Аденилатциклазная мессенджерная система. Наиболее изученным является аденилатциклазный путь передачи гормонального сигнала. В нем задействовано минимум пять хорошо изученных белков:

1) рецептор гормона;

2) фермент аденилатциклаза, выполняющая функцию синтеза цАМФ;

3) G-белок, осуществляющий связь между аденилатциклазой и рецептором;

4) цАМФ-зависимая протеинкиназа, катализирующая фосфорилир-ование внутриклеточных ферментов или белков-мишеней, соответственно изменяя их активность;

5) фосфодиэстераза, которая вызывает распад цАМФ и тем самым прекращает (обрывает) действие сигнала.

Аденилатциклаза представляет собой интегральный белок плазматических мембран, его активный центр ориентирован в сторону цитоплазмы и катализирует реакцию синтеза цАМФ из АТФ.

Протеинкиназа – это внутриклеточный фермент, через который цАМФ реализует свой эффект.

Следует отметить, что в клетках открыт большой класс цАМФ-зависи-мых протеинкиназ, названных протеинкиназами А; они катализируют перенос фосфатной группы на ОН-группы серина и треонина (так называемые серин-треонинкиназы). Другой класс протеинкиназ действует только на ОН-группу тирозина. Однако во всех случаях добавление фосфатной группы вызывает изменение активности белков или кинетические свойства.

Гормон соматостатин, соединяясь со своим специфическим рецептором – ингибиторным G-белком, ингибирует аденилатциклазу и синтез цАМФ, т.е. вызывает эффект, прямо противоположный вызываемому адреналином и глюкагоном.

Существуют и другие системы регуляции гормональных сигналов, например, гуанилатциклазная мессенджерная система, Са²⁺-мессенджерная система и др.

11. Обмен веществ и энергии

11.1 Понятие метаболизма.

Жизнедеятельность организма обеспечивается тесной связью с внешней средой, которая поставляет кислород и питательные вещества и постоянным превращением этих веществ в клетках организма. Продукты распада используются для постороения специфических для каждого органа и разнообразных по своим функциям клеток и тканей. Конечные продукты распада выделяются в окружающую среду и используются в дальнейшем в круговороте веществ. Питательные вещества, поступающие с пищей, являются, с одной стороны, источником энергии, необходимой для осуществления всех процессов, а с другой стороны, пластическим материалом, из которого строится тело организма.

Поступление питательных веществ и кислорода, превращение их в организме и выделение конечных продуктов в окружающую среду определяется как обмен веществ или метаболизм, который состоит из двух процессов: катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции).

Процесс распада сложных веществ на более простые называется катаболизмом. Так, поступающие с пищей белки, жиры, углеводы под действием ферментов пищеварительного тракта распадаются на более простые составные части (аминокислоты, жирные кислоты и моносахариды). При этом высвобождается энергия. Обратный процесс, т. е. синтез сложных соединений из более простых называется анаболизмом. Он идет с затратой энергии. Из образовавшихся в результате пищеварения аминокислот, жирных кислот и моносахаридов в клетках синтезируются новые клеточные белки, фосфолипиды мембран и полисахариды.

Существует понятие амфиболизм, когда одно соединение разрушается, но при этом синтезируется другое.

 Эти два процесса ваимосвязаны.

М етаболизм

Катаболизм Анаболизм

распад биосинтез

большие → небольшие небольшие → большие

молекулы молекулы молекулы молекулы

энергия освобождается энергия требуется

Метаболический путь - это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме. Промежуточные продукты, образовавшиеся в процессе метаболизма, называются метаболитами, а последнее соединение метаболического пути - конечный продукт.

Метаболический цикл - это метаболический путь, один из конечных продуктов которого идентичен одному из соединений, вовлеченных в этот процесс.

Частный путь метаболизма - совокупность превращений одного определенного соединения (углеводы или белки). Общий путь метаболизма - когда вовлекаются два и более вида соединений (углеводы, липиды и частично белки вовлечены в энергетический метаболизм).

Субстраты метаболизма - соединения, поступающие с пищей. Среди них выделяют основные пищевые вещества (белки, углеводы, липиды) и минорные, которые поступают в малых количествах (витамины, минеральные вещества).

Интенсивность метаболизма определяется потребностью клетки в тех или иных веществах или энергии, регуляция осуществляется четырьмя путями:

1)  Суммарная скорость реакций определенного метаболического пути определяется концентрацией каждого из ферментов этого пути, значением рН среды, внутриклеточной концентрацией каждого из промежуточных продуктов, концентрацией кофакторов и коферментов.

2)  Активностью регуляторных (аллостерических) ферментов, которые обычно катализируют начальные этапы метаболических путей. Большинство из них ингибируется конечным продуктом данного пути, и этот вид ингибирования называется "по принципу обратной связи".

3)  Генетический контроль, определяющий скорость синтеза того или иного фермента.

4)  Гормональная регуляция. Ряд гормонов способны активировать или ингибировать многие ферменты метаболических путей.