Para funcionar correctamente y mantenerse saludable, las células deben absorber ciertos nutrientes y otras sustancias. Muchas de las moléculas necesarias para la salud celular, incluidas las proteínas y otros nutrientes, son demasiado grandes para pasar a través de la membrana celular, por lo que la célula depende de un proceso llamado endocitosis para absorber estas sustancias. La endocitosis permite que la célula rodee moléculas vitales con su membrana celular, absorbiéndolas así en el cuerpo de la célula.
Durante la endocitosis, una porción de la membrana celular rodea la sustancia a ser absorbida, formando una bolsa que se proyecta hacia el interior de la célula. Esta membrana luego se cierra alrededor de la sustancia, creando una vesícula llamada endosoma o fagosoma que luego migra al citoplasma de la célula. El endosoma entrega su contenido a otra estructura dentro de la célula llamada lisosoma. Los endosomas y los lisosomas se fusionan, permitiendo que ocurra un proceso digestivo dentro del lisosoma. Un proceso similar, llamado exocitosis, ocurre a la inversa para excretar sustancias del interior de la célula.
Dependiendo del tipo de sustancia que se absorbe, se puede referir a la endocitosis con diferentes términos. La fagocitosis implica la absorción celular de un material sólido, y en la pinocitosis, la célula absorbe un líquido. La macropinocitosis también absorbe líquido, pero a menudo también trae material sólido al mismo tiempo. Muchos virus explotan la macropinocitosis para ingresar a las células. Los virus estimulan a la célula para que absorba líquidos extracelulares y luego viajan a la célula junto con el líquido.
La endocitosis mediada por clatrina utiliza receptores especializados para atraer y absorber materiales específicos como las lipoproteínas y los anticuerpos. En la endocitosis mediada por clatrina, la célula forma un hoyo o caveolae en la membrana exterior. Este pozo está cubierto de receptores. Cuando el hoyo se llena con las lipoproteínas u otras moléculas que están destinadas a unirse a los receptores existentes, el área picada forma una vesícula y es absorbida por la célula. La mayoría de las células tienen caveolas en las superficies de sus membranas, pero algunas, sobre todo las neuronas o las células nerviosas, no tienen ninguna.
La endocitosis también sirve como mecanismo de defensa contra las bacterias al absorber las bacterias en la célula y luego destruirlas dentro del liposoma. Las bacterias como la bacteria de la salmonela provocan un cortocircuito en este proceso al producir una proteína que hace que sea imposible que el fagosoma se fusione con el liposoma. La tuberculosis se propaga a través de las células de manera similar. En condiciones normales, el fagosoma está recubierto con proteína que contiene triptófano-aspartato, que se elimina cuando el fagosoma y el lisosoma se fusionan. La bacteria de la tuberculosis evita que se elimine la proteína de la cubierta, por lo que el fagosoma no puede fusionarse con el lisosoma.