ФАГОЦИТОЗ: СТАДИИ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ

Фагоцитоза представляет собой процесс , в котором клетку «захват» молекула и различные вещества из окружающей среды в связи с формированием инвагинации плазматической мембраны, образуя внутриклеточные везикулы , известные как эндосомы. Фагоцитоз вместе с пиноцитозом и рецепторно-опосредованным эндоцитозом составляют три типа эндоцитоза.

Пиноцитоз включает в себя прием жидкости и малых молекул, в то время как рецептор-опосредованный эндоцитоз включает связывание определенных молекул с белками мембранных рецепторов. Фагоцитоз считается формой еды, поскольку он связан с приемом внутрь больших молекул, других клеток или «мусора» из других клеток.

Фагоцитоз бактерии (Источник: GrahamColm в английской Википедии через Wikimedia Commons)

В многоклеточных организмах, таких как растения, животные и грибы, не все клетки обладают способностью поглощать внешние элементы, что означает, что для этой цели существуют некоторые специализированные клетки, известные как «фагоцитарные клетки».

Фагоцитарные клетки распределены по всем тканям организма и выполняют разные функции. Макрофаги - хороший пример фагоцитарных клеток иммунной системы, функция которых - защищать нас от микроорганизмов, попадающих в наш организм.

Фагоцитоз / Фото с фагозитоза77.blogspot.com

Процесс фагоцитоза не имел бы смысла в эукариотических клетках без существования внутриклеточной органеллы, называемой лизосомой, поскольку именно там питательные вещества из материала, фагоцитозирующего клетки, «обрабатываются» или «перевариваются».

Фагоцитоз также известен как «гетерофагия» (поглощение внеклеточных соединений), поскольку он отличается от «аутофагии», которая является нормальным процессом, происходящим в лизосомах практически всех эукариотических клеток.

Этапы

Как только макрофаг поглощает вирус (1-3), он разбивает его на части с помощью лизосомных ферментов (4,5), которые затем высвобождаются из клетки в виде безвредных отходов (6). Фотография получена с сайта askabiologist.asu.edu.

У высших эукариотических организмов основные фагоцитарные клетки происходят из общего предшественника, происходящего из костного мозга. Эти клетки известны как «белые кровяные тельца» и представляют собой полиморфно-ядерные лейкоциты (нейтрофилы), моноциты и макрофаги.

Процесс фагоцитоза можно проанализировать как серию шагов или последовательных стадий, которые состоят из (1) распознавания фагоцитируемого материала, (2) формирования фагосомы, которая является своего рода внутриклеточной везикулой, и (3) ) в формировании фаголизосомы, событии, которое заканчивается «пищеварением».

Этап признания

Фагоцитоз - это непростой процесс. Среди прочего, он включает в себя распознавание специфических сигналов и связывание частиц или организмов со специфическими рецепторами, расположенными на внешней стороне плазматической мембраны фагоцитарных клеток.

Этот начальный процесс можно рассматривать как своего рода «нейтрализацию», особенно когда речь идет о фагоцитозе, опосредованном определенными клетками иммунной системы, которые отвечают за устранение вторгшихся клеток.

Таким образом, поверхность плазматической мембраны фагоцитарных клеток (или одноклеточных организмов, которые фагоцитируют) наделена батареей рецепторов, которые способны распознавать специфические молекулы (лиганды), обнаруженные на поверхности вторгающихся клеток или которые типичны для пищевых частиц.

Эти рецепторы, которые обычно представляют собой интегральные мембранные белки с внеклеточными расширениями, связываются со своими лигандами, вызывая серию внутренних сигнальных событий, которые отправляют сообщение, которое переводится как «снаружи есть еда».

Стадия формирования фагосом

Как только клетка, поглощающая частицу пищи или другую «чужеродную» клетку, получает сообщение, отправленное с поверхности, в плазматической мембране происходит инвагинация, что означает, что клетка «поглощает» материал, подлежащий фагоцитозу, окружая его своей собственной мембраной. ,

На этом этапе наблюдается, как мембрана распространяется по другой клетке, и это расширение иногда называют «псевдоподом». Когда концы псевдопода сходятся вместе, охватывая чужеродный элемент, образуется внутренняя «везикула», называемая фагосомой.

Стадия образования и переваривания фаголизосом

Фагосомы, содержащие фагоцитированные элементы, представляют собой внутриклеточные везикулы, покрытые мембраной. Они обладают способностью сливаться с другими внутриклеточными органеллами: лизосомами.

Слияние фагосом и лизосом дает начало фаголизосомам , которые соответствуют составным органеллам, в которых происходит «переваривание» или «распад» фагоцитированных соединений (будь то целые клетки, их части или другие внеклеточные молекулы).

