56. Транспорт высокомолекулярных веществ. Эндо и экзоцитоз

Способы диффузионного переноса многообразны: диффузия жирорастворимых веществ через липидную часть мембраны, перенос гидрофильных веществ через поры, образуемые мембранными липидами и белками, облегченная диффузия с участием специальных молекул-переносчиков, избирательный транспорт ионов через ионные каналы. Однако в процессе эволюции живая клетка создала особый способ переноса, получивший название активного транспорта. В этом случае перенос вещества идет против перепада концентрации и поэтому сопряжен с использованием энергии, универсальным источником которой в клетке является молекула аденозинтрифосфорной кислоты.

Эндоцито́з процесс захвата внешнего материала клеткой, осуществляемый путём образования мембранных везикул. В результате эндоцитоза клетка получает для своей жизнедеятельности гидрофильный материал, который иначе не проникает через липидный бислой клеточной мембраны. Различают фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз.

Экзоцитоз клеточный процесс, с помощью которого клетка выделяет внутриклеточные везикулы на внешнюю клеточную мембрану. При экзоцитозе содержимое секреторных везикул (экзоцитозных пузырьков) выделяется нуружу, а их мембрана сливается с клеточной мембраной. Практически все макромолекулярные соединения (белки, пептидные гормоны и др.) выделяются из клетки этим способом. доставка на клеточную мембрану липида, необходимого для роста клетки;

высвобождение различных соединений из клетки, например токсичных продуктов метаболизма или сигнальных молекул (гормонов или нейромедиаторов);

доставка функциональных мембранных белков на клеточную мембрану, таких как рецепторы или белки-транспортёры. При этом часть белка, которая была направлена внутрь секретируемой везикулы, оказывается выступающей снаружи клетки.

61. Механизм передачи сигнала от гидрофобных гормонов

60. Схема передачи сигнала в клетку. Первичные и вторичные мессенджеры

клетка превращает один тип сигнала или стимула в другой.

1.взаимодействие внешнего агента (стимула) с клеточным рецептором,

2.активация эффекторной молекулы, находящейся в мембране и отвечающей за генерацию вторичных посредников,

3. образование вторичных посредников,

4.активация посредниками белков-мишеней, вызывающих генерацию следующих посредников,

5.исчезновение посредника.

Вторичные мессенджеры, или посредники - это внутриклеточные вещества, концентрация которых строго контролируется гормонами , нейромедиаторами и другими внеклеточными сигналами - первичными мессенджерами (firstmessengers).

В качестве агониста рецептора клетка может использовать специально синтезированные соединения пептидной природы или использовать свои внутриклеточные метаболиты, которые отсутствуют в экстраклеточной среде. Кофермент АТР и глутамат, действующие экстраклеточно, являются мощными нейротрансмиттерами. Природные экстраклеточные лиганды, которые взаимодействуют с рецепторами и активируют их, называют первичными мессенджерами. Они могут быть подразделены на гормоны , нейротрансмиттеры , цитокины , лимфокины , факторы роста , липофильные молекулы имеющие рецепторы , хемоаттрактанты и.т.д. Каждый из этих терминов представляет класс агентов, действующих достаточно специфично. Тем не менее, существуют примеры многофункциональности первичных мессенджеров: АТР и глутамат являются нейротрансмиттерами, когда они секретируются в синапсах . Гормоны пищеварительного тракта, такие как гастрин, холецитокинин и секретин в центральной нервной системе осуществляют многообразные функции нейромодуляторов, влияя на высвобождение других нейротрансмиттеров. Соматостатин, идентифицированный первоначально как агент гипоталамуса, подавляющий секрецию гормона роста, также функционирует в центральной нервной системе как нейротрансмиттер и нейромодулятор. Более того, он является паракринным агентом для клеток поджелудочной железы и гормоном для печени. Фактор роста тромбоцитов TGFb действует также как хемоатрактант и как ингибитор роста. Тромбин является фактором роста, но также вовлекается в свертывание крови как активатор функции тромбоцитов.

Механизмы, преобразующие внешние сигналы во внутриклеточные, находятся в плазматической мембране клетки. Восприятие клетками внешних сигналов в основном происходит благодаря взаимодействию внешних факторов с клеточными рецепторами, расположенными на наружной мембране клеток. Рецепторы распознают и связывают внешний сигнал (сигнальный агент — лиганд) и приводят в дейcтвие внутриклеточные пути передачи информации, ведущие к запуску и регуляции различных внутриклеточных процессов.

Внешний сигнальный агент, называемый первичным посредником, как правило, не проникает внутрь клетки, а специфически взаимодействует с рецепторами наружной клеточной мембраны. В качестве первичных посредников выступают различные химические соединения (гормоны, нейромедиаторы, газотрансмиттеры и др.) или физические факторы (квант света). Однако существуют гидрофобные гормоны (стероидные и тиреоидные), которые способны проникать внутрь клетки, преодолевая при этом липидный бислой, и взаимодействовать там с растворимыми рецепторными белками. Таким же механизмом действия обладают малые молекулы — NO и CO.

Если внешняя сигнальная молекула воздействует на рецепторы клеточной мембраны и активирует их, то последние передают полученную информацию на систему белковых компонентов мембраны, называемую каскадом передачи сигнала. Мембранные белки каскада передачи сигнала подразделяют на:

белки-преобразователи, связанные с рецепторами

ферменты-усилители, связанные с белками-преобразователями (активируют вторичные внутриклеточные посредники, переносящие информацию внутрь клетки).

Так действуют рецепторы, сопряженные с G-белками. Другие рецепторы (ионные каналы, рецепторы с протеинкиназной активностью) сами служат умножителями.