рабочая тетрадь клетка. Материалы для подготовки к занятию Лекция. Введение в физиологию клетки Материалы для подготовки Строение клетки
 Скачать 1.1 Mb.
|
Модуль №3 Молекулярные основы межклеточного взаимодействияЗанятие №5. Понятие о клетке-мишени и сигнальной молекуле. Способы передачи сигнальных молекул.Материалы для подготовки к занятию: Лекция. Молекулярные механизмы нейрогуморальной регуляции Материалы для подгтовки Клеточный рецептор Вопросы для самоконтроля: 1. Понятие о регуляции функции, ее значение для адаптации. 2. Понятие о сигнальной молекуле, ее значение для деятельности многоклеточных организмов. Понятие о первичном посреднике. 3. Понятие о клетке-мишени, способы (механизмы) воздействия сигнальных молекул на клетки-мишени. 4. Понятие о клеточном рецепторе, его свойства, морфо-функциональная характеристика, основные классификации. Понятие о down-regulation и up-regulation. 5. Понятие о цитозольном и мембранно-внутриклеточном механизме воздействия сигнальных молекул на клетку-мишень. Характеристики каждого механизма. 6. Понятие о вторичных посредниках, основные системы вторичных посредников. Понятие о каскадном механизме усиления сигнала. 7. Способы доставки сигнальных молекул к клетке-мишени при гуморальном механизме регуляции. Домашнее задание:
Это клетки, которые специфически взаимодействуют с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов.
Молекула (обычно белок или гликопротеид) на поверхности клетки, клеточных органелл или растворенная в цитоплазме.
По локализации: 1. Мембранные. 2. Цитоплазматические. 3. Ядерные. По эффектам: 1. Быстроотвечающие. 2. Медленноотвечающие.
Сигнальная молекулы - это Молекулы, синтезирующиеся в сигнализирующей клетке для осуществления передачи сигнала другой клетке.
1. Аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы. 2. Фосфоинозитидный механизм. 4. Представить в виде схемы цитозольный механизм регуляции.  Гормоны липофильной природы, молекулы которых способны проходить через липидный бислой плазматической мембраны клеток, действуют путем цито-зольного механизма. К ним относятся все стероидные гормоны , а также йод-тиронины, которые занимают по липофильностью промежуточное место между стероидами и водорастворимыми гормонами. Специфические рецепторы к этим гормонам находятся в цитоплазме только клеток-мишеней. Они представляют собой белки, которые имеют высокое сродство к своему гормона, благодаря стерео-специфичности связывания. Когда стероидный или тиреоидных гормон поступает через плазматическую мембрану внутрь клетки, в цитоплазме он связывается с цитозольным рецептором, образуя комплекс гормон-рецептор, который далее подвергается активации. В процессе активации изменяется конформация, величина и поверхностный заряд комплекса, и он приобретает способность проникать в ядро и связываться с определенными участками хроматина, активируя или инактивируя специфические гены. В результате воздействия на транскрипцию генов изменяется содержание соответствующих белков, что сказывается на активности биохимических процессов в клетке. Цитозольный механизм действия называется также прямым, поскольку гормоны, способные попадать внутрь клетки, непосредственно влияют на количество ферментных белков. В отличие от цитозольного, мембранно-внутриклеточный тип действия является косвенным, так как регуляция обмена веществ, в том числе на уровне генетического аппарата, осуществляется через внутриклеточные посредники
Первичный посредник – это химические соединения или физические факторы (квант света), способные активировать механизм передачи сигнала в клетке.
Вторичный посредник – это низкомолекулярные вещества, которые образуются или высвобождаются в результате ферментативной активности одного из компонентов цепи передачи сигнала и способствуют его дальнейшей передаче и амплификации.
1. Система аденилатциклаза -цАМФ 2. Система гуанилатциклаза-цГМФ 3. Система фосфолипаза С — инозитол-три-фосфат
1. Аутокринный. 2. Паракринный. 3. Телекринный.
