Понятие, механизм и последовательность осуществления фагоцитоза
Содержание
Вы когда-нибудь задумывались, как вирус или другой инфекционный агент вторгается в клетку, чтобы осуществить заражение? Многие клетки нуждаются в переносе различных веществ, таких как бактерии, мертвые клетки-хозяева, и обломки из других клеток или окружающей среды, через их плазматическую мембрану и цитоплазму по различным причинам.
Некоторые клетки могут использовать различные методы, такие как ионные насосы или осмос, для перемещение макромолекул, а также химических веществ через плазматическую мембрану и цитоплазму. Но большие частицы, такие как вирусы и бактерии, слишком велики, чтобы использовать небольшие каналы для трaнcпортировки через клеточную мембрану. Для поглощения более крупных частиц, клетки используют процесс, называемый эндоцитозом. Существует несколько разных типов эндоцитоза, один из которых называется фагоцитозом.
Читайте также: Пиноцитоз и Рецепторно-опосредованный эндоцитоз.
Что такое фагоцитоз?
Фагоцитоз – это процесс, при котором клетка связывается с необходимой частицей на поверхности, а затем обволакивает и погружает ее в внутрь. Процесс фагоцитоза часто происходит, когда клетка пытается уничтожить что-то, например вирус или инфицированную клетку, и часто используется клетками иммунной системы.
Фагоцитоз не произойдет, если клетка не находится в физическом контакте с частицей, которую она хочет поглотить. Рецепторы клеточной поверхности, используемые для фагоцитоза, зависят от типа клетки. Это самые распространенные из них:
- Рецепторы опсонинов: используются для связывания бактерий или других частиц, которые были покрыты иммуноглобулиновыми G (или IgG) антителами иммунной системой. Иммунная система покрывает потенциальные угрозы в антителах, чтобы другие клетки знали, что их нужно уничтожить. Также, иммунная система может использовать группу сложных белков для маркировки бактерий, называемых системой комплемента. Система комплемента – еще один способ иммунной системы уничтожать патогены и угрозы для организма.
- Рецепторы мусорщики: связываются с молекулами, которые продуцируются бактериями. Большинство бактерий и клеток производят матрицу протеинов, окружающих себя (называемую «внеклеточным матриксом»). Матрикс является идеальным способом для иммунной системы идентифицировать чужеродные виды в организме, поскольку клетки человека не продуцируют одну и ту же белковую матрицу.
- Толл-подобные рецепторы: рецепторы, названные в честь аналогичного рецептора у плодовых мух, кодируемых геном Toll, которые связываются с определенными молекулами, продуцируемыми бактериями. Толл-подобные рецепторы являются ключевой частью врожденной иммунной системы, так как будучи связанными с бактериальным возбудителем, они распознают специфические бактерии и активируют иммунный ответ. Существует множество различных типов Толл-подобных рецепторов, продуцируемых организмом, все из которых связывают разные молекулы.
- Антитела: некоторые иммунные клетки образуют антитела, связывающие с конкретными антигенами. Это процесс, сходный тому, как подобные рецепторы распознают и идентифицируют, какой тип бактерий заражает хозяина. Антигены – это молекулы, действующие как патогенная «визитная карточка», потому что они помогают иммунной системе понять с какой угрозой она имеет дело.
Как происходит фагоцитоз?
Чтобы осуществить процесс фагоцитоза, клетки должны выполнить несколько последовательных действий. Имейте в виду, что различные типы клеток выполняют фагоцитоз по разному.
- Вирус и клетка должны вступить в контакт друг с другом. Иногда иммунная клетка случайно попадает в вирус в кровотоке. В других случаях клетки перемещаются посредством процесса, называемого «хемотаксис». Хемотаксис означает движение микроорганизма или клетки в ответ на химический стимул. Многие клетки иммунной системы движутся в ответ на цитокины, небольшие белки, используемые специально для передачи сигналов в клетке. Цитокины сигнализируют клеткам перемещаться в определенную область тела, где обнаружена частица (в нашем случае, вирус). Это хаpaктерно для инфекций определенной области (например, рана кожи, пораженная бактериями).
