BIO_-_vsyo

ИЛИ

ЦИТОРЕЦЕПТОРЫ Взаимодействия клетки с её окружением осуществляется при участии специальных

структур, локализованных на плазмолемме – рецепторов. Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам

разных клеток или к определенным белкам. Рассматривая клетку как ячейку биологических организмов, снабженную рецепторами, необходимыми для поддержания постоянства ее внутренней среды и обеспечивающими адекватное реагирование на изменение внешних условий, становится очевидным, что рецепторы располагаются на цитоплазматической мембране. Рецепторами на поверхности клетки могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Считается, что такие чувствительные к отдельным веществам участки могут быть разбросаны по всей поверхности клетки или собраны в небольшие зоны. Особый вид поверхностных рецепторов – рецепторы, связанные с G-белками. Это трансмембранные белки, которые могут быть связаны либо с ионным каналом, либо с ферментом. Состоят из двух частей: рецепторной, взаимодействующей с сигнальными молекулами, и субъединиц G-белка α, β, γ. G-белки – белки, связывающие гуанозинтрифосфат (ГТФ). После связывания с сигнальной молекулой комплекс G-белков передает сигнал на ассоциированный с цитолеммой фермент аденилатциклазу, которая синтезирует вторичный посредник циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). В качестве вторичного посредника могут выступать и молекулы кальция. Через рецепторы, связанные G- белками, опосредуется действие на клетку подавляющего большинства гормонов и нейромедиаторов. Внутриклеточные рецепторы находятся внутри клетки – в гиалоплазме, на мембранах органелл (цитоплазматические рецепторы), в ядре (ядерные рецепторы). Они предназначены для гормонов и других биологически активных веществ, которые в силу неполярности своих молекул могут легко проникать внутрь клетки (стероидные и тиреоидные гормоны и др.). Особый интерес представляют ядерные

рецепторы. С этими рецепторами связываются такие гормоны, как стероидные, тиреоидные, витамин D3. Молекулы таких рецепторов состоят из 2 участков: участок для связывания с гормоном и участок, взаимодействующий соспецифическими участками

ДНК в ядре. Ядерные рецепторы являются факторами транскрипции. Некоторые из них относятся к протоонкогенам – генам нормального генома, регулирующим пролиферацию клеток органов-мишеней, их дифференцировку и межклеточные взаимодействия. В результате соматических мутаций в протоонкогенах может происходить злокачественное перерождениеклеток.

18. Особенности воздействия на клетки-мишени гидрофильных и гидрофобных сигнальных молекул.

Реакция клетки на внеклеточный сигнал осуществляется клетками-мишенями с помощью белков-рецепторов, которые связывают сигнальную молекулу и стимулируют ответную реакцию. Сигнальные молекулы, в зависимости от своей растворимости, связываются с поверхностными или внутриклеточными рецепторами. Жирорастворимые молекулыстероидные гормоны проходят через плазматическую мембрану и активируют рецепторный белок внутри клетки. Водорастворимые молекулыбольшинство гормонов и нейромедиаторы, активируют рецептор на поверхности клеток.

Все водорастворимые и некоторые жирорастворимые сигнальные молекулы присоединяются к специфическим белковым рецепторам на поверхности клеток-мишеней. В зависимости от способа передачи сигнала рецепторы делятся на три класса: Каналообразующие рецепторы-регулируемые нейромедиаторами ионные каналы, участвующие в быстрой синаптической передаче импульса.

Каталитические рецепторы - при активации лигандом начинают работать как ферменты, фосфорилируя определенные белки. К этой I руппе относятся рецепторы инсулина и многих ростовых факторов.

Рецепторы, сопряженные с G-белками, кот наз вторичными посредниками. Наиболее важные вторичные посредники-циклический АМФ ( ц-АМФ ) и Са2+, кот могут влиять на поведение белков-мишеней, активируя обмен вещ.

Способы передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул:

1. АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ (ИЛИ ГУАНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ) СИСТЕМА (в мембр скел мышц, жир кл и др)

Сигнальными молекулами для этой системы служат многие гормоны и локальные химические медиаторы. Когда соответствующий лиганд (например, адреналин) взаимодействует с рецептором, происходяi конформационные изменения рецепторного белка. Это вызывао структурную перестройку G-белка, находящегося в мембране. G- белок в этом состоянии активизирует аденилатциклазу - фермент, также располагающийся в мембране. Активизированная аденилатциклаза катализирует превращение АТФ в ц- АМФ. Ц-АМФ воздействует на ферменты протеинкиназы, которые участвуют во многих метаболических процессах в клетке.

