FAGOSYTOOSI: VAIHEET JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Fagosytoosi on prosessi, jossa solut "talteenotto" molekyylejä ja erilaisia aineita ympäröivän väliaineen johdosta muodostumista kohtiin, solukalvon, joka muodostaa solunsisäisten rakkuloiden tunnetaan endosomeihin. Fagosytoosi yhdessä pinosytoosin ja reseptorivälitteisen endosytoosin kanssa lisäävät kolmen tyyppistä endosytoosia

Pinosytoosi liittyy nesteiden ja pienten molekyylien nauttimiseen, kun taas reseptorivälitteinen endosytoosi sisältää tiettyjen molekyylien sitoutumisen membraanireseptoriproteiineihin. Fagosytoosia pidetään ruuan muodossa, koska se liittyy suurten molekyylien, muiden solujen tai "roskien" nauttimiseen muista soluista.

Bakteerin fagosytoosi (Lähde: GrahamColm englanniksi Wikipediasta Wikimedia Commonsin kautta)

Monisoluisissa organismeissa, kuten kasveissa, eläimissä ja sienissä, kaikilla soluilla ei ole kykyä imeytyä ulkoisiin elementteihin, mikä tarkoittaa, että tätä tarkoitusta varten on olemassa joitain erikoistuneita soluja, joita kutsutaan "fagosyyttisiksi soluiksi".

Fagosyyttiset solut jakautuvat kaikkiin kehon kudoksiin ja suorittavat erilaisia ​​toimintoja. Makrofaagit ovat hyvä esimerkki immuunijärjestelmään kuuluvista fagosyyttisistä soluista, joiden tehtävänä on puolustaa meitä kehomme päästäviltä mikro-organismeilta.

Fagosytoosi / valokuva toipunut fagositosis77.blogspot.com-sivustosta

Fagosytoosiprosessilla ei olisi järkeä eukaryoottisissa soluissa, jos ei ole sellaista solunsisäistä organelliä, jota kutsutaan lysosomiksi, koska siellä on, että ravintoaineet materiaalista, jonka solut fagosytoosivat, “prosessoidaan” tai “sulataan”.

Fagosytoosi tunnetaan myös nimellä "heterofágia" (solunulkoisten yhdisteiden nauttiminen), koska se eroaa "autofagiasta", mikä on normaali prosessi, joka tapahtuu käytännöllisesti katsoen kaikkien eukaryoottisolujen lysosomeissa.

Tasot

Kun makrofagit tarttuvat virukseen (1-3), se hajottaa sen paloiksi lysosomientsyymien (4,5) kanssa, jotka vapautuvat sitten solusta vaarattomina jätteinä (6). Kuva haettu osoitteesta askabiologist.asu.edu.

Korkeammissa eukaryoottisissa organismeissa tärkeimmät fagosyyttiset solut ovat peräisin luuytimestä peräisin olevasta yhteisestä esiasteesta. Nämä solut tunnetaan nimellä "valkosolut" ja ovat polymorfonukleaarisia leukosyyttejä (neutrofiilejä), monosyyttejä ja makrofageja.

Fagosytoosiprosessi voidaan analysoida vaiheittain tai peräkkäisinä vaiheina, jotka koostuvat (1) fagosytoidun materiaalin tunnistamisesta, (2) fagosomin muodostumisesta, joka on eräänlainen solunsisäinen vesikkeli, ja (3)) fagolysosomin muodostumisessa, tapahtuma, joka päättyy “sulamiseen”.

Tunnustamisvaihe

Fagosytoosi ei ole yksinkertainen prosessi. Se sisältää monien muiden asioiden joukossa spesifisten signaalien tunnistamisen ja hiukkasten tai organismien sitoutumisen spesifisiin reseptoreihin, jotka sijaitsevat fagosyyttisten solujen plasmamembraanin ulkopinnalla.

