- ขั้นตอน
- ขั้นตอนการรับรู้
- ขั้นตอนการสร้างฟาโกโซม
- การสร้าง Phagolysosome และขั้นตอนการย่อยอาหาร
- คุณสมบัติ
- เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันที่ทำหน้าที่ phagocytosis
- อนุมูลออกซิเจน
- ไนตริกออกไซด์
- โปรตีนต้านจุลชีพ
- เปปไทด์ต้านจุลชีพ
- โปรตีนที่มีผลผูกพัน
- อ้างอิง
phagocytosisเป็นกระบวนการที่เซลล์ "จับ" โมเลกุลและสารต่างๆจากสื่อรอบเนื่องจากการสะสมของ invaginations ของเยื่อหุ้มขึ้นรูปถุงภายในเซลล์ที่รู้จักในฐานะ endosomes Phagocytosis ร่วมกับ pinocytosis และ endocytosis ที่เป็นสื่อกลางของตัวรับทำให้เกิด endocytosis ได้ถึงสามประเภท
Pinocytosis เกี่ยวข้องกับการกลืนของเหลวและโมเลกุลขนาดเล็กในขณะที่ endocytosis ที่เป็นสื่อกลางตัวรับเกี่ยวข้องกับการจับโมเลกุลเฉพาะกับโปรตีนตัวรับเมมเบรน Phagocytosis ถือเป็นอาหารรูปแบบหนึ่งเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการกลืนกินโมเลกุลขนาดใหญ่เซลล์อื่น ๆ หรือ“ เศษซาก” จากเซลล์อื่น ๆ
Phagocytosis ของแบคทีเรีย (ที่มา: GrahamColm ที่ English Wikipedia ผ่าน Wikimedia Commons)
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เช่นพืชสัตว์และเชื้อราไม่ใช่ทุกเซลล์ที่มีความสามารถในการกลืนกินองค์ประกอบภายนอกซึ่งหมายความว่ามีเซลล์พิเศษบางอย่างเพื่อจุดประสงค์นี้ซึ่งเรียกว่า "เซลล์ฟาโกไซติก"
เซลล์ฟาโกไซติกกระจายอยู่ทั่วเนื้อเยื่อของร่างกายและทำหน้าที่ต่างกัน มาโครฟาจเป็นตัวอย่างที่ดีของเซลล์ฟาโกไซติกที่เป็นของระบบภูมิคุ้มกันซึ่งมีหน้าที่ปกป้องเราจากจุลินทรีย์ที่เข้าสู่ร่างกายของเรา
Phagocytosis / Photo หายจาก phagositosis77.blogspot.com
กระบวนการของ phagocytosis จะไม่สมเหตุสมผลในเซลล์ยูคาริโอตหากไม่มีการดำรงอยู่ของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ที่เรียกว่าไลโซโซมเนื่องจากมีสารอาหารจากวัสดุที่เซลล์ฟาโกไซโตส "แปรรูป" หรือ "ย่อย"
Phagocytosis มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า "heterophagy" (การกลืนกินสารนอกเซลล์) เนื่องจากมันแตกต่างจาก "autophagy" ซึ่งเป็นกระบวนการปกติที่เกิดขึ้นในไลโซโซมของเซลล์ยูคาริโอตแทบทุกชนิด
ขั้นตอน
เมื่อแมคโครฟาจกลืนไวรัส (1-3) มันจะแตกออกเป็นชิ้น ๆ ด้วยเอนไซม์ไลโซโซม (4,5) ซึ่งจะถูกปล่อยออกจากเซลล์เป็นของเสียที่ไม่เป็นอันตราย (6) ดึงรูปภาพจาก: askabiologist.asu.edu.
ในสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตที่สูงขึ้นเซลล์ฟาโกไซติกที่สำคัญได้มาจากสารตั้งต้นทั่วไปที่มีต้นกำเนิดในไขกระดูก เซลล์เหล่านี้เรียกว่า "เซลล์เม็ดเลือดขาว" และเป็นเม็ดเลือดขาวชนิดโพลีมอร์โฟโนนิวเคลียร์ (นิวโทรฟิล) โมโนไซต์และมาโครฟาจ
กระบวนการ phagocytosis สามารถวิเคราะห์ได้เป็นชุดของขั้นตอนหรือขั้นตอนตามลำดับซึ่งประกอบด้วย (1) การรับรู้วัสดุที่เป็น phagocytosed (2) ในการสร้าง phagosome ซึ่งเป็นถุงภายในเซลล์ชนิดหนึ่งและ (3) ) ในการสร้าง phagolysosome ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ลงท้ายด้วย "การย่อยอาหาร"
ขั้นตอนการรับรู้
Phagocytosis ไม่ใช่กระบวนการง่ายๆ เหนือสิ่งอื่นใดมันเกี่ยวข้องกับการรับรู้สัญญาณเฉพาะและการจับอนุภาคหรือสิ่งมีชีวิตกับตัวรับเฉพาะที่อยู่ที่ผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ฟาโกไซติก
กระบวนการเริ่มต้นนี้ถือได้ว่าเป็น "การทำให้เป็นกลาง" ชนิดหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อกล่าวถึง phagocytosis ซึ่งเป็นสื่อกลางโดยเซลล์บางชนิดของระบบภูมิคุ้มกันซึ่งมีหน้าที่ในการกำจัดเซลล์ที่บุกรุก
ดังนั้นพื้นผิวของเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ฟาโกไซติก (หรือของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ฟาโกไซติก) จึงมีแบตเตอรี่ของตัวรับที่สามารถจดจำโมเลกุลเฉพาะ (แกนด์) ที่พบบนพื้นผิวของเซลล์ที่บุกรุกหรือ ซึ่งเป็นเรื่องปกติของเศษอาหาร
ตัวรับเหล่านี้ซึ่งโดยทั่วไปเป็นโปรตีนเมมเบรนที่มีส่วนขยายนอกเซลล์จะจับกับแกนด์ของมันทำให้เกิดเหตุการณ์การส่งสัญญาณภายในที่ส่งข้อความที่แปลว่า "มีอาหารอยู่ข้างนอก"
ขั้นตอนการสร้างฟาโกโซม
เมื่อเซลล์ที่กลืนอนุภาคอาหารเข้าไปหรือเซลล์ "แปลกปลอม" อื่น ๆ ได้รับข้อความที่ส่งมาจากพื้นผิวการบุกรุกจะเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มพลาสมาซึ่งหมายความว่าเซลล์ "กลืน" วัสดุที่จะเป็นฟาโกไซโตซิลโดยล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มของมันเอง .
ในขั้นตอนนี้จะสังเกตได้ว่าเมมเบรนแพร่กระจายไปยังเซลล์อื่น ๆ อย่างไรและบางครั้งส่วนขยายนี้เรียกว่า "pseudopod" เมื่อปลายเทียมมารวมกันล้อมรอบองค์ประกอบแปลกปลอม "ถุง" ภายในเรียกว่ารูปแบบฟาโกโซม
การสร้าง Phagolysosome และขั้นตอนการย่อยอาหาร
phagosomes ที่มีองค์ประกอบ phagocytosed คือถุงภายในเซลล์ที่ปกคลุมด้วยเมมเบรน สิ่งเหล่านี้มีความสามารถในการหลอมรวมกับออร์แกเนลล์ภายในเซลล์อื่น ๆ : ไลโซโซม
การหลอมรวมระหว่าง phagosomes และ lysosomes ก่อให้เกิดphagolysosomesซึ่งสอดคล้องกับออร์แกเนลล์ของสารประกอบที่ "การย่อยอาหาร" หรือ "การแตกตัว" ของสารประกอบ phagocytosed เกิดขึ้น (ไม่ว่าจะเป็นทั้งเซลล์บางส่วนหรือโมเลกุลภายนอกเซลล์อื่น ๆ )
เนื่องจากไลโซโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่รับผิดชอบในการย่อยสลายของวัสดุภายในเซลล์ที่ขาดหรือของเสียพวกมันจึงได้รับการเสริมด้วยเอนไซม์ไฮโดรไลติกและโปรตีโอไลติกที่แตกต่างกันซึ่งทำให้อนุภาคเหล่านี้สามารถสลายตัว (เป็นเศษเล็ก ๆ ) อนุภาคที่มีอยู่ในฟาโกโซม ผสาน.
