מולקולת ההורמון מכונה בדרך כלל המתווך העיקרי של האפקט הרגולטורי, או ליגנד. מולקולות של רוב ההורמונים נקשרות לקולטנים הספציפיים שלהן על ממברנות הפלזמה של תאי המטרה, ויוצרות קומפלקס קולטן ליגנד. עבור פפטיד, הורמוני חלבון וקטכולאמינים, היווצרותו מהווה את החוליה הראשונית העיקרית במנגנון הפעולה ומובילה להפעלת אנזימי ממברנה ויצירת מתווכים משניים שונים של האפקט הרגולטורי ההורמונלי, המממשים את פעולתם בציטופלזמה, האברונים. וגרעין התא. בין האנזימים המופעלים על ידי קומפלקס הליגנד-קולטן, מתוארים הבאים: אדנילט ציקלאז, גואנילט ציקלאז, פוספוליפאז C, D ו-A2, טירוזין קינאז, פוספט טירוזין פוספטאזות, פוספואינוזיטיד-3-OH-קינאז, קינאז, NO. סינתאז וכו' שליחים משניים, הנוצרים בהשפעת אנזימי הממברנה הללו הם: 1) אדנוזין מונופוספט מחזורי (cAMP); 2) מונופוספט גואנוזין מחזורי (cGMP); 3) אינוזיטול-3-פוספט (IFZ); 4) דיאצילגליצרול; 5) אוליגו (A) (2,5-oligoisoadenylate); 6) Ca2+ (סידן מיונן); 7) חומצה פוספטית; 8) ריבוז אדנוזין דיפוספט מחזורי; 9) NO (תחמוצת חנקן). הורמונים רבים, היוצרים קומפלקסים של קולטני ליגנד, גורמים בו-זמנית להפעלה של מספר אנזימי ממברנה ובהתאם, שליחים משניים.

מנגנוני פעולה של פפטיד, הורמוני חלבון וקטכולאמינים. ליגנד. חלק ניכר מההורמונים ומבחינה ביולוגית חומרים פעיליםאינטראקציה עם משפחת הקולטנים הקשורים לחלבוני G של ממברנת הפלזמה (אנדרנלין, נוראפינפרין, אדנוזין, אנגיוטנסין, אנדותל וכו').

המערכות העיקריות של מתווכים משניים.

Adenylate cyclase - מערכת cAMP. האנזים הממברני adenylate cyclase יכול להיות בשתי צורות - מופעל ובלתי פעיל. אדנילט ציקלאז מופעל בהשפעת קומפלקס קולטן הורמונים, שהיווצרותו מובילה לקשירה של נוקלאוטיד גואניל (GTP) לחלבון מגרה רגולטורי ספציפי (חלבון GS), ולאחר מכן חלבון GS גורם להצמדת Mg לאדנילט. cyclase ולהפעיל אותו. כך פועלים הורמונים מפעילי אדנילט ציקלאז - גלוקגון, תירוטרופין, פאראתירין, וזופרסין (דרך קולטני V-2), גונדוטרופין וכו'. מספר הורמונים, להיפך, מעכבים אדנילט ציקלאז - סומטוסטטין, אנגיוטנסין-II וכו'. קומפלקסים של קולטני הורמונים של הורמונים אלה מקיימים אינטראקציה בקרום התא עם חלבון מעכב רגולטורי אחר (חלבון GI), הגורם להידרוליזה של גואנוזין טריפוספט (GTP) לגואנוזין דיפוספט (GDP) ובהתאם, לדיכוי פעילות האדנילט ציקלאז. אדרנלין מפעיל את האדנילט ציקלאז דרך קולטנים p-אדרנרגיים, ומדכא אותו דרך קולטנים אלפא1-אדרנרגיים, מה שקובע במידה רבה את ההבדלים בהשפעות הגירוי של סוגים שונים של קולטנים. בהשפעת אדנילט ציקלאז, cAMP מסונתז מ-ATP, הגורם להפעלה של שני סוגים של קינאז חלבון בציטופלזמה של התא, מה שמוביל לזרחון של חלבונים תוך-תאיים רבים. זה מגביר או מקטין את החדירות של הממברנות, את הפעילות וכמות האנזימים, כלומר, זה גורם לשינויים מטבוליים ובהתאם, תפקודיים בפעילות החיונית של התא, האופיינית להורמון. בשולחן. 6.2 מציג את ההשפעות העיקריות של הפעלה של קינאזות חלבון תלויות cAMP.