2. ФОСФОИНОЗИТИДНЫЙ МЕХАНИЗМ.

Внутриклеточная система инозитолтрифосфата (ИФ3) имеет сходство с системой ц-АМФ. Как и в системе цАМФ, внеклеточный сигнал опосредован через белок G, который активирует фермент фосфодиэстеразу. При участии этого фермента из фосфолипида внутреннего слоя мембраны образуется инозитолтрифосфат, который диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс Са2+ из эндоплазматической сети. Повышение концентрации Са2+ в цитоплазме активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует другие ферменты.

19.Сигнализация с участием рецепторов клеточной поверхности и вторичных посредников на примере ц-AMФ.

В системе ц-АМФ, внеклеточный сигнал опосредован через белок G, который активирует фермент фосфодиэстеразу. При участии этого фермента из фосфолипида внутреннего слоя мембраны образуется инозитолтрифосфат, который диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс Са2+ из эндоплазматической сети. Повышение концентрации Са2+ в цитоплазме активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует другие ферменты, участвующ во многих метаболических процессах в клетке.

20. Системы сигнализации: Эндокринная, Синаптическая. Роль медиаторов и гормонов.

Сигнал передается через жидкие среды организма (кровь, лимфу, межклеточную жидкость). Это гуморальная система связи - эндокринная сигнализация.

При получении сигнала клетки изменяют режим функционирования. Эндокринные клетки обычно собраны в специальные железы и выделяют гормоны во внеклеточную жидкость, окружающую все клетки в тканях. Отсюда гормоны проникают в капилляры, в кровоток, опять в капилляры, межклеточную жидкость и улавливаются клетками "мишенями". Эндокринная сигнализация не может быть использована для передачи сигнала нервной системы. Здесь сигнал должен быть очень краток во времени и конкретен по адресу передачи. Работа нервных клеток отличается гораздо большей быстротой и точностью. Они передают информацию на большие расстояния по нервному волокну с помощью электрических импульсов с высокой скоростью.

Только в нервных окончаниях импульсы преобразуются в химические сигналы. В нервном окончании высвобождается нейромедиатор. Он улавливается постсинаптической мембраной в следующем нейроне и стимулирует выработку электрического сигнала.

Такая передача сигнала называется синаптической. Синапсисом называется щель между двумя соседними нервными клетками. Она используется только в нервной системе. В отличие от гормонов, нейромедиаторы действуют только на постсинаптическую

мембрану. Они улавливаются специальными белками - рецепторами. Рецепторы связывают сигнальную молекулу и инициируют ответ.

СИНАПС. Когда нервный импульс достигает окончания аксона, происходит изменение мембранного потенциала-деполяризия мембраны аксона. Деполяризация вызывает временное открываение кальциевых каналов в мембране. Посколько концентрация Ca снаружи превышает концентрацию свободного Ca в клетке, Ca устремляется внутрь нервного окончания. В результате этого, синаптический пузырьки сливаются с пресимпатической мембраной и нейромедиатор путем экзоцитоза выводится в синаптическую щель. Молекулы нейромедиатора диффундируют через щель, связываясь с рецепторами.

Каналы рецепторов открываются, посколько концентрация ионов Na cнаружи клетки выше, чем внутри, ионы nA устремляются внутрь нейрона. В результате-деполяризация мембраны

21.Понятие о вторичных посредниках. Инозитолфосфатная система.

Вторичные (внутриклеточные) мессенджеры – малые молек или ионы, внутриклет концентрац кот повышает ответ на соединение рецептора с сигнальной молекулой. Роль вторичных мессенджеров выполняют молекулы и ионы:

•ц-АМФ (циклический аденозин-3',5'-монофосфат);

•ИФ3 (инозитол-1,4,5-трифосфат);

•ДАГ

•ц-ГМФ

•Са2+.

Внутриклеточная система инозитолтрифосфата (ИФ3) имеет сходство с системой ц-АМФ. Как и в системе цАМФ, внеклеточный сигнал опосредован через белок G, который активирует фермент фосфодиэстеразу. При участии этого фермента из фосфолипида внутреннего слоя мембраны образуется инозитолтрифосфат, который диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс Са2+ из эндоплазматической сети. Повышение концентрации Са2+ в цитоплазме активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует другие ферменты.

