Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 244
Текст из файла (страница 244)
У простейших фагоцитоз является одной из форм питания: крупные частицы, захваченные фагоцитозом, в конце концов оказыва>отея в лнзосомах, а продукты последующего процесса пищеварения выводятся в цитозоль и используются в качестве пи>ци. Однако в многоклеточных организмах только некоторые клетки способны столь эффективно погло>цать такие крупные частицы.
В кишечнике животных, например, частицы пищи расщепляются за счет вне клеточных процессов и клетки импортируют уже маленькие продукты гидролиза. Назначение фагоцитоза у большинства животных заключается не в питании, и он протекает, в основном, в специализированных клетках, так называемых профессиональных фагоцитах. У млекопитающих вь>деляют два класса белых клеток крови, выполняющих роль профессиональнь>х с)>агоцитов, — макрофаги и нейтрофиль>. Эти клетки развиваются из гемопоэтических стволовых клеток (обсуждаемых в главе 23) и поглощают попадающие в организм микроорганизмы, защищая нас от инфекции.
Макрофаги также играют важную роль в удалении старых клеток и клеток, погибших в результате апоптоза (см. главу 18). В коли чественном отношении избавление от старых и мертвых клеток является наиболее важной их функцией: например, наши макрофаги каждый день фагоцитируют более 10" старых красных клеток крови. Если эндоцитозные пузырьки, участвующие в пиноцитозе, малы и однородны но размеру н форме, то диаметр фагосом определяется размером поглощенной ча лицы, и онн могут быть почти такими же большими, как сама фагоцитируюшая клетка (рис. 13.46). Внутри клетки фагосомы сливаются с лиэосомами, и захвачен нос вещество деградирует. Все неперевариваемые вещества останутся в лизосомах в форме остаточна>х телец, которые затем могут быть выделены клеткой путем .вс.и>цитоза, как мы обсуждали ранее.
Некоторые внутренние компоненты плазматической мембраны нико>да не достигают лизосом, поскольку они забираются из фагосомы в транспортных пузырьках и возвра шак>тся в плазматическую мембрану. Перед фагоцитозом частицы должны связаться с п>Ф>-рхностью фагоцита. Однако не все связавши- и я частицы поглощаются. На поверхности фагоци >т>в расположено множество рецепторов, которые (>ВЗ. 13.46. Фагоцитоз макрофагом. Полученная сканирующим электронным микроскопом микрофотография мышиного маарофата, фаюцитирующего две химически модифицированные а(Ь>яные клетки крови. Красные стрелки указывают на два тзиких отростка (псевдоподии) макрофага, коюрые петлей окру- мает зритроциты.
(С люоезного разрешения >еап Раи> Вече>.) 5 мкм 12)В Часть М Внутренняя оргййизация клетки,, функционально связаны с фагоцитирующим аппаратом клетки. Фагоцитоз является инициируемым процессом. Следовательно, для его протекания необходима активация рецепторов, передакнцих сигналы внутрь клетки и запускающих ответ. Пиноцитоз, наоборот, является конститутивным процессом. Он происходит постоянно, вне зави сизнкти от нужд клетки.
11аиболее охарактеризованными инициаторами фагоцитоза являются антитела, которые защищают нас путем связывания с поверхностью микро. организмов с образованием оболочки, которая обнажает концевой участок каждой молекулы антител. Эпп концевой участок называется Гс фрагментом (от англ. Ггарпеп1 сгуз1а))угаЫе — фрагмент, способный к кристаллизации; см. главу 25). Оболочка антител узнается специфическими, расположенными на поверхности макрофагов и нейтрофилов рецепторамгз Гс, связывание с которыми заставляет фагоцитирующую клетку выпустить псевдоподии.
Затем псевдоподии окружают частицу и сливаются своими кончиками с образованием фагосомы (рнс. 13.47, и). Локальная полимеризация актина, инициируемая И!о семейством ОТРаз и акти. вирующих их белков Кйо.ОЕГ (см. главы 15 и 16), определяет форму псевдоподий. Активная ОТРаза КЬо включает киназную активность локальных Р) киназ, и начальная полимеризация актина происходит в ответ на накопление в мембране РН4,5)Р. (см. Рис. 13.11). Для замыкания фагосомы и захвата частицы происходит деполнмеризация актина в его основании, по мере того как РН4,5)Р. подвергается действию Р13 киназы, превращающей его в Р)(3,4,5)Р;. Р1(3,4,5)рз необходим для псеедопоаия бактерия бактерия псевдоподия Рцз.в)Р, — — ч Р!)зля)Рг Ж Р! 3-кинззе плвзмвтическея мембрана 1 мкм фегоцитирующий лейкоцит в) Рис. 13 47.
изменение формы плвзмвтической мембраны нейтрофилз в процессе фагоцитозв. а) электронная микрофотография нейтрофилз, фзгоцитирующего делящуюся бактерию. б) Вытягивание псевдоподий и образование фзгосомы происходят зз счет полимериззции и перестройки зкгинз, которые ззвисят от накопления в мембране формирующейся фзгосомы специфических фосфоинозитидов. 1а, фотография получена Ооготьу В Вз)птоп, Рьзйосупс гпесьзп)зптз )и незиь зпд опек те. Неиг уог)с )птегсопб лепте! Мег) )сз! Воо)г Согрогзооп, 1971.) 13.4. Транспорт в клетку из ппазматической мембраньк эндоцитоз 1211 замыкания фагосомы и, возможно, также вносит вклад в перестройку актиновой сети, участвующей в инвагинации формирующейся фагосомы (рис.