מערכת הטרנסמתילאז מספקת מתילציה של DNA, כל סוגי ה-RNA, כרומטין וחלבוני ממברנה, מספר הורמונים ברמת הרקמה ופוספוליפידים ממברניים. הדבר תורם ליישום השפעות הורמונליות רבות על תהליכי התפשטות, התמיינות, מצב חדירות הממברנה ותכונות תעלות היונים שלהן, וחשוב במיוחד להדגיש, משפיע על זמינות חלבוני קולטני הממברנה למולקולות ההורמונים. הפסקת ההשפעה ההורמונלית, המתממשת באמצעות מערכת האדנילט ציקלאז - cAMP, מתבצעת בעזרת אנזים מיוחד cAMP phosphodiesterase, הגורם להידרוליזה של שליח משני זה עם היווצרות של אדנוזין-5-מונופוספט. עם זאת, תוצר הידרוליזה זה הופך בתא לאדנוזין, שיש לו גם השפעות של שליח שני, שכן הוא מדכא תהליכי מתילציה בתא.

מערכת Guanylate cyclase-cGMP.הפעלה של ממברנה גואנילאט cyclase מתרחשת לא בהשפעה ישירה של קומפלקס הקולטן של הורמונים, אלא בעקיפין דרך מערכות סידן מיונן וממברנות חמצון. הגירוי של פעילות גואנילט ציקלאז, הקובע את ההשפעות של אצטילכולין, מתווכת גם באמצעות Ca2+. באמצעות ההפעלה של guanylate cyclase, גם ההורמון הנטריאורטי פרוזדורי, אטריופפטיד, מבין את ההשפעה. על ידי הפעלת חמצון, גואנילט ציקלאז מגרה את הורמון האנדותל של דופן כלי הדם, תחמוצת החנקן, גורם אנדותל מרגיע. בהשפעת guanylate cyclase, cGMP מסונתז מ-GTP, אשר מפעיל קינאזות חלבון תלויות cGMP, אשר מפחיתות את קצב הזרחון של שרשראות קלות של מיוזין בשרירים החלקים של דפנות כלי הדם, מה שמוביל להרפיה שלהם. ברוב הרקמות, ההשפעות הביוכימיות והפיזיולוגיות של cAMP ו-cGMP הפוכות. דוגמאות לכך הן גירוי של התכווצויות לב בהשפעת cAMP ועיכובם על ידי cGMP, גירוי של כיווץ שריר חלק במעי על ידי cGMP ודיכוי cAMP. cGMP מספק היפרפולריזציה של קולטני הרשתית בהשפעת פוטוני האור. הידרוליזה אנזימטית של cGMP, ומכאן הפסקת ההשפעה ההורמונלית, מתבצעת באמצעות פוספודיאסטראז ספציפי.

מערכת פוספוליפאז C - אינוזיטול-3-פוספט.קומפלקס קולטני ההורמונים בהשתתפות חלבון ה-G הרגולטורי מוביל להפעלה של האנזים הממברני פוספוליפאז C, הגורם להידרוליזה של פוספוליפידים ממברניים עם יצירת שני שליחים שניים: אינוזיטול-3-פוספט ודיצילגליצרול. Inositol-3-phosphate גורם לשחרור Ca2+ ממחסנים תוך תאיים, בעיקר מהרשת האנדופלזמית, סידן מיונן נקשר לחלבון מיוחד קלמודולין, המבטיח הפעלה של חלבונים קינאזות וזרחון של חלבונים מבניים ואנזימים תוך תאיים. בתורו, דיאצילגליצרול תורם לעלייה חדה בזיקה של חלבון קינאז C לסידן מיונן, האחרון ללא השתתפותו של קלמודולין מפעיל אותו, אשר מסתיים גם בתהליכי זרחון חלבון. Diacylglycerol מיישם בו זמנית דרך נוספת לתיווך ההשפעה ההורמונלית על ידי הפעלת פוספוליפאז A-2. בהשפעת הפוספוליפידים האחרונים של הממברנה, נוצרת חומצה ארכידונית, המהווה מקור להשפעות מטבוליות ופיזיולוגיות עוצמתיות של חומרים - פרוסטגלנדינים ולוקוטריאנים. בתאי הגוף השונים שוררת דרך כזו או אחרת להיווצרות שליחים משניים, מה שקובע בסופו של דבר את ההשפעה הפיזיולוגית של ההורמון. באמצעות המערכת הנחשבת של מתווכים משניים, מתממשות ההשפעות של אדרנלין (בקשר עם אלפא אדרנורצפטור), וזופרסין (בקשר לקולטן V-1), אנגיוטנסין-I, סומטוסטטין ואוקסיטוצין.

