所述吞噬作用是,其中细胞“捕获”分子和各种物质从周围介质中由于质膜内陷的形成过程中,形成称为核内体细胞内囊泡。吞噬作用与胞饮作用和受体介导的内吞作用共同构成三种类型的内吞作用
胞吞作用涉及液体和小分子的摄入,而受体介导的内吞作用涉及特定分子与膜受体蛋白的结合。吞噬作用被认为是一种食物,因为它与大分子,其他细胞或其他细胞的“碎片”的摄入有关。
细菌的吞噬作用(来源:英语维基百科,通过Wikimedia Commons获得GrahamColm)
在植物,动物和真菌等多细胞生物中,并非所有细胞都具有吞噬外部元素的能力,这意味着为此目的存在一些专门的细胞,称为“吞噬细胞”。
吞噬细胞分布在所有人体组织中,并执行不同的功能。巨噬细胞是吞噬细胞属于免疫系统的一个很好的例子,其功能是保护我们免受进入我们体内的微生物的侵害。
吞噬作用/从phagositosis77.blogspot.com恢复的照片
如果不存在一种称为溶酶体的细胞内细胞器,则在真核细胞中吞噬作用的过程就没有意义,因为在那里吞噬细胞的物质营养物质被“加工”或“消化”了。
吞噬作用也被称为“异噬”(细胞外化合物的摄入),因为它不同于“自噬”,“自噬”是在几乎所有真核细胞的溶酶体中发生的正常过程。
阶段
一旦巨噬细胞吞噬病毒(1-3),它就会用溶酶体酶(4,5)将其分解成碎片,然后作为无害废物从细胞中释放出来(6)。照片取自:askabiologist.asu.edu。
在高等真核生物中,主要的吞噬细胞来源于起源于骨髓的常见前体。这些细胞被称为“白细胞”,是多形核白细胞(嗜中性粒细胞),单核细胞和巨噬细胞。
吞噬作用过程可以分为一系列步骤或相继阶段进行分析,包括(1)识别被吞噬的物质,(2)形成吞噬体(一种细胞内囊泡),以及(3) )在吞噬溶酶体的形成中,以“消化”结束的事件。
识别阶段
吞噬作用不是一个简单的过程。除其他外,它涉及特定信号的识别以及颗粒或生物与位于吞噬细胞质膜外表面的特定受体的结合。
这种初始过程可以被认为是一种“中和”,特别是涉及由免疫系统某些细胞介导的吞噬作用时,这些细胞负责消除入侵细胞。
因此,吞噬细胞(或吞噬细胞的单细胞生物)的质膜表面被赋予了一系列的受体,这些受体能够识别在侵袭的细胞或细胞表面发现的特定分子(配体)。食物颗粒的典型特征。
这些受体通常是具有细胞外延伸功能的完整膜蛋白,与它们的配体结合,触发一系列内部信号传递事件,这些事件发出的信息翻译为“外面有食物”。
吞噬体形成阶段
一旦吞噬食物颗粒或其他“外来”细胞的细胞接收到从表面发出的信息,质膜就会发生内陷,这意味着该细胞会“吞噬”被吞噬的物质,并用其自身的膜将其包围。 。
在这一阶段,观察到膜如何在另一个细胞上扩散,这种延伸有时被称为“伪足”。当假足的末端汇聚在一起,包围着异物时,内部的“囊泡”被称为吞噬体。
溶酶体形成和消化阶段
包含被吞噬的元素的吞噬体是被膜覆盖的细胞内囊泡。它们具有与其他细胞内细胞器融合的能力:溶酶体。
吞噬体和溶酶体的融合产生了吞噬溶酶体,这对应于化合物的细胞器,其中所述吞噬化合物的“消化”或“崩解”发生(它们是全细胞,它们的一部分或其它细胞外分子)。
由于溶酶体是负责降解缺乏或浪费的细胞内物质的细胞器,因此它们具有不同的水解和蛋白水解酶,使它们能够分解(破碎成较小的片段)吞噬体中所含的颗粒。合并。
这种吞噬酶体降解产生的物质可以作为吞噬细胞的废料永久性消除,或者可以用作合成新的细胞内化合物的“基石”。
特征
