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Exocitosis Pasos y Definición

Exocitosis

La exocitosis se define como el transporte y la fusión de vesículas secretoras con la membrana plasmática y el espacio extracelular. Hay tres exocitosisvías que llevan vesículas a la membrana plasmática. Se encuentra en todas las células, la vía secretora constitutiva opera continuamente para entregar lípidos y proteínas de membrana recién sintetizados, y proteínas secretoras solubles desde la red de Golgi directamente a la membrana plasmática.

La vía secretora regulada se encuentra en células especializadas cuya función es secretar carga específica, como hormonas, neurotransmisores o enzimas. En estas células, las vesículas secretoras se acumulan y concentran su carga a través de un proceso de movimiento retrógrado a través del Golgi.

Una vez que las vesículas se cargan a la concentración correcta, se transportan a través de pistas del citoesqueleto cerca del sitio de secreción (por ejemplo, la sinapsis en las neuronas) para esperar la señal para fusionarse y liberar su contenido.

La tercera vía de clasificación implica la fusión de lisosomas con la membrana plasmática. Esta exocitosis lisosómica puede liberar membrana adicional para su reparación, expulsar los desechos no digeridos de la célula y secretar cargas como pigmentos.

Qué es la exocitosis
Ejemplos de las tres vías de exocitosis. La vía secretora constitutiva (flecha naranja) entrega directamente lípidos y proteínas de membrana fresca a la membrana celular. La vía regulada (flechas verdes) se usa para carga específica como hormonas y neurotransmisores. Las vesículas secretoras circulan y se acumulan en la membrana, donde esperan una señal para su liberación. La vía lisosómica transporta directamente la carga a la membrana (flecha roja), o digiere y expulsa los desechos de la célula (flechas rosadas).

Exocitosis y mecánica celular.


Para evitar múltiples eventos de exocitosis de colapso total que interrumpen el tamaño o la forma de la célula, la endocitosis elimina y recicla rápidamente los componentes de la vesícula de la membrana. Sin embargo, este reciclaje y suministro de membrana por exocitosis puede ser utilizado por la célula para agrandar la membrana y el área de superficie durante los cambios de forma celular.

Esto es particularmente relevante para las células que sufren estrés mecánico, que ocurre durante procesos como la citocinesis , la fagocitosis y la reparación de heridas.

La interacción entre la tensión de la membrana, el despliegue y el tráfico ha sido demostrada por varios estudios. En los fibroblastos, la célula se propaga y aumenta el área de superficie inicialmente mediante la extensión de la mellipodia y el despliegue del reservorio de membrana almacenado en microvellosidades y ampollas plegadas.

Después de que estas reservas de membrana se agotan, un aumento en la tensión de la membrana activa la segunda etapa de propagación, donde la exocitosis lleva un nuevo suministro de membrana al borde de ataque . Estas vesículas exocíticas contienen predominantemente proteínas ancladas con glucosil fosfatidil inositol (GPI), y se trafican a la membrana de manera independiente de los microtúbulos.

Durante este proceso más lento de propagación, la exocitosis aumenta el área de la membrana plasmática en aproximadamente un 50%. Este proceso secuencial de despliegue de la membrana seguido de exocitosis también ocurre para facilitar los cambios en la forma de las células de macrófagos durante la fagocitosis.

Definición de los pasos en la exocitosis

Exocitosis

La exocitosis es el proceso de mover materiales desde el interior de una célula hacia el exterior de la célula. Este proceso requiere energía y, por lo tanto, es un tipo de transporte activo. La exocitosis es un proceso importante de las células vegetales y animales, ya que realiza la función opuesta de la endocitosis . En la endocitosis, las sustancias que son externas a una célula se introducen en la célula.

En la exocitosis, las vesículas unidas a la membrana que contienen moléculas celulares se transportan a la membrana celular . Las vesículas se fusionan con la membrana celular y expulsan su contenido al exterior de la célula. El proceso de exocitosis se puede resumir en unos pocos pasos.

Proceso básico de exocitosis


  1. Las vesículas que contienen moléculas se transportan desde el interior de la célula a la membrana celular.

  2. La membrana de la vesícula se une a la membrana celular.

  3. La fusión de la membrana de la vesícula con la membrana celular libera el contenido de la vesícula fuera de la célula.