מערכת סידן-קלמודולין. סידן מיונן נכנס לתא לאחר היווצרות קומפלקס קולטן הורמונים, בין אם מהסביבה החוץ-תאית עקב הפעלת תעלות סידן איטיות של הממברנה (כפי שקורה, למשל, בשריר הלב), או ממחסנים תוך-תאיים בהשפעה של אינוזיטול-3-פוספט. בציטופלזמה של תאים שאינם שרירים, סידן נקשר לחלבון מיוחד, קלמודולין, ובתאי שריר, טרופונין C ממלא את תפקיד הקלמודולין. קלמודולין הקשור לסידן משנה את הארגון המרחבי שלו ומפעיל קינאזות חלבון רבות המספקות זרחון וכתוצאה מכך. , שינויים במבנה ובתכונות של חלבונים. בנוסף, קומפלקס הסידן-קלמודולין מפעיל את cAMP phosphodiesterase, אשר מדכא את השפעת התרכובת המחזורית כשליח שני. עלייה קצרת טווח בסידן בתא וקשירתו לקלמודולין הנגרמת על ידי גירוי הורמונלי מהווה גירוי התחלתי לתהליכים פיזיולוגיים רבים - התכווצות שרירים, הפרשת הורמונים ושחרור מתווכים, סינתזת DNA, שינויים בניידות התא, הובלה של חומרים דרך ממברנות, שינויים בפעילות האנזים.

יחסים של מתווכים משנייםבתאי הגוף קיימים מספר שליחים משניים או יכולים להיווצר בו זמנית. בהקשר זה נוצרים קשרים שונים בין מתווכים משניים: 1) השתתפות שווה, כאשר מתווכים שונים נחוצים להשפעה הורמונלית מלאה; 2) אחד המתווכים הוא העיקרי, והשני רק תורם למימוש ההשפעות של הראשון; 3) מתווכים פועלים ברצף (לדוגמה, אינוזיטול-3-פוספט מספק שחרור של סידן, דיאצילגליצרול מקל על האינטראקציה של סידן עם חלבון קינאז C); 4) מתווכים משכפלים זה את זה כדי לספק יתירות לצורך מהימנות רגולטורית; 5) מתווכים הם אנטגוניסטים, כלומר אחד מהם מפעיל את התגובה, והשני מעכב (למשל, בשרירים החלקים של הכלים, אינוזיטול-3-פוספט וסידן מממשים את התכווצותם, ו-cAMP - הרפיה).

שליחים- חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך הנושאים אותות הורמונים בתוך התא. יש להם קצב גבוה של תנועה, מחשוף או הסרה (Ca 2+, cAMP, cGMP, DAG, ITF).

הפרות של חילופי שליחים מובילות לתוצאות חמורות. למשל, אסטרים פורבולים, שהם אנלוגים ל-DAG, אך בשונה מהם אינם מתפרקים בגוף, תורמים להתפתחות גידולים ממאירים.

מַחֲנֶההתגלה על ידי סאתרלנד בשנות החמישים. על הגילוי הזה הוא קיבל פרס נובל. cAMP מעורב בגיוס מאגרי אנרגיה (פירוק פחמימות בכבד או טריגליצרידים בתאי שומן), באגירת מים על ידי הכליות, בנורמליזציה של חילוף החומרים של סידן, בהגברת החוזק והתדירות של התכווצויות הלב, היווצרות הורמונים סטרואידים, בהרגעת שרירים חלקים וכן הלאה.

cGMPמפעיל PC G, PDE, Ca 2+ -ATPase, סוגר תעלות Ca 2+ ומפחית את רמת Ca 2+ בציטופלזמה.

אנזימים

אנזימים של מערכות אשד מזרזים:

• היווצרות של מתווכים משניים של האות ההורמונלי;
• הפעלה ועיכוב של אנזימים אחרים;
• הפיכת מצעים למוצרים;

אדנילט ציקלאז (AC)

גליקופרוטאין עם מסה של 120 עד 150 kDa, יש 8 איזופורמים, אנזים מפתח של מערכת ה-adenylate cyclase, עם Mg 2+ מזרז את היווצרות השליח המשני cAMP מ-ATP.

