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.
Здесь приведены описание и фото вымерших видов древних птиц (в хронологическом порядке), оказавших решающее влияние на эволюционное развитие пернатых животных....
04 05 2024 17:56:43
За миллионы лет эволюции, растения разработали хитрые, а в некоторых случаях cмepтельные средства защиты от голодных животных....
03 05 2024 10:49:30
Белая кошка, особенно в роскошной шубке, прекрасна ‒ она так похожа на пышное облачко, неспешно плывущее по небу. Неудивительно, что многие поклонники кошек мечтают завести любимицу ‒ белоснежку....
02 05 2024 15:31:53
ОТВЕТ: Поскольку это большие и покрытые толстым слоем кожи животные, они способны бегать лишь на......
01 05 2024 2:55:13
Каждый школьник с нетерпением ждет долгожданных летних каникул, в качестве подарка после сложной учебы. И вот они наконец-то настали....
30 04 2024 21:52:39
Арктика — регион окружающий северный полюс, который включает в себя пpaктически весь Северный Ледовитый океан, Гренландию, а также северные территории США, Канады, Исландии, Скандинавии и России....
29 04 2024 12:12:13
Потоки Тихого океана образуют два полных круга циркуляции, первый из которых располагается в южном полушарии, а второй - в северном....
28 04 2024 18:56:31
Вы когда-нибудь ходили со смутным ощущением, что мы все скоро умрем? Возможно это связано с тем, что в различных СМИ постоянно говорят, что Земля в шаге от шестого катастрофического массового вымирания....
27 04 2024 10:59:14
Породы кошек, перечисленные в этой статье, очень популярны во всем мире многие десятки лет, с самого момента своего признания....
26 04 2024 17:29:16
Узнай, какие заливы и проливы омывают берега Азиатской части света....
25 04 2024 16:59:14
Официальная классификация, используемая ООН, делит Европу на 4 макрорегиона: Западная Европа; Восточная Европа; Северная Европа; Южная Европа....
24 04 2024 14:50:31
Большинство представителей фауны, обитающих в степи - это пасущиеся животные, такие как кролики и лошади. Тем не менее, в этой природной зоне также есть множество уникальных видов....
23 04 2024 9:39:55
В общей сложности, Россия омывается 13 морями, 1 из которых является замкнутым, а остальные 12 принадлежат к бассейнам Атлантического, Северного Ледовитого и Тихого океанов. В этой статье представлен список и краткое описание всех морей и океанов, омывающих территорию РФ....
22 04 2024 20:23:46
Всего в средней полосе России насчитывается не менее 170 видов птиц, о некоторых из них расскажем в этой статье....
21 04 2024 6:29:44
Растения можно подразделять по высоте, нежности стeбля, ветвей и особенностям жизненного цикла. На основе этих признаков, большинство растений принято делить на 3-ри большие группы: деревья, кустарники и травы....
20 04 2024 16:23:13
Не смотря на то, что горбатые киты не являются крупнейшими китами на Земле, тем не менее, благодаря их пению, акробатическим прыжкам и высоким фонтанам - это один из самых известных и популярных видов среди китообразных....
19 04 2024 8:28:41
Растения - это обширное царство живых организмов, которые встречаются на большей части суши планеты Земля, а также в водных средах обитания. Вы видите их повсюду. К ним относятся трава, деревья, цветы, кустарники, папоротники, мох и многие другие....
18 04 2024 15:28:16
Многоножки (Myriapoda) - надкласс, состоящий из четырех классов члeнистоногих (двупарноногие (диплоподы), губоногие, пауроподы, симфилы)....
17 04 2024 14:51:52
Картинки нарисованных собак и щенков важны для ознакомления детей раннего возраста с этими домашними животными. Малыши с помощью них узнают о частях тела, изучают различные цвета и учатся определять эмоции собак....
16 04 2024 7:42:59
Северная Америка – большой материк, растянувшийся с севера на юг. Удивительно, что свыше 80% его площади занимает 2 страны – Канада и США, входящие в Топ-5 самых больших государств в мире....
15 04 2024 1:43:50
Африка является домом для огромного количества животных, включая и опасных для жизни человека - ядовитых змей....
14 04 2024 10:37:20
Популяции животных постоянно взаимодействуют одна с другой и окружающей их средой в разных сферах....
13 04 2024 21:24:44
Перед нами картина Игоря Эммануиловича Гpaбаря «Зимнее утро». Художник написал несколько работ, посвященных этому времени года. Особенно красочно у него получались деревья в инее или покрытые снегом....
12 04 2024 1:17:32
Русло реки – это самая низкая часть речной долины, по которой и идет перемещение водного потока от истока реки к ее устью. Река сама создает свое русло, так как течение воды разрушает стенки, делая его более широким и глубоким....
11 04 2024 8:37:43
ОТВЕТ: По данным National Geographic, средний показатель продолжительности жизни жирафа в дикой природе составляет около......
10 04 2024 11:58:58
Пиноцитоз является клеточным процессом, посредством которого жидкости и питательные вещества попадают в клетки....
09 04 2024 18:12:46
Узнай в каких трех полушариях Земли расположен континент Евразия....
