Etkiler c AMP aracılığıyla gerçekleştirildi.

1. cAMP aracılığıyla, hipotalamik liberinler (serbest bırakan faktörler) adenohipofizin salgı tepkisi üzerinde etki eder: ACTH, FSH, TSH

2. cAMP aracılığıyla ADH'nin etkisi altında toplama kanallarındaki suya geçirgenlik artar.

3. cAMP aracılığıyla yağların mobilizasyonu ve birikmesi, glikojenin parçalanması meydana gelir ve postsinaptik membranlardaki iyon kanallarının işleyişi değişir. cGMP hücrelerde daha küçük miktarlarda bulunur. cGMP önceki kademeye benzer şekilde oluşturulur. GC - guanilat siklaz.

cGMP, cAMP'nin zıt etkilerine neden olur. Örneğin kalp kasında adrenalin cAMP, asetilkolin - cGMP oluşumunu uyarır. tam tersi etki yaratır. Adrenalin kalp kasılmalarının gücünü ve sıklığını artırır. cGMP'nin aktivitesi Ca iyonlarının varlığına bağlıdır. Na-üretik peptid cGMP yoluyla etki eder. Ayrıca kılcal damarların endotelinde bulunan ve gevşeyebilen nitrik oksit NO (cGMP aracılığıyla onları gevşetir)

Ca'nın ikinci haberci olarak etkisi, sitoplazmada Ca2+ konsantrasyonunun artmasıyla ilişkilidir. Ca konsantrasyonu iki şekilde artabilir:

1. hücre içi depolardan, örneğin sarkoplazmik retikulumdan

2. Ca'nın kontrollü membran kanalları yoluyla vücuda girişi.

Ca, inositol-3-fosfatın etkisi altında ve membran depolarizasyonuna yanıt olarak hücre içi depolardan salınabilir; Elektriksel uyarı, voltaj kapılı kalsiyum kanallarını kısa süreliğine açar. Kalp kası gibi bazı dokularda, membran kanal proteinlerinin cAMP'ye bağımlı protein kinaz tarafından fosforilasyonu sonucu kanal sayısı değişir. Kalsiyum kanalları kimyasal olarak aktive edilir. Örneğin karaciğerde ve Tükürük bezleriα-adrenerjik adrenalin reseptörlerinin aktivasyonu üzerine α Ca akışı gözlenir. Ca'nın büyük bir kısmı proteinlere bağlı, küçük bir kısmı ise iyonize formdadır. Hücrede kalmodulin veya guanilat siklaz gibi spesifik proteinler vardır. Aşağıdaki özelliklere sahiptirler:

1. Ca için yüksek afiniteye sahip Ca iyonları için spesifik bağlanma bölgeleri vardır (düşük Ca konsantrasyonlarında bile)

2. Ca2+ ile etkileşime girdiklerinde konformasyonlarını değiştirirler, aktive edilebilirler ve çeşitli allosterik etkilere neden olabilirler.

Bir kademe, başlangıç ​​sinyalinde bir artışa yol açan bir biyokimyasal reaksiyon zinciridir.

Plazma zarına özgü kalsiyum kanalları veya ER çeşitli uyaranlarla aktive edilir. Sonuç olarak Ca 1+ iyonları -> gradyan boyunca içe doğru -> [Ca] 10-10 mol'e yükselir. Ca'daki bir artış birkaç hücre içi düzenleyici yolu aktive eder:

1. Ca, kalmodulin ile etkileşime girer, ardından Ca - kalmodulin'e bağımlı protein kinaz aktive edilir. Proteinleri aktif olmayan durumdan aktif duruma dönüştürerek çeşitli hücresel tepkilere yol açar. Örnek: Düz kas liflerinde miyozin başının hafif zincirlerini fosforile edebilir, bunun sonucunda aktin'e bağlanır ve kasılma meydana gelir.

2. Ca, membran guanilat siklazını aktive edebilir ve ikinci haberci cGMP'nin üretimini teşvik edebilir

3. Ca iyonları çizgili kaslarda ve diğer Ca2'ye bağlı proteinlerde (gliserol - 3 - fosfat DH (glikoliz), piruvat kinaz (glikoliz); piruvat karboksilaz (glukoneogenez)

Membran lipitleri ikincil aracılar olarak. Ortak özellikleröncekilerle:

1. G proteini mevcut;

2. Sinyali güçlendiren bir enzim mevcuttur.

tuhaflık: Membranın fosfolipid bileşeninin kendisi hizmet eder fosforile edilmiş ara moleküllerin oluşumunun öncüsü. Bu öncü esas olarak bilipid tabakasının iç yarısında bulunur ve fosfatidilinositol 4,5-bisfosfat olarak adlandırılır.

Hormon reseptör ile etkileşime girer, ortaya çıkan GR kompleksi G proteinini etkileyerek GTP'ye bağlanmasını teşvik eder. G proteini aktive edilir ve fosfatidilinositol 4,5-bisfosfatın ikinci haberci diasilgliserol (DAT) ve inositol 3-fosfata hidrolizini katalize eden fosfolipaz aktive edebilir.

Diaçilgliserol-hidrofobik, yanal difüzyonla hareket edebilir ve membrana bağlı C-kinazı aktive edebilir; bunun için fosfatidilserinin yakında olması gerekir. C-kinaz, proteinleri fosforile etme, onları aktif olmayan durumdan aktif duruma dönüştürme yeteneğine sahiptir. IFZ suda çözünür -> sitoplazma, burada Ca'nın hücre içi depolardan salınmasını uyarır, yani IFZ, Ca iyonlarının üçüncü habercisini serbest bırakır.

İkinci aracı olarak Sa'yı görün. Ca iyonları C-kinazı aktive ederek membrana bağlanmasını teşvik eder.

Membran bağlanması dışında aktif değildir.

Aksiyon efektleri:

IPE yoluyla adrenal kortekste ACTH,

Anjiyotensin II

Yumurtalıklarda ve Leydig hücrelerinde LH.

Pirinç. 3. cAMP düzeylerini artırarak glikojen parçalanmasını uyarma şeması

Hücre iskeleti sinyalleri

Enzim etkileşimlerinin cAMP tarafından düzenlenen kademeli şeması karmaşık görünüyor, ancak gerçekte çok daha karmaşık. Özellikle birincil habercilerle ilişkili reseptörler, adenilat siklazın aktivitesini doğrudan değil, guanin trifosforik asidin (GTP) kontrolü altında çalışan G proteinleri (Şekil 4) aracılığıyla etkiler.

Olayların normal bağlantısı herhangi bir nedenle bozulduğunda ne olur? Bir örnek kolera olabilir. Vibrio cholerae toksini GTP seviyelerini etkiler ve G proteinlerinin aktivitesini etkiler. Sonuç olarak kolera hastalarının bağırsak hücrelerinde cAMP düzeyi sürekli yüksektir, bu da hücrelerden büyük miktarda sodyum iyonu ve suyun bağırsak lümenine geçişine neden olur. Bunun sonucu zayıflatıcı ishal ve vücuttan su kaybıdır.

Normalde, fosfodiesteraz enziminin etkisi altında, hücredeki cAMP hızla inaktive edilir ve siklik olmayan adenozin monofosfat AMP'ye dönüşür. Bordetella pertussis bakterisinin neden olduğu başka bir hastalığın, boğmacanın seyrine, cAMP'nin AMP'ye dönüşümünü engelleyen bir toksinin oluşumu eşlik eder. Bu, hastalığın hoş olmayan semptomlarına yol açar - boğazda kızarıklık ve kusmaya yol açan öksürük.

cAMP'yi AMP'ye dönüştüren fosfodiesterazın aktivitesi, örneğin kahve ve çayın uyarıcı etkisine neden olan kafein ve teofilinden etkilenir.

CAMP'nin etkilerinin çeşitliliği ve hücrelerdeki konsantrasyonunu düzenleme yolları, onu çeşitli protein kinazların aktivasyonunda anahtar rol oynayan evrensel bir ikinci haberci yapar.

Farklı hücrelerde cAMP tamamen farklı etkilere yol açabilir. Bu bileşik sadece glikojen ve yağların parçalanmasında rol almakla kalmaz, aynı zamanda kalp atış hızını arttırır, kas gevşemesini etkiler, salgı yoğunluğunu ve sıvıların emilim hızını kontrol eder. Tüm spektrum için ikincil bir habercidir çeşitli hormonlar: adrenalin, vazopressin, glukagon, serotonin, prostaglandin, tiroid uyarıcı hormon; cAMP iskelet kası, kalp kası, düz kas, böbrek, karaciğer ve trombosit hücrelerinde çalışır.

Makul bir soru ortaya çıkıyor: neden farklı hücreler cAMP'ye farklı tepki veriyor? Başka bir şekilde formüle edilebilir: Neden farklı hücrelerde cAMP konsantrasyonu arttığında, farklı proteinleri fosforile eden farklı protein kinazları aktive olur? Bu durumu aşağıdaki benzetmeyle açıklamak mümkündür. Çeşitli ziyaretçilerin (ligandlar ve birincil haberciler) sürekli olarak ofis kapısına yaklaştığını hayal edin. Aynı zamanda tek bir zil çalıyorlar: bir sinyal duyuluyor - ikincil bir haberci. İşletmenin çalışanları tam olarak kimin ziyarete geldiğini ve bu ziyaretçiye nasıl tepki vereceğini nasıl belirleyebilir?

Kalsiyum iyonlarının gizemi

Öncelikle son derece yaygın olan ikinci ikincil haberci olan kalsiyuma veya daha doğrusu iyonlarına ne olduğunu düşünelim. Bir dizi biyolojik reaksiyondaki anahtar rolleri ilk kez 1883'te Sidney Ringer'ın izole kurbağa kaslarının damıtılmış suda kasılmadığını fark etmesiyle ortaya çıktı. Bir kasın elektriksel uyarıya yanıt olarak kasılması için çevresinde kalsiyum iyonlarının bulunması gerekir.

İskelet kası kasılması sırasında meydana gelen önemli olayların sırası artık iyi bilinmektedir (Şekil 5). Bir sinir hücresinin aksonu boyunca kasa ulaşan elektriksel bir darbeye yanıt olarak, kas hücresi - miyofibriller - membran sarnıçlarının içinde kalsiyum iyonlarının konsantrasyonunun bin veya daha fazla olabileceği kalsiyum iyonu rezervuarları açılır. sitoplazma (Şekil 6). Salınan kalsiyum, hücrenin iç yüzeyini kaplayan aktin filamentleriyle ilişkili olan troponin C proteinine bağlanır. Troponin (Şekil 7), miyozin filamentlerinin aktin filamentleri boyunca kaymasını önleyen bir engelleyici rolünü oynar. Troponin'e kalsiyum eklenmesi sonucunda blok filamentten ayrılır, miyozin aktin boyunca kayar ve kas kasılır (Şekil 8). Kasılma biter bitmez, özel proteinler (kalsiyum ATPazlar) kalsiyum iyonlarını hücre içi rezervuarlara geri pompalar.