Tätä ensimmäistä prosessia voidaan pitää eräänlaisena "neutralisointina", etenkin kun kyse on fagosytoosista, jota välittävät immuunijärjestelmän tietyt solut, jotka vastaavat tunkeutuvien solujen eliminoinnista.

Siten fagosyyttisten solujen (tai fagosyyttisiä) yksisoluisten organismien plasmamembraanin pinta on varustettu reseptoreilla, jotka kykenevät tunnistamaan tunkeutuneiden solujen tai ligandien pinnat, jotka löytyvät tunkeutuneiden solujen tai jotka ovat tyypillisiä ruokahiukkasille.

Nämä reseptorit, jotka ovat yleensä integroituneita membraaniproteiineja, joilla on solunulkoisia pidennyksiä, sitoutuvat ligandeihinsa, laukaiseen sarjan sisäisiä signalointitapahtumia, jotka lähettävät viestin, joka kääntyy nimellä "siellä on ruokaa".

Phagosomien muodostumisvaihe

Kun ravintohiukkasia tai muuta "vieraita" soluja sitova solu vastaanottaa pinnalta lähetetyn viestin, plasmamembraanissa tapahtuu invaginaatio, mikä tarkoittaa, että solu "sulkee" fagosytoosiin tarkoitetun materiaalin ympäröimällä sitä omalla kalvollaan..

Tässä vaiheessa havaitaan, kuinka kalvo leviää toisen solun yli, ja tämä jatke tunnetaan joskus "pseudopodina". Kun pseudopodin päät yhdistyvät sulkemalla vieraan elementin, muodostuu sisäinen "rakkulo", jota kutsutaan fagosomiksi.

Fagolysosomien muodostuminen ja ruuansulatuksen vaihe

Fagosomit, jotka sisältävät fagosytoidut elementit, ovat solunsisäisiä vesikkeleitä, jotka on peitetty kalvolla. Näillä on kyky sulautua muiden solunsisäisten organelien: lysosomien kanssa.

Fuusio fagosomien ja lysosomien välillä aiheuttaa fagolysosomeja, jotka vastaavat yhdisteen organelleja, joissa tapahtuu fagosytoitujen yhdisteiden " sulaminen " tai "hajoaminen" (olivatpa ne sitten kokonaisia ​​soluja, niiden osia tai muita solunulkoisia molekyylejä).

Koska lysosomit ovat organelleja, jotka vastaavat puutteellisen tai solunsisäisen materiaalin hajoamisesta, niille on annettu erilaisia ​​hydrolyyttisiä ja proteolyyttisiä entsyymejä, jotka antavat heille kyvyn hajottaa (pienempiin fragmentteihin) phagosomien sisältämät hiukkaset, joiden kanssa ne yhdistää.

Tästä fagolysosomaalisesta hajoamisesta johtuva materiaali voidaan lopullisesti eliminoida jätemateriaalina fagosyyttisistä soluista tai sitä voidaan käyttää ”rakennuspalikkana” uusien solunsisäisten yhdisteiden synteesiin.

ominaisuudet

Fagosytoosilla on monia tärkeitä toimintoja eukaryoottisissa organismeissa. Esimerkiksi alkueläimissä ja muissa yksisoluisissa olennoissa tämä prosessi on välttämätön ravinnolle, koska suurin osa ruoasta nautitaan tällä tavalla.

Fagosytoosi ameebassa (Lähde: Miklos Wikimedia Commonsin kautta)

Toisaalta monissa monisoluisissa organismeissa fagosytoosi on välttämätöntä spesifiselle ja epäspesifiselle puolustukselle, ts. Synnynnäiselle immuniteetille ja adaptiiviselle immuniteetille.

Sillä on ensisijaisia ​​tehtäviä tunkeutuvien patogeenisten mikro-organismien, kuten bakteerien, loisten, jne. "Tuhoamisessa", ja se osallistuu myös normaalien olosuhteiden palauttamiseen paikkoihin, joissa on esiintynyt infektioita tai tulehduksia, ts. Se on tärkeä haavan korjaus.

