- •Липиды. Жирорастворимые витамины. Клеточные мембраны: их структура и функции. Транспорт веществ и передача сигнала через мембраны.
- •Жирорастворимые витамины
- •Витамин а(ретинол, антиксерофтальмический)
- •Биохимические функции витамина а
- •1. Регуляция экспрессии генов
- •2. Участие в акте зрения
- •Витамин д(кальциферол, антирахитический)
- •Витамин е(токоферол, антистерильный или антиоксидантный)
- •Витамин к(нафтохинон, антигеморрагический)
- •Мембраны: их строение и функционирование
- •Строение и состав мембран
- •Перенос вещества и информации через мембраны
- •Трансмембранная передача сигнала
- •ЦАмф – как вторичный гормональный посредник
- •Вторичные посредники липидной природы
- •ЦГмф – как вторичный гормональный посредник
Трансмембранная передача сигнала
Сигнальными молекулами могут быть неполярные и полярные вещества. Неполярные вещества, например стероидные гормоны, проникают в клетку, проходя через липидный бислой. Полярные сигнальные молекулы в клетку не проникают, но связываются специфическими рецепторами клеточных мембран. Такое взаимодействие вызывает цепь последовательных процессов в самой мембране и внутри клетки. К полярным сигнальным молекулам относят белковые гормоны (например, инсулин, соматотропин, паратгормон), нейромедиаторы (например, ацетилхолин, глицин, ГАМК), факторы роста, цитокины.
Передача сигнала с помощью внутриклеточных рецепторов
Гормоны стероидной природы реализуют свои эффекты, проникая в клетку и связываясь с цитозольными или ядерными рецепторами. Плазматическая мембрана не является для них непреодолимой преградой ввиду их липофильности и небольшой молекулярной массы. Поступив в клетку, стероидные образуют комплекс со специфическим цитозольным рецептором, что приводит к изменению конформации рецептора и снижению сродства к белкам-шаперонам, отделяющимся от комплекса гормон-рецептор. Далее гормон-рецепторный комплекс поступает в ядро, где связывается со специфическими регуляторными элементами ДНК – т.е. с определенными нуклеотидными последовательностями, чувствительными к гормонам (энхансером или сайленсером). Результатом этого взаимодействия является синтез всех видов РНК и как следствие, синтез на рибосомах новых количеств белка.
Эффекты гормонов, которые передают сигнал через внутриклеточные рецепторы, развиваются не сразу, т.к. на протекание матричных биосинтезов (транскрипции и трансляции) требуются часы.
В отличие от стероидных гормоны белково-пептидной природы не способны проникать через клеточную мембрану и потому реализуют свои эффекты через трансдукционные системы, т.е. специальные системы, передающие сигнал снаружи внутрь клетки. Можно выделить 4 основных класса трансдукционных систем:
1) Системы, передающие сигнал при участии G-белков. Последние представляют собой семейство низкомолекулярных мембранных белков, связывающих гуаниловые нуклеотиды. Образовавшийся на поверхности клеточной мембраны гормон-рецепторный комплекс активируетG-белок. Механизм активации заключается в замещении ГДФ, содержащейся в неактивномG-белке, на ГТФ и последующей диссоциации-субъединицы от ингибиторных-субъединиц. После передачи сигналаG-белок возвращается в исходное неактивное состояние вследствие действия ГТФазы, имеющейся уG-белка и гидролизующей ГТФ до ГДФ. Описаны две системы, функционирующие с участиемG-белков:
а) трансдукционная система, в которой эффекторным ферментом является аденилатциклаза, катализирующая образование цАМФ. Примерами могут служить системы, включаемые Н2-гистаминовым рецептором,V2-рецептором вазопрессина, рецептором глюкагона,1- и2-адренорецепторами и т.д.
б) трансдукционная система, в которой эффекторным ферментом является фосфолипаза С. Последняя гидролизует мембранный фосфатидилинозитолдифосфат (ФИФ2) с образованием вторичных посредников: инозитолтрифосфата (ИФ3) и диацилглицерола (ДАГ). Примерами могут служить системы, включаемыеV1-рецептором вазопрессина,1-адренорецептором, рецептором ангиотензина и т.д.
2) Система, в которой эффекторным ферментом является гуанилатциклаза, катализирующая образование цГМФ. Примером может служить система, включаемая рецептором предсердного натрий-уретического пептида.
3) Системы, в которых эффекторным ферментом является тирозинкиназа – фермент, катализирующий фосфорилирование белков-субстратов по остаткам тирозина. Примерами могут служить системы, включаемые рецептором инсулина и различных ростовых факторов: фактора роста нервов, тромбоцитов, эпидермиса и т.д.
4) Системы, в которых рецептор одновременно является ионным каналом. Примером может служить рецептор ГАМК, являющийся одновременно каналом для CI-, а также никотиновый ацетилхолиновый рецептор одновременно являющийсяNa+-каналом.
Таким образом, белково-пептидные гормоны внутрь клетки не проникают, но в результате активации соответствующих трансдукционных систем внутри клетки образуются (или поступают извне) химические посредники, которые реализуют функции гормона внутри клетки. Эти посредники получили название вторичных мессенджеров (посредников). При этом в роли первого сигнала рассматривается сам гормон. В настоящее время можно выделить не менее 4 типов вторичных гормональных посредников: 1) циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), 2) ионы Са, 3) метаболиты фосфатидилинозитола и 4) циклическая АДФ-рибоза.