吞噬作用在真核生物中具有许多重要功能。例如,在原生动物和其他单细胞生物中,此过程对于营养至关重要,因为大多数食物都是以这种方式摄取的。
变形虫中的吞噬作用(来源:Miklos通过Wikimedia Commons)
另一方面,在许多多细胞生物中,吞噬作用对于特异性和非特异性防御(即先天免疫和适应性免疫)至关重要。
它在“消灭”入侵的病原微生物(如细菌,寄生虫等)中具有主要功能,并且还参与了发生感染或发炎的部位恢复正常状况,也就是说,对于伤口修复。
同样在免疫学背景下,吞噬作用对于抗原呈递和免疫系统的特定淋巴细胞(B细胞和T细胞)的活化过程至关重要,这些过程参与了机体对外来或外来物质的防御。
吞噬作用还参与了体内凋亡过程中细胞的消除和“再循环”,因此它们的成分可以重复使用或直接用于形成新的细胞内分子或细胞器。
一个奇怪的事实是,人体中的巨噬细胞每天要摄入超过1亿个磨损或血流不畅的红细胞。
进行吞噬作用的免疫系统细胞
进行吞噬作用的免疫系统细胞也可以使用多种机制破坏病原体,例如:
氧自由基
它们是与蛋白质,脂质和其他生物分子反应的高反应性分子。在生理应激期间,细胞中氧自由基的数量会急剧增加,引起氧化应激,从而破坏细胞结构。
一氧化氮
它是一种类似于氧自由基的反应性物质,与超氧化物反应生成其他破坏各种生物分子的分子。
抗菌蛋白
它们是特异性破坏或杀死细菌的蛋白质。抗菌蛋白的例子包括通过破坏必需蛋白杀死各种细菌的蛋白酶,以及攻击革兰氏阳性细菌细胞壁的溶菌酶。
抗菌肽
抗菌肽与抗菌蛋白的相似之处在于它们攻击并杀死细菌。一些抗微生物肽,例如防御素,会攻击细菌细胞膜。
结合蛋白
结合蛋白通常是先天免疫系统中的重要角色,因为它们与蛋白质或离子竞争性结合,而这些蛋白质或离子原本会对细菌或病毒复制有益。
参考文献
- 阿尔伯茨(Alberts),丹尼斯(Bennis),霍普金(Kopkin),约翰逊(Johnson),刘易斯(J.),拉夫(Raff),M….沃尔特(Walter)(2004)。基本细胞生物学。Abingdon:Garland Science,Taylor&Francis Group。
- 布朗,大肠杆菌(1995)。吞噬作用。BioEssays,17(2),109-117。
- 加勒特,WS,和梅尔曼,I。(2001)。内吞作用的研究。在树突状细胞中(第二,第213-cp1页)。学术出版社。
- Lodish,H.,Berk,A.,Kaiser,CA,Krieger,M.,Bretscher,A.,Ploegh,H,… Martin,K。(2003)。分子细胞生物学(第5版)。Freeman,WH&Company。
- Platt,N.,&Fineran,P.(2015年)。测量细胞的吞噬活性。细胞生物学方法,126,287-304。
- Rosales,C.和Uribe-Querol,E.(2017年)。吞噬作用:免疫的基本过程。国际生物医学研究,1-18。
- Sbarra,AJ和Karnovskyi,ML(1959)。吞噬作用的生化基础。Journal of Biological Chemistry,234(6),1355-1362。
- 所罗门,E。,伯格,L。和马丁,D。(1999)。生物学(第5版)。宾夕法尼亚州费城:桑德斯学院出版社。
- Stuart,LM和Ezekowitz,RAB(2005)。吞噬作用:优雅的复杂性。免疫,22(5),539–550。