תחילתו של המסלול הקלאסי הוא איננו במערכת המשלים, אלא במערכת החיסון הנרכשת. פתוגן אשר חודר לגוף נקשר במוקדם או במאוחר על ידי נוגדן. ראשו של הנוגדן מכיל אזור משתנה המותאם בדיוק רב למעטפת הפתוגן (Fab), אך בסיסו (Fc) מכיל אתר קבוע אשר נקשר לקולטנים שונים במערכת החיסון. חלק מן הנוגדנים - ביתר פירוט נוגדנים מסוג IgM ו-IgG - קושרים באמצעות בסיסם הקבוע את חלבון מערכת המשלים C1 . יש לציין שאינטראקציה זו בין הנוגדן לבין החלבון C1 יכולה להתרחש אך ורק לאחר קישור הנוגדן לפתוגן, ולא בהיעדרו. חלבון המשלים C1 הוא למעשה איננו חלבון בודד - אלא קומפלקס המורכב משלושה: C1s, C1q ו-C1r (כאשר C1s ו-C1r הם חלבוני חיתוך פרוטאוליטיים). כעת תת-היחידה C1s תחל בתהליך חיתוך סדרתי של חלבוני מערכת המשלים, אשר יבוקעו לשני תוצרים; שבר החלבון הקטן מבין השניים יסומן באות 'a', ואילו תוצר הפירוק הגדול יסומן באות 'b' (מרבית שברי ה-b ישארו צמודים לקרבת הקומפלקס C1-נוגדן, ואילו מרבית שברי ה-a ישוחררו לזרם הדם).
הזימוגן הראשון שיחתך הוא C4. תת-השבר C4a יתפזר בזרם הדם, ואילו C4b יקשר באופן קוולנטי לממברנה של הפתוגן. לאחר מכן החלבון C2 יעבור ביקוע פרוטאוליטי, ממנו C2a יוותר קשור ל-C4b, ואילו C2b ישתחרר. הקומפלקס שהתקבל בשלב זה נקרא C4bC2a עקב שברי-החלבונים המרכיבים אותו, אך נהוג לכנות אותו גם C3 Convertase, עקב פעילותו הפרוטאוליטית כלפי החלבון C3. כעת יחתכו מולקולות C3 רבות, מהן התוצר C3b ישאר קשור לקומפלקס ולממברנה, ואילו C3a יתפזר בזרם הדם. הקומפלקס החדש, C4bC2aC3b מקבל גם הוא שם נוסף עקב פעילותו - C5 Convertase . כפי שיובהר בהמשך, קומפלקס ה-C5 Convertase ישפעל את חלבוני המשלים C8, C7, C6 ו-C9 - מהם יורכב ה-MAC שמחורר את הממברנה של הפתוגן ומוביל להשמדתו. חלק מחלבוני ה-C3b אינם מתפקדים כמרכיב של C5 Convertase, אלא הם נקשרים לפתוגן ומסמנים אותו עבור תאים בולעניים. תאים אלו, אשר מכילים קולטן תואם לC3b (נקרא C3b Receptor), מזהים את הפתוגן המסומן ומסלקים אותו באמצעות פאגוציטוזה. תהליך זה נקרא אופסוניזציה, ובמקרה הנ"ל החלבון C3b מתפקד כאופסונין. קולטנים לפרגמנטים נוספים של מערכת המשלים ממוקמים על גבי תאים נוספים, הן חיסוניים והן לאו.
מסלול הלקטין.
מסלול הלקטין דומה למדי למסלול הקלאסי. גם הוא נפתח באמצעות קישור למעטפת פתוגנים, וגם כאן יחתכו C2 ו-C4 ליצירת הקומפלקס C3 Convertase. יחד עם זאת, בעוד שהמסלול הקלאסי מתווך על ידי קישור של נוגדנים, מסלול הלקטין נקשר בישירות לפתוגן. לקטינים הם חלבונים קושרי סוכרים, וישנם פתוגנים רבים אשר עטופים בסוכרים כדרך קבע. דוגמאות בולטות של פתוגנים כאלה הן: ההחיידקים "Salmonella", "Listeria", "Neisseria"; הפטריות "Cryptococcus neoformans" ו-"Candida albicans"; והנגיפים HIV-1 ו-RSV. ביכולתם של מספר חלבוני מערכת המשלים לפעול כלקטינים, ולפתוח בתגובה חיסונית. החלבון הלקטיני הראשון שתואר כחלק ממערכת המשלים הוא החלבון MBL; לאחריו התגלו כמה נוספים, כגון MASP-1, MASP-2, וכן חלבונים ממשפחת הפיקולין: L-ficolin, H-ficolin, ו-M-ficolin .
