PHAGOCYTOSE: STADIER OG FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den fagocytose er den proces, hvor celler "capture" molekyler og forskellige stoffer fra det omgivende medium på grund af dannelsen af invaginationer af plasmamembranen og danner intracellulære vesikler kendt som endosomer. Fagocytose sammen med pinocytose og receptormedieret endocytose tilføjer de tre typer endocytose

Pinocytose er forbundet med indtagelse af væske og små molekyler, medens receptormedieret endocytose involverer binding af specifikke molekyler til membranreceptorproteiner. Phagocytose betragtes som en form for mad, da det er relateret til indtagelse af store molekyler, andre celler eller "affald" fra andre celler.

Phagocytose af en bakterie (Kilde: GrahamColm på engelsk Wikipedia via Wikimedia Commons)

I multicellulære organismer som planter, dyr og svampe har ikke alle celler evnen til at indhylle eksterne elementer, hvilket betyder, at der er nogle specialiserede celler til dette formål, der er kendt som "fagocytiske celler".

Phagocytiske celler er fordelt over alt kropsvæv og udfører forskellige funktioner. Makrofager er et godt eksempel på fagocytiske celler, der hører til immunsystemet, hvis funktion er at forsvare os mod mikroorganismer, der kommer ind i vores krop.

Phagocytosis / foto opsamlet fra phagositosis77.blogspot.com

Processen med fagocytose ville ikke give mening i eukaryote celler uden eksistensen af ​​en type intracellulær organelle kaldet et lysosom, da det er der næringsstoffer fra det materiale, som cellerne fagocytose "behandles" eller "fordøjes".

Phagocytose er også kendt som "heterophagy" (indtagelse af ekstracellulære forbindelser), da den adskiller sig fra "autophagy", som er den normale proces, der finder sted i lysosomerne i praktisk talt alle eukaryote celler.

Niveauer

Når makrofagen opsamler en virus (1-3), bryder den den i stykker med lysosom-enzymer (4,5), som derefter frigøres fra cellen som ufarligt affald (6). Foto hentet fra: askabiologist.asu.edu.

I højere eukaryote organismer er de vigtigste fagocytiske celler afledt af en almindelig precursor med oprindelse i knoglemarven. Disse celler er kendt som "hvide blodlegemer" og er polymorfonukleære leukocytter (neutrofiler), monocytter og makrofager.

Fagocytoseprocessen kan analyseres som en række trin eller sekventielle trin, der består af (1) genkendelsen af ​​det materiale, der er fagocytoseret, (2) i dannelsen af ​​fagosomet, som er en slags intracellulær vesikel, og (3)) i dannelsen af ​​fagolysosomet, en hændelse, der ender med "fordøjelse".

Anerkendelsestrinn

Phagocytose er ikke en enkel proces. Blandt mange andre ting involverer det genkendelse af specifikke signaler og binding af partikler eller organismer til specifikke receptorer placeret på den ydre flade af plasmamembranen i fagocytiske celler.

Denne indledende proces kan betragtes som en slags "neutralisering", især når det kommer til fagocytose, der er formidlet af visse celler i immunsystemet, som er ansvarlige for eliminering af invaderende celler.

Overfladen af ​​plasmamembranen af ​​fagocytiske celler (eller af encellede organismer, som fagocytisk), er således udstyret med et batteri af receptorer, der er i stand til at genkende specifikke molekyler (ligander), der findes på overfladen af ​​invaderende celler eller der er typiske for madpartikler.

Disse receptorer, som generelt er integrerede membranproteiner med ekstracellulære udvidelser, binder til deres ligander og udløser en række interne signalbegivenheder, der sender en meddelelse, der oversættes som "der er mad uden for."

Phagosomdannelsestrinn

Når cellen, der er indhyllet i en fødevarepartikel eller en anden "fremmed" celle, modtager meddelelsen sendt fra overfladen, sker der en invagination i plasmamembranen, hvilket betyder, at cellen "opslynger" det materiale, der skal fagocyteres, og omgiver det med sin egen membran..

På dette trin observeres det, hvordan membranen spreder sig over den anden celle, og denne forlængelse er undertiden kendt som en "pseudopod". Når enderne af pseudopoden samles og omslutter det fremmede element, dannes en intern "vesikel" kaldet et fagosom.

Phagolysosomdannelse og fordøjelsestrinn

Fagosomerne, der indeholder de fagocytoserede elementer, er intracellulære vesikler dækket af en membran. Disse har evnen til at smelte sammen med andre intracellulære organeller: lysosomer.

Fusionen mellem fagosomer og lysosomer giver anledning til phagolysosomer, der svarer til de organiske forbindelser, hvor "fordøjelsen" eller "desintegration" af de fagocytoserede forbindelser finder sted (det være sig hele celler, dele af dem eller andre ekstracellulære molekyler).

Da lysosomer er de organeller, der er ansvarlige for nedbrydning af mangelfullt eller spildt intracellulært materiale, er de udstyret med forskellige hydrolytiske og proteolytiske enzymer, der giver dem evnen til at desintegrere (i mindre fragmenter) partiklerne indeholdt i fagosomerne, som de fusionere.

Materialet, der er resultatet af denne phagolysosomal nedbrydning, kan elimineres definitivt som affaldsmateriale fra fagocytiske celler, eller det kan bruges som en "byggesten" til syntese af nye intracellulære forbindelser.

Funktioner

Phagocytose har mange vigtige funktioner i eukaryote organismer. I protozoer og andre enheder, for eksempel, er denne proces essentiel for ernæring, da det meste af maden indtages på denne måde.

Fagocytose i en amøbe (Kilde: Miklos via Wikimedia Commons)

I mange flercellede organismer er på den anden side fagocytose essentiel for specifikt og ikke-specifikt forsvar, det vil sige for medfødt immunitet og adaptiv immunitet.

Det har primære funktioner i "ødelæggelse" af invaderende patogene mikroorganismer, såsom bakterier, parasitter osv., Og er også involveret i genoprettelse af normale tilstande på steder, hvor infektion eller betændelse har fundet sted, det vil sige det er vigtigt for sårreparation.

Også i den immunologiske sammenhæng er fagocytose væsentlig for processerne med antigenpræsentation og aktivering af specifikke lymfocytter i immunsystemet (B-celler og T-celler), der deltager i forsvaret af kroppen mod fremmede eller udenlandske midler.

Phagocytose er også involveret i eliminering og "genanvendelse" af celler i kroppen, der gennemgår apoptotiske begivenheder, så deres komponenter kan genbruges eller ledes til dannelse af nye intracellulære molekyler eller organeller.

Som en underlig kendsgerning er makrofager i den menneskelige krop ansvarlige for den daglige indtagelse af mere end 100 millioner erytrocytter, der slides eller fungerer som det går i blodbanen.

Celler i immunsystemet, der udfører fagocytose

Celler i immunsystemet, der udfører fagocytose, kan også bruge mange mekanismer til at ødelægge patogener, såsom:

Oxygenradikaler

De er stærkt reaktive molekyler, der reagerer med proteiner, lipider og andre biologiske molekyler. Under fysiologisk stress kan mængden af ​​iltradikaler i en celle stige dramatisk og forårsage oxidativ stress, som kan ødelægge cellestrukturer.

Nitrogenoxid

Det er et reaktivt stof, der ligner oxygenradikaler, der reagerer med superoxid for at skabe andre molekyler, der skader forskellige biologiske molekyler.

Antimikrobielle proteiner

De er proteiner, der specifikt beskadiger eller dræber bakterier. Eksempler på antimikrobielle proteiner inkluderer proteaser, der dræber forskellige bakterier ved at ødelægge essentielle proteiner, og lysozym, der angriber cellevæggene i grampositive bakterier.

Antimikrobielle peptider

Antimikrobielle peptider ligner antimikrobielle proteiner, idet de angriber og dræber bakterier. Nogle antimikrobielle peptider, såsom defensiner, angriber bakteriecellemembraner.

Bindende proteiner

Bindende proteiner er ofte vigtige spillere i det medfødte immunsystem, fordi de konkurrencedygtigt binder til proteiner eller ioner, der ellers ville have været gavnlige for bakterier eller viral replikation.

Referencer

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Væsentlig cellebiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocytose. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Undersøgelser af endocytose. I Dendritiske celler (For det andet, s. 213-cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. udg.). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Måling af den fagocytiske aktivitet af celler. Metoder i cellebiologi, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Phagocytose: En grundlæggende process i immunitet. BioMed Research International, 1–18.
7. Sbarra, AJ, & Karnovskyi, ML (1959). Det biokemiske grundlag for fagocytose. Journal of Biologisk Kemi, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5. udg.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM, & Ezekowitz, RAB (2005). Phagocytose: Elegant kompleksitet. Immunitet, 22 (5), 539–550.