วัสดุที่เป็นผลมาจากการย่อยสลาย phagolysosomal นี้สามารถกำจัดได้อย่างชัดเจนในฐานะของเสียจากเซลล์ phagocytic หรือสามารถใช้เป็น "building block" สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบภายในเซลล์ใหม่
คุณสมบัติ
ฟาโกไซโทซิสมีหน้าที่สำคัญหลายอย่างในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต ตัวอย่างเช่นในโปรโตซัวและสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอื่น ๆ กระบวนการนี้จำเป็นสำหรับโภชนาการเนื่องจากอาหารส่วนใหญ่ถูกกินเข้าไปในลักษณะนี้
Phagocytosis ในอะมีบา (ที่มา: Miklos ผ่าน Wikimedia Commons)
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ในทางกลับกัน phagocytosis เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการป้องกันที่เฉพาะเจาะจงและไม่เฉพาะเจาะจงนั่นคือสำหรับภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันที่ปรับตัวได้
มีหน้าที่หลักในการ "ทำลาย" จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคเช่นแบคทีเรียปรสิตเป็นต้นและยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างสภาวะปกติขึ้นใหม่ในบริเวณที่มีการติดเชื้อหรือการอักเสบนั่นคือสิ่งสำคัญสำหรับ ซ่อมแซมบาดแผล
นอกจากนี้ในบริบททางภูมิคุ้มกัน phagocytosis เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการนำเสนอแอนติเจนและการกระตุ้นเซลล์เม็ดเลือดขาวเฉพาะของระบบภูมิคุ้มกัน (เซลล์ B และ T เซลล์) ซึ่งมีส่วนร่วมในการป้องกันร่างกายจากสิ่งแปลกปลอมหรือสิ่งแปลกปลอม
Phagocytosis ยังเกี่ยวข้องกับการกำจัดและ "รีไซเคิล" เซลล์ในร่างกายที่ผ่านเหตุการณ์ apoptotic เพื่อให้ส่วนประกอบของมันสามารถนำกลับมาใช้ใหม่หรือนำไปสู่การสร้างโมเลกุลหรือออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ใหม่ได้
ตามความเป็นจริงที่น่าสงสัยแมคโครฟาจในร่างกายมนุษย์มีหน้าที่ในการกลืนกินเม็ดเลือดแดงมากกว่า 100 ล้านเซลล์ที่เสื่อมสภาพหรือทำงานผิดปกติในกระแสเลือด
เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันที่ทำหน้าที่ phagocytosis
เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันที่ทำหน้าที่ฟาโกไซโทซิสยังสามารถใช้กลไกต่างๆในการทำลายเชื้อโรคเช่น:
อนุมูลออกซิเจน
เป็นโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งทำปฏิกิริยากับโปรตีนไขมันและโมเลกุลทางชีววิทยาอื่น ๆ ในระหว่างความเครียดทางสรีรวิทยาปริมาณอนุมูลออกซิเจนในเซลล์สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมากทำให้เกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นซึ่งสามารถทำลายโครงสร้างของเซลล์ได้
ไนตริกออกไซด์
เป็นสารที่มีปฏิกิริยาคล้ายกับอนุมูลออกซิเจนซึ่งทำปฏิกิริยากับซูเปอร์ออกไซด์เพื่อสร้างโมเลกุลอื่น ๆ ที่ทำลายโมเลกุลทางชีวภาพต่างๆ
โปรตีนต้านจุลชีพ
เป็นโปรตีนที่ทำลายหรือฆ่าแบคทีเรียโดยเฉพาะ ตัวอย่างของโปรตีนต้านจุลชีพ ได้แก่ โปรตีเอสซึ่งฆ่าแบคทีเรียหลายชนิดโดยทำลายโปรตีนที่จำเป็นและไลโซไซม์ซึ่งโจมตีผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวก
เปปไทด์ต้านจุลชีพ
เปปไทด์ต้านจุลชีพคล้ายกับโปรตีนต้านจุลชีพที่โจมตีและฆ่าแบคทีเรีย เปปไทด์ต้านจุลชีพบางชนิดเช่นดีเฟนซินจะทำร้ายเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย
โปรตีนที่มีผลผูกพัน
โปรตีนที่มีผลผูกพันมักเป็นผู้มีบทบาทสำคัญในระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดเนื่องจากสามารถแข่งขันกับโปรตีนหรือไอออนซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อแบคทีเรียหรือการจำลองแบบของไวรัส
อ้างอิง
- Alberts, B. , Dennis, B. , Hopkin, K. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , … Walter, P. (2004). ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group
- บราวน์, E. (1995). phagocytosis BioEssays, 17 (2), 109-117.
- Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). การศึกษา endocytosis ใน Dendritic Cells (Second, pp.213-cp1) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, CA, Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , … Martin, K. (2003) ชีววิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 5). ฟรีแมน WH & Company
- Platt, N. , & Fineran, P. (2015). การวัดกิจกรรม phagocytic ของเซลล์ Methods in Cell Biology, 126, 287-304.
- Rosales, C. , และ Uribe-Querol, E. (2017). Phagocytosis: กระบวนการพื้นฐานในการสร้างภูมิคุ้มกัน BioMed Research International, 1–18
- Sbarra, AJ และ Karnovskyi, ML (1959) พื้นฐานทางชีวเคมีของฟาโกไซโทซิส วารสารเคมีชีวภาพ, 234 (6), 1355-1362.
- Solomon, E. , Berg, L. , & Martin, D. (1999). ชีววิทยา (ฉบับที่ 5) Philadelphia, Pennsylvania: สำนักพิมพ์ Saunders College
- Stuart, LM, & Ezekowitz, RAB (2005) Phagocytosis: ความซับซ้อนที่หรูหรา ภูมิคุ้มกัน, 22 (5), 539–550