Os fagócitos conseguem reconhecer padrões moleculares na superfície de microrganismos que não são presentes na célula do hospedeiro, através de receptores. Sabe-se que diversos microrganismos expressam distintos padrões moleculares que são reconhecidos por diferentes receptores presentes em fagócitos do hospedeiro. Assim, esses receptores reconhecem uma gama de moléculas de antígeno ao contrário dos receptores da imunidade adquirida que exibem uma enorme especificidade. Então, após a adesão dos microrganismos aos receptores em fagócitos, eles irão emitir pseudópodos que vão envolver o microrganismo formando um vacúolo fagocitário. Este funde-se a lisossomos ou a grânulos citoplasmáticos dos fagócitos. O microrganismo pode ser degradado pelas proteínas que estão nos grânulos. A atividade microbicida envolve a ação conjunta das proteínas presentes nos grânulos com a produção de metabólitos tóxicos do oxigênio, como o ânion superóxido, o peróxido de hidrogênio, o ácido hipocloroso e o radical hidroxila. A produção destas espécies reativas de oxigênio ocorre pela ativação de um complexo enzimático denominado de sistema da NADPH oxidase.
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