аутокринный способ - это способ передачи сигнала при котором продуцент гормона имеет рецепторы к этому же гормону (другими словами, клетка—продуцент гормона в то же время является его мишенью). Примеры: эндотелины, вырабатываемые клетками эндотелия и воздействующие на эти же эндотелиальные клетки; Т-лимфоциты, секретирующие интерлейкины, имеющие мишенями разные клетки, в том числе и Т-лимфоциты.
паракринный способ - это способ передачи сигнала при котором продуцент биологически активного вещества и клетка-мишень расположены рядом. Молекулы гормона достигают мишени путём диффузии в межклеточном веществе. Например, в париетальных клетках желёз желудка секрецию Н+ стимулируют гастрин и гистамин, а подавляют соматостатин и Пг, секретируемые рядом расположенными клетками.
телекринный способ – это способ передачи сигнальных молекул непосредственно от наружной поверхности мембраны одной клетки на мембрану другой. Это происходит при условии непосредственного контакта (прикрепления, адгезионного сцепления) мембран двух клеток. Такое прикрепление происходит, например, при взаимодействии лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием кровеносных капилляров в месте, где имеется воспалительный процесс Занятие №6. Морфофункциональная характеристика синаптического взаимодействия. Этапы синаптической передачи. Материалы для подготовки к занятию: Лекция. Нервный синапс Материалы для подготовки физиология синапса Вопросы для самоконтроля: 1. Синапс - понятие, морфофункциональная характеристика. Классификация. 2. Основные свойства синапсов. Сравнительная характеристика химических и электрических синапсов. 3. Морфофункциональная организация химического синапса. Структура пре- и постсинаптической мембран. Понятие о медиаторах, синаптических рецепторах. Классификация медиаторов. 4. Основные этапы и особенности передачи возбуждения в химическом синапсе. Понятие о возбуждающем и тормозном постсинаптическом потенциале (ВПСП и ТПСП). Свойства ВПСП и ТПСП. 5. Особенности передачи информации в химическом синапсе. 6. Понятие о модуляции синаптической передачи. Современные представление о механизмах модуляции синаптической передачи. 7. Вещества модуляторы синаптической передачи. Понятие об агонистах и антагонистах. Домашнее задание: 1. Дать определение понятия синапс. Синапс - это место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. 2. Классификация синапсов по локализации, механизму передачи информации, эффекту, эргичности. По локализации: *периферические -нервно-мышечные -нейросекреторные (аксо-вазальные) -рецепторно-нейрональные *центральные -аксо-дендритические — с дендритами, в том числе -аксо-шипиковые — с дендритными шипиками, выростами на дендритах; -аксо-соматические — с телами нейронов; -аксо-аксональные — между аксонами; -дендро-дендритические — между дендритами; По эффекту: 1. возбуждающие 2. тормозные По эргичности: -кратковременные (длятся секунды и минуты) и -долговременные (длятся часы, месяцы, годы) 3. Перечислите особенности передачи информации в химическом синапсе. Типичный синапс — аксо-дендритический химический. Такой синапс состоит из двух частей: пресинаптической, образованной булавовидным расширением окончанием аксона передающей клетки и постсинаптической, представленной контактирующим участком плазматической мембраны воспринимающей клетки (в данном случае — участком дендрита). Между обеими частями имеется синаптическая щель — промежуток шириной 10—50 нм между постсинаптической и пресинаптической мембранами, края которой укреплены межклеточными контактами. Часть аксолеммы булавовидного расширения, прилежащая к синаптической щели, называется пресинаптической мембраной. Участок цитолеммы воспринимающей клетки, ограничивающий синаптическую щель с противоположной стороны, называется постсинаптической мембраной, в химических синапсах она рельефна и содержит многочисленные рецепторы. В синаптическом расширении имеются мелкие везикулы, так называемые синаптические пузырьки, содержащие либо медиатор (вещество-посредник в передаче возбуждения), либо фермент, разрушающий этот медиатор. На постсинаптической, а