Myös immunologisessa yhteydessä fagosytoosi on välttämätöntä immuunijärjestelmän spesifisten lymfosyyttien (B-solut ja T-solut) antigeenin esittelyä ja aktivointia varten, jotka osallistuvat kehon puolustamiseen vieraita tai vieraita tekijöitä vastaan.

Fagosytoosi on mukana myös apoptoottisten tapahtumien läpi käyvien kehon solujen eliminoinnissa ja "kierrätyksessä", jotta niiden komponentteja voidaan käyttää uudelleen tai ohjata uusien solunsisäisten molekyylien tai organelien muodostumiseen.

Kummallista tosiasiaa, että ihmiskehon makrofagit ovat vastuussa yli 100 miljoonan erytrosyytin päivittäisestä nauttimisesta, jotka kuluttavat verenkiertoa tai toimivat siinä virheellisesti.

Immuunijärjestelmän solut, jotka suorittavat fagosytoosia

Immuunijärjestelmän solut, jotka suorittavat fagosytoosia, voivat myös käyttää monia mekanismeja patogeenien tuhoamiseen, kuten:

Happiradikaalit

Ne ovat erittäin reaktiivisia molekyylejä, jotka reagoivat proteiinien, lipidien ja muiden biologisten molekyylien kanssa. Fysiologisen stressin aikana soluhappradikaalien määrä voi kasvaa dramaattisesti, aiheuttaen hapettumisstressiä, joka voi tuhota solurakenteet.

Typpioksidi

Se on reaktiivinen aine, samanlainen kuin happearadikaalit, joka reagoi superoksidin kanssa muodostaen muita molekyylejä, jotka vahingoittavat erilaisia ​​biologisia molekyylejä.

Antimikrobiset proteiinit

Ne ovat proteiineja, jotka vahingoittavat tai tappavat bakteereja. Esimerkkejä antimikrobisista proteiineista ovat proteaasit, jotka tappavat erilaisia ​​bakteereja tuhoamalla välttämättömiä proteiineja, ja lysotsyymi, joka hyökkää gram-positiivisten bakteerien soluseinämiin.

Antimikrobiset peptidit

Antimikrobiset peptidit ovat samanlaisia ​​kuin antimikrobiset proteiinit siinä mielessä, että ne hyökkäävät ja tappavat bakteereja. Jotkut antimikrobiset peptidit, kuten defensiinit, hyökkäävät bakteerisolumembraaneihin.

Sitoutuvat proteiinit

Sitovat proteiinit ovat usein tärkeitä tekijöitä luontaisessa immuunijärjestelmässä, koska ne sitoutuvat kilpailukykyisesti proteiineihin tai ioneihin, jotka muuten olisivat olleet hyödyllisiä bakteereille tai viruksen replikaatiolle.

Viitteet

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Oleellinen solubiologia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis -ryhmä.
2. Brown, E. (1995). Fagosytoosi. BioEssays, 17 (2), 109 - 117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Endosytoosin tutkimukset. Dendriittisissä soluissa (toinen, sivut 213 - cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. painos). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., ja Fineran, P. (2015). Solujen fagosyyttisen aktiivisuuden mittaus. Methods in Cell Biology, 126, 287 - 304.
6. Rosales, C., ja Uribe-Querol, E. (2017). Fagosytoosi: immuniteetin perusprosessi. BioMed Research International, 1–18.
7. Sbarra, AJ, ja Karnovskyi, ML (1959). Fagosytoosin biokemialliset perusteet. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355 - 1362.
8. Solomon, E., Berg, L., ja Martin, D. (1999). Biologia (5. painos). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM, & Ezekowitz, RAB (2005). Fagosytoosi: Tyylikäs monimutkaisuus. Immuniteetti, 22 (5), 539–550.