Apa itu fagositosis?
Fagositosis adalah proses di mana sel “menangkap” berbagai zat dan molekul dari lingkungan yang mengelilinginya berkat pembentukan invaginasi membran plasma, yang membentuk vesikel intraseluler yang dikenal sebagai endosom. Fagositosis, bersama dengan pinositosis dan endositosis yang dimediasi reseptor, menambahkan hingga tiga jenis endositosis
Pinositosis berkaitan dengan konsumsi cairan dan molekul kecil, sedangkan endositosis yang dimediasi reseptor melibatkan pengikatan molekul spesifik ke protein reseptor membran. Fagositosis dianggap sebagai bentuk makanan, karena terkait dengan menelan molekul besar, sel lain, atau “puing” dari sel lain.
Fagositosis bakteri (Sumber: GrahamColm di Wikipedia bahasa Inggris [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Dalam organisme multiseluler seperti tumbuhan , hewan dan jamur, tidak semua sel memiliki kemampuan untuk menelan unsur-unsur eksternal, yang berarti bahwa ada beberapa sel khusus untuk tujuan ini, yang dikenal sebagai “sel fagosit”.
Sel fagosit didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh dan melakukan fungsi yang berbeda. Makrofag adalah contoh yang baik dari sel fagosit yang termasuk dalam sistem kekebalan tubuh, yang berfungsi untuk mempertahankan kita dari mikroorganisme yang masuk ke tubuh kita.
Fagositosis / Foto pulih dari fagositosis77.blogspot.com
Proses fagositosis tidak akan masuk akal dalam sel eukariotik tanpa adanya sejenis organel intraseluler yang disebut lisosom, karena di sanalah nutrisi dari bahan yang difagositosis sel “diproses” atau “dicerna”.
Fagositosis juga dikenal sebagai “heterophagy” (menelan senyawa ekstraseluler), karena berbeda dari “autophagy”, yang merupakan proses normal yang terjadi di lisosom dari hampir semua sel eukariotik.
Tahapan fagositosis
Setelah makrofag menelan virus (1-3), ia memecahnya menjadi beberapa bagian dengan enzim lisosom (4,5) yang kemudian dilepaskan dari sel sebagai limbah (6). Foto diambil dari: askabiologist.asu.edu.
Pada organisme eukariotik yang lebih tinggi, sel fagosit utama berasal dari prekursor umum yang berasal dari sumsum tulang. Sel-sel ini dikenal sebagai “sel darah putih” dan merupakan leukosit polimorfonuklear (neutrofil), monosit, dan makrofag.
Proses fagositosis dapat dianalisa sebagai serangkaian langkah atau tahapan berurutan, yang terdiri dari (1) pengenalan bahan yang difagositosis, (2) pembentukan fagosom, yaitu sejenis vesikel intraseluler, dan ( 3) dalam pembentukan fagolisosom, suatu peristiwa yang berakhir dengan “pencernaan”.
Tahap pengakuan
Fagositosis bukanlah proses yang sederhana. Di antara banyak hal lainnya, ini melibatkan pengenalan sinyal spesifik dan pengikatan partikel atau organisme ke reseptor spesifik yang terletak di permukaan luar membran plasma sel fagosit.
Proses awal ini dapat dianggap sebagai semacam “netralisasi”, terutama ketika menyangkut fagositosis yang dimediasi oleh sel-sel tertentu dari sistem kekebalan, yang bertanggung jawab untuk menghilangkan sel-sel yang menyerang.
Dengan demikian, permukaan membran plasma sel fagosit (atau organisme bersel tunggal yang fagosit) diberkahi dengan baterai reseptor yang mampu mengenali molekul tertentu (ligan) yang ditemukan pada permukaan sel penyerang atau yang khas dari partikel makanan.
Reseptor ini, yang umumnya merupakan protein membran integral dengan ekstensi ekstraseluler, mengikat ligan mereka, memicu serangkaian peristiwa sinyal internal yang mengirim pesan yang diterjemahkan sebagai “ada makanan di luar sana.”
Tahap pembentukan fagosom
Proses fagositosis
Setelah sel yang menelan partikel makanan atau sel “asing” lainnya menerima pesan yang dikirim dari permukaan, terjadi invaginasi pada membran plasma, yang berarti bahwa sel “menelan” bahan yang akan difagositosis, mengelilinginya dengan bahannya sendiri. membran. .
Pada tahap ini diamati bagaimana membran menyebar ke sel lain dan ekstensi ini kadang-kadang dikenal sebagai “pseudopod”. Ketika ujung-ujung pseudopod bersatu untuk menutup unsur asing, sebuah “vesikel” internal yang disebut fagosom terbentuk.
Pembentukan fagolisosom dan tahap pencernaan
Fagosom yang mengandung unsur fagositosis adalah vesikel intraseluler yang ditutupi oleh membran. Ini memiliki kemampuan untuk menyatu dengan organel intraseluler lainnya: lisosom.
