1. о сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы. Эволюция представлений о химической сущности жизни. Ф. Энгельс Жизнь способ существования белковых тел

• Название: 1. о сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы. Эволюция представлений о химической сущности жизни. Ф. Энгельс Жизнь способ существования белковых тел
• Анкор: BIO_-_vsyo.doc
• Дата: 22.03.2017
• Размер: 17.11 Mb.
• Имя файла: BIO_-_vsyo.doc
• Тип: Документы; #4079
• страница: 2 из 21

11. Поверхностный аппарат клетки. Активный транспорт.

См. 10 вопрос.

Активный транспорт-транспорт веществ, идущий с затратой энергии. В этом процессе могут участвовать как отдельные белки, так и обширные участки поверхностного аппарата клетки. Такой транспорт может осуществляться непосредственно за счет энергии АТФ (первичный активный транспорт), а также за счет энергии ионных градиентов (вторичный активный транспорт).

Пример первичного активного транспорта: калий-натриевый насос (ионы натрия-из клетки, ионы калия-в клетку, используя энергию АТФ). Фермент-калий-натриевая АТФ-аза, представляющая собой трансмембранный белок клеточной мембраны. Часть молекулы АТФ-азы, обращенная в сторону цитоплазмы, имеет центры связывания ионов натрия и калия и центр гидролиза АТФ. После присоединения трех ионов натрия АТФ-аза расщепляет АТФ с образованием АДФ и остатка фосфорной кислоты, котрый присоединяется к молекулы АТФ-азы (фосфорилирование). Фосфорилирование белка вызывает изменение его конформации: ионы натрия оказываются перенесенными на наружную сторону мембраны. Здесь происходит присоединение двух ионов калия и отщепление ионов натрия (с затратой энергии фосфорилирования). Остаток фосфорной кислоты отщепляется, и молекула белка принимает исходную конформацию, а ионы калия переносятся на внутреннюю сторону мембраны, где отщепляются. Таки образом поддерживается разность концентраций ионов в клетке и наружной среде.

Системы вторичного активного транспорта приводятся в действие за счет энергии, запасенной в ионных градиентах, а не путем прямого гидролиза АТФ. Они работают как котранспортные системы: одни-по принципу симпорта, другие-по принципу антипорта. В животных клетках котранспортным ионом обычно является натрий., который участвует в процессе всасывания глюкозы. Молекулы глюкозы и ионы натрия связываются с различными участками на белке-переносчике. Он меняет свою конформацию. Глюкоза и натрий оказываются на внутренней поверхности плазмалеммы. Ион натрия стремится выйти из клетки по своему электрохимическому градиенту, котрый обеспечивает активный транспорт глюкозы. Чем выше градиент, тем выше скорость всасывания глюкозы. Ионы натрия выкачиваются из клетке калий-натриевой АТФ-азой, которая косвенно контролирует транспорт глюкозы. Переход глюкозы в кровь происходит путем облегченной диффузии. Энергия

ионный градиентов используется также для транспорта аминокислот через плазмалемму.
12. Поверхностный аппарат клетки. Транспорт макромолекул.
См. 10 вопрос



Эндоцитоз - это образование пузырьков путем выпячивания плазматической мембраны при поглощении твердых частиц-макромолекул (фагоцитоз) или растворенных веществ (пиноцитоз). Возникающие при этом гладкие или окаймленные эндоцитозные пузырьки называют также фагосомами или пиносомами.

Путем эндоцитоза осуществляются:
-питание (яйцеклетки поглощают таким способом желточные белки, фагосомами являются пищеварительные вакуоли простейших);
-защитные и иммунные реакции (лейкоциты поглощают чужеродные частицы и иммуноглобулины);
-транспорт (почечные канальцы всасывают белки из первичной мочи).
-поглощение ЛНП(липопротеинов низк плотн)
(Поглощение животными клетками холестерола из внеклеточной среды осуществляется за счет эндоцитоза, опосредуемого рецепторами. Основная часть холестерола переносится кровью в виде ЛПНП .
Молекулы ЛНП связываются со специальными рецепторами в плазмолемме клетки рецепторы, соединённые с лигандом(ЛНП) перемещаются по клеточной поверхности и накапливаются в окаймлённых ямках(их субмембранный аппарат содержит клатрин) из ямок обр-ся путём впячивания эндоцитозные пузырькипоступают в цитоплазму, теряют клатриновую оболочкусливаются с эндосомой, где лиганд отделяется от рецептораот мембраны эндосомы отделяются 2 вида пузырьков:одни содержат ЛНП и сливаются с лизосомой, где из ЛНП выщепляется холестерол, другие содержат свободные рецепторы, которые возвращаются в мембрану.)

Избирательный эндоцитоз определенных веществ (желточных белков, иммуноглобулинов и т. п.) происходит при контакте этих веществ с субстрат-специфическими рецепторными участками на плазматической мембране.
Субстраты, попадающие в клетку путем эндоцитоза, расщепляются ("перевариваются"), накапливаются (например, желточные белки) или снова выводятся с противоположной стороны клетки путем экзоцитоза.
13. Поверхностный аппарат эукариотической клетки. Строение и функции.

См. 10 вопрос.
14. Транспортная роль белков плазмалеммы.

См.10 и 11 вопросы.
15. Активный транспорт веществ через мембрану. К+- Nа+ насос.

См. 11 вопрос
16. Поверхностный аппарат клетки. Транспорт макромолекул.
См. 12 (то же самое)
17. Рецепторная роль плазмалеммы.
Плазмалемма, биологическая мембрана, содержит различные сигнальные белки. Все водорастворимые и некоторые жирорастворимые сигнальные молекулы присоединяются к спецефическим белковым рецепторам на поверхности клеток-мишений. В зависимости от способа перечади сигнала внутрь клетки рецепторы можно разделить на три класса. 1. Каналообразующие рецепторы-регулируемые нейромедиаторами ионные каналы, участвующие в быстрой синаптической передачи импульсма. 2-каталитические рецепторы- при активации лигандом начинают работать как ферменты, фосфорилирую определенные белки.(напр, рецепторы инсулина) 3. Рецепторы, сопряженные с G-белками. Активация этих рецепторов запускает целую цепь реакций, изменяющих концентраци. В цитоплазме малых сигнальных молекул, которые называются вторичными посредниками. Наиболее важными вторичными посредниками являются циклические АМФ и Са. Эти молекулы могут влиять на поведение белков-мишеней в клетке, активирую обмен веществ.
Аденилатциклазная система:мембрана скелетных мыщц, жировые клетки, клетки сердцечной мыщцы. Сигнальными молекулами для этой системы служат многие гормоны и локальные химические медиаторы. Когда соответствующий лиганд ( например, адреналин) взаимодействует с рецептором, происходят конфармационные изменения рецепторного белка. Это вызывает структурную перестройку G-белка, находящегося в мембране. G-белок в этом состоянии активизирует адениатциклазу-фермент, также распологающийся в мембране. Активизированнная аденилатциклаща катализирует превращение АТФ в ц-АМФ. Ц-Амф воздействует на ферменты протеинкиназы, которые участвуют во многих метаболических процессах в клетке.


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 молекулы- стероидные гормоны проходят через плазматическую мембрану и активируют рецепторный белок внутри клетки. Водорастворимые молекулы- большинство 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:
•  R_s - рецептор первичного мессенджера – активатора, рецептор первичного мессенджера - ингибитора АЦС;
•  фермент аденилатциклазу (АЦ).
- «заякоренные» белки:
•  G_s - 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.