Скачать готовую работу по теме

Механизмы внутриклеточной сигнализации, системы вторичных посредников (циклические нуклеотиды, ионы кальция).

Купить эту готовую работу со скидкой за 23,00 BYN

Стоимость

от

23,00

28,75

BYN

Содержание

Введение.

1. Общие механизмы систем вторичных посредников.

2. Циклический АМФ.

3. цГМФ – как вторичный гормональный посредник.

4. Кальций как вторичный посредник.

Заключение.

Список использованных источников.

Выдержка из работы

Введение.

В настоящее время достигнут значительный прогресс в понимании молекулярных механизмов приема, переработки и передачи информации от плазматической мембраны клетки к внутриклеточным органеллам. Именно в плазматической мембране находятся механизмы, преобразующие внешние сигналы во внутриклеточные.

Восприятие клетками внешних сигналов в основном происходит благодаря взаимодействию этих факторов с определенными рецепторами, расположенными на поверхностной мембране клеток, которые распознают приходящие сигналы и приводят в действие внутриклеточные пути передачи информации, ведущие к запуску и регуляции различных клеточных процессов.

Передача сигнала через ряд посредников предполагает следующую схему реализации процесса: 1) взаимодействие рецептора со стимулом: 2) активация находящейся в мембране эффекторной молекулы, ответственной за генерацию вторичных посредников; 3) образование вторичных посредников; 4) активация посредниками белков-мишений, в первую очередь протеинкиназ, вызывающих генерацию следующих посредников или активацию специализированных клеточных элементов, приводящих к физиологическому ответу; 5) исчезновение посредника.

1. Общие механизмы систем вторичных посредников.

В каждой клетке существует несколько систем вторичных посредников, в частности система циклического АМФ, фосфатидилинозитоловая система (диацилглицерин и инозитолтрифосфат), система арахидоновой кислоты, система оксида азота, система кальция, система циклического ГМФ и другие, однако все они очень похожи по общему устройству механизма, несмотря на то, что вовлечённые в реализацию их эффектов эндогенные вещества и общие эффекты их активации могут очень различаться.

В большинстве случаев всё начинается с того, что тот или иной внеклеточный лиганд-агонист связывается со специфическим сайтом (доменом связывания лиганда) на трансмембранном рецепторном белке. Связывание лиганда с этим сайтом рецептора приводит к изменению его пространственной конфигурации. Это изменение пространственной конфигурации рецептора может привести к изменению его активности и к запуску того или иного первичного эффектора. Результатом действия первичного эффектора является синтез и выделение (или, наоборот, угнетение синтеза) тех или иных вторичных посредников, то есть генерация вторичного сигнала (вторичного месседжа, будь то положительный месседж — синтез вторичного посредника, или отрицательный месседж — угнетение синтеза вторичного посредника).

Например, в случае с G-белок-связанными рецепторами, изменение конформации белка-рецептора, происходящее при связывании с ним лиганда, приводит к тому, что специфический внутриклеточный домен рецептора приобретает способность связываться с G-белком. G-белок называется так по ГДФ и ГТФ, которые этот белок способен связывать. G-белок гидрофобен, поэтому он связан с внутренней мембраной клетки, что облегчает связывание G-белка с трансмембранными рецепторами. G-белок является передатчиком и трансформатором сигнала от рецептора внутрь клетки; он состоит из трёх субъединиц: α, β и γ.

Когда G-белок связывается с активированным рецептором, он приобретает способность к обмену ГДФ (гуанозиндифосфата), связанного с его α-субъединицей, на ГТФ (гуанозинтрифосфат). После того, как этот обмен произойдёт, α-субъединица G-белка приобретает способность диссоциироваться от β- и γ-субъединиц. Все три субъединицы при этом остаются мембранно-связанными. После того как α-субъединица диссоциирует от β- и γ-субъединиц и приобретает способность диффундировать вдоль внутреннего слоя клеточной мембраны, α-субъединица, в конце концов, сталкивается в процессе этого движения с другим мембранным белком — так называемым «первичным эффектором», которым в случае G-белка обычно является аденилатциклаза.

2. Циклический АМФ.

Циклический аденозинмонофосфат (циклический AMФ, 3'5'-цAMФ, 3'5'-cAMP) — органическое соединение, производное АТФ, выполняющее в организме роль вторичного посредника, использующегося для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов (например, глюкагона или адреналина), которые не могут проходить через клеточную мембрану.

Впервые цАМФ был обнаружен Сазерлендом в 1957 г., когда он показал на гепатоцитах новорожденных крыс, что эффект норадреналина или глюкагона опосредуется низкомолекулярным устойчивым к нагреванию соединением – цАМФ (Sutherland et al, 1958). В течение ряда лет основное внимание уделяли именно цАМФ, который рассматривался как единственный вторичный посредник, опосредующий биологическое действие нейромедиаторов и гормонов. Содержание цАМФ во всех тканях животных доминирует над цГМФ. Исключением из этого общего положения, по-видимому, является только сетчатка - единственная ткань, сильно обогащенная цГМФ.