לאחר שחלבון משלים לקטיני נקשר לסוכר של פתוגן (לצורך העניין, MBL) - יבוקעו החלבונים C2 ו-C4, וייווצר קומפלקס ה-C3 Convertase אשר מורכב מ-C4bC2a. מכאן ואילך המסלול הקלאסי והמסלול הלקטיני חופפים במלואם.
המסלול האלטרנטיבי.
גם המסלול האלטרנטיבי, בדומה למסלול הלקטיני, איננו תלוי בקישור לנוגדן. אך בעוד שהמסלול הקלאסי והמסלול הלקטיני נשענים על קומפלקסים זהים של C3 Convertase ו-C5 Convertase, המסלול האלטרנטיבי משתמש בסט ייחודי של חלבוני משלים: פקטור B, פקטור D ופרופרדין. כפי שיתואר מיד, קומפלקס ה-C5 Convertase שמקורו במסלול האלטרנטיבי מורכב ממולקולה אחת של C3b, מולקולה ייחודית למסלול האלטרנטיבי בשם Bb, ומולקולה נוספת של C3b.
מתברר כי המסלול האלטרנטיבי עצמו עשוי להיפתח באחד משלושה מנגנונים:
מנגנון ה-Tickover.
חלבון ה-C3 נמצא בכל עת בזרם הדם, וכן כדרך קבע חלק קטן ממנו עובר ביקוע ספונטני. הביקוע זה אשר מכונה 'Tickover' הוא חלקי, ותוצר הפירוק נקרא C3(H2O). תוצר זה מסוגל לקשור את חלבון המסלול האלטרנטיבי פקטור B. הקומפלקס שנוצר C3(H2O)B איננו פעיל ואיננו קשור לממברנה, ולכן הוא נישא בזרם הדם, עד אשר שהוא פוגש חלבון משלים נוסף שנקרא פקטור D. פקטור D הוא חלבון ביקוע פרוטאוליטי אשר מפרק את פקטור B; תוצר הפירוק הקטן Ba משוחרר לזרם הדם, ואילו הפרגמנט הגדול Bb נותר קשור ל-C3(H2O) . קומפלקס זה, C3(H2O)Bb מסוגל לבצע חיתוך של חלבוני C3, ולכן נקרא C3 Convertase. כעת ייחתכו מולקולות C3, אך בהיעדר הקישור לממברנה, הקומפלקס יתפרק ולא תיווצר תגובה חיסונית.
גורל הקומפלקס משתנה אם יש זיהום במקביל. במקרה כזה, חלק ממולקולות ה-C3b יקשרו לממברנה של הפתוגן. מכיוון שפקטור B מסוגל לקשור גם את C3(H2O), אבל גם את C3b, ייווצרו קומפלקסים של C3bB על פני ממברנות של פתוגנים. גם כעת פקטור D יבצע חיתוך של B, ויתקבל קומפלקס C3bBb מעוגן לממברנה של הפתוגן. הקומפלקס C3bBb הוא בעצמו C3 Convertase נוסף של המסלול האלטרנטיבי, וכאמור ביכולתו לבקע את חלבון המשלים C3. בדיוק כפי שבמסלול הלקטין ובמסלול הקלאסי C3 נחתך, וממנו C3a נישא בזרם הדם ו-C3b נקשר להרכבת קומפלקס ה-C5 Convertase - כך גם מתרחש במסלול הלקטין. לכן מתקבל קומפלקס חדש בשם C3bBbC3b שתפקידו הוא חיתוך C5. קומפלקס ה-C3 Convertase שמורכב מ-C3bBb איננו יציב עד אשר הוא קושר חלבון מייצב בשם פרופרדין.
מנגנון הפרופרדין.