La exocitosis cumple varias funciones importantes, ya que permite a las células secretar sustancias y moléculas de desecho, como las hormonas y las proteínas. La exocitosis también es importante para la mensajería de señales químicas y la comunicación de célula a célula. Además, la exocitosis se usa para reconstruir la membrana celular mediante la fusión de los lípidos y las proteínas eliminadas a través de la endocitosis de nuevo en la membrana.

Vesículas exocitóticas

Las vesículas exocitóticas que contienen productos proteicos se derivan típicamente de un orgánulo llamado aparato de Golgi , o complejo de Golgi . Las proteínas y los lípidos sintetizados en el retículo endoplásmico se envían a los complejos de Golgi para su modificación y clasificación. Una vez procesados, los productos están contenidos dentro de las vesículas secretoras, que brotan de la superficie del aparato de Golgi.

Otras vesículas que se fusionan con la membrana celular no provienen directamente del aparato de Golgi. Algunas vesículas se forman a partir de endosomas tempranos , que son sacos de membrana que se encuentran en el citoplasma .

Los endosomas tempranos se fusionan con vesículas internalizadas por endocitosis de la membrana celular. Estos endosomas clasifican el material internalizado (proteínas, lípidos, microbios, etc.) y dirigen las sustancias a sus destinos adecuados.

Las vesículas de transporte brotan de los primeros endosomas y envían material de desecho a los lisosomas para su degradación, mientras que devuelven proteínas y lípidos a la membrana celular. Las vesículas ubicadas en las terminales sinápticas en las neuronas también son ejemplos de vesículas que no se derivan de los complejos de Golgi.

Tipos de exocitosis

Hay tres vías comunes de exocitosis. Una vía, la exocitosis constitutiva , implica la secreción regular de moléculas. Esta acción es realizada por todas las células. La exocitosis constitutiva funciona para administrar proteínas y lípidos de membrana a la superficie de la célula y expulsar sustancias al exterior de la célula.

La exocitosis regulada se basa en la presencia de señales extracelulares para la expulsión de materiales dentro de las vesículas. La exocitosis regulada ocurre comúnmente en las células secretoras y no en todos los tipos de células . Las células secretoras almacenan productos como hormonas, neurotransmisores y enzimas digestivas que se liberan solo cuando se activan por señales extracelulares.

Las vesículas secretoras no se incorporan a la membrana celular, sino que se fusionan solo el tiempo suficiente para liberar su contenido. Una vez realizada la entrega, las vesículas se reforman y vuelven al citoplasma.

Una tercera vía para la exocitosis en las células implica la fusión de vesículas con lisosomas . Estos orgánulos contienen enzimas hidrolasas ácidas que descomponen los materiales de desecho, los microbios y los desechos celulares.

Los lisosomas llevan su material digerido a la membrana celular donde se fusionan con la membrana y liberan su contenido en la matriz extracelular.

Cuando ocurre

La exocitosis ocurre en cuatro pasos en la exocitosis constitutiva y en cinco pasos en la exocitosis regulada . Estos pasos incluyen tráfico de vesículas, anclaje, acoplamiento, cebado y fusión.

Tráfico: las vesículas se transportan a la membrana celular a lo largo de los microtúbulos del citoesqueleto . El movimiento de las vesículas es impulsado por las proteínas motoras kinesinas, dineínas y miosinas.


Anclaje: al llegar a la membrana celular, la vesícula se une y se pone en contacto con la membrana celular.


Acoplamiento: el acoplamiento implica la unión de la membrana de la vesícula con la membrana celular. Las bicapas de fosfolípidos de la membrana vesicular y la membrana celular comienzan a fusionarse.


Cebado: El cebado se produce en exocitosis regulada y no en exocitosis constitutiva. Este paso implica modificaciones específicas que deben ocurrir en ciertas moléculas de la membrana celular para que ocurra la exocitosis. Estas modificaciones son necesarias para los procesos de señalización que desencadenan la exocitosis.