Perbandingan antara fagositosis dan eksositosis. Sumber: Bioestudiante19, CC BY-SA 4.0, melalui Wikimedia Commons
Fusi antara fagosom dan lisosom menimbulkan fagolisosom, yang sesuai dengan organel senyawa di mana “pencernaan” atau “disintegrasi” dari senyawa yang difagositosis terjadi (baik sel utuh, sebagian atau molekul ekstraseluler lainnya).
Karena lisosom adalah organel yang bertanggung jawab atas degradasi bahan intraseluler yang kurang atau terbuang, mereka diberkahi dengan enzim hidrolitik dan proteolitik yang berbeda yang memberi mereka kemampuan untuk menghancurkan (menjadi fragmen yang lebih kecil) partikel yang terkandung dalam fagosom yang dengannya mereka bergabung.
Bahan yang dihasilkan dari degradasi fagolisosomal ini dapat secara definitif dihilangkan sebagai bahan limbah dari sel fagosit atau dapat digunakan sebagai “blok bangunan” untuk sintesis senyawa intraseluler baru.
Fitur
Fagositosis memiliki banyak fungsi penting dalam organisme eukariotik. Pada protozoa dan makhluk uniseluler lainnya, misalnya, proses ini sangat penting untuk nutrisi, karena sebagian besar makanan dicerna dengan cara ini.
Fagositosis pada amuba
Di banyak organisme multiseluler, di sisi lain, fagositosis sangat penting untuk pertahanan spesifik dan nonspesifik, yaitu untuk imunitas bawaan dan imunitas adaptif.
Ini memiliki fungsi utama dalam “penghancuran” mikroorganisme patogen yang menyerang seperti bakteri, parasit, dll., Dan juga terlibat dalam pembentukan kembali kondisi normal di tempat di mana infeksi atau peradangan telah terjadi, yaitu penting untuk perbaikan luka.
Juga dalam konteks imunologi, fagositosis sangat penting untuk proses presentasi antigen dan aktivasi limfosit spesifik dari sistem kekebalan (sel B dan sel T), yang berpartisipasi dalam pertahanan tubuh terhadap agen asing atau asing.
Fagositosis juga terlibat dalam eliminasi dan “daur ulang” sel-sel dalam tubuh yang mengalami peristiwa apoptosis, sehingga komponen-komponennya dapat digunakan kembali atau diarahkan pada pembentukan molekul atau organel intraseluler baru.
Sebagai fakta yang aneh, makrofag dalam tubuh manusia bertanggung jawab atas konsumsi harian lebih dari 100 juta eritrosit yang aus atau malfungsi dalam aliran darah.
Sel-sel sistem kekebalan yang melakukan fagositosis
Skema fagositosis yang disederhanakan. Sumber: Phagocytosis_in_three_steps.png: Graham Colm Talk.GrahamColm di en.wikipedia karya turunan: Retama, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, melalui Wikimedia Commons
Sel-sel sistem kekebalan yang melakukan fagositosis juga dapat menggunakan banyak mekanisme untuk menghancurkan patogen, seperti:
Radikal oksigen
Mereka adalah molekul yang sangat reaktif yang bereaksi dengan protein, lipid, dan molekul biologis lainnya. Selama stres fisiologis, jumlah radikal oksigen dalam sel dapat meningkat secara dramatis, menyebabkan stres oksidatif, yang dapat merusak struktur sel.
Oksida nitrat
Ini adalah zat reaktif, mirip dengan radikal oksigen, yang bereaksi dengan superoksida untuk membuat molekul lain yang merusak berbagai molekul biologis.
Protein antimikroba
Mereka adalah protein yang secara khusus merusak atau membunuh bakteri. Contoh protein antimikroba termasuk protease, yang membunuh berbagai bakteri dengan menghancurkan protein esensial, dan lisozim, yang menyerang dinding sel bakteri gram positif.
Peptida antimikroba
Peptida antimikroba mirip dengan protein antimikroba karena mereka menyerang dan membunuh bakteri. Beberapa peptida antimikroba, seperti defensin, menyerang membran sel bakteri.
Protein pengikat
Protein pengikat seringkali merupakan pemain penting dalam sistem kekebalan bawaan karena mereka secara kompetitif mengikat protein atau ion yang seharusnya bermanfaat bagi bakteri atau replikasi virus.
Referensi
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Brown, E. (1995). Fagositosis. BioEsai , 17 (2), 109-117.
- Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Studi endositosis. Dalam Sel Dendritik (Kedua, hlm. 213-cp1). Pers Akademik.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekuler (edisi ke-5). Freeman, WH & Perusahaan.
- Platt, N., & Fineran, P. (2015). Mengukur aktivitas fagositosis sel. Metode dalam Biologi Sel , 126 , 287-304.
- Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagositosis: Proses Fundamental dalam Imunitas. BioMed Penelitian Internasional , 1–18.
- Sbarra, AJ, & Karnovskyi, ML (1959). Dasar Biokimia Fagositosis. Jurnal Kimia Biologi , 234 (6), 1355-1362.
- Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.
- Stuart, LM, & Ezekowitz, RAB (2005). Fagositosis: Kompleksitas yang elegan. Kekebalan , 22 (5), 539–550.
