екзоцитоза е процесът на преместване на материали от вътре в клетка до външната страна на клетката. Този процес изисква енергия и следователно е вид активен транспорт. Екзоцитозата е важен процес на растителни и животински клетки тъй като изпълнява обратната функция на ендоцитоза. При ендоцитоза в клетката се въвеждат вещества, които са външни за клетката.
При екзоцитоза, мембранно свързани везикули, съдържащи клетъчни молекули, се транспортират до клетъчната мембрана. Везикулите се сливат с клетъчната мембрана и изхвърлят съдържанието им към външността на клетката. Процесът на екзоцитоза може да бъде обобщен в няколко стъпки.
Екзоцитозата изпълнява няколко важни функции, тъй като позволява на клетките да секретират отпадъчни вещества и молекули, като напр хормони и протеини. Екзоцитозата също е важна за съобщенията на химичния сигнал и комуникацията между клетките и клетките. В допълнение, екзоцитозата се използва за възстановяване на клетъчната мембрана чрез сливане липиди и протеини, отстранени чрез ендоцитоза обратно в мембраната.
Екзоцитотичните везикули, съдържащи протеинови продукти, обикновено се получават от органел наречен на апарат на Голджи, или Комплекс Голджи. Протеини и липиди, синтезирани в ендоплазмения ретикулум се изпращат до комплексите на Голджи за модификация и сортиране. След като бъдат обработени, продуктите се съдържат в секреторни везикули, които се изпускат от лицевата страна на апарата Голджи.
Други везикули, които се сливат с клетъчната мембрана, не идват директно от апарата Голджи. Някои везикули се образуват от ранни ендозоми, които са мембранни сакове, открити в цитоплазма. Ранните ендозоми се сливат с везикули, интернализирани чрез ендоцитоза на клетъчната мембрана. Тези ендозоми сортират интернализирания материал (протеини, липиди, микроби и др.) И насочват веществата към правилните им дестинации. Транспортните везикули се отделят от ранните ендозоми, изпращащи отпадъчен материал до лизозоми за разграждане, докато връща протеини и липиди в клетъчната мембрана. Везикули, разположени на синаптични терминали в неврони също са примери за везикули, които не са получени от комплексите на Голджи.
Има три общи пътища на екзоцитоза. Един път, конститутивна екзоцитоза, включва редовната секреция на молекули. Това действие се извършва от всички клетки. Конститутивната екзоцитоза функционира за доставяне на мембранни протеини и липиди до повърхността на клетката и за изхвърляне на вещества към външната клетка.
Регулирана екзоцитоза разчита на наличието на извънклетъчни сигнали за експулсиране на материали във везикулите. Регулирана екзоцитоза се среща обикновено в секреторните клетки и не във всички типове клетки. Секреторните клетки съхраняват продукти като хормони, невротрансмитери и храносмилателни ензими, които се отделят само когато се задействат от извънклетъчни сигнали. Секреторните везикули не са включени в клетъчната мембрана но се запалва достатъчно дълго, за да освободи съдържанието им. След като доставката е извършена, везикулите се реформират и се връщат към цитоплазмата.
Третият път за екзоцитоза в клетките включва сливането на везикули с лизозоми. Тези органели съдържат ензими от кисела хидролаза, които разграждат отпадните материали, микробии клетъчни отломки. лизозоми пренасят своя усвоен материал до клетъчната мембрана, където се сливат с мембраната и освобождават съдържанието си в извънклетъчната матрица.
Екзоцитозата се проявява на четири стъпки конститутивна екзоцитоза и в пет стъпки регулирана екзоцитоза. Тези стъпки включват трафик на везикули, връзване, свързване, грундиране и сливане.
Екзоцитозата се използва от редица клетки в тялото като средство за транспортиране на протеини и за комуникация между клетките и клетките. В панкреас, малки клъстери от клетки, наречени островчета Лангерханс произвеждат хормони инсулин и глюкагон. Тези хормони се съхраняват в секреторни гранули и се отделят чрез екзоцитоза при получаване на сигнали.
Когато концентрацията на глюкоза в кръв е твърде висок, инсулинът се освобождава от островните бета-клетки, причиняващи клетки и носни кърпи за поемане на глюкоза от кръвта. Когато концентрациите на глюкоза са ниски, глюкагонът се секретира от островните алфа клетки. Това причинява черен дроб да конвертирате съхранявания гликоген в глюкоза. След това глюкозата се освобождава в кръвта, което води до повишаване на нивата на кръвната глюкоза. Освен хормони, панкреасът отделя и храносмилателни ензими (протеази, липази, амилази) чрез екзоцитоза.
Синаптична екзоцитоза на везикулите възниква в неврони от нервна система. Нервните клетки комуникират чрез електрически или химически (невротрансмитери) сигнали, които се предават от един неврон към следващия. Невротрансмитерите се предават чрез екзоцитоза. Те са химически съобщения, които се транспортират от нерв до нерв чрез синаптични везикули. Синаптичните везикули са мембранозни торбички, образувани от ендоцитоза на плазмената мембрана в пресинаптични нервни терминали.
Веднъж образувани, тези везикули се пълнят с невротрансмитери и се изпращат към област от плазмената мембрана, наречена активна зона. Синаптичният везикул очаква сигнал, приток на калциеви йони, предизвикан от потенциал на действие, който позволява на везикула да се прикача към пресинаптичната мембрана. Действителното сливане на везикула с пресинаптичната мембрана не се случва, докато не се появи втори приток на калциеви йони.
След получаване на втория сигнал, синаптичният везикул се слива с пресинаптичната мембрана, създавайки синтезирана пора. Тази пора се разширява, когато двете мембрани стават една и невротрансмитерите се освобождават в синаптичната цепнатина (празнина между пресинаптичните и постсинаптичните неврони). Невротрансмитерите се свързват с рецептори на постсинаптичния неврон. Постсинаптичният неврон може или да бъде възбуден или инхибиран от свързването на невротрансмитерите.
Докато екзоцитозата е форма на активен транспорт, който премества вещества и материали от вътрешността на клетката към външността на клетката, ендоцитозата е огледалото, противоположно. При ендоцитоза вещества и материали, които са извън клетката, се транспортират във вътрешността на клетката. Подобно на екзоцитозата, ендоцитозата изисква енергия, така също е форма на активен транспорт.
Подобно на екзоцитозата, ендоцитозата има няколко различни типа. Различните видове са сходни по това, че основният основен процес включва формирането на плазмената мембрана джоб или инвагинация и заобикаля основното вещество, което трябва да бъде транспортирано в клетка. Има три основни вида ендоцитоза: фагоцитоза, т.е. поноцитоза, както и рецепторно медиирана ендоцитоза.