Exocytosis

Neuron A (transmitting) to neuron B (receiving)
1. Mitochondrion
2. synaptic vesicle with neurotransmitters
3. Autoreceptor
4. Synapse with neurotransmitter released (serotonin)
5. Postsynaptic receptors activated by neurotransmitter (induction of a postsynaptic potential)
6. Calcium channel
7. Exocytosis of a vesicle
8., Neurotransmisor recapturado

la exocitosis es el proceso por el cual una célula empaqueta materiales en vesículas secretoras unidas a la membrana dentro de la célula y dirige estas vesículas secretoras a fusionarse con la membrana celular (membrana plasmática), liberando los materiales empaquetados al espacio exterior. Estas vesículas unidas a la membrana pueden contener macromoléculas (como proteínas solubles) para ser secretadas al entorno extracelular, así como proteínas de membrana y lípidos que se envían a convertirse en componentes de la membrana celular.,

la función de la exocitosis es lo opuesto a la endocitosis en la que las células ingieren material desde fuera de la célula encerrándolo con una porción de su membrana celular y llevándolo a la célula en una vesícula unida a la membrana.

la exocitosis es un proceso fundamental para que una célula mantenga la homeostasis y cumpla sus funciones., Por un lado, una célula necesita mover materiales intracelulares a la membrana plasmática para la función individual del propio bienestar de la célula, como proporcionar proteínas para fortalecer la capa celular o para el mantenimiento de la membrana plasmática, y con el fin de eliminar toxinas y materiales de desecho. Por otro lado, la célula produce materiales para la función más amplia de proporcionar beneficio a los componentes extracelulares del organismo multicelular, como nutrientes para otras células o moléculas de señalización para la actividad neuronal., Todos estos materiales son movidos por el proceso de exocitosis desde el interior de la célula a la membrana celular, donde se fusionan y luego son capaces de ser transportados al exterior.

por ejemplo, una enzima digestiva necesita ser movida desde el interior de una célula hacia el exterior para proporcionar su función de degradar las partículas de alimentos. Del mismo modo, la hormona insulina se coloca en vesículas secretoras en una célula y se mueve hacia el exterior donde puede entrar en el torrente sanguíneo y proporcionar su función para otras células, haciendo que absorban glucosa de la sangre.,

Descripción

Ilustración de un axón de la liberación de dopamina.

mientras que las pequeñas moléculas polares pueden salir de la célula a través de la membrana plasmática, las macromoléculas, como las proteínas, no pueden pasar directamente a través de la membrana plasmática debido a su tamaño o naturaleza hidrofílica. La exocitosis es un medio, que implica el transporte vesicular, para que las macromoléculas producidas por la célula se muevan hacia donde se necesitan fuera de la célula.,

la exocitosis es un proceso de fusión, que implica la formación secuencial de vesículas ligadas a la membrana con el producto celular y luego la fusión de esta vesícula unida a la membrana celular. La fusión de las regiones originalmente separadas de la bicapa lipídica implica al menos dos pasos básicos, la adherencia de la bicapa, por lo que las dos bicapas entran en aposición estrecha, y la Unión de la bicapa, por lo que se fusionan (Alberts et al. 1989).,

por ejemplo, para que la insulina sea secretada a través de la membrana plasmática, las moléculas de insulina, después de creadas, se empaquetan en vesículas secretoras limitadas a membrana especializadas. En respuesta a las señales procedentes del exterior de la célula, las vesículas secretoras se mueven a la membrana plasmática, se fusionan (se adhieren y se unen), y luego se abren al espacio exterior de la célula, liberando la insulina al exterior donde se necesita (Alberts et al. 1989).

dentro de la célula, las macromoléculas en las vesículas se evitan que se mezclen con los orgánulos y otras macromoléculas en el citoplasma., Solo se fusionan con una membrana específica, lo que conduce a una transferencia dirigida.

el proceso de exocitosis puede mover macormoléculas para varios propósitos. Las vesículas secretoras pueden llevar nuevos componentes para la membrana plasmática desde el aparato de Golgi a la membrana plasmática, donde permanecerán en la membrana plasmática. También pueden llevar moléculas diseñadas para ser excretadas de la célula, pero para adherirse a la superficie celular y convertirse en parte de la capa celular. Algunas macromoléculas excretadas pueden incorporarse a la matriz extracelular., Y algunas vesículas secretoras pueden llevar macromoléculas que se excretan de la célula para difundirse en la sangre o el líquido intersticial para señalar o nutrir otras células o para eliminar productos de desecho y toxinas (Alberts et al. 1989).