AC מכיל 2-SH קבוצות, אחת עבור אינטראקציה עם חלבון G, השנייה עבור קטליזה. AC מכיל מספר מרכזים אלוסטריים: עבור Mg 2+, Mn 2+, Ca 2+, אדנוזין ופורסקולין.

נמצא בכל התאים, הממוקמים בחלק הפנימי של קרום התא. פעילות AC נשלטת על ידי: 1) מווסתים חוץ-תאיים - הורמונים, איקוסנואידים, אמינים ביוגניים דרך חלבוני G; 2) מווסת תוך תאי של Ca 2+ (4 איזופורמות תלויות Ca 2+ של AC מופעלות על ידי Ca 2+).

חלבון קינאז A (PC A)

PK A קיים בכל התאים, מזרז את התגובה של זרחון של קבוצות ה-OH של סרין ותריונין של חלבונים ואנזימים מווסתים, משתתף במערכת האדנילאט ציקלאז ומעורר על ידי cAMP. PC A מורכב מ-4 יחידות משנה: 2 רגולטוריות ר(משקל 38000 דא) ו-2 קטליטי מ(משקל 49000 דא). ליחידות המשנה הרגולטוריות לכל אחת יש 2 אתרי קישור של cAMP. לטטרמר אין פעילות קטליטית. התקשרות של 4 cAMP ל-2 יחידות R מובילה לשינוי בקונפורמציה שלהן ופירוק הטטרמר. במקביל, משתחררות 2 תת-יחידות קטליטיות פעילות C, המזרזות את תגובת הזרחן של חלבונים ואנזימים מווסתים, המשנה את פעילותם.

חלבון קינאז C (PC C)

PC C משתתף במערכת האינוזיטול טריפוספט ומעורר על ידי Ca 2+, DAG ו-phosphatidylserine. יש לו תחום רגולטורי וקטליטי. PC C מזרז את תגובת הזרחון של חלבוני האנזים.

חלבון קינאז G (PC G)קיים רק בריאות, במוח הקטן, בשרירים החלקים ובטסיות הדם, משתתף במערכת ה-guanylate cyclase. PC G מכיל 2 יחידות משנה, מעוררות על ידי cGMP, מזרזת את תגובת הזרחון של חלבוני האנזים.

פוספוליפאז C (PL C)

מבצע הידרוליזה של הקשר הפוספואסטר בפוספטידילינוזיטולים עם היווצרות DAG ו-IP 3, יש 10 איזופורמים. FL C מווסת באמצעות חלבוני G ומופעל על ידי Ca 2+.

פוספודיאסטראז (PDE)

PDE ממיר cAMP ו-cGMP ל-AMP ו-GMP על ידי השבתת מערכות האדנילט ציקלאז והגואנילט ציקלאז. PDE מופעל על ידי Ca 2+, 4Ca 2+ -calmodulin, cGMP.

ללא סינתאזהוא אנזים מורכב, שהוא דימר, לכל אחת מתת-היחידות שלהן מחוברים מספר גורמים משותפים. ל-NO סינתאז יש איזופורמים.

רוב התאים בגוף האדם והחי מסוגלים לסנתז ולשחרר NO, אבל שלוש אוכלוסיות תאים הן הנחקרות ביותר: האנדותל של כלי דם, נוירונים ומקרופאגים. לפי סוג הרקמה המסנתזת, ל-NO synthase יש 3 איזופורמים עיקריים: נוירונאלי, מקרופאג ואנדותל (מסומן, בהתאמה, כ-NO synthase I, II ו-III).

איזופורמים נוירונים ואנדותלים של NO synthase נמצאים כל הזמן בתאים בכמויות קטנות ומסנתזים NO בריכוזים פיזיולוגיים. הם מופעלים על ידי קומפלקס calmodulin-4Ca 2+.

NO synthase II נעדר בדרך כלל במקרופאגים. כאשר מקרופאגים נחשפים לליפופוליסכרידים ממקור מיקרוביאלי או ציטוקינים, הם מסנתזים כמות עצומה של NO-synthase II (פי 100-1000 יותר מ-NO-synthase I ו-III), אשר מייצר NO בריכוזים רעילים. גלוקוקורטיקואידים (הידרוקורטיזון, קורטיזול), הידועים בפעילותם האנטי דלקתית, מעכבים ביטוי NO-synthase בתאים.

