endosomer är membranbundna vesiklar, bildade via en komplex familj av processer som kollektivt kallas endocytos och finns i cytoplasman hos praktiskt taget alla djurceller. Den grundläggande mekanismen för endocytos är motsatsen till vad som inträffar under exocytos eller cellulär utsöndring. Det involverar invagination (vikning inåt) av en Cells plasmamembran för att omge makromolekyler eller annat material som diffunderar genom den extracellulära vätskan. De omringade främmande materialen bringas sedan in i cellen och efter en klämning av membranet (benämnd spirande) frigörs till cytoplasman i en säckliknande vesikel. Storleken på vesiklar varierar, och de som är större än 100 nanometer i diameter kallas vanligtvis vakuoler.

tre primära mekanismer för endocytos som uppvisas av en typisk cell illustreras i Figur 1. Längst till vänster om figuren presenteras receptormedierad endocytos, som är den mest specifikt riktade formen av den endocytiska processen. Genom receptormedierad endocytos kan aktiva celler ta in signifikanta mängder av specifika molekyler (ligander) som binder till receptorställen som sträcker sig från det cytoplasmiska membranet in i den extracellulära vätskan som omger cellen. Dessa receptorställen grupperas vanligen tillsammans längs belagda gropar i membranet, som är fodrade på deras cytoplasmiska yta med en borstliknande samling av pälsproteiner. Pälsproteinerna tros spela en roll för att förstora gropen och bilda en vesikel. Observera, som visas i Figur 1, vesiklar som produceras via receptormedierad endocytos kan internalisera andra molekyler utöver ligander, även om liganderna vanligtvis bringas in i cellen i högre koncentration.

en mindre specifik mekanism för endocytos är pinocytos, vilket illustreras i den centrala delen av Figur 1. Med hjälp av pinocytos kan en cell inta droppar av vätska från den extracellulära vätskan. Alla lösta ämnen som finns i dropparna utanför cellen kan inneslutas i vesiklarna som bildas via denna process, med de som finns i den största koncentrationen i den extracellulära vätskan som också blir mest koncentrerade i de membranösa säckarna. Pinocytiska vesiklar tenderar att vara mindre än vesiklar som produceras av andra endocytiska processer.

den slutliga typen av endocytos, benämnd fagocytos (se Figur 1), är förmodligen det mest kända sättet på vilket en cell kan importera externa material. I många skolvetenskapliga laboratorier observerar barn amoebas under mikroskopet och ser de encelliga organismerna äta genom att sträcka ut pseudopodier och omsluta alla matpartiklar som de hittar i sina vägar. Denna uppslukning och efterföljande förpackning av partiklarna i vesiklar, som vanligtvis är tillräckligt stora för att korrekt kallas vakuoler, är fagocytos. Även om det vanligtvis förknippas med amoebas, praktiseras fagocytos av många organismer. I de flesta flercelliga djur fungerar fagocytiska celler främst i kroppsligt försvar snarare än som ett sätt att få näring. Till exempel fagocytoser leukocyter i människokroppen ofta protozoer, bakterier, döda celler och liknande material för att hjälpa till att avvärja infektioner eller andra problem.

en gång frigjord i cytoplasman kan flera små vesiklar som produceras via endocytos komma samman för att bilda en enda enhet. Denna endosom fungerar vanligtvis på ett av två sätt. Oftast transporterar endosomer sitt innehåll i en serie steg till en lysosom, som därefter smälter materialen. I andra fall används emellertid endosomer av cellen för att transportera olika ämnen mellan olika delar av det yttre cellmembranet. Denna senare funktion är särskilt viktig bland epitelceller, såsom de som komponerar det yttre skiktet i huden, eftersom de uppvisar polaritet (ena sidan av cellen skiljer sig från den andra sidan). Illustrerad i Figur 2 är en fluorescens digital bild av en enda Afrikansk grön apa njurfibroblastcell (CV-1-linje) transfekterad med ett fluorescerande protein smält till en inriktning aminosyrasekvens för endosomer (grön). Kärnan, plasmamembranet och endosomkomponenterna är markerade i figuren.

en endosom som är avsedd att överföra dess innehåll till en lysosom går i allmänhet igenom flera förändringar längs vägen. I sin ursprungliga form, när strukturen ofta kallas en tidig endosom, innehåller den specialiserade vesikeln ett enda fack. Med tiden sker emellertid kemiska förändringar i vesikeln och membranet som omger endosomen viks in på sig själv på ett sätt som liknar invaginationen av plasmamembranet. I detta fall kläms emellertid inte membranet av. Följaktligen bildas en struktur med flera fack, benämnd en multivesikulär endosom. Den multivesikulära endosomen är en mellanliggande struktur där ytterligare kemiska förändringar, inklusive en signifikant minskning av pH-nivån, äger rum när vesikeln utvecklas till en sen endosom.

även om sena endosomer kan bryta ner många proteiner och fetter, behövs en lysosom för att fullständigt smälta alla material de innehåller. Ofta överförs innehållet i sena endosomer till en lysosom genom fusion (sammanfogning) av deras membran. Under vissa omständigheter kan sena endosomer ytterligare mogna till lysosomer genom ytterligare kemiska och strukturella modifieringar, i vilket fall fusion inte är nödvändigt för att matsmältningen ska kunna slutföras.