13.47, 6). Таким образом, упорядоченный синтез и поглощение специфических фосфоинозитидов направляя)т последовательные этапы образования фагосом. Охарактеризовано еще несколько классов рецепторов, запускающих фагоцитоз. Некоторые из них узнают компоненты комплементов, которые совместно с антителами направляют микробов на разрушение (см. главу 24). Другие напрямую узнают олигосахариды на поверхности определенных микроорганизмов.
Еще один класс узнает клетки, погибшие в результате апоптоза. У апоптических клеток исчезает асимметрия распределения фосфолипидов плазматической мембраны. В результате отрицательно заряженный фосфатидилсерин, который в норме располагается в цитоплазматическом монослое липидного бислоя, оказывается снаружи клетки, где он способствует инициации фагоцитоза мертвой клетки. Удивительно, но макрофаги также фагоцитируют разнообразные частицы не живого происхождения, например стекло или латексные шарики и асбестовые волокна, но при этом не фагоцитируют живые животные клетки. По-видимому, животные клетки несут сигнал «не ешь меня» в форме поверхностных белков, связывающихся с ингибиторпыми рецепторами на поверхности макрофагов.
Ингибиторные рецепторы рекрутируют тирозипфосфатазы, которые служат антагонистами внутриклеточпых процессов сигнализации, необходимых для инициации фагоцитоза. Таким образом, они локально ингибируют процесс фагоцитоза. Из всего вышесказанного можно заключить, что фагоцитоз, как и многие другие клеточные процессы, зависит от баланса между положительными сигналами, активирующими процесс, и негативными сигналами, его ингибирующими. Считается, что апоптозные клетки приобретают сигнал «съешь меня» (например, расположенный снаружи клетки фосфатидилсерип) и теряют сигнал «не ешь меня», что приводит к их быстрому фагоцитозу макрофагами. 13.4.2.
Пиноцитозные пузырьки образуются на плазматической мембране из окаймленных ямок Практически все эукариотические клетки непрерывно поглощают участки своей плазматической мембраны в форме маленьких пиноцитозных (эндоцитозных) пузырьков, которые затем возвращаются на поверхность клетки. Скорость, с которой происходит интернализация плазматической мембраны в таком процессе пиноцитоза, варьирует от клетки к клетке, но обычно она удивительно велика.
Макрофаг, например, поглощает за час 25;4 объема своего жидкого содержимого. Это означает, что каждую минуту он поглощает 3;4 своей плазматической мембраны, или 100 ' за полчаса. Фибробласты эндоцитируют с более низкой скоростью (1 ' их плазматической мембраны в минуту), тогда как у некоторых амеб этот процесс протекает еще быстрее. Поскольку площадь поверхности клетки и ее объем остаются неизменными, очевидно, что мембрана, удаляемая при эндоцитозе, в том же объеме добавляется к поверхности клетки в противоположно направленном процессе экзоцитоза. В этом смысле эндоцитоз и экзоцитоз являются взаимосвязанными процессами, вместе составляющими энг)оцптозно-экзоцптозный цикл.
Особенно плотное сопряжение между экзоцитозом и эндоцитозом свойственно специализированным структурам, характеризующимся высоким оборотом мембраны, например нейронным синапсам. 1212' Часть ВС Внутренняя организация клетки . Эндоцитическая часть цикла часто начинается в окаймленных клатриновых ямках. Эти специализированные участки обычно занимают около 25'» всей площади плазматической мембраны. Время жизни этих окаймленных ямок невелико: примерно через минуту после образования они выгибаются внутрь клетки и отшну ровываются в форме кзатриновых пузырьков (рнс.
12чбй). По оценкам, за минуту плазматическую мембрану фибробластов в культуре покидает около 2500 клатри новых пузырьков. Окаймленные везикулы живут еще меныпе, чем окаймленные ямки: через секунды после обра.ювания они теряют свою оболочку и могут слиться с ранними зндосомами. Поскольку в клатриновых пузырьках в процессе их инваги. нации для образования окаймленных везикул оказывается внеклеточная жидкость, любое растворенное в ней вещество интернализуется. Этот процесс называется знг)оцггпгозом жидкой фазы. Од мкм Рис. 13.48. Образование клвтрииовых пузырьков из плвзмвтической мембраны. На зтих злектронных микрофотографиях показана вероятная последовательнооь собьпий образования окаймленного клатринового пузырька из окаймленной ямки.
Изображенные нв рисунке окаймленные клвтриновые ямки и пузырьки крупнее, чем в клетке нормального размера. Они захватывают липопротеиновые частицы в очень крупный куриный ооцит для образования желтка. Липопротеиновые частицы, связанные с мембранными рецепторами, выглядят квк плотный, размытый слой нв внеклеточной поверхности плвзмвтической мембраны, которая располагается нв внутренней поверхности пузырька. (Из М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
