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.
ОТВЕТ: Страна Россия расположена на материке Евразия, который включает две части света: Азию и Европу. Примерно 75 процентов России находится на территории Азии, а остальные 25 процентов в Европе....
08 05 2024 9:57:56
Вы когда-нибудь задумывались, почему у вас есть такой особый цвет глаз или тип волос? Все это связано с передачей генов....
07 05 2024 22:45:15
Сапротрофы (др.-греч. σαπρός — «гниль» и τροφή — «пища») — организмы, питающиеся отмершими останками других существ или фекалиями животных, известными как детрит....
06 05 2024 0:38:29
Каждое утро, когда я просыпаюсь, то сразу открываю занавески, и смотрю в окно. Меня больше всего интересует погода, во что одеты люди....
05 05 2024 9:39:49
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....
04 05 2024 22:23:43
Несмотря на гигантские размеры Тихого океана, в его акватории не так много действительно крупных заливов по сравнению с другими океанами....
03 05 2024 23:51:51
ОТВЕТ: Хомяки любят разнообразные фрукты и овощи, в том числе......
02 05 2024 16:11:15
Географический Южный полюс представляет собой крайнюю южную точку на поверхности Земли. Он находится на 90° южной широты в Антарктиде на территории исследовательской станции Амундсен-Скотт, учрежденной США в 1956 году....
01 05 2024 10:49:41
Здесь представлена подборка географических карт материка Австралия на русском языке и в высоком разрешении....
30 04 2024 7:12:56
Чилийская кошка, или кодкод (Leopardus guigna) - мелкое плотоядное млекопитающее родом из Южной Америки, принадлежащее семейству кошачьи (Felidae)....
29 04 2024 4:59:13
В этой статье представлена подборка некоторых краснокнижных растений Ставропольского края, с кратким описанием и фото....
28 04 2024 7:53:37
Вулканы представляют большую опасность для человек, причем пострадать могут даже люди, находящиеся во время извержения на противоположной стороне земного шара....
27 04 2024 17:43:37
Микробиом, или микробиота, или микрофлора человека состоит из всего набора микроорганизмов, которые живут в организме и на теле....
26 04 2024 8:36:38
Эта статья включает структурированный по группам (млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся, земноводные, насекомые и рыбы) список животных, обитающих в России....
25 04 2024 21:54:38
Цветы - считаются украшением нашей жизни. Они все прекрасны. Очень часто людей с красивой внешностью сравнивают с цветами. Говорят, что ты прекрасна, как роза, или расцвела как цветок. Всегда приятно получать их в дар, по любому возникшему случаю....
24 04 2024 11:41:43
Динозавры (Dinosauria) - обширная и разнородная группа наземных животных, впервые появившаяся в течение триасового периода....
23 04 2024 2:27:45
Человек, умеющий любить и любоваться природой ценит каждое время года по-своему. Ведь наступивший сезон вносит разнообразие в нашу повседневную жизнь....
22 04 2024 14:54:22
ОТВЕТ: Средняя глубина Бразильского участка реки Амaзoнки составляет примерно 50 метров, а максимальная глубина достигает около......
21 04 2024 9:32:32
Австралийский келпи - порода собак родом с зеленого континента, которая отличается активностью и умом....
20 04 2024 2:50:33
День на экваторе длиться около 12 часов на протяжении всех сезонов года, но изменяется на всех других широтах....
19 04 2024 12:15:19
Здесь представлена карта стран на русском языке и таблица с суверенными государствами, а также зависимыми территориями Южной Америки....
18 04 2024 7:22:33
У нас в семье вот уже несколько лет живет собака породы – терьер. Мы ее нашли во дворе в холодную осеннюю погоду. Это был крохотный щенок, который искал теплый уголок. Мы с мамой его пожалели, забрали к себе домой, и назвали Рексом....
17 04 2024 9:20:21
Они оба пятнистые, зубастые, усатые и большие. Как же отличить их друг от друга? На самом деле существует множество различий между ягуаром и леопардом......
16 04 2024 22:52:53
Понятие животные включает в себя совокупность всех многоклеточных, эукариотических организмов Царства Животные, обитающих на нашей планете....
15 04 2024 5:35:24
ОТВЕТ: По данным энциклопедии Britannica, взрослые самцы косаток могут вырастать до 8 метров в длину и иметь массу тела около пяти тонн....
14 04 2024 13:28:10
Эта царственная особа, не смущаясь, поедает своих сородичей, обвиняется в доении коров, пугает местных жителей ядовитым цветом и при таком негативном имидже все еще остается желанной гостьей во многих домах. Давайте узнаем об этой удивительной рептилии подробней....