פעולה מס'

NO הוא גז בעל משקל מולקולרי נמוך, חודר בקלות דרך ממברנות התא ורכיבי החומר הבין-תאי, בעל תגובתיות גבוהה, זמן מחצית החיים שלו הוא בממוצע לא יותר מ-5 שניות, מרחק הדיפוזיה האפשרי קטן, בממוצע 30 מיקרומטר .

בריכוזים פיזיולוגיים, ל-NO יש אפקט מרחיב כלי דם חזק.:

האנדותל מייצר כל הזמן כמויות קטנות של NO.

בהשפעות שונות - מכניות (לדוגמה, עם זרם מוגבר או פעימות דם), כימיות (ליפופוליסכרידים של חיידקים, ציטוקינים של לימפוציטים וטסיות דם וכו') - סינתזת NO בתאי האנדותל עולה באופן משמעותי.

· NO מהאנדותל מתפזר לתאי שריר חלקים שכנים של דופן כלי הדם, מפעיל בהם guanylate cyclase, המסנתז cGMP לאחר 5s.

cGMP מביא לירידה ברמת יוני הסידן בציטוזול של התאים ולהיחלשות הקשר בין מיוזין לאקטין, המאפשר לתאים להירגע לאחר 10 שניות.

התרופה ניטרוגליצרין פועלת על עיקרון זה. כאשר ניטרוגליצרין מתפרק, נוצר NO המביא להתרחבות כלי הלב וכתוצאה מכך מקל על תחושת הכאב.

NO מסדיר את לומן של כלי המוח. הפעלת נוירונים בכל אזור במוח מובילה לעירור של נוירונים המכילים NO סינתאז ו/או אסטרוציטים, בהם ניתן לגרום גם לסינתזה של NO, והגז המשתחרר מהתאים מוביל להרחבת כלי דם מקומית באזור ריגוש.

NO מעורב בהתפתחות של הלם ספטי, כאשר מספר רב של מיקרואורגניזמים שמסתובבים בדם מפעילים בחדות את הסינתזה של NO באנדותל, מה שמוביל להתרחבות ממושכת וחזקה של כלי דם קטנים, וכתוצאה מכך, לתופעה משמעותית. ירידה ב לחץ דםקשה לטיפול טיפולי.

בריכוזים פיזיולוגיים, NO משפר את התכונות הריאולוגיות של הדם.:

NO הנוצר באנדותל מונע הידבקות של לויקוציטים וטסיות דם לאנדותל וגם מפחית את ההצטברות של האחרון.

NO יכול לפעול כגורם אנטי-צמיחה המונע שגשוג של תאי שריר חלקים בדופן כלי הדם, חוליה חשובה בפתוגנזה של טרשת עורקים.

בריכוזים גבוהים יש ל-NO השפעה ציטוסטטית וציטוליטית על תאים (חיידקים, סרטניים וכו'). בדרך הבאה:

· אינטראקציה של NO עם אניון סופראוקסיד רדיקלי מייצרת פרוקסיניטריט (ONOO-), שהוא חומר חמצון רעיל חזק;

NO נקשר חזק לקבוצת ההמין של אנזימים המכילים ברזל ומעכב אותם (עיכוב של אנזימי זרחן חמצוני מיטוכונדריאלי חוסם את סינתזת ATP, עיכוב של אנזימי שכפול DNA תורם להצטברות נזק ב-DNA).

· NO ו-peroxynitrite יכולים לפגוע ישירות ב-DNA, דבר זה מוביל להפעלת מנגנוני הגנה, בפרט לגירוי האנזים poly(ADP-ribose) synthetase, אשר מפחית עוד יותר את רמת ה-ATP ועלול להוביל למוות תאי (באמצעות אפופטוזיס) .

מידע דומה.

מתווכים משניים של פעולת הורמונים הם:

1. אדנילט ציקלאז ו-AMP מחזורי,

2. גואנילט ציקלאז ו-GMF מחזורי,

3. פוספוליפאז C:

דיאצילגליצרול (DAG),

אינוזיטול-טרי-פספט (IF3),

4. Ca מיונן - קלמודולין

חלבון G-protein הטרוטרופי.

