Endocitosis y exocitosis: procesos y regulación

Endocitosis

La endocitosis es el proceso mediante el cual se introducen sustancias en una célula. La sustancia es engullida por la membrana plasmática circundante, que se separa de la membrana plasmática restante y forma una vesícula dentro de la célula.

Las vías que involucran la endocitosis se pueden dividir en uno de cuatro tipos:

• Endocitosis mediada por receptores (endocitosis mediada por clatrina)
• Caveolae
• Pinocitosis
• Fagocitosis

La endocitosis mediada por receptores (endocitosis mediada por clatrina) implica la formación de pequeñas vesículas que contienen una capa de clatrina, una proteína citosólica. Dichas vesículas recubiertas de clatrina (CCV) están muy extendidas en la mayoría de las células y forman porciones de la membrana plasmática denominadas fosas recubiertas de clatrina, que pueden internalizar grandes moléculas extracelulares que se unen a varios receptores para estimular dicha endocitosis. Esta necesidad de que el receptor se una a una molécula determinada es la razón por la que se denomina endocitosis mediada por receptor. Las moléculas que pueden internalizarse mediante este mecanismo incluyen factores de crecimiento, anticuerpos y lipoproteínas de baja densidad.

Las caveolas representan una de las vesículas de membrana plasmática no recubiertas de clatrina más comunes y están compuestas por caveolina, una proteína que se une al colesterol, una bicapa que contiene colesterol y glicolípidos. Dichas vesículas son relativamente pequeñas, de 50 nm de diámetro, pero colectivamente pueden comprender ~ 1/3 de la membrana plasmática. Son abundantes en fibroblastos, adipocitos, células endoteliales y células alveolares de tipo I que captan oxígeno de los capilares subyacentes. Es probable que la internalización de caveolas también esté mediada por receptores.

La pinocitosis se produce en regiones onduladas de la membrana plasmática que forman una bolsa y, finalmente, se aprieta para formar vesículas en la célula que tienen un diámetro de aproximadamente 0,5 a 5 micrones. El centro de tales vesículas contiene líquido extracelular y moléculas contenidas en él. Esta forma de endocitosis también se llama beber, ya que las vesículas formadas se llenan con el líquido extracelular. Dentro del citosol, las vesículas pueden fusionarse con endosomas o lisosomas.

La fagocitosis implica la unión e internalización de grandes partículas (~ 0,75 micrones de diámetro). Los ejemplos que entran en esta categoría incluyen patógenos y otros microorganismos, células muertas y desechos, y pequeñas partículas extrañas, como partículas debidas a la contaminación del aire. Los macrófagos se utilizan a menudo en esta forma de endocitosis para ingerir dicho material. En las personas que fuman, los macrófagos de los pulmones contendrán varias partículas de este tipo que hacen que se las llame «células de polvo». Para acomodar dicho material, la fagocitosis implica la captación de una porción mayor de la membrana plasmática que la endocitosis mediada por receptores y la vía de las caveolas.

Este diagrama muestra diferentes tipos de endocitosis, que incluyen fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptores.

Exocitosis

La exocitosis es lo opuesto a la endocitosis en el sentido de que este proceso implica la liberación de vesículas unidas a la membrana que transportan moléculas solubles en agua a la membrana celular y que luego se liberan de la célula al entorno extracelular. Es un transporte activode tales moléculas para ser liberadas de la célula. Las moléculas de ejemplo que pueden liberarse de la célula mediante exocitosis incluyen neurotransmisores, como glutamato, serotonina, dopamina y ácido gamma-amino-butírico (GABA), y proteínas, como la liberación de tripsina de las células acinares pancreáticas. Las vesículas que contienen neurotransmisores también se denominan vesículas sinápticas, ya que se liberan en la hendidura sináptica mediante exocitosis. El proceso de secreción de dicho material depende de la energía. Como generalmente se liberan varias moléculas a la vez, la exocitosis también se considera una forma de transporte a granel .

La exocitosis también se puede usar para agregar proteínas a la membrana celular. Los ejemplos incluyen canales iónicos, receptores, lípidos y otros componentes esenciales de la membrana celular que deben reemplazarse con frecuencia. En estos casos, las vesículas que contienen los componentes para insertar en la membrana simplemente se fusionan con la membrana celular en estas regiones. Las células eucariotas tienen dos formas de exocitosis:

• Activado por calcio y no constitutivo o regulado: este proceso requiere algún tipo de señal y es común en las células neuronales con sinapsis químicas.
• Independiente del calcio y constitutiva o no regulada: esta forma está muy extendida en casi todas las células y permite la liberación e incorporación de proteínas de membrana.

Este diagrama muestra los dos tipos de exocitosis: dependiente del calcio (no constitutiva, regulada) y no dependiente del calcio (constitutiva, no regulada).

Resumen de la lección

Para que una célula funcione, debe traer sustancias del entorno externo y liberar sustancias a la membrana y al entorno extracelular. La endocitosis es la incorporación de componentes del entorno extracelular a la célula, mientras que la exocitosis es la liberación de sustancias de la célula a la membrana o al entorno extracelular. Los cuatro tipos de vías para la endocitosis incluyen la mediada por receptores (endocitosis mediada por clatrina), caveolas, pinocitosis y fagocitosis. Endocitosis mediada por receptoresimplica la formación de una capa de clatrina alrededor de las vesículas. El material que se internalizará debe unirse a receptores específicos en la membrana celular. Las moléculas que se internalizan de esta manera incluyen factores de crecimiento, anticuerpos y lipoproteínas de baja densidad. Las caveolas están muy extendidas en la membrana plasmática y las vesículas formadas a partir de la proteína caveolina son relativamente pequeñas. La pinocitosis es la forma de endocitosis que se «bebe», ya que porciones del líquido extracelular y las moléculas que contiene se internalizan en vesículas que pueden fusionarse con endosomas o lisosomas. La fagocitosis es la forma alimenticia de endocitosis, ya que este proceso implica la internalización de material más grande, incluidas pequeñas partículas extrañas, patógenos y otros microorganismos.

La exocitosis también se puede considerar una forma de transporte activo y transporte a granel, ya que depende de la energía y se pueden liberar varias moléculas a la vez. La exocitosis se usa para liberar proteínas que se usarán en la membrana o que se liberarán en el entorno extracelular, como las enzimas digestivas, y los neurotransmisores que se liberarán en la hendidura sináptica a través de vesículas sinápticas. La exocitosis dependiente del calcio está regulada por el receptor y no es constitutiva, mientras que la independiente del calcio es constitutiva y no regulada.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador