FAGOCYTOS: STADIER OCH FUNKTIONER - BIOLOGI

Den fagocytos är den process där celler "fånga" molekyler och olika substanser från det omgivande mediet på grund av bildandet av invaginationer av plasmamembranet och bildar intracellulära vesiklar kända som endosomer. Fagocytos, tillsammans med pinocytos och receptormedierad endocytos, utgör de tre typerna av endocytos

Pinocytos är förknippat med intag av vätska och små molekyler, medan receptormedierad endocytos involverar bindning av specifika molekyler till membranreceptorproteiner. Fagocytos betraktas som en form av mat, eftersom den är relaterad till intag av stora molekyler, andra celler eller "skräp" från andra celler.

Fagocytos av en bakterie (Källa: GrahamColm på engelska Wikipedia via Wikimedia Commons)

I multicellulära organismer som växter, djur och svampar har inte alla celler förmågan att riva in yttre element, vilket innebär att det finns några specialiserade celler för detta ändamål, som kallas "fagocytiska celler".

Fagocytiska celler distribueras över alla kroppsvävnader och utför olika funktioner. Makrofager är ett bra exempel på fagocytiska celler som tillhör immunsystemet, vars funktion är att försvara oss mot mikroorganismer som kommer in i vår kropp.

Fagocytos / foto återhämtat från phagositosis77.blogspot.com

Processen med fagocytos skulle inte vara meningsfull i eukaryota celler utan förekomsten av en typ av intracellulär organell som kallas en lysosom, eftersom det är där näringsämnena från materialet som cellerna fagocytos "bearbetas" eller "digereras".

Fagocytos är också känt som "heterofagi" (intag av extracellulära föreningar), eftersom det skiljer sig från "autofagi", vilket är den normala processen som sker i lysosomerna i praktiskt taget alla eukaryota celler.

Stages

När makrofagen upptäcker ett virus (1-3), bryter det upp i bitar med lysosomenzymer (4,5) som sedan frigörs från cellen som ofarligt avfall (6). Foto hämtat från: askabiologist.asu.edu.

I högre eukaryota organismer härrör de huvudsakliga fagocytiska cellerna från en vanlig föregångare som har sitt ursprung i benmärgen. Dessa celler är kända som "vita blodkroppar" och är polymorfonukleära leukocyter (neutrofiler), monocyter och makrofager.

Fagocytosprocessen kan analyseras som en serie steg eller sekvenssteg, som består av (1) igenkänningen av materialet som är fagocytoserat, (2) i bildandet av fagosomen, som är en slags intracellulär vesikel, och (3) ) vid bildandet av fagolysosomen, en händelse som slutar med "matsmältning".

Erkännande stadium

Fagocytos är inte en enkel process. Bland många andra saker handlar det om igenkänning av specifika signaler och bindning av partiklar eller organismer till specifika receptorer belägna på yttersidan av plasmamembranet i fagocytiska celler.

Denna inledande process kan betraktas som en slags "neutralisering", särskilt när det gäller fagocytos förmedlad av vissa celler i immunsystemet, som är ansvariga för eliminering av invaderande celler.

Således är ytan på plasmamembranet av fagocytiska celler (eller encelliga organismer som fagocytiskt) utrustad med ett batteri av receptorer som kan känna igen specifika molekyler (ligander) som finns på ytan av invaderande celler eller som är typiska för matpartiklar.

Dessa receptorer, som i allmänhet är integrerade membranproteiner med extracellulära förlängningar, binder till sina ligander och utlöser en serie interna signalhändelser som skickar ett meddelande som översätts som "det finns mat utanför."

Fagosombildningssteg

När cellen som är uppslukande av en livsmedelspartikel eller annan "främmande" cell får meddelandet som skickas från ytan, inträffar en invagination i plasmamembranet, vilket innebär att cellen "uppslukar" materialet som ska fagocytoseras och omger det med sitt eget membran. .

I detta skede observeras hur membranet sprider sig över den andra cellen och denna förlängning är ibland känd som en "pseudopod". När pseudopodens ändar samlas och omsluter det främmande elementet bildas en inre "vesikel" som kallas en fagosom.

Fagolysosombildning och matsmältningsstadium

Fagosomerna som innehåller de fagocytoserade elementen är intracellulära vesiklar täckta av ett membran. Dessa har förmågan att smälta samman med andra intracellulära organeller: lysosomer.

Fusionen mellan fagosomer och lysosomer ger upphov till fagolysosomer , som motsvarar de sammansatta organellerna där "matsmältningen" eller "sönderdelningen" av de fagocytoserade föreningarna äger rum (vare sig det är hela celler, delar av dem eller andra extracellulära molekyler).

Eftersom lysosomer är de organeller som är ansvariga för nedbrytningen av bristfälligt eller avfallsande intracellulärt material, har de olika hydrolytiska och proteolytiska enzymer som ger dem förmågan att sönderdelas (i mindre fragment) partiklarna i fagosomerna med vilka de sammanfoga.

Materialet som härrör från denna fagolysosomala nedbrytning kan definitivt elimineras som avfallsmaterial från fagocytiska celler eller det kan användas som ett "byggstenar" för syntes av nya intracellulära föreningar.

Funktioner

Fagocytos har många viktiga funktioner i eukaryota organismer. I protozoer och andra encelliga varelser, till exempel, är denna process väsentlig för näring, eftersom de flesta av maten intas på detta sätt.

Fagocytos i en amöba (Källa: Miklos via Wikimedia Commons)

I många flercelliga organismer är å andra sidan fagocytos nödvändig för specifikt och icke-specifikt försvar, det vill säga för medfödd immunitet och adaptiv immunitet.

Det har primära funktioner i "förstörelse" av invaderande patogena mikroorganismer såsom bakterier, parasiter, etc., och är också involverat i återupprättandet av normala tillstånd på platser där infektion eller inflammation har inträffat, det vill säga det är viktigt för sårreparation.

Även i det immunologiska sammanhanget är fagocytos väsentlig för processerna för antigenpresentation och aktivering av specifika lymfocyter i immunsystemet (B-celler och T-celler), som deltar i försvaret av kroppen mot främmande eller främmande medel.

Fagocytos är också involverat i eliminering och "återvinning" av celler i kroppen som går igenom apoptotiska händelser, så att deras komponenter kan återanvändas eller ledas till bildning av nya intracellulära molekyler eller organeller.

Som ett underligt faktum är makrofager i människokroppen ansvariga för det dagliga intaget av mer än 100 miljoner erytrocyter som slits ut eller fungerar i blodomloppet.

Celler i immunsystemet som utför fagocytos

Celler i immunsystemet som utför fagocytos kan också använda många mekanismer för att förstöra patogener, såsom:

Syreradikaler

Det är mycket reaktiva molekyler som reagerar med proteiner, lipider och andra biologiska molekyler. Under fysiologisk stress kan mängden syreradikaler i en cell öka dramatiskt och orsaka oxidativ stress, vilket kan förstöra cellstrukturer.

Kväveoxid

Det är en reaktiv substans, liknande syrgasradikaler, som reagerar med superoxid för att skapa andra molekyler som skadar olika biologiska molekyler.

Antimikrobiella proteiner

De är proteiner som specifikt skadar eller dödar bakterier. Exempel på antimikrobiella proteiner inkluderar proteaser, som dödar olika bakterier genom att förstöra essentiella proteiner, och lysozym, som attackerar cellväggarna hos grampositiva bakterier.

Antimikrobiella peptider

Antimikrobiella peptider liknar antimikrobiella proteiner genom att de attackerar och dödar bakterier. Vissa antimikrobiella peptider, såsom defensiner, attackerar bakteriecellmembran.

Bindande proteiner

Bindande proteiner är ofta viktiga aktörer i det medfödda immunsystemet eftersom de konkurrerar konkurrerande till proteiner eller joner som annars skulle ha varit fördelaktiga för bakterier eller viral replikation.

referenser

Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Väsentlig cellbiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
Brown, E. (1995). Fagocytos. BioEssays, 17 (2), 109-117.
Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Studier av endocytos. I Dendritic Cells (För det andra, s. 213-cp1). Academic Press.
Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5: e upplagan). Freeman, WH & Company.
Platt, N., & Fineran, P. (2015). Mäta den fagocytiska aktiviteten hos celler. Metoder i cellbiologi, 126, 287-304.
Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagocytos: En grundläggande process i immunitet. BioMed Research International, 1–18.
Sbarra, AJ, & Karnovskyi, ML (1959). Den biokemiska grunden för fagocytos. Journal of Biologisk kemi, 234 (6), 1355-1362.
Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5: e upplagan). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
Stuart, LM, & Ezekowitz, RAB (2005). Fagocytos: Elegant komplexitet. Immunity, 22 (5), 539–550.

FAGOCYTOS: STADIER OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025