- Вирус связывается с рецепторами на клеточной поверхности макрофага. Помните, что разные типы клеток экспрессируют разные рецепторы. Некоторые рецепторы являются общими, а это означает, что они могут идентифицировать самопроизвольную молекулу по сравнению с потенциальной угрозой, в то время как, другие очень специфичны, например, схожие с подобными рецепторами или антителами. Макрофаг не инициирует фагоцитоз без успешного связывания рецепторов клеточной поверхности.
- Вирусы также могут иметь поверхностные рецепторы, специфичные для вирусов на макрофаге. Вирусы должны получить доступ к цитоплазме или ядру клетки-хозяина, чтобы реплицировать и вызывать инфекцию, поэтому они применяют свои поверхностные рецепторы для взаимодействия с клетками иммунной системы и используют иммунный ответ для входа в клетку. Иногда, когда вирус и клетка-хозяин взаимодействуют, клетка-хозяин может успешно уничтожить вирус и остановить распространение инфекции. В других случаях клетка-хозяин поглощает вирус, который начинает реплицироватся. Как только это произойдет, инфицированная клетка идентифицируется и уничтожается другими клетками иммунной системы, чтобы остановить вирусную репликацию и распространение инфекции.
- Макрофаг начинает вращаться вокруг вируса, поглощая его в карман. Вместо того, чтобы перемещать большой элемент через плазматическую мембрану, который может повредить ее, фагоцитоз использует инвaгинацию, чтобы захватить частицу внутрь, обволакивая ее вокруг. Инвaгинация – это действие сгибания внутрь себя, чтобы сформировать полость или мешочек. Клетка захватывает вирус внутрь, создавая карманное углубление без повреждения плазматической мембраны. Помните, что клетки являются достаточно гибкими и текучими.
- Захваченный вирус полностью закрывается в виде пузырьковой структуры, называемой «фагосом», внутри цитоплазмы. Губы кармана, образованные в результате инвaгинации, стягивают друг к другу, чтобы закрыть зазор. Это действие создает фагосому, где плазменная мембрана перемещается вокруг частицы, безопасно помещая ее внутри клетки.
- Фагосомы сливаются с лизосомой, становясь «фаголисосомой». Лизосомы также являются пузырчатыми структурами, подобными фагосомам, которые обpaбатывают отходы внутри клетки. Для лучшего понимание функций лизосомы, приставка «Лизис» означает разделение или растворение. Без слияния с лизосомой, фагосома не способна ничего сделать с содержимым внутри.
- Фаголисосома понижает pH, чтобы разрушить свое содержимое. Лизосома или фаголисосома способны разрушать вещество внутри себя, резко снижая рН внутренней среды. Снижение рН делает окружающую среду в фаголисосоме очень кислой. Это эффективный способ убить или нейтрализовать все, что находится внутри фаголизосомы, чтобы не допустить заражение клетки. Некоторые вирусы фактически используют пониженный рН, чтобы вырваться из фаголисосомы и начать реплицировать внутри клетки. Например, грипп использует снижение рН для активации конформационного изменения, что позволяет ему выйти в цитоплазму.
- После того, как содержимое было нейтрализовано, фаголизосома образует остаточное тело, которое содержит отходы из фаголисосомы. Остаточное тело в конечном итоге выводится из клетки.
Фагоцитоз и иммунная система
Фагоцитоз является важной составляющей иммунной системы. Несколько типов клеток иммунной системы выполняют фагоцитоз, такие как нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки и В-лимфоциты. Действие фагоцитирующих патогенных или посторонних частиц позволяет клеткам иммунной системы знать, с чем они борются. Зная врага, клетки иммунной системы могут специально нацеливаться на похожие частицы, циркулирующие в организме.
Другой функцией фагоцитоза в иммунной системе является поглощение и уничтожение патогенов (таких как вирусы или бактерии) и инфицированных клеток. Уничтожая инфицированные клетки, иммунная система ограничивает скорость распространения и размножения инфекции. Ранее мы упоминали, что фаголисосома создает кислотную среду для уничтожения или нейтрализации своего содержимого. Клетки иммунной системы, которые выполняют фагоцитоз, могут также использовать другие механизмы для уничтожения патогенов внутри фаголисомы, таких как:
- Кислородные радикалы: 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, способный разрушать клеточные структуры.