22.Понятие о вторичных посредниках. Аденилатциклазная система.

Вторичные (внутриклеточные) мессенджеры – малые молек или ионы, внутриклет концентрац кот повышает ответ на соединение рецептора с сигнальной молекулой. Роль вторичных мессенджеров выполняют молекулы и ионы:

•ц-АМФ (циклический аденозин-3',5'-монофосфат);

•ИФ3 (инозитол-1,4,5-трифосфат);

•ДАГ

•ц-ГМФ

• Са2+.

Аденилатциклазная система включает:

- интегральные белки цитоплазматической мембраны:

• Rs - рецептор первичного мессенджера – активатора, рецептор первичного мессенджера - ингибитора АЦС;

• фермент аденилатциклазу (АЦ). - «заякоренные» белки:

• Gs - ГТФ-связывающие белки

• цитозольный фермент протеинкиназу А (ПКА).

Рис. 4.11. Функционирование аденилатциклазной системы

Когда соответствующий лиганд (например, адреналин) взаимодействует с рецептором, происходяi конформационные изменения рецепторного белка. Структурно перестроенный G-белок активизирует аденилатциклазу - фермент, располагающийся в мембране. Активизированная аденилатциклаза катализирует превращение АТФ в ц-АМФ.

В системе ц-АМФ, внеклеточный сигнал опосредован через белок G, который активирует фермент фосфодиэстеразу. При участии этого фермента из фосфолипида внутреннего слоя мембраны образуется инозитолтрифосфат, который диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс Са2+ из эндоплазматической сети. Повышение концентрации Са2+ в цитоплазме активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует другие ферменты, участвующ во многих метаболических процессах в клетке. Участие аденилатциклазной системы в регуляции экспрессии генов. Многие белковые гормоны: глюкагон, вазопрессин, паратгормон и др. могут не только изменять скорости реакций путем фосфорилирования ферментов, но и увеличивать или уменьшать их количество, регулируя экспрессию генов.

23. Принципы и механизмы преобразования сигналов в клетке.

-Изменения конформации белков -Изменение активности путем фосфо и дефосфорилирования белков (фосф к-ты из АТФ) -Преобразование сигнала с уч. G-белков

-Обравзование вторичных посрелников

Ферменты: 1)Киназы-фосфорилировае. 2)Фосфотазы-дефосфорилирование Каталитические рецепторы.

Белки-рецепторы.(Инсулин, и многие фкторы роста) У кот домен облад ферментативной(киназной)СПОСОБНОСТЬЮ АКТИВАЦИИ БЕЛКОВ.

G-белки – разновидность GTPазы, стр и активность кот зависит от нахождения ГТФ или ГДФ-связном состоянии. Участвуют в передаче неклеточных сигналов от рецепторов в клетку (сопрягая активацию рецепторов в работой ионных каналов или ферментов) РОЛЬ G-белков: (Гилман и Мартин-открытие)

•Усиление сигнала

•Возможность регудяции активности белков-мишений.(G5-стимулирующ.G1-ингибирующ белок)

(Активац калиевого канала с уч G-белка)

В системе ц-АМФ(Аденилатциклазная), внеклеточный сигнал опосредован через белок G, который активирует фермент фосфодиэстеразу. При участии этого фермента из фосфолипида внутреннего слоя мембраны образуется инозитолтрифосфат, который диффундирует в цитоплазму. Здесь он вызывает выброс Са2+ из эндоплазматической сети. Повышение концентрации Са2+ в цитоплазме активирует протеинкиназу, которая фосфорилирует и, следовательно, активирует другие ферменты, участвующ во многих метаболических процессах в клетке.

Участие аденилатциклазной системы в регуляции экспрессии генов. Многие белковые гормоны: глюкагон, вазопрессин, паратгормон и др. могут не только изменять скорости реакций путем фосфорилирования ферментов, но и

24. Межклеточные соединения (контакты). Адгезивные соединения.

Адгезивные (механические) контакты-это клеточные контакты, обеспечивающие механическую связь между клетками. Способствуют равномерному распределению механической нагрузки на весь пласт клеток, защищая мембраны от деформации. Соединяют плазматические мембраны соседних клеток и укрепляют их через связь с фибриллами цитоскелета. В их формирование обязательно участвует два типа белков: трансмембранные связующие и внутриклеточные. К механическим контактам относят точечные десмосомы, полудесмосомы и опоясывающие десмосомы. Точечные разбросаны по поверхности контактирующих клеток. Полудесмосомы сходны по строению с десмосомами, но представляют собой соединение клеток с межклеточными структурами. Опоясывающие десмосомы располагаются сплошным пластом на всем протяжении контактирующих поверхностей. В формировании контактов этого типа принимают участие сократимые белки субмембранного комплекса.