חלבון זה יוצר לולאות בממברנה ויש לו 7 מקטעים. הם מושווים עם סרטי נחש. יש לו חלק בולט (חיצוני) וחלק פנימי. הורמון מחובר לחלק החיצוני, והלאה משטח פנימיישנן 3 יחידות משנה - אלפא, בטא וגמא. במצב לא פעיל, בחלבון זה יש גואנוזין דיפוספט. אבל כאשר מופעל, גואנוזין דיפוספט משתנה לגואנוזין טריפוספט. שינוי בפעילות של חלבון ה-G מוביל או לשינוי בחדירות היונית של הממברנה, או שמערכת האנזים (adenylate cyclase, guanylate cyclase, phospholipase C) מופעלת בתא. זה גורם ליצירת חלבונים ספציפיים, חלבון קינאז מופעל (נדרש לתהליכי זרחון).

חלבוני G יכולים להיות מפעילים (Gs) ומעכבים, או במילים אחרות, מעכבים (Gi).

הרס של AMP מחזורי מתרחש תחת פעולת האנזים פוספודיאסטראז. ל-HMF מחזורי יש השפעה הפוכה. כאשר פוספוליפאז C מופעל נוצרים חומרים התורמים להצטברות של סידן מיונן בתוך התא. סידן מפעיל סינאזות חלבון, מקדם התכווצות שרירים. דיאצילגליצרול מקדם את ההמרה של פוספוליפידים קרומיים לחומצה ארכידונית, שהיא המקור להיווצרות פרוסטגלנדינים וליקוטריאנים.

קומפלקס קולטני ההורמונים חודר לגרעין ופועל על ה-DNA שמשנה את תהליכי השעתוק ונוצר mRNA שעוזב את הגרעין והולך לריבוזומים.

לכן, הורמונים יכולים לספק:

1. פעולה קינטית או התחלה,

2. פעולה מטבולית,

3. פעולה מורפוגנטית (התמיינות רקמות, גדילה, מטמורפוזה),

4. פעולה מתקנת (מתקנת, מסתגלת).

מנגנוני הפעולה של הורמונים בתאים:

שינויים בחדירות של ממברנות התא,

הפעלה או עיכוב של מערכות אנזימים,

השפעה על מידע גנטי.

ויסות מבוסס על אינטראקציה הדוקה של מערכת האנדוקרינית והעצבים. תהליכי העירור במערכת העצבים יכולים להפעיל או לעכב את פעילות הבלוטות האנדוקריניות. (קחו למשל את תהליך הביוץ בארנבת. ביוץ בארנבת מתרחש רק לאחר פעולת ההזדווגות, הממריץ שחרור הורמון גונדוטרופי מבלוטת יותרת המוח. האחרון גורם לתהליך הביוץ).

לאחר העברת טראומה נפשית, תירוטוקסיקוזיס עלולה להתרחש. מערכת עצביםשולט בשחרור הורמוני יותרת המוח (נוירוהורמון), ובלוטת יותרת המוח משפיעה על פעילותן של בלוטות אחרות.

יש מנגנוני משוב. הצטברות הורמון בגוף מביאה לעיכוב ייצור הורמון זה על ידי הבלוטה המתאימה, והמחסור יהווה מנגנון להמרצת היווצרות ההורמון.

יש מנגנון ויסות עצמי. (לדוגמה, הגלוקוז בדם קובע את ייצור האינסולין ו/או הגלוקגון; אם רמת הסוכר עולה, נוצר אינסולין, ואם הוא יורד נוצר גלוקגון. מחסור ב-Na מעורר את ייצור האלדוסטרון).

5. מערכת היפותלמו-יותרת המוח. שֶׁלָה ארגון פונקציונלי. תאים עצביים של ההיפותלמוס. מאפיינים של הורמונים טרופיים והורמונים משחררים (ליברינים, סטטינים). אפיפיזה (בלוטת האצטרובל).

6. אדנוהיפופיזה, הקשר שלה עם ההיפותלמוס. אופי הפעולה של ההורמונים של בלוטת יותרת המוח הקדמית. הפרשת היפו והפרשת יתר של הורמוני אדנוהיפופיזה. שינויים הקשורים לגיל ביצירת הורמונים של האונה הקדמית.