Exocityosis (EK-soh-SY-TOH-sis) viene del griego Έξω, Que significa «externo», y κύτος, que significa «célula».»

dos vías de exocitosis

en organismos multicelulares, hay dos tipos de exocitosis:1) Ca2+ desencadenada no constitutiva (regulada) y 2) no Ca2+ desencadenada constitutiva.

vía constitutiva de secreción., Esta vía involucra proteínas que son secretadas continuamente por las células en las que están hechas, siendo transportadas rápidamente a la membrana plasmática después de ser empaquetadas en las vesículas de transporte unidas a la membrana (Alberts et al. 1989). La exocitosis constitutiva es realizada por todas las células y sirve para la liberación de componentes de la matriz extracelular, o simplemente la entrega de proteínas de membrana recién sintetizadas que se incorporan en la membrana plasmática después de la fusión de la vesícula de transporte.

vía regulada de secreción., Esta vía involucra proteínas y / o pequeñas moléculas que se almacenan en vesículas y solo se fusionan con la membrana plasmática después de que una señal extracelular desencadena la célula. A diferencia de la vía constitutiva, la vía regulada se encuentra principalmente en las células que están especializadas para secretar sus productos (hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivas) rápidamente a demanda., En estas células secretoras, la señal extracelular es a menudo un mensajero químico (como una hormona), y la activación de los receptores genera varias señales intracelulares, incluido un aumento transitorio en la cantidad de Ca2+ libre en el citosol. Estas señales inician la exocitosis, lo que lleva a la fusión de vesículas secretoras con la membrana plasmática y la liberación de los productos al espacio extracelular (Alberts et al. 1989).

la exocitosis en las sinapsis químicas neuronales se desencadena con Ca2+ y sirve para la señalización interneuronal.,

pasos

cinco pasos están involucrados en la exocitosis:

tráfico de vesículas

ciertos pasos de tráfico de vesículas requieren la translocación de una vesícula a una distancia significativa. Por ejemplo, es probable que las vesículas que transportan proteínas desde el aparato de Golgi a la superficie celular usen proteínas motoras y una pista citoesquelética para acercarse a su objetivo antes de que la atadura sea apropiada. Tanto el citoesqueleto basado en actina como en microtúbulos están implicados en estos procesos, junto con varias proteínas motoras., Una vez que las vesículas alcanzan sus objetivos, entran en contacto con factores de sujeción que pueden contenerlas.

ligadura de vesículas

es útil distinguir entre la ligadura inicial y suelta de vesículas con sus objetivos de las interacciones de empaquetamiento más estables. La atadura implica enlaces a distancias de más de la mitad del diámetro de una vesícula desde una superficie de membrana dada (>25 nm). Es probable que las interacciones de atadura estén involucradas en la concentración de vesículas sinápticas en la sinapsis.,

acoplamiento de vesículas

el término acoplamiento se refiere a la retención de dos membranas dentro de una distancia de bicapa entre sí (< 5-10 nm). El acoplamiento estable probablemente representa varios estados moleculares distintos: las interacciones moleculares subyacentes a la asociación estrecha y estrecha de una vesícula con su objetivo pueden incluir los reordenamientos moleculares necesarios para desencadenar la fusión bicapa. Una característica común de muchas proteínas que funcionan en la fijación y acoplamiento de vesículas es su propensión a formar estructuras de bobina en espiral altamente extendidas., El anclaje y acoplamiento de una vesícula de transporte en la membrana objetivo precede a la formación de un complejo de lazo de núcleo apretado.

cebado de vesículas

en la exocitosis neuronal, el término cebado se ha utilizado para incluir todos los reordenamientos moleculares y modificaciones de proteínas y lípidos dependientes de ATP que tienen lugar después del acoplamiento inicial de una vesícula sináptica pero antes de la exocitosis, de modo que la afluencia de iones de calcio es todo lo que se necesita para desencadenar la liberación casi instantánea de neurotransmisores., En otros tipos de células, cuya secreción es constitutiva (es decir, continua, independiente de iones de calcio, no desencadenada)no hay cebado.

fusión de vesículas

la fusión de vesículas es impulsada por proteínas SNARE y es el proceso de fusión de la membrana de la vesícula con la diana, lo que resulta en la liberación de grandes biomoléculas en el espacio extracelular (o en el caso de las neuronas en la hendidura sináptica).

la fusión de las membranas donante y aceptor logra tres tareas:

• La superficie de la membrana plasmática aumenta (por la superficie de la vesícula fusionada)., Esto es importante para la regulación del tamaño celular, como durante el crecimiento celular.
• Las sustancias dentro de la vesícula se liberan al exterior. Estos pueden ser productos de desecho o toxinas, o moléculas de señalización como hormonas o neurotransmisores durante la transmisión sináptica.
• Las proteínas incrustadas en la membrana de la vesícula ahora son parte de la membrana plasmática. El lado de la proteína que estaba mirando hacia el interior de la vesícula ahora mira hacia el exterior de la célula. Este mecanismo es importante para la regulación de los receptores y transportadores transmembrana.,