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吞噬作用与胞饮作用:定义与功能


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吞噬作用和胞饮作用是细胞感知并吞噬附近物质的生物过程。这些过程使细胞能够摄入不易穿过细胞膜的物质。然而,吞噬作用和胞饮作用是内吞作用它们在几个方面有所不同,包括它们如何吸收物质以及它们吞噬的物质类型。在本指南中,我们将更详细地探讨吞噬作用与胞饮作用之间的基本知识和关键区别。

什么是吞噬作用?

吞噬作用 是细胞吞噬相对较大的固体物质的特殊过程。这些颗粒通常直径大于0.5 μm,可能包括凋亡细胞或外来物质。单细胞生物,如阿米巴原虫,利用吞噬作用来获取营养,而细胞类型的多细胞生物则利用这种普遍过程来实现预防功能,如组织稳态。在这些细胞中,某些类型的细胞能够更大效率在吞噬过程中,如单核细胞或巨噬细胞。其他细胞,如上皮细胞,能够吞噬,但以较低的效率。

吞噬功能

吞噬的细胞过程包括四个不同的阶段,包括1)目标物质的检测,2)吞噬的激活,3)吞噬体的形成和4)成熟。


吞噬作用的第一阶段

图1:吞噬作用:目标物质的检测


当细胞在其表面感知到目标物质时,对目标物质的检测就开始了(图1)。大多数类型的细胞都有一组专门的细胞表面受体来识别各种物质。例如,免疫细胞可以通过识别病原体相关标记的受体感知入侵微生物。在检测到目标物质后,细胞表面受体启动一系列信号,为细胞吞噬做准备。


吞噬作用的第二阶段

图2:吞噬激活

吞噬作用的激活导致与目标物质接触的细胞膜区域重新排列成称为胞腔的空腔
吞噬杯(图片2) .当物质刺激受体发出分子信号,为细胞摄入目标物质做好准备时,这个过程就开始了。


吞噬作用的第三阶段

图3:吞噬体的形成

吞噬体的形成是吞噬作用的第三阶段,包括吞噬杯的完全内化和闭合(图3)。一旦吞噬杯完全覆盖并内化到细胞隔室,新形成的吞噬体就可以开始成熟过程。


吞噬作用的第四阶段

图4:吞噬体成熟。在这里,吞噬体与溶酶体合并,形成吞噬溶酶体。


吞噬体的成熟为吞噬的最后阶段(图4)。吞噬体成熟由原始吞噬体和专门用于消化的细胞间室之间的一系列物质传递组成。吞噬体成熟的早期阶段包括融合和裂变事件的组合,为成熟吞噬体的细胞膜准备物质消化。在吞噬作用的最后阶段,成熟吞噬体的内部环境变得更加酸性和活性,这有助于消化目标物质,如微生物。

什么是胞饮症?

吞噬作用包括摄取固体物质,胞饮是周围液体的摄入。这种类型的内吞作用允许细胞在内化之前吞噬与细胞膜结合的溶解物质。吞噬作用不同,胞饮是一种“饮用”机制,其中细胞随着时间的推移主动吞噬外部液体。尽管胞饮作用不同于其他形式的受体介导的内吞作用,但由于它们的相似性,这些术语彼此重叠。

胞饮作用

胞饮的第一阶段

图5:当细胞感知到可溶性底物时,就会启动胞饮。


在人类中,
胞饮主要发生在细胞吸收营养物质或悬浮在外界液体中的废物液滴时。激活胞饮的营养分子包括脂肪、糖、蛋白质、离子或其他小分子。这一过程始于可溶性底物与细胞表面的结合(图B1)


吞噬作用的第二阶段

图6:A:外部流体聚集在膜结合的口袋中。B:口袋开始缩水了。

在底物机会性地与细胞膜结合后,细胞通过将外部液体聚集到称为胞浆体的膜结合袋中继续胞饮(图6A)。


胞饮症的第三阶段


图7: 胞饮作用 是内化。

这个松小体继续从细胞内的细胞膜上脱落(图6B),直到完全内化(图7)。


胞饮的第四阶段


图8:松小体现在可以与其他液泡合并,如早期的核内体,以使其内容物分解。

一旦细胞完全内化这个细胞袋,新形成的隔间就可以与专门的囊泡交换其材料,这些囊泡可以将底物分解成更小的分子(图8)。


在摄入液体物质时,这些囊泡的大小可以确定细胞是否进行大胞饮还是小胞饮。Macropinocytosis是一种非特异性内吞作用的形式,是常见的所有类型的细胞。这一过程包括氨基酸、碳水化合物和脂肪等基本营养物质的摄入。


微胞饮现象
涉及到液体物质的摄入少囊泡一般不超过0.1微米。这一过程通常由细胞表面脂质结构域启动,一旦它们与特定的目标分子结合

吞噬作用与胞饮作用:图表

吞噬作用

胞饮

定义

细胞摄取固体物质

细胞液体摄入

角色

免疫反应,营养吸收

免疫监测,营养摄取

细胞类型

最常见的是免疫细胞

几乎所有的细胞类型

例子

巨噬细胞

皮肤细胞

吞噬细胞和吞噬细胞的例子

吞噬细胞是一组特殊的细胞,有效地进行吞噬。这个群体包括免疫细胞巨噬细胞、中性粒细胞和单核细胞。每种类型的吞噬细胞都有一组细胞表面受体,每当它们感应到目标粒子或病原体时,就会启动吞噬作用。

吞噬作用中的调理作用

调理素作用是一种免疫过程,吞噬细胞与与宿主源性蛋白质(如抗体)相连的外来分子结合。这一过程包括将自由漂浮的抗体与外来物质结合,从而使免疫系统能够识别这些潜在的威胁。每个抗体的尾部都有一段称为Fc区。该区域与吞噬细胞表面发现的Fc细胞表面蛋白特异性结合。调理术也可以通过补体系统在该系统中,C3b片段作为吞噬细胞的结合位点。


调理素作用当吞噬细胞识别出感兴趣的外来分子并开始吞噬时就完成了。

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Jonathan Dornell博士
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