Hücre içi kalsiyum konsantrasyonu yalnızca şunlardan etkilenmez: sinir uyarıları, ama aynı zamanda diğer sinyaller. Örneğin, zaten aşina olduğumuz cAMP olabilir. Kanda adrenalinin ortaya çıkmasına ve buna karşılık olarak kalp kası hücrelerinde cAMP konsantrasyonunun artmasına yanıt olarak, içlerinde kalsiyum iyonları salınır ve bu da kalp atış hızının artmasına neden olur.

Kalsiyumu etkileyen maddeler doğrudan hücre zarında da bulunabilir. Bilindiği gibi membran, aralarında fosfoinositol-4, 5-difosfatın özel bir rol oynadığı fosfolipidlerden oluşur. Fosfoinositol-4, 5-difosfat molekülü, inositolün yanı sıra 20 ve 17 karbon atomundan oluşan iki uzun hidrokarbon zinciri içerir (Şekil 9). Belirli hücre dışı sinyallerin etkisi altında ve okuyucuların zaten aşina olduğu G proteinlerinin kontrolü altında, bunlar ayrılır ve iki molekülün (diasilgliserol ve inositol trifosfat) oluşumuyla sonuçlanır. İkincisi, hücre içi kalsiyumun salınmasında rol oynar (Şekil 10). Bu tür sinyaller, örneğin döllenmiş pençeli kurbağa yumurtalarında kullanılır.

Döllenmeye hazır bir yumurtanın içine çok sayıda spermden ilkinin girmesi, zarında inositol trifosfatın oluşmasına neden olur. Sonuç olarak, kalsiyum iyonları iç depolardan salınır ve döllenmiş yumurtanın zarı anında şişer, daha az şanslı veya daha az verimli spermlerin yumurtaya giden yolu keser.

Kalsiyum iyonu kadar basit bir şey proteinlerin aktivitesini nasıl düzenleyebilir? Hücre içinde özel bir protein olan kalmodulin'e bağlandığı ortaya çıktı (Şekil 11). CAMP gibi 148 amino asit kalıntısından oluşan bu oldukça büyük protein, incelenen hemen hemen tüm hücrelerde bulundu.

I. Steroidin (C) hücreye nüfuz etmesi

II. SR kompleksinin oluşumu

Tüm P steroid hormonları, hormonları çok yüksek afiniteyle bağlayan, yaklaşık olarak aynı büyüklükte küresel proteinlerdir.

III. CP'nin nükleer alıcılara bağlanabilecek bir forma dönüştürülmesi [CP]

Her hücre tüm genetik bilgiyi içerir. Ancak hücre uzmanlaşmasıyla birlikte DNA'nın çoğu, mRNA sentezi için kalıp görevi görme yeteneğinden yoksun kalır. Bu, histon proteinlerinin etrafında katlanarak transkripsiyonun inhibisyonuna yol açarak elde edilir. Bu bağlamda bir hücrenin genetik materyali 3 tip DNA'ya ayrılabilir:

1.transkripsiyonel olarak aktif değil

2.sürekli ifade edilen

3. hormonlar veya diğer sinyal molekülleri tarafından indüklenir.

IV. [CP]'nin kromatin alıcısına bağlanması

C eyleminin bu aşamasının tam olarak araştırılmadığını ve bir takım tartışmalı konuları içerdiğini belirtmek gerekir. [CP]'nin, RNA polimerazın spesifik DNA alanlarıyla temas kurmasına izin verecek şekilde DNA'nın spesifik bölgeleriyle etkileşime girdiğine inanılmaktadır.

İlginç bir deney, bir hormon tarafından uyarıldığında mRNA'nın yarı ömrünün arttığını göstermiştir. Bu durum pek çok çelişkiye yol açmaktadır: mRNA miktarındaki bir artışın, [CP]'nin transkripsiyon hızını arttırdığına veya mRNA'nın yarı ömrünü arttırdığına işaret edip etmediği belirsiz hale gelmektedir; aynı zamanda mRNA'nın yarı ömründeki artış, hormonla uyarılan bir hücrede mRNA'yı stabilize eden çok sayıda ribozomun varlığıyla veya şu anda bilmediğimiz [CP]'nin başka bir etkisiyle açıklanır.

V. Belirli mRNA'ların transkripsiyonunun seçici başlatılması; tRNA ve rRNA'nın koordineli sentezi

[CP]'nin ana etkisinin yoğunlaştırılmış kromatini gevşetmek olduğu ve bunun da RNA polimeraz moleküllerine erişimin açılmasına yol açtığı varsayılabilir. MRNA miktarındaki bir artış, tRNA ve rRNA sentezinde bir artışa yol açar.

VI. Birincil RNA'ların işlenmesi

VII. mRNA'nın sitoplazmaya taşınması

VIII. Protein sentezi

IX. Translasyon sonrası protein modifikasyonu

Bununla birlikte, araştırmaların gösterdiği gibi, bu, hormonların olası tek etki mekanizması olmasa da ana mekanizmasıdır. Örneğin androjenler ve östrojenler bazı hücrelerde cAMP artışına neden olur, bu da steroid hormonları için membran reseptörlerinin de bulunduğunu düşündürür. Bu, steroid hormonlarının suda çözünen hormonlar gibi bazı hassas hücreler üzerinde etkili olduğunu göstermektedir.

İkincil aracılar

Peptit hormonları, aminler ve nörotransmiterler, steroidlerin aksine hidrofilik bileşiklerdir ve hücrenin plazma zarına kolayca nüfuz edemezler. Bu nedenle hücre yüzeyinde bulunan membran reseptörleri ile etkileşime girerler. Hormon-reseptör etkileşimi, bazıları plazma zarından oldukça uzakta bulunan birçok hücresel bileşeni içerebilen, oldukça koordineli bir biyolojik reaksiyonu başlatır.

cAMP, onu keşfeden Sutherland'in "ikinci haberci" olarak adlandırdığı ilk bileşiktir, çünkü "ilk haberciyi", hormonun biyolojik etkisine aracılık eden "ikinci habercinin" hücre içi sentezine neden olan hormonun kendisi olarak kabul etmiştir. Birinci.

Günümüzde en az 3 tip ikinci haberci adlandırılabilir: 1) siklik nükleotidler (cAMP ve cGMP); 2) Ca iyonları ve 3) fosfatidilinositol metabolitleri.

Bu tür sistemlerin yardımıyla, reseptörlere bağlanan az sayıda hormon molekülü, çok daha fazla sayıda ikinci haberci molekülün üretilmesine neden olur ve ikincisi, daha da fazla sayıda protein molekülünün aktivitesini etkiler. Böylece, başlangıçta hormon reseptöre bağlandığında meydana gelen sinyalde aşamalı bir amplifikasyon meydana gelir.

TsAMP

Basitleştirilmiş bir şekilde, hormonun cAMP yoluyla etkisi şu şekilde temsil edilebilir:

1. hormon + stereospesifik reseptör

2. adenilat siklazın aktivasyonu

3. cAMP oluşumu

4. cAMP koordineli reaksiyonun sağlanması

Hormon Dış çevre

Reseptör Membranı

5'-cAMP 3',5'-cAMP ATP

Aktif olmayan protein kinaz

Fosfodiesteraz

Aktif protein kinaz

Defosfoprotein Fosfoprotein

Fosfoprotein fosfataz

Biyolojik etki

Şekil 1

1. Unutulmamalıdır ki reseptörler de dinamik yapılardır. Bu, sayılarının azalabileceği veya artabileceği anlamına gelir. Örneğin vücut ağırlığı artan kişilerde insülin reseptörlerinin sayısı azalır. Deneyler, kütleleri normalleştirildiğinde, reseptör sayısında bir artış gözlendiğini göstermiştir. normal seviye. Yani insülin konsantrasyonu arttığında veya azaldığında reseptör konsantrasyonunda karşılıklı değişiklikler meydana gelir. Bu olgunun, hormon seviyesi uygunsuz derecede yüksek olduğunda hücreyi çok yoğun uyarılardan koruyabileceğine inanılmaktadır.

2. Adenilat siklazın (A) aktivasyonu da düzenlenmiş bir süreçtir. Daha önce, hormonun (G), reseptöre (P) bağlandığında konformasyonunu değiştirdiğine ve bunun A'nın aktivasyonuna yol açtığına inanılıyordu. Bununla birlikte, A'nın GTP tarafından aktive edilen allosterik bir enzim olduğu ortaya çıktı. GTP, özel bir protein (dönüştürücü) G'yi taşır. Bu bağlamda, yalnızca A'nın aktivasyonunu değil aynı zamanda bu sürecin sonlandırılmasını da açıklayan bir model benimsenmiştir.

a) G + P + G·GDF ® G·R·G + GDF

b) G P G + GTP ® G + P + G GTP

c) G GTP + A ® cAMP + G GDP

Dolayısıyla sistemi "kapatan" sinyal GTP hidrolizidir. Döngüyü sürdürmek için HDF'nin, hormon P'ye bağlandığında ortaya çıkan G'den ayrılması gerekir.

Bazı faktörlerin A üzerinde inhibitör etkisi vardır ve cAMP konsantrasyonunun azalmasına neden olur. Siklaz uyarıcı agonistlerin örnekleri arasında glukagon, ADH, LH, FSH, TSH ve ACTH yer alır. Siklazı inhibe eden faktörler arasında opioidler, somatostatin, anjiyotensin II ve asetilkolin bulunur. Adrenalin bu enzimi hem uyarabilir (b-reseptörleri yoluyla) hem de inhibe edebilir (a-reseptörleri aracılığıyla). A'nın çift yönlü regülasyonunun nasıl gerçekleştirildiği sorusu ortaya çıkıyor, inhibitör sistemin yukarıda verilen G proteinine son derece benzeyen üç boyutlu bir protein içerdiği ortaya çıktı. Gi etkisi şu şekilde tanımlanabilir:

a) G + P + Gi·GDF ® G·R·Gi + GDF

b) G P Gi + GTP ® G + P + Gi GTP

c) Gi·GTP + A ® ¯cAMP + Gi·GDP

Yukarıda açıklanan reaksiyonlar sırasında enzim proteinlerinin fosforilasyonundan sonra (bkz. Şekil 1), bunların konformasyonu değişir. Sonuç olarak aktif merkezlerinin yapısı da değişir, bu da onların aktivasyonuna veya inhibisyonuna yol açar. İkinci haberci cAMP sayesinde, hücrede kendisine özgü enzimlerin etkisinin aktive edildiği veya inhibe edildiği, bunun da bu hücrenin belirli bir biyolojik etkisine neden olduğu ortaya çıktı. Bu bakımdan buna rağmen çok sayıdaİkincil haberci cAMP aracılığıyla etki eden enzimler sayesinde hücrede belirli, spesifik bir tepki meydana gelir.

Kısa Açıklama:

Biyokimya ve moleküler biyoloji üzerine eğitim materyali: Biyolojik membranların yapısı ve işlevleri.