часто и на пресинаптической мембранах присутствуют рецепторы к тому или иному медиатору. При деполяризации пресинаптической терминали открываются потенциал-чувствительные кальциевые каналы, ионы кальция входят в пресинаптическую терминаль и запускают механизм слияния синаптических пузырьков с мембраной. В результате медиатор выходит в синаптическую щель и присоединяется к белкам-рецепторам постсинаптической мембраны, которые делятся на метаботропные и ионотропные. Первые связаны с G-белком и запускают каскад реакций внутриклеточной передачи сигнала. Вторые связаны с ионными каналами, которые открываются при связывании с ними нейромедиатора, что приводит к изменению мембранного потенциала. Медиатор действует в течение очень короткого времени, после чего разрушается специфическим ферментом. Например, в холинэргических синапсах фермент, разрушающий медиатор в синаптической щели — ацетилхолинэстераза. Одновременно часть медиатора может перемещаться с помощью белков-переносчиков через постсинаптическую мембрану (прямой захват) и в обратном направлении через пресинаптическую мембрану (обратный захват). В ряде случаев медиатор также поглощается соседними клетками нейроглии. Открыты два механизма высвобождения: с полным слиянием везикулы с плазмалеммой и так называемый «поцеловал и убежал» (англ. kiss-and-run), когда везикула соединяется с мембраной, и из неё в синаптическую щель выходят небольшие молекулы, а крупные остаются в везикуле. Второй механизм, предположительно, быстрее первого, с помощью него происходит синаптическая передача при высоком содержании ионов кальция в синаптической бляшке. Следствием такой структуры синапса является одностороннее проведение нервного импульса. Существует так называемая синаптическая задержка — время, нужное для передачи нервного импульса. Её длительность составляет около — 0,5 мс. Так называемый «принцип Дейла» (один нейрон — один медиатор) признан ошибочным. Или, как иногда считают, он уточнён: из одного окончания клетки может выделяться не один, а несколько медиаторов, причём их набор постоянен для данной клетки 4. Укажите основные элементы химического синапса. Перечислите этапы синаптической передачи в химическом синапсе. терминаль Синаптическая щель Тело нервной клетки Этапы: -синтез и секреция медиатора; -взаимодействие медиатора с рецепторами постсинаптической мембраны; -инактивирование медиатора 5. Роль ферментативных систем, разрушающих медиатор связанный с рецепторами постсинаптической мембраны В нервно-мышечном синапсе в норме ацетилхолин действует на синаптическую мембрану короткое время (1—2 мс), так как сразу же начинает разрушаться ацетилхолинэстеразой. В случаях, когда этого не происходит и ацетилхолин не разрушается на протяжении сотни миллисекунд, его действие на мембрану прекращается и мембрана не деполяризуется, а гиперполяризуется и возбуждение через этот синапс блокируется. 6. Графически изобразить ТПСП и ВПСП, указать их основные свойства. Свойства ТПСП и ВПСП: 1. ВПСП деполяризуют постсинаптическую мембрану 2.ВПСП повышают возбудимость клетки, а при достижении критического уровня деполяризации приводят к возникновению ПД.  3. ТПСП гиперполяризуют постсинаптическую мембрану 4. ТПСП понижают возбудимость клетки и препятствуют генерации ПД  7. Понятие о медиаторе, классификация медиаторов. Медиатор - это биологически активное химическое вещество для передачи нервного импульса от одной клетки к другой. По химической природе медиаторы делят на Аминокислоты: ГАМК — важнейший тормозной нейромедиатор центральной нервной системы человека и млекопитающих. Глицин — как нейромедиаторная аминокислота, проявляет двоякое действие. Глициновые рецепторы имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга. Связываясь с рецепторами, глицин вызывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшают выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких как глутамат, и повышают выделение ГАМК. Также глицин связывается со специфическими участками NMDA-рецепторов и, таким образом, способствует передаче сигнала от возбуждающих нейротрансмиттеров глутамата и аспартата. В