- Оксид азота: реакционноспособное вещество, подобное кислородным радикалам, которое реагирует с супероксидом, чтобы создать дополнительные молекулы, повреждающие различные типы биологических молекул.
- Антимикробные белки: белки, которые специфически повреждают или убивают бактерии. Примеры антимикробных белков включают протеазы, убивающие различные бактерии, уничтожая основные белки и лизоцим, атакующий клеточные стенки грамположительных бактерий.
- Антимикробные пептиды: схожи с антимикробными белками, поскольку также атакуют и убивают бактерии. Некоторые антимикробные пептиды, такие как дефенсины, атакуют мембраны бактериальных клеток.
- Связывающие белки: являются важными игроками врожденной иммунной системы, так как конкурируют с белками или ионами, которые в противном случае могут оказаться полезны для бактерий или вирусной репликации. Лактоферрин – связывающий белок, обнаруженный в слизистых оболочках, и связывает ионы железа, необходимые для роста бактерий.
С целью привлечь внимание населения к экологическим проблемам, был учреждён неофициальный праздник – Международный день климата. Отмечается он ежегодно весной, 15 мая....
26 04 2024 17:31:59
Воскресным днем мы решили попасть в ближайший зимний лес, чтобы покататься на лыжах, полюбоваться его сказочной красотой....
25 04 2024 14:28:18
В этой статье, мы раскрываем для вас 10 основных фактов о медузах, начиная от того, как эти беспозвоночные передвигаются и до того, как они жалят свою добычу....
24 04 2024 18:57:50
Зимним утром очень трудно вставать. Когда мы просыпаемся, и выглядываем в окно, на улице еще темно, на небе мерцают едва заметные звезды....
23 04 2024 15:39:17
Европа – один из самых густонаселенных регионов Земли. На ее территории примерно в 10 млн кв. км проживает 745 млн человек. Плотность населения составляет около 75,8 человек на один км²....
22 04 2024 14:55:52
ОТВЕТ: Крупнейший вид акул - китовая акула, в среднем достигает массы около 18 000 кг и 5-10 метров в длину. Самая большая пойманная китовая акул весила......
21 04 2024 15:59:52
Согласно одной из самых распространенных континентальных моделей, в мире насчитывается шесть материков. Однако, в зависимости от того, где вы живете, могут выделяться пять, семь или даже четыре континента....
20 04 2024 12:15:25
ОТВЕТ: Белый медведь может развивать скорость бега до......
19 04 2024 23:41:18
ОТВЕТ: Все виды горилл числятся, как находящиеся под угрозой исчезновения согласно Красному списку МСОП. На сегодняшний день, в дикой природе осталось около......
18 04 2024 3:38:37
Впервые дань уважения реке решили отдать в Нижнем Новгороде в 2008 году во время проведения научной конференции «Великие реки»....
17 04 2024 10:58:36
В данной статье мы расскажем о видах антропогенных экосистем и о том, какие функции они выполняют....
16 04 2024 17:19:46
В крае произрастает около 800 видов растений, большая часть которых приспособилась к жизни в холодном и сухом климате. Но активная деятельность человека по освоению новых территорий, незаконные вырубки лесов и природные пожары привели к тому, что более двух сотен видов растений оказались на грани исчезновения....
15 04 2024 11:41:14
Кембрий был первым периодом палеозойской эры (542-252 млн лет назад), который длился около 57 млн лет, а затем сменился ордовикским....
14 04 2024 14:47:14
Картинки диких животных являются прекрасным способом начать знакомство ребенка с окружающим его миром. Используя данные изображения вы можете рассказывать малышу интересные факты о животных и с детства прививать ему любовь к природе....
13 04 2024 13:59:37
Многие кошки совершают просто фантастические забеги и прыжки после посещения лотка. На первый взгляд, это совершенно нелогично....
12 04 2024 21:43:17
ОТВЕТ: Лось способен развивать максимальную скорость бега до......
11 04 2024 5:34:11
Пероксисомы представляют собой небольшие органеллы, присутствующие в эукариотических клетках....
