Para funcionar adequadamente e permanecer saudável, as células devem absorver certos nutrientes e outras substâncias. Muitas das moléculas necessárias para a saúde das células, incluindo proteínas e outros nutrientes, são grandes demais para passar pela membrana celular; portanto, a célula depende de um processo chamado endocitose para absorver essas substâncias. A endocitose permite que a célula rodeie moléculas vitais com sua membrana celular, absorvendo-as no corpo da célula.
Durante a endocitose, uma porção da membrana celular envolve a substância a ser absorvida, formando uma bolsa que se projeta para o interior da célula. Essa membrana se fecha em torno da substância, criando uma vesícula chamada endossoma ou fagossomo que depois migra para o citoplasma da célula. O endossoma entrega seu conteúdo para outra estrutura dentro da célula chamada lisossomo. Endossomos e lisossomos se fundem, permitindo que um processo digestivo ocorra dentro do lisossomo. Um processo semelhante, chamado exocitose, ocorre inversamente para excretar substâncias do interior da célula.
Dependendo do tipo de substância que está sendo absorvida, a endocitose pode ser referida por termos diferentes. A fagocitose envolve a absorção celular de um material sólido e, na pinocitose, a célula absorve um líquido. A macropinocitose absorve líquido também, mas também traz material sólido ao mesmo tempo. Muitos vírus exploram a macropinocitose para entrar nas células. Os vírus estimulam a célula a absorver líquidos extracelulares e, em seguida, viajam para a célula junto com o líquido.
A endocitose mediada por clatrina usa receptores especializados para atrair e absorver materiais específicos, como lipoproteínas e anticorpos. Na endocitose mediada por clatrina, a célula forma um poço, ou uma caveola, na membrana externa. Este poço é revestido com receptores. Quando o poço fica cheio de lipoproteínas ou outras moléculas que se destinam a se ligar aos receptores existentes, a área sem caroço forma uma vesícula e é absorvida pela célula. A maioria das células possui cavéolas na superfície da membrana, mas algumas, principalmente neurônios, ou células nervosas, não possuem.
A endocitose também serve como mecanismo de defesa contra bactérias absorvendo bactérias na célula e destruindo-as no lipossoma. Bactérias como a salmonela causam um curto-circuito nesse processo, produzindo uma proteína que impossibilita a fusão do fagossomo com o lipossomo. A tuberculose se espalha através das células de maneira semelhante. Sob condições normais, o fagossomo é revestido com proteína contendo triptofano-aspartato, que é removida quando o fagossomo e o lisossomo se fundem. A bactéria da tuberculose impede que a proteína do revestimento seja removida, de modo que o fagossomo não possa se fundir ao lisossomo.