Pour fonctionner correctement et rester en bonne santé, les cellules doivent absorber certains nutriments et d'autres substances. Un grand nombre de molécules nécessaires pour la santé de la cellule, y compris des protéines et d'autres substances nutritives, sont trop grands pour passer à travers la membrane de la cellule, de sorte que la cellule dépend d'un processus appelé endocytose pour absorber ces substances. L'endocytose permet à la cellule d'entourer molécules vitales avec sa membrane cellulaire, les absorber ainsi dans le corps de la cellule.
Au cours de l'endocytose, une partie de la membrane cellulaire entourant la substance d'être absorbée, en formant une poche qui fait saillie dans l'intérieur de la cellule. Cette membrane obture alors autour de la substance, la création d'une vésicule appelée endosome ou le phagosome qui migre ensuite dans le cytoplasme de la cellule. L’endosome délivre son contenu à une autre structure dans la cellule appelée lysosome. Endosomes et lysosomes fusionnent, ce qui permet un processus digestif de se produire dans le lysosome. Un procédé similaire, appelé exocytose, se produit dans le sens inverse à excréter les substances de l'intérieur de la cellule.
Selon le type de substance absorbée, endocytose peut être désigné par des termes différents. La phagocytose implique l'absorption cellulaire d'un matériau solide, et dans la pinocytose, la cellule absorbe un liquide. Macropinocytose absorbe le liquide, ainsi, mais apporte aussi souvent dans un matériau solide en même temps. Beaucoup de virus exploitent macropinocytose afin de pénétrer dans les cellules. Les virus stimulent la cellule à absorber les liquides extracellulaires, puis se déplacer dans la cellule en même temps que le liquide.
L’endocytose clathrine utilise des récepteurs spécialisés pour attirer et absorber des matériaux spécifiques tels que les lipoprotéines et les anticorps. En endocytose clathrine, la cellule forme une fosse ou un cavéoles, sur la membrane extérieure. Cette fosse est recouverte avec les récepteurs. Lorsque le puits est rempli avec les lipoprotéines ou d'autres molécules qui sont destinés à se fixer aux récepteurs existants, la zone piquée forme une vésicule et est absorbé dans la cellule. La plupart des cellules ont des cavéoles sur leurs surfaces de membrane, mais certains, plus particulièrement les neurones ou les cellules nerveuses, n'en ont pas.
L'endocytose sert également de mécanisme de défense contre les bactéries en absorbant les bactéries dans la cellule, puis de les détruire à l'intérieur du liposome. Des bactéries comme la bactérie salmonella court-circuiter ce processus en produisant une protéine qui rend impossible pour le phagosome à fusionner avec le liposome. La tuberculose se propage par les cellules d'une manière similaire. Dans des conditions normales, le phagosome est revêtue d'tryptophane contenant de l'aspartate-protéine, qui est éliminé lorsque le phagosome et fusible lysosome. La bactérie de la tuberculose empêche la protéine d'enveloppe d'être retirée de sorte que le phagosome ne peut pas fusionner avec le lysosome.