08 04 2024 16:11:14
Сложно даже примерно подсчитать, сколько рек впадает в Тихий океан. Географы выделяют не менее 40 рек, которые достаточно большие, чтобы их можно было рассмотреть на обычной мировой карте. Какие из них являются самыми крупными?...
07 04 2024 7:27:22
Гепард (лат. Acinonyx jubatus) – единственный сохранившийся представитель рода Acinonyx, а также самое быстрое сухопутное животное в мире....
06 04 2024 15:38:36
Фороpaкосы - нелетающие доисторические птицы, предположительно наводившие ужас на мелких млекопитающих среднего миоцена в Южной Америки из-за своих огромных размеров....
05 04 2024 6:19:25
Обеспечение правильного питания имеет жизненно важное значение для благополучия шиншилл. Понимание важности того, что едят шиншиллы, может помочь вашему питомцу оставаться здоровым и счастливым до глубокой старости....
04 04 2024 23:14:17
С яркими лучами солнца к нам приходит весна. Ее все с нетерпением ждут, зима кажется длинной, холода и метели надоедают. Ведь так хочется побольше тепла,...
03 04 2024 3:50:29
Весна всех радует своим многочисленными цветами, которые имеют неповторимый и яркий аромат, чтобы привлекать насекомых-опылителей. Они нежные и хрупкие, появляются из пробуждающейся отдохнувшей земли, орошенной талым снегом и весенним дождем....
02 04 2024 5:46:23
Лес – одно из важнейших богатств мира. Невозможно оценить то значение и важность, которую имеют леса среди других экосистем планеты. Лес даёт пристанище многообразному зверью, живущему под его покровом....
01 04 2024 11:27:28
ОТВЕТ: Серые волки живут в Северном полушарии на большей части территории Евразии, по всей Канаде и Аляске, на западе Гренландии, а также......
31 03 2024 6:20:10
ОТВЕТ: Северный олень обитает в циркумполярных регионах Северной Европы, Сибири и......
30 03 2024 11:48:36
ОТВЕТ: Кабан, также известный как вепрь, или дикая свинья, является всеядным животным, которое питается......
29 03 2024 0:54:29
Страбон (около 64 года до нашей эры - около 23 года нашей эры) - географ и историк, который застал окончательный крах Римской республики и создание Октавианом Августом Римской империи. Он является автором масштабных работ по географии и истории....
28 03 2024 19:34:55
Северное полушарие является северной половиной Земного шара. Оно берет начало с 0° широты или экватора и простирается на север до 90° северной широты или географического Северного полюса....
27 03 2024 8:19:46
Тропические дождевые леса мира являются домом для редчайших и уникальных видов флоры и фауны, которые больше нигде не встречаются на нашей планете....
26 03 2024 10:30:17
Тайга - это суровый край, но очень красивый и богатый на интересные виды животных, приспособившихся и прекрасно проживающих здесь. Кто-же они, эти загадочные жители тайги?...
25 03 2024 8:11:44
В бассейн Атлантического океана входит несколько примечательных заливов, о них и пойдет речь в этой статье....
24 03 2024 19:33:43
Замор рыбы - это массовая гибель рыбы, которая происходит в результате нехватки кислорода или попадания в водоем токсичных веществ...
23 03 2024 3:42:41
Средообразующая деятельность - это термин, используемый для обозначения процесса, посредством которого конкретный организм изменяет свою среду обитания....
22 03 2024 7:55:58
Для лучшего понимания значения этого термина, обратите внимание, что префикс «фото» означает «свет», а суффикс «тропизм» означает «поворот»....
21 03 2024 10:35:57
Пустыни и полупустыни Евразии простираются от Прикаспийской низменности до Китая. В России эта природная зона занимает территорию юго-восточных регионов страны. Арктическая пустыня расположена на территории северных островов России....
20 03 2024 1:53:20
Моллюски (Mollusca) - группа беспозвоночных животных, которая состоит из кальмаров, осьминогов, каpaкатиц, голожаберных, улиток, слизней, морских блюдечек......
19 03 2024 10:41:26
Самые маленькие страны в регионе являются островными государствами, расположенные в основном в бассейне Карибского моря....
18 03 2024 1:38:31
Волки – одни из самых распространенных хищников на нашей планете. Они обитают и в холодной тундре, и в тайге, и в степях, и в горах, на территориях Азии, Европы...
17 03 2024 19:13:30
Северная Америка омывается тремя океанами и шестью морями. Также к континенту примыкают следующие крупные заливы......
16 03 2024 7:11:32
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)
Основные природные зоны Канады
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Самая краткая биография Андерсена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Стадии антропогенеза в таблице (11 класс, биология)
Самая краткая биография Грига
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Ганс Христиан Андерсен биография кратко для детей и интересные факты
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
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Богатство (обществознание, 5 класс)
Причастие и деепричастие – отличия
Истории различных видов трaнcпорта (2 класс, окружающий мир)
Определение, примеры, виды и формы комменсализма
Мэджик Джонсон (Magic Johnson) краткая биография баскетболиста
Травматология любви
Интересные факты о Северной Америке
Страны Азии и их столицы – список и таблица
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Виды мутаций в таблице – хромосомные, генные и геномные (10 класс, биология)