13 04 2024 9:32:31
В этой статье представлен перечень и краткое описание самых крупных стран Южной Америки как по площади территории, так и по численности населения....
12 04 2024 17:56:56
В Северном и Южном полушарии используются разные способы ориентирования. В северном полушарии оно основано на использовании Полярной звезды....
11 04 2024 10:54:12
Снежный барс, или ирбис (Uncia uncia) - хищное млекопитающее, одно из самых редких, крупных представителей семейства кошачьи....
10 04 2024 23:11:53
Рассмотрим явления неживой и живой природы в зависимости от сезона года, а также познакомимся с некоторыми удивительными явлениями, которые случаются довольно редко....
09 04 2024 20:20:52
Мой дедушка живет в деревне, а у них там протекает небольшая речка. В свободное время он любит ходить на рыбалку. Дед ждал, когда у меня начнутся летние каникулы, чтобы взять меня с собой на рыбалку....
08 04 2024 20:19:52
Современные собаки появись лишь около 15000 лет назад, но мало кому известно, что этому событию предшествовали 40 миллионов лет запyтaнного эволюционного пути....
07 04 2024 7:48:39
Узнай, какое море является самым северным на планете, в Евразии и на территории России....
06 04 2024 17:14:32
Пиноцитоз является клеточным процессом, посредством которого жидкости и питательные вещества попадают в клетки....
05 04 2024 7:55:30
В этой статье представлены самые интересные факты о древней акуле мегалодон, которые способны поразить любое воображение....
04 04 2024 2:16:51
Солифлюкция - геоморфологический процесс, который включает в себя медленное движение водонасыщенного грунта вниз по склону и, как правило, происходит на замерзшей подпочве или во время замораживания-оттаивания....
03 04 2024 7:38:25
Индийский аист-разиня, по меркам семейства аистовые — птица среднего размера. Рост гонгала, в среднем составляет около 81 см, а размах крыльев колeблется в диапазоне 147-149 см....
02 04 2024 5:35:54
Зима может преобразовать двор за одну ночь. Земля покрывается белым покрывалом. С каждой падающей снежинкой покрывало постепенно превращается в сугробы, напоминая толстую перину....
01 04 2024 13:36:11
Узнай, в каком океане расположена самая глубокая впадина и какой океан является глубочайшим на планете....
31 03 2024 16:44:47
Евразия – самый большой и красочный материк планеты, объединивший все существующие природные зоны и полосы высотной поясности....
30 03 2024 8:10:37
Произведение относится к романтическому стилю. Текст отличается образностью. Большое количество средств художественной выразительности не перегружает повествование, а делает его ярким, живым, насыщенным, рельефным....
29 03 2024 3:17:18
Многие, заводя кролика сталкиваются с такой проблемой, как выбор имени. Питомец – новый члeн семьи, потому к выбору имени нужно подойти со всей ответственностью....
28 03 2024 8:14:49
Водные богатства – это источники воды, которые могут быть использованы для хозяйственной деятельности. Проще всего получить воду из водоемов....
27 03 2024 12:44:36
Сейвал, также известный, как сайдяной кит, или ивасёвый кит (Balaenoptera borealis) — крупное млекопитающее, четвертый по величине представитель семейства полосатиковые (Balaenopteridae) после синего, горбатого китов и финвала....
26 03 2024 15:12:25
Как известно, в природе всё для чего-то нужно. Существует несколько версий, более или менее правдоподобно объясняющих существование кисточек на кошачьих ушах....
25 03 2024 3:12:17
Балинезийская кошка представляет собой породу домашних кошек, которая произошла от сиамских кошек. Балинез - это семейная кошка, которая обожает внимание....
24 03 2024 19:43:38
Дочерняя хромосома - хромосома, которая возникает в результате разделения сестринских хроматид во время деления клеток....
23 03 2024 3:51:16
Наконец начались летние каникулы. Обычно меня родители отправляли к бабушке в деревню, чтобы пока они на работе я не был(а) один(а), но в этом году мне захотелось попасть в лагерь....
22 03 2024 17:53:40
Пейзаж «У омута» напоминает сказку, в которой как бы завуалированы опасности. Близится вечер. На заднем фоне стеной стоит летний лиственный лес. Деревья все имеют разную высоту, они одеты в пышную листву....
21 03 2024 3:38:53
В этой статье представлена подборка из десяти видов редких растений, занесенных в Красную книгу России, с кратким описанием и фото....
20 03 2024 13:41:23
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::