MODÜL 4: BİYOLOJİK ZARLARIN YAPISI VE İŞLEVİ

_Temalar _

4.1. Genel özellikleri membranlar Membranların yapısı ve bileşimi

4.2. Maddelerin membranlardan taşınması

4.3. Transmembran sinyalizasyonu _

Öğrenme hedefleri:

1.Membranların metabolizmanın düzenlenmesinde, maddelerin hücreye taşınmasında ve metabolitlerin uzaklaştırılmasındaki rolünü yorumlayabilecektir.

2.Hormonların ve diğer sinyal moleküllerinin hedef organlar üzerindeki etkisinin moleküler mekanizmalarını açıklayabilecektir.

Bilmek:

1. Biyolojik membranların yapısı, metabolizma ve enerjideki rolleri.

2. Maddelerin membranlardan transferinin ana yöntemleri.

3. Hormonların, aracıların, sitokinlerin, eikosanoidlerin transmembran sinyallemesinin ana bileşenleri ve aşamaları.

KONU 4.1. MEMBRANLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ.

MEMBRANLARIN YAPISI VE BİLEŞİMİ

Tüm hücreler ve hücre içi organeller, yapısal organizasyonlarında ve işleyişinde önemli rol oynayan zarlarla çevrilidir. Tüm membranların yapımında temel prensipler aynıdır. Bununla birlikte, plazma zarının yanı sıra endoplazmik retikulum, Golgi aparatı, mitokondri ve çekirdeğin zarları da önemli yapısal özellikler, bileşimleri ve gerçekleştirdikleri işlevlerin doğası gereği benzersizdirler.

Membranlar:

Hücreler ayrılır çevre ve bölmelere (bölmelere) bölün;

Maddelerin hücre ve organellere ve ters yönde taşınmasını düzenler;

Hücreler arası temasların özgüllüğünü sağlayın;

Dış ortamdan gelen sinyalleri algılarlar.

Reseptörler, enzimler ve taşıma sistemleri de dahil olmak üzere membran sistemlerinin koordineli işleyişi, hücre homeostazisinin korunmasına ve hücreler içindeki metabolizmayı düzenleyerek dış ortamın durumundaki değişikliklere hızlı bir şekilde yanıt verilmesine yardımcı olur.

Biyolojik zarlar birbirine bağlı lipitlerden ve proteinlerden oluşur. kovalent olmayan etkileşimler. Membranın temeli lipit çift katmanlı, protein moleküllerini içerir (Şekil 4.1). Lipid çift katmanı iki sıradan oluşur amfifilik Hidrofobik “kuyrukları” içeride saklı olan moleküller ve hidrofilik gruplar - kutupsal “başlıklar” dışarı doğru bakar ve sulu ortamla temas halindedir.

1. Membran lipitleri. Membran lipitleri hem doymuş hem de doymamış yağ asitlerini içerir. Doymamış yağ asitleri, doymuş yağ asitlerinden iki kat daha sık bulunur; bu da, akışkanlık membranlar ve membran proteinlerinin konformasyonel kararsızlığı.

Membranlar üç ana tip lipit içerir - fosfolipitler, glikolipitler ve kolesterol (Şekil 4.2 - 4.4). En yaygın Gliserofosfolipitler fosfatidik asit türevleridir.

Pirinç. 4.1. Plazma zarının kesiti

Pirinç. 4.2. Gliserofosfolipitler.

Fosfatidik asit diasilgliserol fosfattır. R1, R2 - yağ asidi radikalleri (hidrofobik "kuyruklar"). Çoklu doymamış bir yağ asidi kalıntısı, gliserolün ikinci karbon atomuyla ilişkilidir. Polar “baş” bir fosforik asit kalıntısı ve ona bağlı serin, kolin, etanolamin veya inositolden oluşan hidrofilik bir gruptur.

Ayrıca lipit türevleri de vardır amino alkol sfingozin.

Asilasyon üzerine amino alkol sfingozin, yani. NH2 grubuna bir yağ asidinin eklenmesi seramide dönüşür. Seramidler yağ asidi kalıntıları bakımından farklılık gösterir. Seramidin OH grubuyla çeşitli polar gruplar ilişkilendirilebilir. Polar "başın" yapısına bağlı olarak bu türevler iki gruba ayrılır - fosfolipidler ve glikolipitler. Sfingofosfolipidlerin (sfingomiyelinler) polar grubunun yapısı gliserofosfolipitlere benzer. Sinir liflerinin miyelin kılıflarında birçok sfingomiyelin bulunur. Glikolipidler seramidin karbonhidrat türevleridir. Karbonhidrat bileşeninin yapısına bağlı olarak serebrosidler ve gangliosidler ayırt edilir.

Kolesterol Tüm hayvan hücrelerinin zarlarında bulunur, zarlara sertlik kazandırır ve akışkanlık(akışkanlık). Kolesterol molekülü, membranın hidrofobik bölgesinde, fosfo ve glikolipid moleküllerinin hidrofobik "kuyruklarına" paralel olarak bulunur. Kolesterolün hidroksil grubu, fosfo ve glikolipidlerin hidrofilik “başlıkları” gibi,

Pirinç. 4.3. Amino alkol sfingozinin türevleri.

Seramid, asillenmiş bir sfingozindir (R1 - yağ asidi radikali). Fosfolipidler arasında polar grubun bir fosforik asit kalıntısı ve kolin, etanolamin veya serinden oluştuğu sfingomiyelinler bulunur. Glikolipitlerin hidrofilik grubu (kutupsal “baş”) bir karbonhidrat kalıntısıdır. Serebrosidler doğrusal bir yapıya sahip bir mono veya oligosakarit kalıntısı içerir. Gangliosidlerin bileşimi, monomer birimlerinden biri NANK - N-asetilnöraminik asit olan dallanmış bir oligosakarit içerir.

sulu faza bakar. Membranlardaki kolesterol ve diğer lipitlerin molar oranı 0,3-0,9'dur. Bu değer sitoplazmik membran için en yüksek değere sahiptir.

Membranlardaki kolesterol içeriğindeki artış, yağ asidi zincirlerinin hareketliliğini azaltır, bu da membran proteinlerinin konformasyonel kararsızlığını etkiler ve bunların oluşma olasılığını azaltır. yanal difüzyon. Lipofilik maddelerin üzerlerindeki etkisinden dolayı membran akışkanlığı arttığında veya peroksit oksidasyonu Lipitler, zarlardaki kolesterol oranı artar.

Pirinç. 4.4. Fosfolipitlerin ve kolesterolün membrandaki konumu.

Kolesterol molekülü sert bir hidrofobik çekirdek ve esnek bir hidrokarbon zincirinden oluşur. Polar “baş”, kolesterol molekülünün 3. karbon atomundaki OH grubudur. Karşılaştırma amacıyla, şekil bir membran fosfolipitinin şematik gösterimini göstermektedir. Bu moleküllerin kutup başları çok daha büyüktür ve yüklüdür.

Membranların lipit bileşimi farklıdır; bir veya başka bir lipitin içeriği, görünüşe göre bu moleküllerin membranlarda gerçekleştirdiği çeşitli işlevler tarafından belirlenir.

Membran lipitlerinin ana fonksiyonları şunlardır:

Zarların yapısal temeli olan bir lipit çift katmanı oluşur;

Membran proteinlerinin çalışması için gerekli ortamı sağlamak;

Enzim aktivitesinin düzenlenmesine katılın;

Yüzey proteinleri için bir “çapa” görevi görür;

Hormonal sinyallerin iletilmesine katılın.

Lipid çift katmanının yapısındaki değişiklikler, membran fonksiyonlarının bozulmasına yol açabilir.

2. Membran proteinleri. Membran proteinleri, membrandaki konumlarına göre değişir (Şekil 4.5). Lipid çift katmanının hidrofobik bölgesi ile temas halinde olan membran proteinleri amfifilik olmalıdır, yani. polar olmayan bir alana sahiptir. Amfifillik şu nedenlerden dolayı elde edilir:

Lipit çift katmanıyla temas halindeki amino asit kalıntıları genellikle polar değildir;

Birçok membran proteini, yağ asidi kalıntılarına kovalent olarak bağlanır (asillenmiş).

Proteine ​​bağlanan yağ asitlerinin asil kalıntıları, proteinin zara "sabitlenmesini" ve yanal difüzyon olasılığını sağlar. Ayrıca membran proteinleri glikosilasyon ve fosforilasyon gibi translasyon sonrası modifikasyonlara da uğrar. İntegral proteinlerin dış yüzeyinin glikosilasyonu, onları hücreler arası boşluktaki proteazların zarar görmesinden korur.

Pirinç. 4.5. Membran proteinleri:

1, 2 - integral (transmembran) proteinler; 3, 4, 5, 6 - yüzey proteinleri. İntegral proteinlerde polipeptit zincirinin bir kısmı lipit tabakasına daldırılır. Proteinin yağ asitlerinin hidrokarbon zincirleriyle etkileşime giren kısımları ağırlıklı olarak polar olmayan amino asitler içerir. Polar “başlar” bölgesinde bulunan protein bölgeleri, hidrofilik amino asit kalıntılarıyla zenginleştirilmiştir. Yüzey proteinleri Farklı yollar zara bağlı: 3 - integral proteinlerle ilişkili; 4 - lipit tabakasının kutupsal "başlarına" bağlı; 5 - kısa bir hidrofobik terminal alanı kullanılarak membrana "sabitlenmiş"; 6 - Kovalent olarak bağlı bir asil kalıntısı kullanılarak membrana "sabitlenmiş"

Aynı zarın dış ve iç katmanları, lipitlerin ve proteinlerin bileşimi bakımından farklılık gösterir. Membranların yapısındaki bu özelliğe denir. Transmembran asimetrisi.

Membran proteinleri şunlara dahil olabilir:

Maddelerin hücre içine ve dışına seçici taşınması;

Hormonal sinyallerin iletimi;

Endositoz ve ekzositozda yer alan “sınırlı çukurların” oluşumu;

İmmünolojik reaksiyonlar;

Maddelerin dönüşümünde enzimlerin kalitesi;

Doku ve organ oluşumunu sağlayan hücreler arası temasların organizasyonu.

KONU 4.2. MADDELERİN MEMBRANLAR ÜZERİNDEN TAŞINMASI

Membranların temel görevlerinden biri, maddelerin hücre içine ve dışına transferini düzenlemek, hücrenin ihtiyaç duyduğu maddeleri tutmak ve gereksiz olanları uzaklaştırmaktır. İyonların ve organik moleküllerin membranlardan taşınması bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleşebilir. pasif ulaşım ve konsantrasyon gradyanına karşı - aktif taşımacılık.

1. Pasif taşıma aşağıdaki şekillerde gerçekleştirilebilir (Şekil 4.6, 4.7):

Pirinç. 4.6. Konsantrasyon gradyanı boyunca membranlar boyunca madde transfer mekanizmaları

Pasif taşıma şunları içerir: İyonların protein kanalları yoluyla difüzyonu,örneğin H+, Ca2+, N+, K+'nın difüzyonu. Çoğu kanalın işleyişi spesifik ligandlar veya transmembran potansiyelindeki değişiklikler tarafından düzenlenir.

