Exocytose is het proces van het verplaatsen van materialen van binnenuit cel naar de buitenkant van de cel. Dit proces kost energie en is daarom een soort actief transport. Exocytose is een belangrijk proces van planten- en dierencellen aangezien het de tegenovergestelde functie vervult van endocytose. Bij endocytose worden stoffen die zich buiten een cel bevinden, in de cel gebracht.
Bij exocytose worden membraangebonden blaasjes die cellulaire moleculen bevatten naar de celmembraan. De blaasjes smelten samen met het celmembraan en stoten hun inhoud uit naar de buitenkant van de cel. Het proces van exocytose kan in enkele stappen worden samengevat.
Exocytose heeft verschillende belangrijke functies omdat het cellen in staat stelt afvalstoffen en moleculen af te scheiden, zoals hormonen en eiwitten. Exocytose is ook belangrijk voor chemische signaalberichten en cel-tot-celcommunicatie. Daarnaast wordt exocytose gebruikt om het celmembraan opnieuw op te bouwen door fuseren lipiden en eiwitten verwijderd door endocytose terug in het membraan.
Exocytotische blaasjes die eiwitproducten bevatten, zijn typisch afgeleid van een organelle genaamd de Golgi-apparaat, of Golgi complex. Eiwitten en lipiden gesynthetiseerd in de endoplasmatisch reticulum worden naar Golgi-complexen gestuurd voor wijziging en sortering. Na verwerking bevinden de producten zich in secretoire blaasjes, die uit de trans face van het Golgi-apparaat komen.
Andere blaasjes die fuseren met het celmembraan komen niet rechtstreeks van het Golgi-apparaat. Sommige blaasjes zijn gevormd uit vroege endosomen, die membraanzakken zijn die in de cytoplasma. Vroege endosomen fuseren met blaasjes die geïnternaliseerd zijn door endocytose van het celmembraan. Deze endosomen sorteren het geïnternaliseerde materiaal (eiwitten, lipiden, microben, enz.) En leiden de stoffen naar hun juiste bestemming. Transportblaasjes breken af van vroege endosomen die afvalmateriaal doorsturen lysosomen voor afbraak, terwijl eiwitten en lipiden terugkeren naar het celmembraan. Blaasjes op synaptische terminals in neuronen zijn ook voorbeelden van blaasjes die niet zijn afgeleid van Golgi-complexen.
Er zijn drie veel voorkomende wegen van exocytose. Eén pad, constitutieve exocytose, omvat de regelmatige afscheiding van moleculen. Deze actie wordt uitgevoerd door alle cellen. Constitutieve exocytose werkt om membraaneiwitten en lipiden af te leveren aan het celoppervlak en om stoffen naar de buitenkant van de cel te verdrijven.
Gereguleerde exocytose vertrouwt op de aanwezigheid van extracellulaire signalen voor de verwijdering van materialen in blaasjes. Gereguleerde exocytose komt vaak voor in secretoire cellen en niet helemaal celtypen. Uitscheidingscellen slaan producten op zoals hormonen, neurotransmitters en spijsverteringsenzymen die alleen worden vrijgegeven wanneer ze worden geactiveerd door extracellulaire signalen. Uitscheidingsblaasjes worden niet opgenomen in de celmembraan maar smelten slechts lang genoeg om hun inhoud vrij te geven. Zodra de bevalling is gedaan, hervormen de blaasjes zich en keren terug naar het cytoplasma.
Een derde route voor exocytose in cellen is de fusie van blaasjes met lysosomen. Deze organellen bevatten zure hydrolase-enzymen die afvalstoffen afbreken, microbenen celafval. Lysosomen brengen hun verteerd materiaal naar het celmembraan waar ze samensmelten met het membraan en geven hun inhoud vrij in de extracellulaire matrix.
Exocytose treedt op in vier stappen constitutieve exocytose en in vijf stappen gereguleerde exocytose. Deze stappen omvatten vesicle trafficking, tethering, docking, priming en fusing.
Exocytose wordt door een aantal cellen in het lichaam gebruikt als transportmiddel van eiwitten en voor cel-celcommunicatie. In de alvleesklier, kleine clusters van cellen genoemd eilandjes van Langerhans produceren de hormonen insuline en glucagon. Deze hormonen worden opgeslagen in secretoire korrels en worden afgegeven door exocytose wanneer signalen worden ontvangen.
Bij glucoseconcentratie in de bloed is te hoog, insuline wordt afgegeven uit bètacellen van eilandjes die cellen veroorzaken en weefsels om glucose uit het bloed op te nemen. Wanneer de glucoseconcentraties laag zijn, wordt glucagon uitgescheiden door de alfa-cellen van het eiland. Dit veroorzaakt de lever om opgeslagen glycogeen om te zetten in glucose. Vervolgens wordt glucose in het bloed afgegeven, waardoor de bloedglucosespiegel stijgt. Naast hormonen scheidt de alvleesklier ook spijsverteringsenzymen (proteasen, lipasen, amylasen) af door exocytose.
Synaptische blaasjes exocytose gebeurt in neuronen van de zenuwstelsel. Zenuwcellen communiceren via elektrische of chemische (neurotransmitters) signalen die van het ene neuron naar het andere worden doorgegeven. Neurotransmitters worden overgedragen door exocytose. Het zijn chemische berichten die worden getransporteerd zenuw zenuw door synaptische blaasjes. Synaptische blaasjes zijn vliezige zakjes die worden gevormd door endocytose van het plasmamembraan op pre-synaptische zenuwuiteinden.
Eenmaal gevormd, worden deze blaasjes gevuld met neurotransmitters en naar een gebied van het plasmamembraan gestuurd dat de actieve zone wordt genoemd. Het synaptische blaasje wacht op een signaal, een instroom van calciumionen die wordt veroorzaakt door een actiepotentiaal, waardoor het blaasje kan aanmeren bij het pre-synaptische membraan. Daadwerkelijke fusie van het blaasje met het pre-synaptische membraan vindt niet plaats totdat een tweede instroom van calciumionen plaatsvindt.
Na ontvangst van het tweede signaal, versmelt het synaptische blaasje met het pre-synaptische membraan en creëert zo een fusieporie. Deze porie wordt groter naarmate de twee membranen één worden en de neurotransmitters worden vrijgegeven in de synaptische spleet (opening tussen de pre-synaptische en postsynaptische neuronen). De neurotransmitters binden aan receptoren op het postsynaptische neuron. Het postsynaptische neuron kan worden opgewekt of geremd door de binding van de neurotransmitters.
Terwijl exocytose een vorm van actief transport is dat stoffen en materialen van de binnenkant van een cel naar de buitenkant van de cel verplaatst, is endocytose de tegenovergestelde spiegel. Bij endocytose worden stoffen en materialen die zich buiten een cel bevinden, naar de binnenkant van de cel getransporteerd. Net als exocytose heeft endocytose energie nodig, dus het is ook een vorm van actief transport.
Net als exocytose heeft endocytose verschillende soorten. De verschillende typen zijn vergelijkbaar in die zin dat het onderliggende basisproces de vorming van plasmamembraan omvat een zak of invaginatie en rond de onderliggende stof die in de cel. Er zijn drie hoofdtypen endocytose: fagocytose, pinocytose, evenals door receptor gemedieerde endocytose.