。細胞外環境で見つかる高分子は、デフォルトで原形質膜上の特定の受容体に結合します。

一般に、特殊な受容体は、「クラスリンでコーティングされた窪み」として知られる膜のセクターに集まっていることがわかります。この時点で、これらの領域で形成された飲作用小胞は、このタンパク質（クラスリン）のコーティングを持ち、受容体とリガンド（通常はリポタンパク質）も含みます。

コーティングされた小胞がすでに細胞質に入ると、それらは初期エンドソーム、すなわち細胞膜に最も近いものと融合します。

この時点から、細胞膜およびゴルジ装置（膜受容体およびその他の物質を運ぶ）へのリサイクル小胞の出口、または小胞または多小胞体の後に続くいくつかの複雑なプロセスが発生する可能性があります物質をリソソームに輸送するプロセス。

レシーバーはいくつありますか？

細胞に高分子を選択的に導入する20以上の異なる受容体があります。この過程で、細胞質培地以外の液体も非選択的に取り込まれ、「液相エンドサイトーシス」と呼ばれます。

細胞膜に存在するクラスリンで裏打ちされた各窪みまたは空洞には、単一のタイプの受容体はありません。代わりに、単一の小胞の形成と同時に細胞に内在化されるさまざまな受容体があります。

このプロセスおよび膜に戻って再統合される循環小胞の形成において、受容体複合体またはそのリガンド（受容分子）の存在は、他の受容体および分子の存在に何らかの形で影響を与えます。

液体飲作用

この場合、これは非選択的なプロセスであり、分子または粒子がアクティブに捕捉されます。細胞壁から形成された小胞はクラスリンではなく、カベオリンなどのタンパク質でコーティングされています。場合によっては、このプロセスはポトサイトーシスとして知られています。

特徴

プロセス中に、クラスリンでコーティングされた小胞の形成により選択的に、またはコーティングされていない小胞を通して非選択的に、多くの材料が細胞に組み込まれます。

吸収性ピノサイトシス

ホルモン、成長因子、担体タンパク質、その他のタンパク質やリポタンパク質を認識するさまざまな受容体が、細胞膜のクラスリンでコーティングされたくぼみに蓄積されます。

最もよく評価されているプロセスの1つは、哺乳類の細胞におけるコレステロールの捕獲です。これは、細胞膜上の特定の受容体の存在によって媒介されます。

コレステロールは一般的にリポタンパク質の形で血流中に運ばれ、最も一般的なのは低密度リポタンパク質（LDL）です。

コーティングされた小胞が細胞質に入ると、受容体が膜に再循環され、LDCの形のコレステロールがリソソームに輸送されて、細胞によって処理および使用されます。

吸収性細胞に閉じ込められた他の代謝産物

このプロセスは、細胞活動において非常に重要な一連の代謝産物を捕捉するためにも使用されます。それらのいくつかは、細胞が膜を介した能動輸送プロセスを通じて得ることができないビタミンB12と鉄です。

これら2つの代謝物は、血流中の赤血球に存在する主要なタンパク質であるヘモグロビンの合成に不可欠です。

一方、リサイクルされていない細胞膜に存在する受容体の多くは、このように吸収されてリソソームに運ばれ、多種多様な酵素によって消化されます。

残念ながら、この経路（受容体を介した飲作用）により、インフルエンザやHIVなどの多くのウイルスが細胞に入ります。

クラスリンで覆われていない小胞の飲作用

クラスノコーティングされた小胞が形成されない他の経路によって飲作用が発生すると、その過程は特に動的で非常に効率的であることが判明します。

たとえば、血管の一部である内皮細胞では、形成された小胞が血流から細胞内空間に大量の溶質を移動させなければなりません。

飲作用スケール

例えば、クラスリンでコーティングされた窪みは、原形質膜の表面の約2％を占め、およそ2分までの寿命を持っています。

この意味で、吸収性の飲作用により、平均して膜の3〜5％である1〜2時間のコーティングされた小胞の形成により、細胞膜全体が細胞内に内在化されます。毎分プラズマ。

たとえば、マクロファージは、細胞質の体積の約35％を約1時間で統合することができます。溶解した物質および分子の量は、いかなる時点においても、小胞形成およびこれらの内部移行の速度に影響を与えません。

食作用との違い

食作用と飲作用は、細胞が処理される細胞外物質を内部に取り込む類似のプロセスです。どちらもエネルギーを必要とするプロセスであるため、アクティブな輸送メカニズムと見なされます。飲作用とは対照的に、食作用は文字通り細胞が「食べる」方法です。

食作用は、細菌、さまざまな細胞の破片、さらには無傷の細胞を含む大きな粒子の「摂取」によって特徴付けられます。貪食される粒子は、細胞膜の表面にある受容体（マンノース、N-アセルチグルコサミドなどの残基を認識する）に結合し、粒子を囲む仮足の伸長を引き起こします。

膜がその周囲で融合すると、（小胞症の過程で生成されるものとは対照的に）大きな小胞がファゴソームと呼ばれ、細胞質に放出されます。これは、ファゴソームがリソソームに結合してファゴリソソームを形成するときです。

ファゴリソソーム内では、リソソーム酸性ヒドロラーゼの酵素活性により、物質の消化が起こります。このプロセスでは、受容体と内在化した膜の一部もリサイクルされ、小胞をリサイクルする形で細胞表面に戻ります。

食作用はどこで起こりますか？

原生動物や後生動物などの生物が摂食する非常に一般的なプロセスです。さらに、多細胞生物では、食作用は外来物質に対する防御の第一線を提供します。

さまざまな種類の白血球（マクロファージおよび好中球）を含む特殊化した細胞が外部微生物を破壊し、細胞破片を摂取する方法は、体のシステムを維持するために不可欠です。

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