цАМФ содержит в своей структуре необычное фосфатное кольцо с энергобогатой 3`-связью . Изменения свободной энергии при гидролизе цАМФ составляет около 12 ккал. Внутриклеточный уровень цАМФ в тканях млекопитающих в нормальных условиях при отсутствии гормональной стимуляции составляет 10-7 М. При действии нейромедиаторов или гормонов внутриклеточное содержание цАМФ резко увеличивается. Так, глюкагон 8-кратно увеличивает концентрацию цАМФ в печени.

Факторы, влияющие на образование и распад цАМФ, хорошо изучены. Внутриклеточная концентрация цАМФ определяется соотношением активности ферментов, синтезирующих цАМФ из АТФ (аденилатциклаза) и разрушающих циклический нуклеотид с образованием 5`АМФ – фосфодиэстераз.

Роль цАМФ в качестве вторичного посредника установлена амер. ученым Сазерлендом в 1957 году. В 1971 году за это открытие и разработку теории о вторичном гормональном посреднике ему присуждена Нобелевская премия.

Реализация гормональных эффектов через цАМФ представляется следующим образом. Гормон изменяет уровень цАМФ в клетке, модулируя активность аденилатциклазы (АЦ). Аденилатциклаза встроена в мембрану и состоит из 3-х компонентов.

3. цГМФ – как вторичный гормональный посредник.

Гуанилатциклазная система, регулируемая атриальным натрий-уретическим пептидом, представлена одной или несколькими полипептидными цепями, на одной стороне которых находится рецептор, а на другой (обращенной в цитоплазму) – каталитический домен. Этот домен, при образовании гормон-рецепторного комплекса, демонстрирует гуанилатциклазную активность, катализируя реакцию образования цГМФ из ГТФ:

ГТФ + Н2О→ цГМФ + ФФ

Образующийся цГМФ реализует свои эффекты через протеинкиназу G, которая катализирует фосфорилирование белков-мишеней по остаткам серина и треонина, изменяя их функциональную активность.

Са2+ как вторичный гормональный посредник.

4. Кальций как вторичный посредник.

Эффекты, осуществляемые через ц АМФ.

1. через цАМФ гипоталамические либерины (рилизинг-факторы) действуют на секреторный ответ аденогипофиза: АКТГ, ФСГ, ТТГ

2. через цАМФ увеличивается проницаемость для воды в собирательных трубочках под действием АДГ.

3. через цАМФ происходит мобилизация и депонирование жиров, распад гликогена, изменяется функционирование ионных каналов в постсинаптических мембранах. цГМФ - присутствует в клетках в меньшем количестве. цГМФ образуется аналогично см. предыдущий каскад. ГЦ - гуанилатциклаза.

цГМФ вызывает эффекты противоположные цАМФ. Например, в сердечной мышце адреналин стимулирует образование цАМФ, ацетилхолин - цГМФ, т.е. оказывают противоположные действия. Адреналин увеличивает силу и частоту сердечных сокращений. Активность цГМФ зависит от присутствия ионов Са. Через цГМФ действует Na-уретический пептид. Также оксид азота NO, который находится в эндотелии капилляров и способен релаксировать (расслаблять их через цГМФ)

Действие Са как второго посредника связано с повышением концентрации Са2+ цитоплазме. Концентрация Са может увеличиваться двумя способами:

1. Из внутриклеточных депо, например, саркоплазматический ретикулум

2. Поступление Са внутрь через управляемые мембранные каналы.

Из внутриклеточных депо Са может высвобождаться под действием инозитол-3-фосфата и в ответ на деполяризацию мембраны, т.е. электрическим стимулом кратковременно открываются кальциевые потенциалзависимые каналы. В некоторых тканях, например, в сердечной мышце число каналов изменяется в результате фосфорилирования белков мембранных каналов цАМФ - зависимой протеинкиназой. Кальциевые каналы активируются химическим способом. Пример, в печени и в слюнных железах приток Са наблюдается при активации а-адренергических рецепторов адреналина. Большая часть Са связывается с белками, небольшая часть находится в ионизированной форме. В клетке существуют специфические белки, такие как кальмодулин или гуанилатциклаза.

Заключение.

Для каждого фактора, действующего на клетку, можно, как правило, выделить основную сигнальную систему, преимущественно определяющую характер формируемого ответа. Однако, в большинстве случаев, процесс активации находится под контролем не одной, а нескольких систем внутриклеточной сигнализации, так что важным фактором формирования ответа клеток становится взаимосвязь этих систем. Циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ) – повсеместно распространенные вторичные посредники, контролирующие широкий спектр внутриклеточных процессов.