спинном мозге глицин приводит к торможению мотонейронов, что позволяет использовать глицин в неврологической практике для устранения повышенного мышечного тонуса. Глутаминовая кислота (глутамат) — наиболее распространённый возбуждающий нейротрансмиттер в нервной системе позвоночных, в нейронах мозжечка и спинного мозга. Аспарагиновая кислота (аспартат) — возбуждающий нейромедиатор в нейронах коры головного мозга. Катехоламины: Адреналин — относят к возбуждающим нейромедиаторам, но его роль для синаптической передачи остаётся неясной, так же как не ясна она для нейромедиаторов VIP, бомбезин, брадикинин, вазопрессин, карнозин, нейротензин, соматостатин, холецистокинин. Норадреналин — считается одним из важнейших «медиаторов бодрствования». Норадренергические проекции участвуют в восходящей ретикулярной активирующей системе. Является медиатором как голубоватого пятна (лат. locus coeruleus) ствола мозга, так и окончаний симпатической нервной системы. Количество норадренергических нейронов в ЦНС невелико (несколько тысяч), но у них весьма широкое поле иннервации в головном мозге. Дофамин — является одним из химических факторов внутреннего подкрепления и служит важной частью «системы поощрения» мозга, поскольку вызывает чувство предвкушения (или ожидания) удовольствия (или удовлетворения), чем влияет на процессы мотивации и обучения. Другие моноамины: Серотонин — играет роль нейромедиатора в ЦНС. Гистамин — некоторые количества гистамина содержатся в ЦНС, где, как предполагают, он играет роль нейромедиатора (или нейромодулятора). Не исключено, что седативное действие некоторых липофильных антагонистов гистамина (проникающих через гематоэнцефалический барьер противогистаминных препаратов, например, димедрола) связано с их блокирующим влиянием на центральные гистаминовые рецепторы. Другие представители Ацетилхолин — осуществляет нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе, единственное среди нейромедиаторов производное холина. Анандамид — является нейротрансмиттером и нейрорегулятором, который играет роль в механизмах происхождения боли, депрессии, аппетита, памяти, репродуктивной функции. Он также повышает устойчивость сердца к аритмогенному действию ишемии и реперфузии. АТФ (Аденозинтрифосфат) — роль как нейромедиатора не ясна. Вазоактивный интестинальный пептид (VIP) — роль как нейромедиатора не ясна. Таурин — играет роль нейромедиаторной аминокислоты, тормозящей синаптическую передачу, обладает противосудорожной активностью, оказывает также кардиотропное действие. Триптамин — предполагается, что триптамин играет роль нейромедиатора и нейротрансмитера в головном мозге млекопитающих. Эндоканнабиноиды — в роли межклеточных сигнализаторов они похожи на известные трансмиттеры моноамины, такие как ацетилхолин и дофамин, эндоканнабиноиды отличаются во многих отношениях от них — например, они используют ретроградную сигнализацию (выделяются постсинаптической мембраной и воздействуют на пресинаптическую). Кроме того, эндоканнабиноиды являются липофильными молекулами, которые не растворяются в воде. Они не хранятся в пузырьках, а существуют в качестве неотъемлемой компоненты мембранного бислоя, который входит в состав клетки. Предположительно, они синтезируются «по требованию», а не хранятся для дальнейшего использования. N-ацетиласпартилглутамат (NAAG) — является третьим по распространённости нейромедиатором в нервной системе млекопитающих. Имеет все характерные свойства нейромедиаторов: концентрируется в нейронах и синаптических пузырьках, выделяется из аксональных окончаний под воздействием кальция после инициации потенциала действия, подлежит внеклеточному гидролизу пептидазами. Действует как агонист II группы метаботропных глутаматных рецепторов, в особенности рецептора mGluR3, и расщепляется в синаптической щели NAAG-пептидазами (GCPII, GCPIII) на исходные вещества: NAA и глутамат. Кроме того, нейромедиаторная (или нейромодуляторная) роль показана для некоторых производных жирных кислот (эйкозаноидов и арахидоновой кислоты), некоторых пуринов и пиримидинов (например, аденина), а также АТФ Практические работы: |