Pirinç. 4.7. İnositol 1,4,5-trifosfat (IF 3) tarafından düzenlenen endoplazmik retikulum zarının Ca2 + kanalı.

IP3 (inositol-1,4,5-trifosfat), fosfolipaz C enziminin etkisi altında membran lipid IF2'nin (fosfatidilinositol-4,5-bisfosfat) hidrolizi sırasında oluşur. IP3, membranın belirli merkezlerine bağlanır. endoplazmik retikulum zarının Ca2 + kanalının protomerleri. Protein yapısı değişir ve kanal açılır - Ca2+ konsantrasyon gradyanı boyunca hücre sitozolüne girer

2. Aktif taşıma. Birincil aktif taşıma, örneğin Na+, K+-ATPase, H+-ATPase, Ca2+-ATPase gibi taşıma ATPazlarının katılımıyla ATP enerjisinin harcanmasıyla bir konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleşir (Şekil 4.8). H + -ATPazlar, hücre lizozomlarında asidik bir ortamın yaratılmasını sağlayan proton pompaları olarak işlev görür. Sitoplazmik membranın ve endoplazmik retikulum membranının Ca2+ -ATPaz'ının yardımıyla hücre sitozolünde düşük bir kalsiyum konsantrasyonu korunur ve mitokondri ve endoplazmik retikulumda hücre içi bir Ca2+ deposu oluşturulur.

İkincil aktif taşıma, çoğunlukla ATP tüketimiyle işlev gören Na+, K+-ATPase tarafından oluşturulan, taşınan maddelerden birinin (Şekil 4.9) konsantrasyon gradyanı nedeniyle meydana gelir.

Taşıyıcı proteinin aktif merkezine konsantrasyonu daha yüksek olan bir maddenin eklenmesi onun konformasyonunu değiştirir ve konsantrasyon gradyanına karşı hücreye geçen bileşiğin afinitesini artırır. İkincil aktif taşıma iki tiptir: aktif simport Ve antiport.

Pirinç. 4.8. Ca2 + ATPase'in işleyiş mekanizması

Pirinç. 4.9. İkincil aktif taşıma

3. Membranların katılımıyla makromoleküllerin ve parçacıkların transferi - endositoz ve ekzositoz.

Proteinler, nükleik asitler, polisakkaritler ve hatta daha büyük parçacıklar gibi makromoleküllerin hücre dışı ortamdan hücreye transferi şu şekilde gerçekleşir: endositoz. Maddelerin veya yüksek moleküler komplekslerin bağlanması, plazma zarının belirli bölgelerinde meydana gelir. çukurlarla sınırlanmıştır. Sınırlı çukurcuklara yerleşik reseptörlerin katılımıyla meydana gelen endositoz, hücrelerin belirli maddeleri absorbe etmesini sağlar ve buna denir. Reseptöre bağımlı endositoz.

Peptit hormonları, sindirim enzimleri, hücre dışı matris proteinleri, lipoprotein kompleksleri gibi makromoleküller kana veya hücreler arası boşluğa salgılanır. ekzositoz. Bu taşıma yöntemi, salgı granüllerinde biriken maddelerin hücreden uzaklaştırılmasını sağlar. Çoğu durumda ekzositoz, hücrelerin sitoplazmasındaki kalsiyum iyonlarının konsantrasyonunun değiştirilmesiyle düzenlenir.

KONU 4.3. TRANSMEMBRAN SİNYAL İLETİMİ

Membranların önemli bir özelliği, çevreden gelen sinyalleri hücreye algılama ve iletme yeteneğidir. Hücreler, hedef hücrelerin zarında bulunan reseptörlerle etkileşime girdiklerinde dış sinyalleri algılarlar. Reseptörler, bir sinyal molekülüne bağlanarak hücre içi bilgi iletim yollarını aktive eder ve bu da çeşitli metabolik süreçlerin hızında değişikliklere yol açar.

1. Sinyal molekülü, spesifik olarak bir membran reseptörü ile etkileşime girmesine denir birincil haberci.Çeşitli kimyasal bileşikler birincil haberciler olarak görev yapar: hormonlar, nörotransmiterler, eikosanoidler, büyüme faktörleri veya ışık kuantumu gibi fiziksel faktörler. Birincil haberciler tarafından etkinleştirilen hücre zarı reseptörleri, alınan bilgiyi protein ve enzimlerden oluşan bir sisteme iletir. sinyal iletim kaskadı, yüzlerce kez sinyal amplifikasyonu sağlar. Metabolik süreçlerin aktivasyonu veya inaktivasyonu, kas kasılması ve maddelerin hedef hücrelerden taşınmasından oluşan hücre tepki süresi birkaç dakika olabilir.

Zar reseptörler ikiye ayrılır:

Birincil haberci bağlanma alt birimini ve bir iyon kanalını içeren reseptörler;

Katalitik aktivite sergileyebilen reseptörler;

G proteinlerinin yardımıyla, sitozolün spesifik proteinlerine ve enzimlerine sinyal ileten ikincil (hücre içi) habercilerin oluşumunu aktive eden reseptörler (Şekil 4.10).

İkincil haberciler küçük bir moleküler ağırlık, hücrenin sitozolünde yüksek hızda yayılır, karşılık gelen proteinlerin aktivitesini değiştirir ve daha sonra hızla parçalanır veya sitozolden çıkarılır.

Pirinç. 4.10. Reseptörler membranda lokalizedir.

Membran reseptörleri üç gruba ayrılabilir. Reseptörler: 1 - bir sinyal molekülünü ve bir iyon kanalını bağlayan bir alt birim içerir; örneğin, postsinaptik membran üzerindeki bir asetilkolin reseptörü; 2 - örneğin bir insülin reseptörü gibi bir sinyal molekülünün eklenmesinden sonra katalitik aktivite sergilemek; 3, 4 - örneğin membran G proteinlerinin katılımıyla adenilat siklaz (AC) veya fosfolipaz C (PLC) enzimine bir sinyalin iletilmesi farklı şekiller adrenalin, asetilkolin ve diğer sinyal molekülleri için reseptörler

Rol ikincil haberciler Moleküller ve iyonlar şunları gerçekleştirir:

CAMP (siklik adenosin-3",5"-monofosfat);

CGMP (siklik guanozin-3",5"-monofosfat);

IP3 (inositol 1,4,5-trifosfat);

DAG (diasilgliserol);

Lipid çift katmanından geçen hormonlar (steroid ve tiroid) vardır. hücreye nüfuz etmek ve etkileşimde bulunun hücre içi reseptörler. Membran ve hücre içi reseptörler arasındaki fizyolojik açıdan önemli bir fark, gelen bir sinyale yanıt verme hızıdır. İlk durumda, etki hızlı ve kısa ömürlü olacak, ikincisinde ise yavaş ama uzun süreli olacaktır.

G proteinine bağlı reseptörler

Hormonların G-protein bağlı reseptörlerle etkileşimi, inositol fosfat sinyal iletim sisteminin aktivasyonuna veya adenilat siklaz düzenleyici sistemin aktivitesinde değişikliklere yol açar.

2. Adenilat siklaz sistemişunları içerir (Şekil 4.11):

- integral sitoplazmik membran proteinleri:

Rs - birincil habercinin reseptörü - adenilat siklaz sisteminin (ACS) aktivatörü;

R ; - birincil haberci reseptörü - ACS inhibitörü;

Enzim adenilat siklaz (AC).

- "bağlanmış" proteinler:

Gs, a, βγ alt birimlerinden oluşan bir GTP bağlayıcı proteindir; burada (a, alt birimi bir GDP molekülüyle ilişkilidir;

Pirinç. 4.11. Adenilat siklaz sisteminin işleyişi

G ; - αβγ alt birimlerinden oluşan GTP bağlayıcı protein; -alt birim GDP molekülü ile ilişkilidir; - sitozolik enzim protein kinaz A (PKA).

Adenilat siklaz sistemini kullanan birincil haberci sinyalleme olaylarının sırası

Reseptör, zarın dış yüzeyinde birincil haberci ve zarın iç yüzeyinde G proteini (α,βγ-GDP) için bağlanma bölgelerine sahiptir. Adenilat siklaz sisteminin bir aktivatörünün, örneğin bir hormonun, bir reseptör (Rs) ile etkileşimi, reseptörün konformasyonunda bir değişikliğe yol açar. Reseptörün G. proteinine afinitesi artar. Hormon-reseptör kompleksinin GS-GDP'ye bağlanması, G.. proteininin a,-alt biriminin GDP'ye olan afinitesini azaltır ve GTP'ye olan afiniteyi arttırır. α,-alt biriminin aktif merkezinde GSYİH'nin yerini GTP alır. Bu, α alt biriminin yapısında bir değişikliğe ve βγ alt birimlerine olan afinitesinde bir azalmaya neden olur. Ayrılmış α,-GTP alt birimi, zarın lipit tabakasında enzime doğru yanal olarak hareket eder. adenilat siklaz.

α,-GTP'nin adenilat siklazın düzenleyici merkezi ile etkileşimi, enzimin konformasyonunu değiştirir, aktivasyonuna ve ikincil haberci - siklik adenosin-3,5"-monofosfat (cAMP) oluşum oranında bir artışa yol açar. ATP'den. Hücredeki cAMP konsantrasyonu artar. cAMP molekülleri, iki düzenleyici (R) ve iki katalitik (C) alt birimden (R2C2) oluşan protein kinaz A'nın (PKA) düzenleyici alt birimlerine tersine çevrilebilir şekilde bağlanabilir. R2C2 kompleksi enzimatik aktiviteye sahip değildir. CAMP'nin düzenleyici alt birimlere bağlanması, bunların konformasyonunda bir değişikliğe ve C alt birimlerine tamamlayıcılık kaybına neden olur. Katalitik alt birimler enzimatik aktivite kazanır.

Aktif protein kinaz A, ATP yardımıyla serin ve treonin kalıntılarındaki spesifik proteinleri fosforile eder. Proteinlerin ve enzimlerin fosforilasyonu onların aktivitelerini artırır veya azaltır, dolayısıyla katıldıkları metabolik süreçlerin hızını değiştirir.

R reseptör sinyal molekülünün aktivasyonu, G proteini ile aynı kurallara göre ilerleyen Gj proteininin işleyişini uyarır. Ancak ai-GTP alt birimi adenilat siklaz ile etkileşime girdiğinde enzim aktivitesi azalır.

Adenilat siklaz ve protein kinaz A'nın etkisizleştirilmesi

GTP ile kompleks halindeki a,-alt birimi, adenilat siklaz ile etkileşime girdiğinde enzimatik (GTP-fosfataz) aktivite sergilemeye başlar; GTP'yi hidrolize eder. Ortaya çıkan GDP molekülü, a-alt biriminin aktif merkezinde kalır, konformasyonunu değiştirir ve AC'ye olan afinitesini azaltır. AC ve a,-GDP kompleksi ayrışır, a,-GDP G.. proteinine dahil edilir. α,-GDP'nin adenilat siklazdan ayrılması enzimi inaktive eder ve cAMP sentezi durur.

