פגוציטוזיס: שלבים ותפקודים - ביולוגיה - 2025

Phagocytosis הוא תהליך שבו תאים "ללכוד" מולקולות וחומרים שונים סביב המדיום עקב היווצרות של invaginations של הממברנה, להרכיב שלפוחית תאיים המכונה endosomes. פגוציטוזיס, יחד עם פינוציטוזיס ואנדוציטוזה בתיווך קולטן, מסתכמים בשלושת סוגי האנדוציטוזיס.

Pinocytosis קשור בבליעת נוזלים ומולקולות קטנות, ואילו אנדוציטוזיס בתיווך קולטן כרוך בקשירה של מולקולות ספציפיות לחלבוני קולטן הממברנה. פגוציטוזיס נחשבת לצורת מזון, מכיוון שהיא קשורה בבליעת מולקולות גדולות, תאים אחרים או "פסולת" מתאים אחרים.

פגוציטוזה של חיידק (מקור: GrahamColm בוויקיפדיה האנגלית באמצעות ויקימדיה Commons)

באורגניזמים רב-תאיים כמו צמחים, בעלי חיים ופטריות, לא לכל התאים יש את היכולת לעטוף אלמנטים חיצוניים, מה שאומר שיש כמה תאים מיוחדים למטרה זו, המכונים "תאים פגוציטים".

תאים פגוציטים מופצים בכל רקמות הגוף ומבצעים פונקציות שונות. מקרופאגים הם דוגמא טובה לתאים פגוציטים השייכים למערכת החיסון, שתפקידם להגן עלינו מפני מיקרואורגניזמים שנכנסים לגופנו.

Phagocytosis / Photo התאושש מ- phagositosis77.blogspot.com

התהליך של פגוציטוזיס לא היה הגיוני בתאים אוקריוטיים ללא קיום של סוג של אורגנל תוך-תאי הנקרא ליזוזום, מכיוון שיש שם כי החומרים המזינים מהחומר שהפגוציטוזה של התאים "מעובדים" או "מעוכלים".

פגוציטוזה ידועה גם בשם "הטרופגיה" (בליעה של תרכובות חוץ תאיות), מכיוון שהיא שונה מ"אוטופגיה ", שהיא התהליך הרגיל שמתרחש בליזוזומים של כמעט כל התאים האוקארוטיים.

שלבים

ברגע שהמקרופאג מגלה וירוס (1-3), הוא מפרק אותו לחתיכות עם אנזימי ליזוזום (4,5) שמשתחררים לאחר מכן מהתא כפסולת לא מזיקה (6). תמונה שאוחזרה מ: askabiologist.asu.edu.

באורגניזמים אוקריוטים גבוהים התאים הפגוציטים העיקריים נגזרים ממבשר שכיח שמקורו במח העצם. תאים אלה מכונים "תאי דם לבנים" והם לויקוציטים פולימורפונוקלריים (נויטרופילים), מונוציטים ומקרופאגים.

ניתן לנתח את תהליך הפגוציטוזה כסדרת שלבים או שלבים רציפים, המורכבים מ (1) הכרת החומר הפגוציטוזי, (2) ביצירת הפגוזום שהוא סוג של שלפוחית ​​תאית, ו- (3) ) בהיווצרות הפגוליסוזום, אירוע המסתיים ב"עיכול ".

שלב ההכרה

פגוציטוזיס אינו תהליך פשוט. בין הרבה דברים אחרים, מדובר בהכרה של אותות ספציפיים וקשירת חלקיקים או אורגניזמים לקולטנים ספציפיים הממוקמים על פני החוץ של קרום הפלזמה של תאים פגוציטים.

ניתן לראות בתהליך ראשוני זה כסוג של "נטרול", במיוחד כשמדובר בפגוציטוזה המתווכת על ידי תאים מסוימים במערכת החיסון, האחראים לביטול התאים הפולשים.

לפיכך, פני השטח של קרום הפלזמה של תאים פגוציטים (או של אורגניזמים חד-תאיים שהפגוציטים) ניחנים בסוללת קולטנים המסוגלים לזהות מולקולות ספציפיות (ליגנדים) הנמצאים על פני השטח של תאים פולשים או האופייניים לחלקיקי המזון.

קולטנים אלה, שהם בדרך כלל חלבונים ממברניים אינטגרליים עם הרחבות חוץ תאיות, נקשרים לליגנדים שלהם, ומפעילים סדרה של אירועי איתות פנימיים המעבירים הודעה המתורגמת כ"יש אוכל בחוץ. "

שלב היווצרות פגוסום

ברגע שהתא שמכרך חלקיק מזון או תא "זר" אחר מקבל את ההודעה שנשלחת מהשטח, מתרחשת פלישה בקרום הפלזמה, מה שאומר שהתא "מגלם" את החומר שיש לבצע פגוציטציה, ומקיף אותו בקרום משלו. .

בשלב זה ניתן לראות כיצד הממברנה מתפשטת על פני התא האחר והרחבה זו מכונה לעיתים "פסאודופוד". כאשר קצות הפסאודופוד מתלכדים, ותוחמים את היסוד הזר, נוצר "שלפוחית" פנימית המכונה פגוסום.

שלב היווצרות פגוליסוזום ועיכול

הפגוזומים המכילים את היסודות הפגוציטים הם שלפוחיות תוך תאיות המכוסות על ידי קרום. לאלו יש את היכולת להתמזג עם איברונים תאיים אחרים: ליזוזומים.

האיחוי בין הפגוזומים לליזוזומים מוליד פגוליסוזומים , התואמים את האברונים המורכבים בהם מתרחשת "העיכול" או "ההתפוררות" של התרכובות הפגוציטוזיות (בין אם הם תאים שלמים, חלקים מהם או מולקולות חוץ-תאיות אחרות).