10 04 2024 22:49:29
Огромные, зубастые и голодные динозавры не появились не с того ни с сего в один из весенних деньков около 230 миллионов лет назад....
09 04 2024 20:57:34
Как приятно выглянуть из своего окна и увидеть сугробы снега. Особенно, когда оттепель и снег становится мягким. Тогда весь наш двор наполняется детворой....
08 04 2024 7:31:31
Для многих людей, животные, пожалуй, самые знакомые и интересные из всех живых существ на планете. Это может быть связано с тем фактом, что мы сами относимся......
07 04 2024 10:12:52
Небо стало еще темнее, вдруг откуда-то неожиданно поднялся ледяной ветер, который стал завывать, и кружить с большой скоростью падающий снег....
06 04 2024 18:55:52
Знаете ли вы, что на кровь приходится около 8 процентов веса вашего тела или что в крови содержится небольшое количество золота?...
05 04 2024 10:58:33
Здесь представлена подборка географических карт Российской федерации на русском языке и в высоком разрешении....
04 04 2024 4:50:34
Почва – это особое вещество с точки зрения естествознания. Почему его называют природным телом?...
03 04 2024 15:16:49
Фауна северных регионов мира существенно отличаются от своих собратьев с юга – у них есть невероятно плотный мех с подшерстком, который удерживает тепло. Подкожный жир – еще один неотъемлемый атрибут большинства обитателей полюсов....
02 04 2024 19:31:52
Самым большим и наиболее опасным считается гребнистый крокодил. О нем и пойдёт речь в данной статье....
01 04 2024 16:53:14
Биом тундры – это экосистема, которая расположена на Северном полюсе. Он окружает полярный круг и самый холодный биом планеты....
31 03 2024 10:52:13
В этой статье представлены некоторые основные интересные факты про седьмую планету Солнечной системы - Уран....
30 03 2024 13:53:56
Леса - это среда обитания, в которой доминирующей формой растительности являются деревья. Они встречаются во многих регионах и климатических условиях по всему миру......
29 03 2024 3:31:55
Самыми крупными объектами в Солнечной системе, за исключением самого Солнца, являются планеты. Долгое время у астрономов продолжались споры о точном определении термина «планета»....
28 03 2024 11:12:49
Белый тигр – это не вымышленное животное и даже не альбинос. Так как все животные-альбиносы имеют чисто белую окраску и красные глаза. Белый же тигр имеет чёрные или коричневые полосы, как и его собратья....
27 03 2024 18:39:50
Замор рыбы - это массовая гибель рыбы, которая происходит в результате нехватки кислорода или попадания в водоем токсичных веществ...
26 03 2024 7:46:47
Океан является источником колоссального объема ресурсов, многие из которых до сих пор не освоены. Все ресурсы Мирового океана можно разбить на несколько больших групп....
25 03 2024 6:48:38
В этой статье, вы откроете для себя 10 основных фактов о беспозвоночных животных, начиная от хаpaктеристик анатомии до социального поведения....
24 03 2024 12:33:20
Иван Иванович Шишкин является талантливым русским пейзажистом. Большинство его работ были написаны с натуры. Он мог умело найти необычность и красоту уголка родной природы, и запечатлеть его на своем полотне. Среди его многочисленных картин – это «Дубовая роща»....
23 03 2024 16:39:24
Выделяют три основных типа экосистем: пресноводные, морские и наземные. Каждый вид экосистемы может включать самые разные среды обитания и, таким образом, объясняется разнообразие флоры и фауны на планете Земля....
22 03 2024 22:31:23
Большая Песчаная пустыня, является второй по величине австралийской пустыней, после Большой пустыни Виктории....
21 03 2024 11:49:56
Холоднее всего в Северном Ледовитом океане, где средняя температура воды не превышает 1°С....
20 03 2024 14:17:45
Гомойотермия (теплокровность) - это особенность, которая появилась в конце эволюционного пути и встречается только у современных представителей фауны. Теплокровных животных также называют эндотермными или гомойотермными животными....
19 03 2024 11:36:39
В научной литературе очаг землетрясения называют гипоцентром. Важно не путать его с эпицентром. Гипоцентр находится глубоко под землей, а эпицентр – это его проекция на земную поверхность....
18 03 2024 10:27:12
Вслед за летом постепенно наступает красочная осенняя пора. Кто трудился все лето, ожидают получить большой урожай. Он созревает уже в августе, но уборку продолжают до октября....
17 03 2024 0:43:57
Одними из самых загадочных и пугающих представителей животного царства являются пауки, внешне очень напоминающие насекомых. Но кто же они на самом деле? Давайте разберемся вместе....
16 03 2024 8:28:35
Все растения и животные на Земле, чтобы поддерживать основные функции жизнедеятельности нуждается в солнечном свете, воде, воздухе, пище и среде обитания....
15 03 2024 8:48:10
Среди огромного количества имен нелегко выбрать именно то, которое будет не только красиво звучать, но и будет отражать индивидуальность вашей собаки....
14 03 2024 20:31:35
Среди удачных картин художника – «Осень. Веранда». Он изобразил всего лишь ее угол. Но рассматривая картину, можно многое почувствовать, представить и восхищаться талантом творца....
13 03 2024 3:23:53
Удивительной красоты природа со своим богатым животным и растительным миром не оставит равнодушным даже самого искушенного зрителя в необыкновенной красоты живом театре под названием США....
12 03 2024 8:54:12
Почти в каждом городе есть парк, и в нашем он тоже имеется. Это любимое место отдыха всех наших горожан. Он почти никогда не пустеет, в любое время года много людей....
11 03 2024 13:20:56
Одним и важных природных ресурсов Сибири являются реки, крупнейшими из которых являются Енисей, Обь и Лена....
10 03 2024 10:10:19
В этой статье представлена подборка некоторых краснокнижных растений Краснодарского края, с кратким описанием и фото....
09 03 2024 14:37:42
Хоботные (Proboscideans) - это отряд плацентарных млекопитающих, который включает слонов и их вымерших родственников. У всех представителей отряда есть хобот, который выполняет различные функции, включая захват пищи или воды, передвижение предметов, и взаимодействие с другими сородичами....
08 03 2024 2:23:34
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::
Размножение и развитие животных (3 класс, окружающий мир)
Самая краткая биография Андерсена
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Строение глаза и функции его частей в таблице
Московский Кремль и его достопримечательности (2 класс, окружающий мир)
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Этапы антропогенеза – основные в таблице (9 класс, биология)
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Наклонение глагола – как определить, таблица с примерами в русском языке
Соляной бунт 1648 года кратко, причины и итоги восстания в таблице
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Самая краткая биография Гайдара
Анализаторы человека в таблице, центральные отделы органов чувств
Красота гор, самые высокие горы (доклад 2 класс, окружающий мир)
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Исследователи Северной Америки – история открытия и исследования
Основные природные зоны Канады
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Самая краткая биография Грига
Какие бывают природные зоны, их основные особенности
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Как провести разговорный клуб студентам разных уровней
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Самая краткая биография Бетховена
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Богатство (обществознание, 5 класс)
Витамины (таблица по биологии, 8 класс)
Сходство и различие между митозом и мейозом
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Южная Америка (доклад для 2 класса, окружающий мир)
Путешествие по Москве (2 класс, окружающий мир)
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Железы внутренней секреции человека в таблице
Краткая биография Пастернака Бориса Леонидовича интересное о творчестве писателя
Агния Барто биография для детей (3 класс) кратко
Виды мутаций в таблице – хромосомные, генные и геномные (10 класс, биология)
Богдан Хмельницкий краткая биография
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Джонатан Свифт биография и творчество писателя кратко
Краткая биография Суворова, рассказ о полководце Александре Васильевиче для детей всех классов
Причастие и деепричастие – отличия
Цепь питания на примере тайги и луга (4 класс, окружающий мир)
На какие вопросы отвечает причастие и деепричастие
Основные события Первой мировой войны – хронология в таблице
Строение эукариотической клетки в таблице, кратко о функциях (9 класс, биология)
Разноспрягаемые глаголы в русском языке, примеры и полный список
Мэджик Джонсон (Magic Johnson) краткая биография баскетболиста
Природная зона Санкт-Петербурга – в какой находится