胞吞作用

真核细胞通过胞吞作用不断地从细胞外摄取大大小小的液体和分子，特化细胞也能内吞大颗粒物质甚至其他细胞。被摄入的物质逐渐被一小部分质膜包围，质膜首先向内出芽，然后断裂形成胞吞囊泡。通过胞吞作用摄入的物质最终被送到溶酶体中并在那里被消化消化产生的代谢物直接从溶酶体运输到细胞质中并在那里被细胞使用。根据胞吞作用的大小、状态和特异性可以将其可分为三种类型：吞噬作用（phagocytosis）、胞饮作用（pinocytosis）和受体介导的胞吞作用（receptor-mediated endocytosis）。胞饮作用是指细胞通过小囊泡（直径＜150 nm）摄入液体和分子的过程。吞噬作用是细胞通过被称为吞噬体的较大囊泡（一般直径＞250 nm）摄入微生物和细胞碎片等大颗粒的过程。受体介导的胞吞作用是指细胞通过受体介导，选择性、高效地吸收特定的细胞外大分子的过程。

吞噬作用在一百多年前就被发现了。吞噬是原生动物的一种进食方式，这些单细胞真核生物的细胞膜向内凹陷，将周围的颗粒包裹起来，形成吞噬体，吞噬细菌等大颗粒，然后吞噬体与溶酶体融合，食物颗粒在溶酶体中被消化。在多细胞生物中，只有中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞等少数细胞能有效地吞噬大颗粒，它们广泛分布于血液和组织中，通过吞噬入侵微生物和清除受损、死亡细胞，在免疫系统中发挥着重要作用。

胞饮作用是细胞非特异地摄取细胞外液的过程。细胞周围环境中的可溶性物质达到一定浓度时，可通过胞饮作用被细胞吞入。胞饮作用通常发生在质膜的特定区域，该区域的质膜能形成一个小凹坑，最后形成一个没有外被包裹的膜性囊泡，称为胞饮体或胞饮泡（直径＜150 nm）。根据胞外物质是否附着在细胞表面可将胞饮作用分为两类：一类是液相内吞，它是非特异性的内吞作用，方式是细胞将细胞外液体及其可溶物吸收到细胞内；另一类是吸附内吞，方式是细胞外的大分子或小颗粒以一种特定的方式附着在细胞表面，附着区域的细胞膜内凹形成胞饮体，进而将附着物转移到胞内，此方式具有一定特异性。胞饮作用多见于可形成伪足并具有主动转运功能的细胞，如巨噬细胞、白细胞、毛细血管内皮细胞、肾小管上皮细胞、小肠上皮细胞等。胞饮泡进入细胞后与内体或溶酶体融合而降解。胞饮作用造成质膜的损失和吞噬的细胞外液由胞吐作用补偿和平衡。

受体介导的胞吞作用可以选择性和有效地吸收特定的细胞外大分子。细胞外液中某些大分子的浓度很低，当它们进入细胞时，需要被识别并与细胞膜上的特定受体结合，然后通过膜的内陷形成囊泡，囊泡脱离质膜进入细胞。受体介导的胞吞作用可以在不需要大量细胞外液的情况下特异性地摄取细胞外含量很低的成分，可以将特异性大分子的摄取效率提高1 000倍以上。

膜上有多个配体的受体集中的质膜的特定区域称为有被小窝（coated pits）。有被小窝的受体浓度比质膜的其他部分高10～20倍。体外培养的细胞有被小窝约占质膜表面积的2%。电镜下，有被小窝处的质膜直径为50～100 nm，凹陷处的质膜覆盖一层毛刺状电子致密物质，包括网格蛋白和衔接蛋白。(https://www.daowen.com)

受体介导的胞吞作用开始于细胞外溶质（配体）与有被小窝中的受体结合形成配体-受体复合物。网格蛋白聚集在有被小窝的胞质侧，形成内凹，并进一步内陷，与细胞质膜破裂，形成一个有被小泡（coated vesicle）进入细胞。有被小泡的外表面包被由网格蛋白组装成的笼状篮网结构。网格蛋白又称笼蛋白，是一种由3条重链和3条轻链组成的蛋白质复合物。重链是一种纤维蛋白，相对分子质量为180 kDa，轻链相对分子质量为35 kDa，两者形成二聚体。这三个二聚体又形成有被小泡的结构——三腿蛋白复合物。36个三腿蛋白复合物结合形成1个六角形或五角形的网格蛋白，覆盖于有被小窝（或有被小泡）的细胞质侧表面。网格蛋白具有自组装能力，可在试管中自动组装成封闭篮网结构。网格蛋白的主要作用是将质膜向内拉，使其参与特定受体的捕获，将特定受体聚集在有被小窝上。在有被小泡的包被组成成分中，还有一种衔接蛋白，它是介于网格蛋白和配体-受体复合物之间的中间体，参与包被的形成并起连接作用。

有被小泡的形成通常还需要一种小G蛋白——发动蛋白的参与。发动蛋白的自组装可形成1个螺旋状的领圈结构并包绕在有被小窝的颈部，发动蛋白水解与其结合的GTP，引起其构象改变，从而将有被小泡从质膜上切割下来，形成网格蛋白有被小泡，有被小泡一旦从质膜上脱离，就会很快脱去包被，变成表面光滑的无被小泡。网格蛋白分子返回到质膜下方，重新参与形成新的有被小泡。无被小泡继而与早期内体融合。内体是动物细胞质中经胞吞作用形成的一种由膜包被包围的细胞器，其作用是运输由胞吞作用摄入的物质到溶酶体被降解。内体膜上有ATP驱动的质子泵（proton pump），可使腔内p H值降低。大多数情况下，内体的低p H值能改变受体和配体分子的亲和状态，从而释放配体分子。受体和配体分离后，内体以出芽的方式形成小囊泡，将受体运回质膜重新利用，开始下一轮的胞吞作用，而含有配体的内体将与溶酶体融合。

在受体介导的胞吞作用中，不同类型的受体具有三种不同的内体分选途径：大多数受体（如LDL受体和转铁蛋白受体）返回质膜进行另一轮内吞作用。部分受体（如表皮生长因子受体）与配体一起进入溶酶体并被降解，导致细胞表面受体数量减少。这是一种细胞减少对细胞外信号进一步反应的调节方式。一些受体-配体在胞内没有分离，内体与另一侧的质膜融合，配体被释放，受体被运输到质膜的另一部位。

受体介导的胞吞作用也用于摄取其他必需的代谢物，如维生素B12、铁、激素、生长因子、淋巴因子等，许多与细胞外信号分子结合的细胞表面受体也以这种方式被吸收。受体介导的内吞作用也可以被病毒利用，如流感病毒和导致艾滋病的艾滋病病毒，都以这种方式进入细胞。