מכיוון שהליזוזומים הם האברונים האחראים על התפרקותם של חומר תאים חסר או פסולת, הם ניתנים באנזימים הידרוליטיים ופרוטאוליטיים שונים המעניקים להם את היכולת להתפורר (לחלקים קטנים יותר) של החלקיקים הכלולים בפגוזומים איתם הם לְמַזֵג.

ניתן לבטל סופית את החומר הנובע משפילה פגוליסוזומלית כחומר פסולת מתאים פגוציטים, או שהוא יכול לשמש כ"אבן בניין "לסינתזה של תרכובות תאיות חדשות.

מאפיינים

לפגוציטוזיס תפקידים חשובים רבים באורגניזמים אוקיאורוטיים. בפרוטוזואה ויצורים חד-תאיים אחרים, למשל, תהליך זה חיוני לתזונה, מכיוון שרוב המזון נבלע בצורה זו.

פגוציטוזה באמבה (מקור: Miklos באמצעות Wikimedia Commons)

בהרבה אורגניזמים רב-תאיים, לעומת זאת, פגוציטוזיס חיונית להגנה ספציפית ולא ספציפית, כלומר לחסינות מולדת וחסינות הסתגלותית.

יש לו תפקודים ראשוניים ב"הרס "של מיקרואורגניזמים פולשים פתולוגיים כמו חיידקים, טפילים וכו ', והוא גם מעורב בהקמה מחודשת של מצבים תקינים באתרים בהם התרחשה זיהום או דלקת, כלומר, חשוב תיקון פצעים.

גם בהקשר האימונולוגי, פגוציטוזיס חיונית לתהליכי הצגת האנטיגן והפעלתם של לימפוציטים ספציפיים של מערכת החיסון (תאי B ותאי T), המשתתפים בהגנה על הגוף מפני גורמים זרים או זרים.

פגוציטוזיס מעורב גם בחיסול ו"מחזור "של תאים בגוף העוברים אירועים אפופטוטיים, כך שניתן יהיה לעשות בהם שימוש חוזר במרכיביהם או להפנותם להיווצרות מולקולות או איברונים תוך-תאיים חדשים.

כעובדה מוזרה, המקרופאגים של גוף האדם אחראים לבליעה יומית של יותר ממאה מיליון האריתרוציטים המתבלות או תקלה זו בזרם הדם.

תאים של מערכת החיסון שמבצעים פגוציטוזיס

תאים של מערכת החיסון שמבצעים פגוציטוזיס יכולים גם להשתמש במנגנונים רבים כדי להרוס פתוגנים, כמו:

רדיקלי חמצן

מדובר במולקולות תגוביות ביותר המגיבות עם חלבונים, ליפידים ומולקולות ביולוגיות אחרות. בזמן לחץ פיזיולוגי, כמות רדיקלי החמצן בתא יכולה להתגבר באופן דרמטי, ולגרום ללחץ חמצוני, שעלול להרוס את מבני התא.

תחמוצת חנקן

זהו חומר תגובתי, הדומה לרדיקלי חמצן, המגיב בסופרוקסיד ליצירת מולקולות אחרות הפוגעות במולקולות ביולוגיות שונות.

חלבונים אנטי-מיקרוביאליים

הם חלבונים שפוגעים או הורגים חיידקים באופן ספציפי. דוגמאות לחלבונים אנטי-מיקרוביאליים כוללים פרוטאזות, ההורגות חיידקים שונים על ידי השמדת חלבונים חיוניים, וליזוזם, התוקף את דפנות התא של חיידקים גרם חיוביים.

פפטידים אנטי-מיקרוביאליים

פפטידים אנטי-מיקרוביאלים דומים לחלבונים אנטי-מיקרוביאליים בכך שהם תוקפים והורגים חיידקים. כמה פפטידים אנטי-מיקרוביאלים, כמו דנסנסינים, תוקפים קרומי תאים חיידקיים.

כריכת חלבונים

קשירת חלבונים הם לרוב שחקנים חשובים במערכת החיסון המולדת מכיוון שהם נקשרים לתחרות לחלבונים או יונים שאחרים היו מועילים לחיידקים או לשכפול נגיפי.

הפניות

1. אלברטס, ב., דניס, ב., הופקין, ק., ג'ונסון, א., לואיס, ג'., רף, מ., … וולטר, פ. (2004). ביולוגיה תאי חיונית. אבינגדון: גרלנד מדע, טיילור ופרנסיס.
2. בראון, א '(1995). פגוציטוזיס. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. גארט, WS, & Mellman, I. (2001). מחקרים על אנדוציטוזיס. בתאים דנדריטים (שנית, עמ '213-cp1). עיתונות אקדמית.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה חמישית). פרימן, WH & Company.
5. פלאט, נ 'ופינרן, פ' (2015). מדידת הפעילות הפגוציטית של התאים. שיטות בביולוגיה של התא, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). פגוציטוזיס: תהליך בסיסי בחסינות. BioMed Research International, 1–18.
7. Sbarra, AJ, and Karnovskyi, ML (1959). הבסיס הביוכימי של פגוציטוזיס. כתב העת לכימיה ביולוגית, 234 (6), 1355-1362.
8. סולומון, א., ברג, ל., ומרטין, ד. (1999). ביולוגיה (מהדורה חמישית). פילדלפיה, פנסילבניה: הוצאת מכללת סונדרס.
9. סטיוארט, LM ו- Ezekowitz, RAB (2005). פגוציטוזיס: מורכבות אלגנטית. חסינות, 22 (5), 539–550.