Fusión: hay dos tipos de fusión que pueden tener lugar en la exocitosis. En fusión completa , la membrana de la vesícula se fusiona completamente con la membrana celular. La energía requerida para separar y fusionar las membranas lipídicas proviene del ATP.

La fusión de las membranas crea un poro de fusión, que permite que el contenido de la vesícula sea expulsado a medida que la vesícula se convierte en parte de la membrana celular.

En la fusión de besar y correr , la vesícula se fusiona temporalmente con la membrana celular el tiempo suficiente para crear un poro de fusión y liberar su contenido al exterior de la célula. Luego, la vesícula se separa de la membrana celular y se reforma antes de regresar al interior de la célula.

Exocitosis en el páncreas

Una serie de células del cuerpo utilizan la exocitosis como medio de transporte de proteínas y para la comunicación de célula a célula. En el páncreas , pequeños grupos de células llamadas islotes de Langerhans producen las hormonas insulina y glucagón. Estas hormonas se almacenan en gránulos secretores y se liberan por exocitosis cuando se reciben señales.

Cuando la concentración de glucosa en la sangre es demasiado alta, las células beta de los islotes liberan insulina y las células y los tejidos absorben la glucosa de la sangre. Cuando las concentraciones de glucosa son bajas, el glucagón es secretado por las células alfa de los islotes.

Esto hace que el hígado convierta el glucógeno almacenado en glucosa. Luego se libera glucosa en la sangre, lo que hace que aumenten los niveles de glucosa en sangre. Además de las hormonas, el páncreas también secreta enzimas digestivas (proteasas, lipasas, amilasas) por exocitosis.

Exocitosis en neuronas

Exocitosis en neuronas

La exocitosis de vesículas sinápticas ocurre en las neuronas del sistema nervioso . Las células nerviosas se comunican mediante señales eléctricas o químicas (neurotransmisores) que pasan de una neurona a la siguiente.

Los neurotransmisores se transmiten por exocitosis. Son mensajes químicos que son transportados de nervio a nervio por vesículas sinápticas. Las vesículas sinápticas son sacos membranosos formados por endocitosis de la membrana plasmática en las terminales nerviosas presinápticas.

Una vez formadas, estas vesículas se llenan de neurotransmisores y se envían hacia un área de la membrana plasmática llamada zona activa. La vesícula sináptica espera una señal, una afluencia de iones de calcio provocada por un potencial de acción, que permite que la vesícula se acople a la membrana presináptica.

La fusión real de la vesícula con la membrana presináptica no se produce hasta que se produce una segunda entrada de iones de calcio.

Después de recibir la segunda señal, la vesícula sináptica se fusiona con la membrana presináptica creando un poro de fusión. Este poro se expande a medida que las dos membranas se unen y los neurotransmisores se liberan en la hendidura sináptica (espacio entre las neuronas presinápticas y postsinápticas).

Los neurotransmisores se unen a receptores en la neurona postsináptica. La neurona post-sináptica puede ser excitada o inhibida por la unión de los neurotransmisores.

Puntos clave de la exocitosis

  • Durante la exocitosis, las células transportan sustancias desde el interior de la célula hacia el exterior de la célula.
  • Este proceso es importante para la eliminación de desechos, para el envío de mensajes químicos entre las células y para la reconstrucción de la membrana celular.
  • Las vesículas exocitóticas están formadas por el aparato de Golgi, los endosomas y las neuronas presinápticas.
  • Tres vías de exocitosis son la exocitosis constitutiva, la exocitosis regulada y la exocitosis mediada por lisosomas.
  • Los pasos de la exocitosis incluyen el tráfico de vesículas, el anclaje, el acoplamiento, el cebado y la fusión.
  • La fusión de vesículas con la membrana celular puede ser completa o temporal.
  • La exocitosis ocurre en muchas células, incluidas las células pancreáticas y las neuronas.
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Que es la exocitosis
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Que es la exocitosis
Descripción
La exocitosis es un evento de tráfico de membrana esencial que media la secreción de contenidos de proteínas intracelulares como hormonas y neurotransmisores, así como la incorporación de proteínas de membrana y lípidos a dominios específicos de la membrana plasmática.
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