חלבון הפרופרדין הוא חלבון בקרה מייצב של מסלול ה-Tickover כפי שצוין לעיל - אך ביכולתו גם לפתוח בעצמו במסלול האלטרנטיבי. לעיתים פרופרדין נקשר באופן ספונטני לממברנות של תאים. אם נוצרות מולקולות C3b חופשיות עקב פעילותו של C3(H2O)Bb, הן עשויות להיקשר לפרופרין שמעוגן מבועד מועד לממברנה. קומפלקס זה קושר ביעילות רבה את פקטור B, ואם הוא מבוקע על ידי פקטור D, מתקבל הקומפלקס C3bPBb. כאמור, קומפלקס זה הוא C3 Convertase אלטרנטיבי. מנגנון זה הוכח כאפקטיבי במאבק בחיידק "Neisseria gonorrhoeae", ומטופלים אשר סובלים מחסר בפרופרדין נוטים לפתח מחלה קשה לאחר הידבקות בחיידק זה .
המנגנון הפרוטאוליטי.
מלבד מערכת המשלים, ישנן מערכות זימוגניות נוספות בזרם הדם. דוגמאות לקסקדות דומות הן מערכת הקרישה ומערכת הקליקראין (Kallikrein System). ישנן הוכחות רבות לכך שחלבוני חיתוך שונים ממערכת קרישת הדם מבקעים גם את חלבוני מערכת המשלים . כך למשל, ביכולתם של תרומבין ופלסמין לבקע את C3 ו-C5. כפועל יוצא, משתחררים C3a ו-C5a לזרם הדם, שם הם מתפקדים כאנאפילטוקסינים - חלבונים המעוררים דלקת. לכן תגובות קרישה חזקות עשויות לעורר גם תגובה דלקתית, וכן לעודד כניסה למסלול האלטרנטיבי באמצעות שחרור כמויות גדולות של C3b לזרם הדם.
מנגנוני השמדה ופעילות חיסונית.
Membrane-Attack Complex.
לאחר ביסוס היצירה של C5 Convertase, מתבצע חיתוך מאסיבי של מולקולות C5 אשר מתפרקות לכדי C5a ו-C5b. הפרגמנט הקטן C5a משתחרר לזרם הדם, ואילו C5b נצמד לקומפלקס - אך בזווית כזו שראשו פונה לממברנה של תא המטרה. תת-חלבון זה איננו יציב, ועל כן קושר במהרה את החלבון C6. בניגוד לשלבים המקדימים של מערכת המשלים, כעת החיתוך הפרוטאוליטי של מרכיבי המערכת נפסק. C6 השלם קושר את חלבון ה-C7, אשר חודר לעומק הממברנה של תא המטרה. בהמשך נקשרת גם יחידה של C8, כך שמתקבל קומפלקס C5b678 המחורר קלות את ממברנת תא המטרה. דרך החריר, קושר הקומפלקס 10–19 יחידות של C9, כך שמתקבלת תעלה בקוטר 70-100Å .
התעלה מורכבת מחלק חיצוני הידרופובי וחלק הידרופילי פנימי, מה שמאפשר מעבר של מים ומומסים דרך ממברנת הפתוגן. הריסת השכבה השומנית, שינוי מפל המומסים מצידי הממברנה והחדירה של אנזימים כמו ליזוזים לתוך התא גורמים בסופו של דבר להרג הפתוגן.
אופסוניזציה.
חלבוני המשלים C3b ו-C4b אשר נערמים על גבי ממברנת הפתוגן מהווים אופסונינים מרכזיים. חלבונים אלו נקשרים לקולטן המשלים CR1 אשר מבוטא על גבי פאגוציטים, תאי B ותאי דם אדומים. כאשר CR1 על גבם של פאגוציטים ותאי B קושר את C3b ו-C4b, הפתוגן נבלע במהירות, מפורק, ומבוטא על גבי מולקולות MHC. כמו כן, קישור זה מגרה את התאים הבולעניים להפריש את הציטוקין מעודד הדלקת IL-1. לעומת זאת, הקישור ל-CR1 הממוקם על גבי תאי דם אדומים לא מוביל לבליעת הפתוגן באופן ישיר, אלא תאים אלו משנעים את הפתוגן לכבד ולטחול, שם הוא מסולק על ידי מקרופאג'ים הממוקמים ברקמה בדרך קבע. קולטנים נוספים המתווכים פאגוציטוזה הם CR3 ו-CR4, אשר קושרים C3b ותוצרי פירוק שלו (iC3b, C3c, C3dg). יש לציין כי אופסוניזציה היא מנגנון ההגנה המרכזי הן של נוגדנים והן של מערכת המשלים.
אנאפילטוקסינים - ביסוס דלקת.