Fosfodiesteraz- sitoplazmik membranın "sabitlenmiş" enzimi, önceden oluşturulmuş cAMP moleküllerini AMP'ye hidrolize eder. Hücredeki cAMP konsantrasyonundaki bir azalma, cAMP 4 K "2 kompleksinin bölünmesine neden olur ve R- ve C-alt birimlerinin afinitesini arttırır ve aktif olmayan bir PKA formu oluşur.

Etki altında fosforile enzimler ve proteinler fosfoprotein fosfatazlar Defosforile forma geçtiklerinde konformasyonu, aktivitesi ve bu enzimlerin katıldığı süreçlerin hızı değişir. Sonuç olarak hormon reseptörle etkileşime girdiğinde sistem orijinal durumuna döner ve tekrar aktif hale gelmeye hazır hale gelir. Bu, kandaki hormon içeriğinin hedef hücrelerin tepkisinin yoğunluğuna karşılık gelmesini sağlar.

3. Adenilat siklaz sisteminin gen ifadesinin düzenlenmesine katılımı. Sinyallerini adenilat siklaz sistemi yoluyla ileten birçok protein hormonu: glukagon, vazopressin, paratiroid hormonu vb., hücrede zaten mevcut olan fosforile edici enzimler yoluyla reaksiyonların hızında bir değişikliğe neden olmakla kalmaz, aynı zamanda sayılarını da artırabilir veya azaltabilir. , gen ifadesini düzenler (Şekil 4.12). Aktif protein kinaz A çekirdeğe girebilir ve transkripsiyon faktörünü (CREB) fosforile edebilir. Fosfor bağlantısı

Pirinç. 4.12. Spesifik genlerin ekspresyonuna yol açan adenilat siklaz yolu

kalıntısı, transkripsiyon faktörünün (CREB-(P), DNA düzenleyici bölge-CRE'nin (cAMP-yanıt elemanı) spesifik bir dizisine olan afinitesini arttırır ve belirli proteinler için genlerin ekspresyonunu uyarır.

Sentezlenen proteinler, sayısında bir artış metabolik süreçlerin reaksiyon hızını artıran enzimler veya belirli iyonların, suyun veya diğer maddelerin hücreye girişini veya çıkışını sağlayan membran taşıyıcıları olabilir.

Pirinç. 4.13. İnositol fosfat sistemi

Sistemin çalışması proteinler tarafından sağlanır: kalmodulin, protein kinaz C enzimi, Ca2 + -kalmodulin'e bağımlı protein kinazlar, endoplazmik retikulum zarının Ca2 + -düzenlenmiş kanalları, hücresel ve mitokondriyal zarların Ca2 + -ATPazları .

İnositol fosfat sistemi aracılığıyla birincil haberci sinyalleme olaylarının sırası

İnositol fosfat sistemi aktivatörünün reseptöre (R) bağlanması, konformasyonunda bir değişikliğe yol açar. Reseptörün GF Ic proteinine olan afinitesi artar. Birincil haberci-reseptör kompleksinin Gf ls-GDP'ye eklenmesi, af l-alt biriminin GSYİH'ye olan ilgisini azaltır ve GTP'ye olan ilgiyi arttırır. Ahl alt biriminin aktif merkezinde GSYİH'nin yerini GTP alır. Bu, af ls alt biriminin yapısında bir değişikliğe ve βγ alt birimlerine yönelik afinitede bir azalmaya neden olur ve Gfl ls proteininin ayrışması meydana gelir. Ayrılmış aph ls-GTP alt birimi, membran boyunca yanal olarak enzime doğru hareket eder fosfolipaz C.

Aphls-GTP'nin fosfolipaz C'nin bağlanma merkezi ile etkileşimi, enzimin konformasyonunu ve aktivitesini değiştirir ve hücre zarı fosfolipid - fosfatidilinositol-4,5-bisfosfatın (FIF 2) hidroliz hızı artar (Şekil 4.14) ).

Pirinç. 4.14. Fosfatidilinositol 4,5-bisfosfatın (PIF 2) hidrolizi

Reaksiyon sırasında iki ürün oluşur - hormonal sinyalin ikincil habercileri (ikinci haberciler): membranda kalan ve protein kinaz C enziminin aktivasyonunda rol oynayan diasilgliserol ve inositol-1,4,5-trifosfat (IP 3), hidrofilik bir bileşik olduğundan sitozole girer. Böylece hücre reseptörü tarafından alınan sinyal çatallanır. IP3, endoplazmik retikulum (E) zarının Ca2+ kanalının spesifik merkezlerine bağlanır, bu da proteinin konformasyonunda bir değişikliğe ve Ca2+ kanalının açılmasına yol açar. ER'deki kalsiyum konsantrasyonu sitozoldekinden yaklaşık 3-4 kat daha yüksek olduğundan, kanal açıldıktan sonra Ca2+ bir konsantrasyon gradyanı boyunca sitozole girer. Sitozolde IP 3'ün yokluğunda kanal kapalıdır.

Tüm hücrelerin sitozolü, dört Ca2+ bağlama bölgesine sahip küçük bir protein olan kalmodulin içerir. Artan konsantrasyonla

kalsiyum, aktif olarak kalmodulin'e bağlanarak 4Ca2+ -kalmodulin kompleksini oluşturur. Bu kompleks Ca2+-kalmodulin bağımlı protein kinazlar ve diğer enzimlerle etkileşime girerek aktivitelerini arttırır. Aktive edilmiş Ca2+-kalmodulin bağımlı protein kinaz, belirli proteinleri ve enzimleri fosforile ederek bunların aktivitelerinde ve katıldıkları metabolik süreçlerin hızında değişikliklere neden olur.

Hücre sitozolünde Ca2+ konsantrasyonundaki bir artış, Ca2+'nin aktif olmayan sitozolik enzim ile etkileşim hızını arttırır. protein kinaz C (PKC). PKC'nin kalsiyum iyonlarına bağlanması, proteinin plazma zarına doğru hareketini uyarır ve enzimin, zardaki fosfatidilserin (PS) moleküllerinin negatif yüklü "başları" ile etkileşime girmesine izin verir. Protein kinaz C'de spesifik bölgeleri işgal eden diaçilgliserol, kalsiyum iyonlarına olan afinitesini daha da arttırır. Membranın iç tarafında, spesifik enzimleri fosforile eden aktif bir PKS formu (PKS? Ca2 + ? PS? DAG) oluşur.

IF sisteminin aktivasyonu uzun sürmez ve hücre uyarıya yanıt verdikten sonra fosfolipaz C, protein kinaz C ve Ca2+ kalmodulin bağımlı enzimler etkisiz hale gelir. GTP ve fosfolipaz C ile kompleks halindeki af ls -Alt birimi, enzimatik (GTP-fosfataz) aktivite sergiler; GTP'yi hidrolize eder. GDP'ye bağlanan apl alt birimi, fosfolipaz C'ye olan afinitesini kaybeder ve orijinal inaktif durumuna geri döner; αβγ-GDP kompleksine (Gf lc-protein) dahil edilir.

Apls-GDP'nin fosfolipaz C'den ayrılması enzimi etkisiz hale getirir ve PIF 2 duraklarının hidrolizi. Sitozoldeki Ca2+ konsantrasyonundaki bir artış, Ca2+'yi hücrenin sitozolünden "dışarı pompalayan" sitoplazmik membran olan endoplazmik retikulumun Ca2+ -ATPazlarının çalışmasını aktive eder. Aktif antiport prensibiyle çalışan Na+/Ca 2+ ve H+/Ca 2+ taşıyıcıları da bu süreçte rol alır. Ca2+ konsantrasyonundaki bir azalma, Ca2+ -kalmodulin bağımlı enzimlerin ayrışmasına ve inaktivasyonuna, ayrıca protein kinaz C'nin membran lipitlerine olan afinitesinin kaybına ve aktivitesinde bir azalmaya yol açar.

Sistemin aktivasyonu sonucu oluşan IP 3 ve DAG tekrar birbirleriyle etkileşime girerek fosfatidilinositol 4,5-bisfosfata dönüşebilir.

Fosforile edilmiş enzimler ve proteinler, fosfoprotein fosfatazın etkisi altında fosforile edilmiş bir forma dönüşür, konformasyonları ve aktiviteleri değişir.

5. Katalitik reseptörler. Katalitik reseptörler enzimlerdir. Bu enzimlerin aktivatörleri hormonlar, büyüme faktörleri ve sitokinler olabilir. Aktif formlarında, enzim reseptörleri, tirozinin -OH gruplarındaki spesifik proteinleri fosforile eder, bu nedenle bunlara tirozin protein kinaz denir (Şekil 4.15). Özel mekanizmaların katılımıyla katalitik reseptör tarafından alınan sinyal, belirli genlerin ekspresyonunu uyardığı veya baskıladığı çekirdeğe iletilebilir.

Pirinç. 4.15. İnsülin reseptör aktivasyonu.

Fosfoprotein fosfataz, spesifik fosfoproteinleri fosforile eder.

Fosfodiesteraz cAMP'yi AMP'ye ve cGMP'yi GMP'ye dönüştürür.

GLUT 4 - insüline bağımlı dokulardaki glikoz taşıyıcıları.

Tirozin protein fosfataz, reseptör β alt birimlerini fosforile eder

insülin

Katalitik reseptöre bir örnek insülin reseptörü iki a ve iki beta alt biriminden oluşur. α-alt birimleri hücre zarının dış yüzeyinde bulunur, β-alt birimleri zarın çift katmanına nüfuz eder. İnsülin bağlanma bölgesi, a alt birimlerinin N-terminal alanları tarafından oluşturulur. Reseptörün katalitik merkezi, β-alt birimlerinin hücre içi alanlarında bulunur. Reseptörün sitozolik kısmı fosforile edilebilen ve fosforile edilemeyen çeşitli tirozin kalıntılarına sahiptir.

İnsülinin a-alt birimleri tarafından oluşturulan bağlanma merkezine bağlanması, reseptörde işbirliğine dayalı konformasyonel değişikliklere neden olur. β-Alt birimleri tirozin kinaz aktivitesi sergiler ve çeşitli tirozin kalıntılarında transotofosforilasyonu (ilk β-alt birimi ikinci β-alt birimini fosforile eder ve bunun tersi) katalize eder. Fosforilasyon, enzimin (Tyr-PK) yükünde, konformasyonunda ve substrat spesifikliğinde değişikliklere yol açar. Tirozin-PK, insülin reseptör substratları olarak adlandırılan bazı hücresel proteinleri fosforile eder. Buna karşılık, bu proteinler bir dizi fosforilasyon reaksiyonunun aktivasyonunda rol oynar:

fosfoprotein fosfatazlar spesifik fosfoproteinleri fosforile eden (PPF);

fosfodiesteraz, cAMP'yi AMP'ye ve cGMP'yi GMP'ye dönüştüren;

GLUT4- insüline bağımlı dokulardaki glikoz taşıyıcıları, dolayısıyla kas hücrelerine ve yağ dokusuna glikoz tedariki artar;

tirozin protein fosfataz, insülin reseptörünün β-alt birimlerini defosforile eden;

nükleer düzenleyici proteinler, transkripsiyon faktörleri, Belirli enzimlerin genlerinin ifadesinin arttırılması veya azaltılması.