Поскольку лизосомы являются органеллами, ответственными за деградацию дефицитного или ненужного внутриклеточного материала, они наделены различными гидролитическими и протеолитическими ферментами, которые дают им возможность распадаться (на более мелкие фрагменты) частицы, содержащиеся в фагосомах, с которыми они слияния.

Материал, образующийся в результате этой фаголизосомальной деградации, может быть окончательно удален как отходы фагоцитарных клеток или может быть использован в качестве «строительного блока» для синтеза новых внутриклеточных соединений.

Характеристики

У эукариотических организмов фагоцитоз выполняет множество важных функций. Например, у простейших и других одноклеточных существ этот процесс важен для питания, поскольку большая часть пищи поступает в организм таким образом.

Фагоцитоз амебы (Источник: Миклош через Wikimedia Commons)

С другой стороны, у многих многоклеточных организмов фагоцитоз необходим для специфической и неспецифической защиты, то есть для врожденного иммунитета и адаптивного иммунитета.

Он выполняет основные функции в «уничтожении» вторгающихся патогенных микроорганизмов, таких как бактерии, паразиты и т. Д., А также участвует в восстановлении нормальных условий в местах, где произошла инфекция или воспаление, то есть важно для заживление ран.

Также в иммунологическом контексте фагоцитоз важен для процессов презентации антигена и активации определенных лимфоцитов иммунной системы (В-клетки и Т-клетки), которые участвуют в защите организма от чужеродных или чужеродных агентов.

Фагоцитоз также участвует в удалении и «рециркуляции» клеток в организме, которые проходят через апоптотические процессы, так что их компоненты могут быть повторно использованы или направлены на образование новых внутриклеточных молекул или органелл.

Любопытный факт: макрофаги в организме человека ответственны за ежедневное поглощение более 100 миллионов эритроцитов, которые изнашиваются или неправильно функционируют в кровотоке.

Клетки иммунной системы, осуществляющие фагоцитоз

Клетки иммунной системы, осуществляющие фагоцитоз, также могут использовать множество механизмов для уничтожения патогенов, таких как:

Кислородные радикалы

Это высокореактивные молекулы, которые реагируют с белками, липидами и другими биологическими молекулами. Во время физиологического стресса количество кислородных радикалов в клетке может резко увеличиваться, вызывая окислительный стресс, который может разрушать клеточные структуры.

Оксид азота

Это реактивное вещество, подобное кислородным радикалам, которое реагирует с супероксидом с образованием других молекул, которые повреждают различные биологические молекулы.

Антимикробные белки

Это белки, которые специально повреждают или убивают бактерии. Примеры антимикробных белков включают протеазы, которые убивают различные бактерии, разрушая основные белки, и лизоцим, который атакует клеточные стенки грамположительных бактерий.

Антимикробные пептиды

Противомикробные пептиды похожи на антимикробные белки в том, что они атакуют и убивают бактерии. Некоторые антимикробные пептиды, такие как дефенсины, атакуют мембраны бактериальных клеток.

Связывающие белки

Связывающие белки часто играют важную роль в системе врожденного иммунитета, поскольку они конкурентно связываются с белками или ионами, которые в противном случае были бы полезны для бактерий или вирусной репликации.

Ссылки

Альбертс, Б., Деннис, Б., Хопкин, К., Джонсон, А., Льюис, Дж., Рафф, М., … Уолтер, П. (2004). Эссенциальная клеточная биология. Абингдон: Garland Science, Taylor & Francis Group.
Браун, Э. (1995). Фагоцитоз. BioEssays, 17 (2), 109-117.
Гарретт, WS, и Меллман, I. (2001). Исследования эндоцитоза. В дендритных клетках (во-вторых, стр. 213-cp1). Академическая пресса.
Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, Калифорния, Кригер, М., Бретчер, А., Плоег, Х., … Мартин, К. (2003). Молекулярная клеточная биология (5-е изд.). Фриман, WH & Company.
Платт, Н., Финеран, П. (2015). Измерение фагоцитарной активности клеток. Методы клеточной биологии, 126, 287-304.
Розалес, К., и Урибе-Керол, Э. (2017). Фагоцитоз: фундаментальный процесс в иммунитете. BioMed Research International, 1–18.
Сбарра, А.Дж., и Карновский, М.Л. (1959). Биохимические основы фагоцитоза. Журнал биологической химии, 234 (6), 1355-1362.
Соломон, Э., Берг, Л., и Мартин, Д. (1999). Биология (5-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: издательство Saunders College.
Стюарт, LM, & Ezekowitz, RAB (2005). Фагоцитоз: Элегантная сложность. Иммунитет, 22 (5), 539–550.

ФАГОЦИТОЗ: СТАДИИ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025