Понятие о сигнальной молекуле. Клеточные рецепторы

НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ

Роль сигналов Клеточные рецепторы Внутриклеточные рецепторы
ПОЛНЫЙ ОТВЕТ
БЕЗ ВОДЫ
Без воды — краткий вариант ответа,
легко понять и запомнить

Клетки постоянно обмениваются информацией и взаимодействуют разными способами:

  • путем синтеза и выделения химических веществ, улавливаемых другими клетками;

  • с помощью специальных сигнальных молекул, связанных с плазматической мембраной и влияющих на другие клетки при их непосредственном контакте;

  • путем формирования контактов, которые соединяют цитолеммы взаимодействующих клеток.

Рецепторная функция клетки сформировалась в процессе эволюции для реагирования на сигналы внешней и внутренней среды, позволяющие клетке адаптироваться к изменяющимся условиям существования.

Роль сигналов выполняют разнообразные молекулы (лиганды), вырабатывающиеся в самом организме (гормоны, нейромедиаторы, факторы роста, цитокины), или раздражители, передающие информацию из окружающей среды:

  1. химические — вкусовые, пахучие молекулы;

  2. физические — свет, звук, температура, электрические потенциалы;

  3. физико-химические — осмотическое давление, концентрация ионов, напряжение О2 или СО2;

  4. механические — давление.

Клеточные рецепторы — это макромолекулы белков, липо- и гликопротеинов, локализованные в различных областях клетки и воспринимающие специфические сигналы (лиганды). Рецепторы локализуются в плазмолемме или внутри клетки на мембранах органелл и ядерной мембране.

Структура рецепторов плазмолеммы стандартна и состоит из трех доменов (частей):

  • внемембранного, обеспечивающего взаимодействие с лигандом;

  • трансмембранного, пронизывающего мембрану, закрепляющего рецептор в мембране и осуществляющего перенос сигнала;

  • эндоплазматического, расположенного в субмембранном слое.

Механизм работы рецептора осуществляется последовательно в несколько стадий:

  1. рецепторы комплементарно связываются с сигнальными молекулами, которые являются первым посредником («узнают» сигналы и раздражители) между клеткой и окружающей средой;

  2. белок-рецептор изменяет свою конформацию;

  3. изменение конформации белка-рецептора непосредственно или через систему вторичных посредников запускает каскад биохимических превращений. Вторичный посредник — специальные внутриклеточные белки-ферменты, образующиеся внутри клетки и связанные с цитоплазматической частью рецептора (цАМФ, цГМФ, Са2+ , инозитолтрифосфат, ГТФаза или G-белки);

  4. обеспечивается конкретный физиологический ответ клетки на воздействие сигнала.

Типы рецепторов плазмолеммы:

  1. первого типа, односегментные, — интегральные мембранные белки, один раз прошивающие мембрану. Связывание лиганда (инсулина, ростовых факторов, цитокинов) с внеклеточным доменом ведет к димеризации трансмембранной части рецептора и активации его цитоплазматического домена, который обладает ферментативной активностью. Запускается каскад реакций, которые изменяют метаболизм клетки;

  2. второго типа, лигандзависимые ионные каналы, — интегральные мембранные белки, которые образованы несколькими белковыми субъединицами, специфически пропускающие ионы. Связывание лиганда (нейромедиаторов, глютаминовой кислоты, γ-аминомасляной кислоты, глицина, циклических мононуклеотидов цАМФ и цГМФ) приводит к изменению конформации трансмембранного домена. При этом ионный канал открывается, изменяется ионная проницаемость плазмолеммы и распределение электрических зарядов на мембране;

  3. третьего типа, семисегментные, — интегральные мембранные белки, которые семь раз прошивают плазмолемму, образуя спиральные сегменты и внутриклеточные петли, содержащие центры связывания G-белка. Связывание лиганда (гормонов пептидной природы, квантов света) приводит к изменению конформации рецептора и связыванию с вторичным посредником. Его активация, например G-белка, изменяет активность белков-эффекторов, расположенных рядом в цитолемме. Это приводит к открытию или закрытию ионных каналов, активации или ингибированию других вторичных посредников.

123

В результате работы любого из трех видов рецепторов происходит изменение активности ферментов, а значит, изменение метаболизма клетки (внутриклеточный уровень). Это ведет к перемещению внутриклеточных структур, адгезии или миграции клеток (надклеточный уровень). Таким образом, мембранные рецепторы участвуют в изменении метаболизма в клетке, активации и регуляции сокращения, активации и регуляции секреции, модуляции электрического потенциала за счет изменения проницаемости ионных каналов.

Внутриклеточные рецепторы — неполярные молекулы липофильных гормонов (стероидные гормоны, тироксин, ретиноевая кислота) и ряда других биологически активных веществ, легко проникают через плазмолемму в цитоплазму клетки, поэтому рецепторы для таких биологически активных веществ локализуются внутри клетки, в частности в цитозоле, мембранах органелл и ядре.

Например, гормон-рецепторный комплекс в форме димера связывается с ядерным рецептором, затем с хроматином ядра инициирует транскрипцию определенных генов. Усиление или подавление синтеза мРНК влечет за собой изменение концентрации специфических белков (ферментов), определяющих ответ клетки на сигнал. Таким образом, ядерные рецепторы участвуют в изменении процессов экспрессии и супрессии генов, контроле синтеза ферментов, рецепторных молекул, регуляции клеточного цикла и дифференцировки клеток, контроле апоптоза.

Яндекс Практикум

Полезные ссылки:

zaka-zaka

Покупай игры выгодно

РЕКЛАМА, ООО «ГЕЙБСТОР» ИНН: 7842136365

zaochnik

Срочная помощь в написании всех видов работ

РЕКЛАМА, ООО «ЗАОЧНИК.КОМ.» ИНН: 7710949967

skyeng

Лучшие из курсов английского в Skyeng

РЕКЛАМА, ОАНО ДПО «СКАЕНГ» ИНН: 9709022748