бх итоговая. БХ_итоговая_ласт. 1. Нервная и гуморальная регуляция как единая система регуляции обмена веществ. Гормоны первичные посредники в передаче информации

• Название: 1. Нервная и гуморальная регуляция как единая система регуляции обмена веществ. Гормоны первичные посредники в передаче информации
• Анкор: бх итоговая
• Дата: 18.05.2021
• Размер: 1.44 Mb.
• Имя файла: БХ_итоговая_ласт.docx
• Тип: Документы; #206618
• страница: 4 из 23

4.      Механизмы передачи гормональных сигналов в клетки: G белки, циклические АМФ и ГМФ как вторичные посредники. Протеинкиназа А и протеинкиназа G.

В зависимости от строения гормона существуют два типа механизма действия гормонов на клетки-мишени. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней. Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных - рецепторы находятся в наружной мембране.

         Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют "вторыми посредниками". Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а "вторые посредники" - нет.

Посредники - это циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок - кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы - ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.

     Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:

         1. Аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) система.

         2. Фосфоинозитидный механизм.

         

((аденилатциклазная система) Основные компоненты: мембранный белок-рецептор, G-белок, фермент аденилатциклаза, гуанозинтрифосфат, протеинкиназы. Кроме того, для нормального функционирования аденилатциклазной системы, требуется АТФ.

     Схема аденилатциклазной системы представлена на рисунке:



    Белок-рецептор, G-белок, рядом с которым располагаются ГТФ и фермент (аденилатциклаза) встроены в мембрану клетки.

         До момента действия гормона эти компоненты находятся в диссоциированнном состоянии, а после образования комплекса сигнальной молекулы с белком-рецептором происходят изменения конформации G-белка. В результате одна из субъединиц G-белка приобретает способность связываться с ГТФ. Комплекс “G-белок-ГТФ” активирует аденилатциклазу. Аденилатциклаза начинает активно превращать молекулы АТФ в ц-АМФ.

         ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты - протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. В различных типах клеток фосфорилированию подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки. В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными.

         Такие процессы будут приводить к изменениям скорости биохимических процессов в клетке-мишени.

         Активация аденилатциклазной системы длится очень короткое время, потому что G-белок после связывания с аденилатциклазой начинает проявлять ГТФ-азную активность. После гидролиза ГТФ G-белок восстанавливает свою конформацию и перестает активировать аденилатциклазу. В результате прекращается реакция образования цАМФ.

         Кроме участников аденилатциклазной системы в некоторых клетках-мишенях имеются белки-рецепторы, связанные с G-белками, которые приводят к торможению аденилатциклазы. При этом комплекс “GTP-G-белок” ингибирует аденилатциклазу.

         Когда останавливается  образование цАМФ, реакции фосфорилирования в клетке прекращаются не сразу: пока продолжают существовать молекулы цАМФ - будет продолжаться и процесс активации протеинкиназ. Для того, чтобы прекратить действие цАМФ, в клетках существует специальный фермент - фосфодиэстераза, который катализирует реакцию гидролиза 3',5'-цикло-АМФ до АМФ.

         Некоторые вещества, обладающие ингибирующим действием на фосфодиэстеразу, (например, алкалоиды кофеин, теофиллин), способствуют сохранению и увеличению концентрации ц-АМФ в клетке. Под действием этих веществ в организме продолжительность активации аденилатциклазной системы становится больше, то есть усиливается действие гормона.

В настоящее время установлено, что к данной группе гормо­нов относятся адреналин, глюкагон, ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический гонадотропин, МСГ, антидиуретический гормон (вазопрессин), катехоламины (когда их влияние осуществляется через р-адренергические рецепторы), паратирин, кальцитонин, секретин, гонадотропин, тиролиберин, липотропин. Ответ на действие этих гормо­нов наблюдается уже через короткий промежуток времени и, как правило, прямо пропорционален количеству «второго посредника» - цАМФ.

Ко второй группе гормонов принадлежат окситоцин (отчасти и вазопрессин), гастрин, холецистокинин, ангиотензин и катехоламины, осуществляющие действие через a-адренорецепторы. Здесь в роли «второго посредника» выступает ионизированный каль­ций - Са²⁺, а точнее кальцийполифосфоинозидная система.
5.      Инозитолфосфатный механизм внутриклеточной коммуникации. Инозитолтрифосфаты,  диацилглицерол  и ионы кальция – вторичные посредники в передаче сигнала. Кальмодулин. Протеинкиназа С и кальмодулин-зависимые протеинкиназы


Образование диацилглицерина и инозитолтрифосфата приводит к увеличению концентрации ионизированного кальция внутри клетки. Это приводит к активации многих кальций-зависимых белков внутри клетки, в том числе активируются различные протеинкиназы. И здесь, как и при активации аденилатциклазной системы, одной из стадий передачи сигнала внутри клетки является фосфорилирование белков, которое в приводит к физиологическому ответу клетки на действие гормона.

В работе фосфоинозитидного механизма передачи сигналов в клетке-мишени принимает участие специальный кальций-связывающий белок - кальмодулин. Это низкомолекулярный белок, состоящий из отрицательно заряженных аминокислот (Глу, Асп) и поэтому способный активно связывать Са⁺². Одна молекула кальмодулина имеет 4 кальций-связывающих участка. После взаимодействия с Са⁺² происходят конформационные изменения молекулы кальмодулина и комплекс “Са⁺²-кальмодулин” становится способным регулировать активность (аллостерически угнетать или активировать) многие ферменты - аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са⁺²,Мg⁺²-АТФазу и различные протеинкиназы.

В разных клетках при воздействии комплекса “Са⁺²-кальмодулин” на изоферменты одного и того же фермента (например, на аденилатциклазу разного типа) в одних случаях наблюдается активация, а в других - ингибирование реакции образования цАМФ. Такие различные эффекты происходят потому, что аллостерические центры изоферментов могут включать в себя различные радикалы аминокислот и их реакция на действие комплекса Са⁺²-кальмодулин будет отличаться.

Механизмы передачи информации от гормонов внутри клеток-мишеней с помощью перечисленных посредников имеют общие черты:

1. одним из этапов передачи сигнала является фосфорилирование белков

2. прекращение активации происходит в результате специальных механизмов, инициируемых самими участниками процессов, - существуют механизмы отрицательной обратной связи.