תאים של האדנוהיפופיזה (ראה את המבנה וההרכב שלהם במהלך ההיסטולוגיה) מייצרים את ההורמונים הבאים: סומטוטרופין (הורמון גדילה), פרולקטין, תירוטרופין (הורמון מגרה בלוטת התריס), הורמון מגרה זקיקים, הורמון luteinizing, קורטיקוטרופין (ACTH), מלנוטרופין, בטא-אנדורפין, פפטיד סוכרתי, גורם אקספטלמי והורמון גדילה שחלתי. הבה נבחן ביתר פירוט את ההשפעות של כמה מהם.

קורטיקוטרופין . (הורמון אדרנוקורטיקוטרופי - ACTH) מופרש על ידי האדנוהיפופיזה בהתפרצויות פועמות מתמשכות שיש להם קצב יומי ברור. הפרשת קורטיקוטרופין מווסתת על ידי ישיר ומשוב. הקשר הישיר מיוצג על ידי פפטיד ההיפותלמוס - קורטיקוליברין, המשפר את הסינתזה וההפרשה של קורטיקוטרופין. הפידבקים מופעלים על ידי רמות הדם של קורטיזול (הורמון קליפת האדרנל) ונסגרים הן ברמת ההיפותלמוס והן ברמת האדנוהיפופיזה, ועלייה בריכוז הקורטיזול מעכבת את הפרשת קורטיקוליברין וקורטיקוטרופין.

לקורטיקוטרופין שני סוגי פעולה - יותרת הכליה וחוץ-אדרנל. פעולת האדרנל היא העיקרית ומורכבת בהמרצת הפרשת גלוקוקורטיקואידים, במידה הרבה פחותה - מינרלוקורטיקואידים ואנדרוגנים. ההורמון מגביר את סינתזת ההורמונים בקליפת יותרת הכליה - סטרואידגנזה וסינתזת חלבונים, מה שמוביל להיפרטרופיה והיפרפלזיה של קליפת האדרנל. פעולה חוץ-אדרנלית מורכבת בליפוליזה של רקמת שומן, הפרשה מוגברת של אינסולין, היפוגליקמיה, שקיעה מוגברת של מלנין עם היפרפיגמנטציה.

עודף של קורטיקוטרופין מלווה בהתפתחות היפרקורטיזוליזם עם עלייה דומיננטית בהפרשת הקורטיזול ונקראת מחלת Itsenko-Cushing. הביטויים העיקריים אופייניים לעודף של גלוקוקורטיקואידים: השמנת יתר ושינויים מטבוליים אחרים, ירידה ביעילות מנגנוני חסינות, התפתחות יתר לחץ דם עורקיוהאפשרות של סוכרת. מחסור בקורטיקוטרופין גורם לאי ספיקה של תפקוד הגלוקוקורטיקואידים של בלוטות יותרת הכליה עם שינויים מטבוליים בולטים, כמו גם לירידה בעמידות הגוף לתנאים סביבתיים שליליים.

סומטוטרופין. . להורמון גדילה מגוון רחב של השפעות מטבוליות המספקות אפקט מורפוגנטי. ההורמון משפיע על חילוף החומרים של חלבון, משפר תהליכים אנבוליים. הוא ממריץ את כניסת חומצות האמינו לתאים, סינתזת חלבון על ידי האצת תרגום והפעלת סינתזת RNA, מגביר את חלוקת התאים וצמיחת הרקמות, ומעכב אנזימים פרוטאוליטיים. ממריץ את השילוב של סולפט בסחוס, תימידין ל-DNA, פרולין לקולגן, אורידין ל-RNA. ההורמון גורם לאיזון חנקן חיובי. ממריץ את צמיחת הסחוס האפיפיזי והחלפתם ברקמת עצם על ידי הפעלת פוספטאז אלקליין.

ההשפעה על חילוף החומרים של הפחמימות היא כפולה. מצד אחד, סומטוטרופין מגביר את ייצור האינסולין, הן עקב השפעה ישירה על תאי בטא, והן עקב היפרגליקמיה הנגרמת על ידי הורמונים עקב פירוק הגליקוגן בכבד ובשרירים. סומטוטרופין מפעיל אינסולין בכבד, אנזים המפרק אינסולין. מצד שני, לסומטוטרופין יש אפקט נגד אינסולרי, המעכב את ניצול הגלוקוז ברקמות. שילוב זה של תופעות, אם הוא נוטה בתנאים של הפרשת יתר, יכול לגרום סוכרת, שנקרא במקור יותרת המוח.