Характерный пример механического контакта-точечная десмосома. В такой десмосоме плазматические мембраны соседних клеток находятся на расстоянии 20-35 нм, между ними видна зона повышенной плотности в виде волокнистого матрикса (место взаимодействия трансмембранных гликопротеинов, которые при участии ионов кальция обеспечивают механическое соединение мембран двух соседних клеток). С внутренней стороны клеток к плазматической мембране прилегают плотные пластинки, состоящие из белка десмоплакина. С десмоплакином связаны промежуточные филаменты, обеспечивающие равномерное распределение нагрузки на весь клеточный пласт. Механические контакты чаще всего встречаются в тканях, испытывающих большие нагрузки. Они поддерживают целостность ткани, придают ткани прочность.

25. Межклеточные соединения. Проводящие (химические) контакты.

Химические контакты являются самым распространенным типом клеточных контактов в животных клетках. Они позволяют клеткам обмениваться небольшими водорастворимыми молекулами (неорганические ионы, сахара, аминокислоты…). Такой обмен обеспечивает электрическое и метаболическое сопряжение клеток. Делают возможной метаболическую кооперацию клеток (малые молекулы, производимые определенными клетками могут использоваться и остальными клетками). Разновидностями химических контактов: щелевые контакты, плазмодесмы растительных клеток и синапсы.

Щелевые контакты построены из трансмембранных белков, которые формируют коннексоны (комплекс из 6 глобул интегрального белка коннексина, образующие ионный канал, контактирующий с аналогичным каналом соседней клетки).

Плазмодесмы растительных клеток не являются собственно межклеточными контактами, а представляют собой места объединения клеток в надклеточную систему. Это миниатюрные каналы слияния плазматических мембран соседних клеток, происходит сообщение цитоплазмы клеток.

Синапс-контакт между аксоном нейрона и любыми возбудимыми образованиями. Обеспечивает передачу сигнала с помощью молекул химических веществ. Пример: химический синапс между двумя нервными клетками. Аксон, подходя к другому нейрону, образует синаптическую бляшку. Непосредственного контакта между мембранами нейронов нет. Между ними-синаптическая щель (10-50 мкм). Мембрана синаптической бляшки-пресинаптическая, мембрана за синаптической щелью-постсинаптическая. В синаптической бляшке имеются синаптические пузырьки, содержащие нейромедиатор. Наружная поверхность мембраны нейрона заряжена положительно, внутренняяотрицательно. Таки образом, существует разность потенциалов. Когда нервный импульс достигает окончания аксона, происходит деполяризация его мембраны. Она вызывает временное открывание кальциевых каналов мембране окончания аксона. Так как концентрация кальция снаружи клетки превышает концентрацию внутри клетки, кальций устремляется внутрь нервного окончания. В результате этого синаптичесие пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, а нейромедиатор путем экзоцитоза выводится

всинаптическую щель. Молекула нейромедиатора диффундирует через синаптическую щель связываются со специфическими рецепторами в постсинаптической мембране. Это каналообразующие рецепторы, имеющие снабженные воротами каналы для натрия. Эти каналы открываются при связывании нейромедиатора с рецептором. Натрий устремляется внутрь клетки. Происходит деполяризация постсинаптической мембраны. Волна деполяризации распространяется по мембране нейрона. Молекулы нейромедиатора удаляются с помощью ферментов. В дальнейшем происходит обратный захват нейромедиатора или продуктов его разложения.

Деполяризация (сдвиг потенциала в положительном направлении) постсинаптической мембраны характерна для возбуждающего синапса. Гиперполяризация (сдвиг потенциала

вотрицательном направлении) - для тормозного синапса.

26.Синаптическая передача нервных импульсов.

См. 25 вопрос.

27.Межклеточные соединения. Плотные или замыкающие контакты.

Плотные контакты формируются за счет слипания глобул интегральных белков плазматических мембран соседних клеток. Белки укрепляются системой тонких фибрилл в цитоплазме, располагающихся параллельно поверхности клеток. Они обеспечивают одну из функций различных эпителиев-их работу с высокоизбирательной проницаемостью. Во-первых, они изолируют межклеточное вещество от внешней среды,