Ендоцитоза е процесът, чрез който клетки интернализирайте вещества от външната си среда. Това е как клетките получават необходимите хранителни вещества за растеж и развитие. Веществата, интернализирани от ендоцитозата, включват течности, електролити, протеинии други макромолекули. Ендоцитозата също е едно от средствата, чрез които бели кръвни телца от имунна система улавяне и унищожаване на потенциални патогени, включително бактерии и протисти. Процесът на ендоцитоза може да бъде обобщен в три основни етапа.
Има три основни типа ендоцитоза: фагоцитоза, пиноцитоза и ендоцитоза, медиирана от рецептори. Фагоцитоза се нарича също "ядене на клетки" и включва прием на твърд материал или хранителни частици. поноцитоза, наричан още „клетъчно пиене“, включва прием на молекули, разтворени в течност. Рецептор-медиирана ендоцитоза включва прием на молекули въз основа на взаимодействието им с рецептори на клетка повърхност.
За да възникне ендоцитоза, веществата трябва да бъдат затворени във везикула, образуван от клетъчната мембрана, или
плазмената мембрана. Основните компоненти на тази мембрана са протеини и липиди, които подпомагат гъвкавостта на клетъчната мембрана и транспортирането на молекули. Фосфолипидите са отговорни за образуването на двупластова бариера между външната клетъчна среда и вътрешността на клетката. Фосфолипиди има хидрофилен (привлечени от вода) глави и хидрофобен (отблъснати от вода) опашки. Когато са в контакт с течност, те спонтанно се подреждат така, че техните хидрофилни глави да са изправени срещу цитозола и извънклетъчна течност, докато техните хидрофобни опашки се отдалечават от течността към вътрешната област на липидния двуслоен мембрана.Клетъчната мембрана е полупропусклив, което означава, че само определени молекули могат да дифундират през мембраната. Веществата, които не могат да се разпространяват в клетъчната мембрана, трябва да бъдат подпомагани от пасивна дифузия процеси (улеснена дифузия), активен транспорт (изисква енергия) или чрез ендоцитоза. Ендоцитозата включва отстраняване на части от клетъчната мембрана за образуване на везикули и интернализация на вещества. За да се поддържа размерът на клетката, компонентите на мембраната трябва да бъдат заменени. Това се осъществява чрез процеса на екзоцитоза. Противно на ендоцитозата, екзоцитоза включва образуването, транспортирането и сливането на вътрешни везикули с клетъчната мембрана за изхвърляне на вещества от клетката.
Фагоцитоза е форма на ендоцитоза, която включва поглъщането на големи частици или клетки. Фагоцитозата позволява на имунните клетки, като макрофагите, да избавят тялото от бактерии, ракови клетки, заразени с вируси клетки или други вредни вещества. Това е и процесът, чрез който организми като амеби получават храна от околната си среда. При фагоцитоза фагоцитната клетка или фагоцит трябва да може да се прикачи към целевата клетка, да я интернализира, да я деградира и да изхвърли отказа. Този процес, както протича в имунните клетки, е описан по-долу.
Докато фагоцитозата включва ядене на клетки, поноцитоза включва пиене на клетки. Течностите и разтворените хранителни вещества се поемат в клетката чрез пиноцитоза. Същите основни етапи на ендоцитозата се използват при пиноцитоза за интернализиране на везикули и за транспортиране на частици и извънклетъчна течност вътре в клетката. След като влезе в клетката, везикулата може да се слее с лизозома. Храносмилателните ензими от лизозома разграждат везикула и освобождават съдържанието му в цитоплазмата за използване от клетката. В някои случаи везикулата не се слива с лизозома, а пътува през клетката и се слива с клетъчната мембрана от другата страна на клетката. Това е едно средство, чрез което една клетка може да рециклира протеини и липиди на клетъчната мембрана.
Пиноцитозата е неспецифична и протича от два основни процеса: микропиноцитоза и макропиноцитоза. Както подсказват имената, micropinocytosis включва образуването на малки везикули (0,1 микрометра в диаметър), докато макропиноцитоза включва образуването на по-големи везикули (с диаметър 0,5 до 5 микрометра). Микропиноцитозата се среща в повечето видове телесни клетки и малките везикули се образуват чрез изпъкване от клетъчната мембрана. Микропиноцитозни везикули, наречени кавеоли бяха открити за пръв път в ендотела на кръвоносните съдове. Макропиноцитозата обикновено се наблюдава в белите кръвни клетки. Този процес се различава от микропиноцитозата по това, че везикулите не се образуват чрез пъпкуване, а от рушане на плазмената мембрана. Ръбовете са разширени части от мембраната, които излизат в извънклетъчната течност и след това се сгъват обратно върху себе си. По този начин клетъчната мембрана набира течност, образува везикул и изтегля везикулата в клетката.
Рецептор-медиирана ендоцитоза е процесът, използван от клетките за селективна интернализация на специфични молекули. Тези молекули се свързват със специфични рецептори на клетъчната мембрана, преди да бъдат интернализирани чрез ендоцитоза. Мембранните рецептори се намират в райони на плазмената мембрана, покрити с протеиновия клатерин, известен като ями с покритие на клатерин. След като специфичната молекула се свърже с рецептора, ямните участъци се интернализират и се образуват покрити с клатерин везикули. След сливане с ранно ендозоми (мембранно свързани торбички, които помагат за сортирането на интернализиран материал), клатериновото покритие се отстранява от везикулите и съдържанието се изпразва в клетката.