Efektin uygulanması büyüme faktörleri Tek bir polipeptit zincirinden oluşan katalitik reseptörler kullanılarak gerçekleştirilebilir, ancak birincil habercinin bağlanması üzerine dimerler oluştururlar. Bu tipteki tüm reseptörler, aktive edildiğinde protein kinaz aktivitesi sergileyebilen hücre dışı glikosile edilmiş bir alana, bir transmembrana (a-sarmal) ve bir sitoplazmik alana sahiptir.

Dimerizasyon, serin, treonin veya tirozinin amino asit kalıntılarında transotofosforilasyonu gerçekleştiren katalitik hücre içi alanlarının aktivasyonunu teşvik eder. Fosfor kalıntılarının bağlanması, reseptörde spesifik sitozolik proteinler için bağlanma merkezlerinin oluşmasına ve protein kinaz sinyal iletim kademesinin aktivasyonuna yol açar (Şekil 4.16).

Ras ve Raf proteinlerinin katılımıyla birincil habercilerin (büyüme faktörleri) sinyal iletimi olaylarının dizisi.

Reseptörün (R) büyüme faktörüne (GF) bağlanması onun dimerizasyonuna ve transotofosforilasyonuna yol açar. Fosforile edilmiş reseptör, Grb2 proteini için bir afinite kazanır. Oluşturulan kompleks FR*R*Grb2, sitozolik protein SOS ile etkileşime girer. SOS yapısında değişiklik

bağlantılı membran proteini Ras-GDP ile etkileşimini sağlar. FR?R?Ggb2?SOS?Ras-GDP kompleksinin oluşumu, Ras proteininin GDP'ye olan afinitesini azaltır ve GTP'ye olan afiniteyi arttırır.

GDP'nin GTP ile değiştirilmesi, kompleksten ayrılan ve zara yakın bölgede Raf proteini ile etkileşime giren Ras proteininin konformasyonunu değiştirir. Ras-GTP?Raf kompleksi, protein kinaz aktivitesi sergiler ve MEK kinaz enzimini fosforile eder. Aktive edilmiş MEK kinaz, treonin ve tirozinde MAP kinazı fosforile eder.

Şekil 4.16. MAP kinaz kademesi.

Bu tip reseptörler epidermal büyüme faktörü (EGF), sinir büyüme faktörü (NGF) ve diğer büyüme faktörlerinde bulunur.

Grb2, büyüme faktörü reseptörü (büyüme reseptörü bağlayıcı protein) ile etkileşime giren bir proteindir; SOS (GEF) - GDP-GTP değişim faktörü (guanin nükleotid değişim faktörü); Ras - G proteini (guanidin trifosfataz); Raf kinaz - aktif formda - MEK kinazı fosforile eder; MEK kinaz - MAP kinaz kinaz; MAP kinaz - mitojenle aktifleşen protein kinaz

MAP kinazın amino asit radikallerine -PO32- grubunun eklenmesi, onun yükünü, konformasyonunu ve aktivitesini değiştirir. Enzim, serin ve treoninde membran, sitozol ve çekirdekteki spesifik proteinleri fosforile eder.

Bu proteinlerin aktivitesindeki değişiklikler metabolik süreçlerin hızını, membran translokazlarının işleyişini ve hedef hücrelerin mitotik aktivitesini etkiler.

Reseptörler guanilat siklaz aktivitesi ayrıca katalitik reseptörlere aittir. guanilat siklaz hücre içi sinyal iletiminin önemli habercilerinden (aracılarından) biri olan GTP'den cGMP oluşumunu katalize eder (Şekil 4.17).

Pirinç. 4.17. Membran guanilat siklaz aktivitesinin düzenlenmesi.

Membrana bağlı guanilat siklaz (GC), bir transmembran glikoproteinidir. Sinyal molekülünün bağlanma merkezi hücre dışı alanda yer alır; guanilat siklazın hücre içi alanı, aktivasyonun bir sonucu olarak katalitik aktivite sergiler.

Birincil habercinin reseptöre bağlanması, GTP'nin ikincil haberci olan siklik guanozin-3,5"-monofosfata (cGMP) dönüşümünü katalize eden guanilat siklazı aktive eder. Hücredeki cGMP konsantrasyonu artar. cGMP molekülleri, iki alt birimden oluşan protein kinaz G'nin (PKG5) düzenleyici merkezlerine tersine çevrilebilir şekilde bağlanabilir. Dört cGMP molekülü enzimin konformasyonunu ve aktivitesini değiştirir. Aktif protein kinaz G, hücre sitozolünde belirli proteinlerin ve enzimlerin fosforilasyonunu katalize eder. Protein kinaz G'nin birincil habercilerinden biri, vücuttaki sıvı homeostazisini düzenleyen atriyal natriüretik faktördür (ANF).

6. Hücre içi reseptörleri kullanarak sinyal iletimi. Kimyasal olarak hidrofobik olan hormonlar (steroid hormonlar ve tiroksin) zarlardan yayılabilir, dolayısıyla reseptörleri hücrenin sitozolünde veya çekirdeğinde bulunur.

Sitosolik reseptörler, reseptörün erken aktivasyonunu önleyen bir şaperon proteini ile ilişkilidir. Steroid ve tiroid hormonlarının nükleer ve sitozolik reseptörleri, hormon-reseptör kompleksinin çekirdekteki DNA'nın düzenleyici bölgeleri ile etkileşimini ve transkripsiyon hızındaki değişiklikleri sağlayan bir DNA bağlama alanı içerir.

Transkripsiyon oranında değişikliklere yol açan olaylar dizisi

Hormon, hücre zarının lipit çift katmanından geçer. Sitozol veya çekirdekte hormon, reseptör ile etkileşime girer. Hormon-reseptör kompleksi çekirdeğe geçer ve düzenleyici DNA nükleotid dizisine bağlanır. arttırıcı(Şekil 4.18) veya Susturucu. Promotörün RNA polimeraza erişilebilirliği, bir güçlendiriciyle etkileşime girdiğinde artar veya bir susturucuyla etkileşime girdiğinde azalır. Buna göre bazı yapısal genlerin transkripsiyon hızı artar veya azalır. Olgun mRNA'lar çekirdekten çıkar. Bazı proteinlerin translasyon hızı artar veya azalır. Hücrenin metabolizmasını ve fonksiyonel durumunu etkileyen protein miktarı değişir.

Her hücrede, tüm dış sinyalleri hücre içi sinyallere dönüştüren çeşitli sinyal iletim sistemlerinde yer alan reseptörler vardır. Belirli bir birincil haberciye yönelik reseptörlerin sayısı, hücre başına 500'den 100.000'in üzerine kadar değişebilir. Membran üzerinde birbirlerinden uzakta bulunurlar veya belirli bölgelerinde yoğunlaşırlar.

Pirinç. 4.18. Hücre içi reseptörlere sinyal iletimi

b) tablodan aşağıdakilerle ilgili lipitleri seçin:

1. Protein kinaz C'nin aktivasyonu

2. Fosfolipaz C'nin etkisi altında DAG oluşumunun reaksiyonları

3. Sinir liflerinin miyelin kılıflarının oluşumu

c) paragraf 2'de seçtiğiniz lipidin hidroliz reaksiyonunu yazın;

d) endoplazmik retikulumun Ca2 + kanalının düzenlenmesinde hidroliz ürünlerinden hangisinin yer aldığını belirtin.

2. Doğru yanıtları seçin.

Taşıyıcı proteinlerin konformasyonel kararsızlığı aşağıdakilerden etkilenebilir:

B. Membran boyunca elektriksel potansiyeldeki değişim

B. Spesifik moleküllerin bağlanması D. İki katmanlı lipitlerin yağ asidi bileşimi E. Aktarılan madde miktarı

3. Kibrit:

A. Kalsiyum kanalı ER B. Ca 2 +-ATPase

D. Ka+'ya bağlı Ca2 + taşıyıcı D. N+, K+-ATPase

1. Na+'yı konsantrasyon gradyanı boyunca taşır

2. Kolaylaştırılmış difüzyon mekanizmasına göre işlevler

3. Na+'yı konsantrasyon gradyanına karşı taşır

4. Masayı taşıyın. 4.2. defterinize yazın ve doldurun.

Tablo 4.2. Adenilat siklaz ve inositol fosfat sistemleri

Operasyonun yapısı ve aşamaları	Adenilat siklaz sistemi	İnositol fosfat sistemi
Sistemin birincil haberci örneği
Birincil haberciyle tamamlayıcı olarak etkileşime giren entegre bir hücre zarı proteini
Enzim sinyal sistemini aktive eden protein
İkinci haberci(ler)i oluşturan enzim sistemi
İkincil haberci(ler) sistemleri
İkinci haberci ile etkileşime giren sistemin sitozolik enzim(ler)i
Metabolik yollardaki enzimlerin aktivitesinin (bu sistemde) düzenlenme mekanizması
Hedef hücredeki ikinci habercilerin konsantrasyonunu azaltan mekanizmalar
Sinyal sisteminin membran enziminin aktivitesindeki azalmanın nedeni

KENDİNİ KONTROL GÖREVLERİ

1. Kibrit:

A. Pasif simport B. Pasif antiport

B. Endositoz D. Ekzositoz

D. Birincil aktif taşıma

1. Maddenin hücreye taşınması, plazma zarının bir kısmı ile birlikte gerçekleşir

2. Aynı anda iki farklı madde konsantrasyon gradyanı boyunca hücrenin içine geçer.

3. Maddelerin transferi konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleşir

2. Doğru cevabı seç.

yaş-GTP'ye bağlanan G protein alt birimi aktive olur:

A. Reseptör

B. Protein kinaz A

B. Fosfodiesteraz G. Adenilat siklaz D. Protein kinaz C

3. Kibrit.

İşlev:

A. Katalitik reseptörün aktivitesini düzenler B. Fosfolipaz C'yi aktive eder

B. Protein kinaz A'yı aktif forma dönüştürür

D. D hücresinin sitozolünde Ca2+ konsantrasyonunu arttırır. Protein kinaz C'yi aktive eder

İkincil haberci:

4. Kibrit.

Operasyon:

A. Membran çift katmanında yanal difüzyon kabiliyeti

B. Birincil haberci ile kompleks halinde, geliştiriciye katılır

B. Birincil haberci ile etkileşime girdiğinde enzimatik aktivite sergiler

D. G proteini ile etkileşime girebilir

D. Sinyal iletimi sırasında fosfolipaz C ile etkileşime girer. Alıcı:

1. İnsülin

2. Adrenalin

3. Steroid hormonu

5. "Zincir" görevini tamamlayın:

