Биологические мембраны

2

2012 год

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

1. Исследователи каталитического рецептора инсулина установили значительное изменение в гене белка – субстрата инсулинового рецептора. Как нарушение в структуре этого белка скажется на функционировании системы передачи сигнала инсулина? Для ответа на вопрос:

а) приведите схему трансмембранной передачи сигнала инсулина;

б) назовите белки и ферменты, которые активирует инсулин в клетках-мишенях, укажите их функцию.

2. Стероидный гормон кальцитриол активирует всасывание пищевого кальция, увеличивая количество белков-переносчиков Са²⁺ в клетках кишечника. Объясните механизм действия кальцитриола, для этого:

а) приведите схему передачи сигнала гормона кальцитриола на клетки-мишени и опишите ее

функционирование;

б) назовите процесс который активирует гормон в ядре клетки;

в) объясните, в каком матричном биосинтезе будут участвовать молекулы образованные в ядре и

где он протекает.

3. Ацетилхолин, взаимодействуя с М₃-холинорецепторами клеток ацинуса, стимулирует выход Са²⁺ из ЭР. Повышение концентрации Са²⁺ в цитозоле обеспечивает экзоцитоз секреторных гранул и высвобождение в слюнной проток электролитов и небольшого количества белков. Объясните, как регулируется работа Са²⁺-каналов ЭР. Для этого:

а) назовите регуляторный лиганд Са²⁺-каналов ЭР;

б) напишите схему реакции его образования;

в) представьте схему трансмембранной передачи сигнала ацетилхолина, при активации которой образуется регуляторный лиганд Са²⁺-каналов ЭР.

4. Сокращение сердечной мышцы активирует Са²⁺, содержание которого в цитозоле клетки повышается за счет функционирования цАМФ-зависимых переносчиков цитоплазматической мембраны. В свою очередь, концентрация цАМФ в клетках регулируется двумя сигнальными молекулами – адреналином и ацетилхолином. Причем, известно, что адреналин, взаимодействуя с β₂-адренорецепторами, повышает концентрацию цАМФ в клетках миокарда и стимулирует сердечный выброс, а ацетилхолин, взаимодействуя с М₂-холинорецепторами снижает уровень цАМФ и сократимость миокарда. Объясните, почему два первичных мессенджера, используя одну и ту же систему трансдукции сигнала, вызывают различный клеточный ответ. Для этого:

а) представьте схему передачи сигнала для адреналина и ацетилхолина;

б) укажите различие в каскадах передачи сигналов этих мессенджеров.

5. Для изучения аденилатциклазной системы был использован холерный токсин, вырабатываемый возбудителем холеры (V. cholerae). Холерный токсин вызывает АДФ-рибозилирование α_s-субъединицы на этапе активации аденилатциклазы:

NAD⁺ + α_s-ГТФ•АЦ → АДФ-рибозил-α_s-ГТФ•АЦ + Никотинамид + Н⁺

Модифицированная α_s-субъединица не может дефосфорилировать ГТФ в течение длительного времени. Объясните причину повышенной активности аденилатциклазы. Для решения задачи:

а) приведите схему трансмембранной передачи сигнала с участием G_s-белка;

б) назовите причины высокой активности ПКА в клетках кишечника больного;

6. Стероидный гормон эстроген повышает секрецию остеобластами регуляторного белка остеопротегирина, увеличивая экспрессию гена этого белка в клетках мишенях. Объясните механизм действия эстрогена, для этого:

а) приведите схему передачи сигнала гормона на клетки-мишени и опишите ее функционирование;

б) назовите процесс, который активирует гормон в ядре клетки;

в) объясните, в каком матричном биосинтезе будут участвовать молекулы образованные в ядре и где он

протекает.