A) Peptit hormonları reseptörlerle etkileşime girer:

A. Hücrenin sitozolünde

B. Hedef hücre zarlarının ayrılmaz proteinleri

B. Hücre çekirdeğinde

D. FIF 2'ye kovalent olarak bağlı

B) böyle bir reseptörün bir hormonla etkileşimi hücredeki konsantrasyonun artmasına neden olur:

A. Hormon

B. Ara metabolitler

B. İkincil haberciler D. Nükleer proteinler

V) bu moleküller şunlar olabilir:

A. ETİKET B. GTP

B. FIF 2 G. cAMP

G) etkinleştiriyorlar:

A. Adenilat siklaz

B. Ca 2+'ya bağımlı kalmodulin

B. Protein kinaz A D. Fosfolipaz C

e) bu enzim hücredeki metabolik süreçlerin hızını aşağıdaki yollarla değiştirir:

A. Sitosolde Ca2 + konsantrasyonunun arttırılması B. Düzenleyici enzimlerin fosforilasyonu

B. Protein fosfatazın aktivasyonu

D. Düzenleyici proteinlerin gen ifadesindeki değişiklikler

6. "Zincir" görevini tamamlayın:

A) Büyüme faktörünün (GF) reseptöre (R) bağlanması aşağıdakilere yol açar:

A. FR-R kompleksinin lokalizasyonundaki değişiklikler

B. Reseptörün dimerizasyonu ve transotofosforilasyonu

B. Reseptör yapısında ve Gs proteinine bağlanmada değişiklik D. FR-R kompleksinin yer değiştirmesi

B) Reseptörün yapısındaki bu tür değişiklikler, reseptörün yüzey membran proteinine olan afinitesini arttırır:

B. Raf G. Grb2

V) bu etkileşim sitozolik proteinin komplekse katılma olasılığını artırır:

A. Calmodulina B. Ras

B. PKS D. SOS

G) bu da kompleksin "bağlantılı" proteine ​​tamamlayıcılığını artırır:

D) "Bağlantılı" proteinin konformasyonundaki bir değişiklik, onun aşağıdakilere olan afinitesini azaltır:

A. cAMP B. GTP

B. GSYİH D. ATP

e) bu maddenin yerini:

A.HDF B.AMP

B.cGMP D.GTP

Ve) bir nükleotidin eklenmesi "sabitlenmiş" proteinin aşağıdakilerle etkileşimini teşvik eder:

A. PKA B. Kalmodulin

H) bu protein aşağıdakileri fosforile eden bir kompleksin parçasıdır:

A. MEK kinaz B. Protein kinaz C

B. Protein kinaz A D. MAP kinaz

Ve) bu enzim sırasıyla şunları aktive eder:

A. MEK kinaz B. Protein kinaz G

B. Raf proteini D. MAP kinaz

j) bir proteinin fosforilasyonu onun aşağıdakilere olan afinitesini artırır:

A. SOS ve Raf proteinleri B. Nükleer düzenleyici proteinler B. Kalmodulin D. Nükleer reseptörler

k) bu proteinlerin aktivasyonu aşağıdakilere yol açar:

A. Ras proteininin aktif merkezinde GTP'nin defosforilasyonu B. Reseptörün büyüme faktörüne afinitesinde azalma

B. Matriks biyosentezi oranının arttırılması D. SOS-Grb2 kompleksinin ayrışması

m) bunun sonucunda:

A. SOS proteini reseptörden ayrışır.

B. Reseptör protomerlerinin ayrışması meydana gelir (R)

B. Ras proteini Raf proteininden ayrılır

D. Hedef hücrenin proliferatif aktivitesi artar.

“KENDİNİ KONTROL GÖREVLERİ”NE CEVAP STANDARTLARI

1. 1-B, 2-A, 3-D

3. 1-B, 2-D, 3-G

4. 1-B, 2-G, 3-B

5. a) B, b) C, c) D, d) C, e) B

6. a) B, b) D, c) G, d) A, e) B, f) D, g) G, h) A, i) G, j) C, l) C, m) D

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

1. Membranların yapısı ve fonksiyonları

2. Maddelerin zarlardan taşınması

3. Membran proteinlerinin yapısının özellikleri

4. Transmembran sinyal iletim sistemleri (adenilat siklaz, inositol fosfat, guanilat siklaz, katalitik ve hücre içi reseptörler)

5. Birincil haberciler

6. İkincil haberciler (aracılar)

SINIF ÇALIŞMASI İÇİN GÖREVLER

1. Şek. 4.19 ve aşağıdaki görevleri tamamlayın:

a) taşıma türünün adı;

b) olayların sırasını belirleyin:

A. Cl – hücreyi konsantrasyon gradyanı boyunca terk eder

B. Protein kinaz A, kanalın R alt birimini fosforile eder

B. R alt biriminin konformasyonu değişir

D. Membran proteininde işbirlikçi konformasyonel değişiklikler meydana gelir

D. Adenilat siklaz sistemi etkinleştirilir

Pirinç. 4.19. Bağırsak endotelinde C1 kanalının işleyişi.

R, protein kinaz A (PKA) tarafından fosforile edilmiş bir forma dönüştürülen düzenleyici bir proteindir.

c) tabloyu doldurarak endoplazmik retikulum zarının Ca2+ kanalının ve bağırsak endotel hücresinin Cl kanalının işleyişini karşılaştırın. 4.3.

Tablo 4.3. Kanalların işleyişini düzenleme yöntemleri

Problemleri çözmek

1. Kalp kasının kasılması, sitoplazmik membranın cAMP'ye bağımlı taşıyıcılarının işleyişi nedeniyle hücrenin sitozolündeki içeriği artan Ca2+'yi aktive eder. Buna karşılık, hücrelerdeki cAMP konsantrasyonu iki sinyal molekülü - adrenalin ve asetilkolin - tarafından düzenlenir. Ayrıca, β2-adrenerjik reseptörlerle etkileşime giren adrenalinin, miyokard hücrelerinde cAMP konsantrasyonunu arttırdığı ve kalp debisini uyardığı ve M2-kolinerjik reseptörlerle etkileşime giren asetilkolinin, cAMP seviyesini ve miyokardiyal kontraktiliteyi azalttığı bilinmektedir. Aynı sinyal iletim sistemini kullanan iki birincil habercinin neden farklı hücresel tepkiler ürettiğini açıklayın. Bunun için:

a) adrenalin ve asetilkolin için sinyal iletim şemasını hayal edin;

b) bu ​​habercilerin sinyal iletim basamaklarındaki farkı gösterir.

2. Tükürük bezlerinin M3 -kolinerjik reseptörleri ile etkileşime giren asetilkolin, ER'den Ca2+ salınımını uyarır. Sitozoldeki Ca2+ konsantrasyonundaki bir artış, salgı granüllerinin ekzositozunu ve salınmasını sağlar. tükürük kanalı elektrolitler ve az miktarda proteinler. ER Ca 2+ kanallarının işleyişinin nasıl düzenlendiğini açıklayın. Bunun için:

a) ER'de Ca2+ kanallarının açılmasını sağlayan ikincil haberciyi adlandırın;

b) ikincil habercinin oluşum reaksiyonunu yazın;

c) düzenleyici ligand Ca2+ kanalının oluşturulduğu aktivasyonu sırasında asetilkolinin transmembran sinyal iletiminin bir diyagramını sunmak

3. İnsülin reseptörü araştırmacıları, insülin reseptörünün substratlarından biri olan bir proteine ​​ait gende önemli bir değişiklik tespit etti. Bu proteinin yapısındaki bir bozukluk insülin sinyal iletim sisteminin işleyişini nasıl etkileyecektir? Soruyu cevaplamak için:

a) insülinin transmembran sinyal iletiminin bir diyagramını verin;

b) İnsülinin hedef hücrelerde aktive ettiği proteinleri ve enzimleri adlandırın, işlevlerini belirtin.

4. Ras proteini sitoplazmik membranın sabitlenmiş bir proteinidir. "Çapa" işlevi, bağlı olan 15 karbonlu farnesil kalıntısı H3C-(CH3) C=CH-CH2-[CH2-(CH3) C=CH-CH2]2- tarafından gerçekleştirilir Translasyon sonrası modifikasyon sırasında farnesiltransferaz enzimi tarafından proteine ​​​​bağlanır. Bu enzimin inhibitörleri şu anda klinik denemelerden geçmektedir.

Bu ilaçların kullanımı neden büyüme faktörü sinyal iletiminin bozulmasına neden oluyor? Cevaplamak:

a) Ras proteinlerini içeren bir sinyal iletimi şeması sunmak;

b) Ras proteinlerinin fonksiyonunu ve asilasyonlarının bozulmasının sonuçlarını açıklamak;

c) Bu ilaçların hangi hastalıkları tedavi etmek için geliştirildiğini tahmin edin.

5. Steroid hormonu kalsitriol, diyetteki kalsiyumun emilimini aktive ederek bağırsak hücrelerindeki Ca2+ taşıma proteinlerinin sayısını artırır. Kalsitriolün etki mekanizmasını açıklar. Bunun için:

a) getir genel şema steroid hormon sinyal iletimi ve işleyişini açıklamak;

b) hedef hücrenin çekirdeğindeki hormonu aktive eden sürecin adını verin;

c) Çekirdekte sentezlenen moleküllerin hangi matriks biyosentezine katılacağını ve nerede meydana geleceğini belirtir.

Hedef hücrenin hormonun etkisine tepkisi, hormon reseptörü (GR) kompleksinin yaratılmasıyla oluşur, bu da reseptörün kendisinin aktivasyonuna, hücre tepkisinin başlatılmasına yol açar. Adrenalin hormonu, reseptör ile etkileşime girdiğinde membran kanallarını açar ve Na + - giriş iyon akımı hücrenin fonksiyonunu belirler. Ancak çoğu hormon, membran kanallarını bağımsız olarak değil, G proteini ile etkileşim halinde açar veya kapatır.

Hormonların hedef hücreler üzerindeki etki mekanizması kimyasal yapılarıyla ilişkilidir:

■ suda çözünebilen hormonlar - proteinler ve polipeptitler ile amino asit türevleri - katekolaminler, hedef hücre zarının reseptörleri ile etkileşime girerek bir hormon-reseptör kompleksi (GR) oluşturur. Bu kompleksin ortaya çıkışı, bir hormon-reseptör kompleksinin oluşumuna yol açar. hücre fonksiyonundaki değişikliklerin ilişkili olduğu ikincil veya hücre içi haberci. Hedef hücre zarının yüzeyindeki reseptör sayısı yaklaşık 104-105'tir;

■ yağda çözünen hormonlar - steroidler - hedef hücrenin zarından geçer ve sayıları 3000 ila 104 arasında değişen plazma reseptörleri ile etkileşime girerek bir GR kompleksi oluşturur ve bu daha sonra nükleer zara girer. Steroid hormonları ve amino asit tirozinin türevleri - tiroksin ve triiyodotironin - nükleer membrana nüfuz eder ve bir veya daha fazla kromozoma bağlı nükleer reseptörlerle etkileşime girerek hedef hücrede protein sentezinde değişikliklere neden olur.

Modern kavramlara göre hormonların etkisi, hedef hücrelerdeki bazı enzimlerin katalitik fonksiyonunun uyarılması veya engellenmesinden kaynaklanmaktadır. Bu etki iki şekilde elde edilebilir:

■ hormonun hücre zarı yüzeyindeki reseptörlerle etkileşimi ve zar ve sitoplazmada bir biyokimyasal dönüşüm zincirinin tetiklenmesi;

■ hormonun membrandan nüfuz etmesi ve sitoplazmik reseptörlere bağlanması, ardından hormon reseptör kompleksi hücrenin çekirdeğine ve organellerine nüfuz eder ve burada yeni enzimlerin sentezi yoluyla düzenleyici etkisini gerçekleştirir.

Birinci yol, membran enzimlerinin aktivasyonuna ve ikincil habercilerin oluşumuna yol açar. Bugün bilinen dört ikincil haberci sistemi vardır:

■ adenilat siklaz - cAMP;

■ guanilat siklaz - cGMP;

■ fosfolipaz - inositol trifosfat;

■ kalmodulin - iyonize Ca 2+.

Hedef hücreleri etkilemenin ikinci yolu, hormonun hücre çekirdeğinde bulunan reseptörlerle kompleksleşmesidir, bu da genetik aparatının aktivasyonuna veya inhibisyonuna yol açar.

Membran reseptörleri ve ikinci haberciler

Hedef hücrenin membran reseptörlerine bağlanan hormonlar, hormon-reseptör kompleksi GR'yi oluşturur (adım 1) (Şekil 6.3). Reseptördeki konformasyonel değişiklikler, üç alt birimden (α-, β-, γ-) ve guanozin difosfattan (GDP) oluşan bir kompleks olan uyarıcı G proteinini (reseptör ile birleştirilmiş) aktive eder. yenisiyle değiştirme

TABLO 6.11. kısa bir açıklaması hormonlar

Hormonlar nerede üretilir?		Hormon adı		kısaltma	Hedef hücreler üzerindeki etkiler
hipotalamus		Tirotropin salgılayan hormon			Adenohipofiz tarafından tirotropin üretimini uyarır
hipotalamus		Kortikotropin salgılayan hormon			Adenohipofiz tarafından ACTH üretimini uyarır
hipotalamus		Gonadotropin salgılayan hormon			Adenohipofiz tarafından luteinize edici (LH) ve folikül uyarıcı (FSP) hormonların üretimini uyarır.
hipotalamus		Büyüme hormonu salgılayan faktör			Adenohipofiz tarafından büyüme hormonu üretimini uyarır
hipotalamus		somatostatin			Adenohipofiz tarafından büyüme hormonu üretimini baskılar
hipotalamus		Prolaktin inhibitör faktörü (dopamin)			Adenohipofiz tarafından prolaktin üretimini baskılar
hipotalamus		Prolaktin uyarıcı faktör			Adenohipofiz tarafından prolaktin üretimini uyarır
hipotalamus		oksitosin			Süt salgılanmasını ve rahim kasılmalarını uyarır
hipotalamus		Vazopressin - antidiüretik hormon			Distal nefronda suyun yeniden emilimini uyarır
Ön hipofiz bezi		TSH veya tiroid uyarıcı hormon		TSH'ye karşıTSH	Sentez ve salgıyı uyarır tiroid bezi tiroksin, triiyodotironin
Ön hipofiz bezi					Adrenal korteksten glukokortikoidlerin (kortizol) salgılanmasını uyarır.
Ön hipofiz bezi		folikül uyarıcı hormon			Yumurtalıklardan foliküler büyümeyi ve östrojen salgılanmasını uyarır
Ön hipofiz bezi		lüteinleştirici hormon			Yumurtlamayı, korpus luteum oluşumunu ve yumurtalıklar tarafından östrojen ve progesteron sentezini uyarır.
Ön hipofiz bezi		Büyüme hormonu veya somatotropik hormon			Protein sentezini ve genel büyümeyi uyarır
Ön hipofiz bezi		prolaktin			Süt üretimini ve salgılanmasını uyarır
Ön hipofiz bezi		β-lipotropin
Hipofiz bezinin ara lobu		Melznotropin			Balıklarda, amfibilerde, sürüngenlerde melanin sentezini uyarır (insanlarda iskelet büyümesini (kemiklerin kemikleşmesini) uyarır, metabolizmanın yoğunluğunu, ısı üretimini arttırır, proteinlerin, yağların, karbonhidratların hücreler tarafından kullanımını arttırır, oluşumunu uyarır. Çocuğun doğumundan sonra zihinsel işlevler
tiroid		L-tiroksin
		triiyodotironin
Adrenal korteks (bölge retikülaris)		seks hormonları			Dihidrohepiandrosteron ve androstenedion üretimini uyarır
Adrenal korteks (zona fasikülata)		Glukokortikoidler (kortizol)			Glukoneogenezi uyarır, antiinflamatuar etki sağlar, bağışıklık sistemini baskılar
Adrenal korteks (zona glomerulosa)		aldosteron			Nefron tübüllerinde Na+ iyonlarının yeniden emilimini, K+ iyonlarının salgılanmasını artırır
beyin madde adrenal bezler		Adrenalin, norepinefrin			Alfa, beta adrenerjik reseptörlerin aktivasyonu
		östrojenler			Kadın genital organlarının büyümesi ve gelişmesi, adet döngüsünün proliferatif aşaması
		progesteron			Adet döngüsünün salgı aşaması
		testosteron			Spermatogenez, erkeğin ikincil cinsel özellikleri
Bir çift tiroid bezi		Parat hormonu (paratiroid hormonu)			Kandaki Ca 2+ iyonlarının konsantrasyonunu arttırır (kemik demineralizasyonu)
Tiroid bezi (C hücreleri)	kalsitonin					Kandaki Ca2+ iyonlarının konsantrasyonunu azaltır
Böbreklerde aktivasyon	1,25-dihidroksikolekalsiferol (kalsitriol)					Bağırsaktaki Ca 2+ iyonlarının emilimini artırır
Pankreas - beta hücreleri						Kan şekeri konsantrasyonunu azaltır
Pankreas - alfa hücreleri	glukagon					Kan şekeri konsantrasyonunu artırır
plasenta	İnsan koryonik gonadotropini					Östrojen ve progesteron sentezini artırır
plasenta	İnsan plasenta laktojeni					Hamilelik sırasında büyüme hormonu ve prolaktin gibi davranır

PİRİNÇ. 6.3. İkincil hücre içi haberci cAMP'nin oluşumu ile hormonun etki mekanizmasının şeması. GSYİH - guanin difosfat, GTP - guanin trifosfat

Guanosin trifosfat GTP'ye GDP (adım 2), diğer sinyal proteinleriyle hemen etkileşime giren, iyon kanallarının veya hücresel enzimlerin (adenilat siklaz veya fosfolipaz C) aktivitesini ve hücre fonksiyonunu değiştiren a-alt ünitesinin ayrılmasına yol açar.

İkinci haberci cAMP'nin oluşumu ile hormonların hedef hücreler üzerindeki etkisi

Aktive edilmiş membran enzimi adenilat siklaz, ATP'yi ikinci haberci siklik adenozin monofosfat cAMP'ye dönüştürür (adım 3) (bkz. Şekil 6.3), bu da daha sonra spesifik proteinlerin fosforilasyonuna yol açan protein kinaz A enzimini aktive eder (adım 4) (adım 4) Adım 5) bunun sonucu fizyolojik fonksiyonda bir değişikliktir (adım 6), örneğin kalsiyum iyonları için yeni membran kanallarının oluşması, bu da kalp kasılmalarının gücünde bir artışa yol açar.

İkinci haberci cAMP, fosfodiesteraz enzimi tarafından aktif olmayan 5'-AMP formuna parçalanır.

Bazı hormonlar (natriüretik), inhibitör G-proteinleri ile etkileşime girer, bu da membran enzimleri adenilat siklazın aktivitesinde bir azalmaya ve hücre fonksiyonunda bir azalmaya yol açar.

İkinci habercilerin - diasilgliserol ve inositol-3-fosfat oluşumu ile hormonların hedef hücreler üzerindeki etkisi

Hormon, membran reseptörü OS ile bir kompleks oluşturur (adım 1) (Şekil 6.4) ve G-proteini yoluyla (adım 2), reseptörün iç yüzeyine bağlı fosfolipaz C'yi aktive eder (adım 3).

Membran fosfolipidlerini (fosfatidilinositol bifosfat) hidrolize eden fosfolipaz C'nin etkisi altında, iki ikincil haberci oluşur: diaçilgliserol (DG) ve inositol-3-fosfat (IP3) (adım 4).

İkincil haberci IP3, ikincil haberci olarak davranan mitokondri ve endoplazmik retikulumdan (adım 5) Ca2+ iyonlarının salınmasını harekete geçirir. Ca2+ iyonları DH (lipid ikinci haberci) ile birlikte proteinleri fosforile eden ve değişikliğe neden olan protein kinaz C enzimini aktive eder (adım 6). fizyolojik fonksiyonlar hedef hücreler.

Hormonların kalsiyum-kalmodulin sistemleri yoluyla etkisi ikincil aracı olarak görev yapar. Kalsiyum hücreye girdiğinde kalmodulin'e bağlanarak onu aktive eder. Aktive edilmiş kalmodulin, protein kinazın aktivitesini arttırır, bu da proteinlerin fosforilasyonuna ve hücre fonksiyonlarının değişmesine yol açar.

Hormonların hücrenin genetik aparatı üzerindeki etkisi

Yağda çözünen steroid hormonları, hedef hücrenin zarından geçer (1. adım) (Şekil 6.5), burada sitoplazmadaki reseptör proteinlerine bağlanırlar. Oluşan GR kompleksi (adım 2) çekirdeğe yayılır ve kromozomun DNA'sının belirli bölgelerine bağlanır (adım 3), mRNA oluşumu yoluyla transkripsiyon sürecini aktive eder (adım 4). MRNA, matrisi sitoplazmaya aktarır ve burada ribozomlar üzerinde translasyon işlemlerini (5. adım) ve yeni proteinlerin sentezini (6. adım) sağlayarak fizyolojik fonksiyonlarda değişikliklere yol açar.

Yağda çözünen tiroid hormonları, tiroksin ve triiyodotironin, çekirdeğe girerek DNA kromozomlarında bulunan bir protein olan reseptör proteinine bağlanırlar. Bu reseptörler hem gen promoterlerinin hem de operatörlerin işlevini kontrol eder.

Hormonlar, çekirdekte bulunan ve 100'den fazla hücresel protein tipi üreten genetik mekanizmaları harekete geçirir. Birçoğu vücut hücrelerinin metabolik aktivitesini artıran enzimlerdir. Hücre içi reseptörlerle bir kez reaksiyona giren tiroid hormonları, birkaç hafta boyunca gen ifadesinin kontrolünü sağlar.