ההשפעה על חילוף החומרים של השומן היא לעורר ליפוליזה של רקמת השומן ואת ההשפעה הליפוליטית של קטכולאמינים, להגביר את רמת חומצות השומן החופשיות בדם; עקב צריכת יתר שלהם בכבד וחמצון, היווצרות גופי קטון גוברת. השפעות אלו של סומטוטרופין מסווגות גם כסוכרתיות.

אם מתרחש עודף של ההורמון בגיל צעיר, נוצרת ענקיות עם התפתחות פרופורציונלית של הגפיים והגו. עודף של ההורמון בגיל ההתבגרות ובבגרות גורם לעלייה בצמיחת המקטעים האפיפיזיים של עצמות השלד, אזורים עם התאבנות לא מלאה, הנקראת אקרומגליה. . עלייה בגודל ובאיברים פנימיים - splanhomegaly.

עם מחסור מולד של ההורמון נוצר גמדות הנקראת "נניזם יותרת המוח". לאחר פרסום הרומן של ג'יי סוויפט על גוליבר, אנשים כאלה נקראים בדיבור ליליפוטים. במקרים אחרים, מחסור בהורמונים נרכש גורם לעצירה קלה.

פרולקטין . הפרשת הפרולקטין מווסתת על ידי פפטידים היפותלמוס - המעכב פרולקטינוסטטין והממריץ פרולקטולברין. הייצור של נוירופפטידים היפותלמוס נמצא בשליטה דופמינרגית. רמת האסטרוגן והגלוקוקורטיקואידים בדם משפיעה על כמות הפרשת הפרולקטין.

והורמוני בלוטת התריס.

פרולקטין ממריץ באופן ספציפי את התפתחות בלוטת החלב והנקה, אך לא את הפרשתו, אשר מעוררת על ידי אוקסיטוצין.

בנוסף לבלוטות החלב, הפרולקטין משפיע על בלוטות המין, ומסייע בשמירה על פעילות ההפרשה של הגופיף הצהוב ויצירת פרוגסטרון. פרולקטין הוא מווסת של חילוף החומרים של מים-מלח, מפחית את הפרשת המים והאלקטרוליטים, מגביר את ההשפעות של וזופרסין ואלדוסטרון, ממריץ צמיחה איברים פנימיים, erythropoiesis, מקדם את הביטוי של אינסטינקט האמהות. בנוסף לשיפור סינתזת החלבון, הוא מגביר את היווצרות השומן מפחמימות, תורם להשמנה לאחר לידה.

מלנוטרופין . . נוצר בתאי האונה הבינונית של בלוטת יותרת המוח. ייצור המלנוטרופין מוסדר על ידי מלנוליברין של ההיפותלמוס. ההשפעה העיקרית של ההורמון היא לפעול על מלנוציטים של העור, שם הוא גורם לדיכוי הפיגמנט בתהליכים, לעלייה בפיגמנט החופשי באפידרמיס המקיף את המלנוציטים ולעלייה בסינתזת המלנין. מגביר פיגמנטציה של העור והשיער.

Neurohypophysis, הקשר שלה עם ההיפותלמוס. השפעות של הורמוני יותרת המוח האחוריים (אוקסיגוצין, ADH). תפקיד ADH בוויסות נפח הנוזלים בגוף. סוכרת ללא סוכר.

וזופרסין . . הוא נוצר בתאים של הגרעינים העל-אופטיים והפרה-חדריים של ההיפותלמוס ומצטבר בנוירו-היפופיזה. הגירויים העיקריים המווסתים את הסינתזה של וזופרסין בהיפותלמוס והפרשתו לדם על ידי בלוטת יותרת המוח יכולים להיקרא בדרך כלל אוסמוטיים. הם מיוצגים על ידי: א) עלייה בלחץ האוסמוטי של פלזמת הדם וגירוי של קולטנים של כלי דם ונוירונים-אוסמורצפטורים של ההיפותלמוס; ב) עלייה בתכולת הנתרן בדם וגירוי של נוירונים היפותלמוס הפועלים כקולטני נתרן; ג) ירידה בנפח המרכזי של הדם במחזור הדם והלחץ העורקי, הנתפס על ידי קולטני הוולומוצפטורים של הלב ומכנורצפטורים של הכלים;

ד) מתח רגשי וכואב ופעילות גופנית; ה) הפעלה של מערכת רנין-אנגיוטנסין וההשפעה המעוררת של אנגיוטנסין על נוירונים מפרישים עצביים.

ההשפעות של וזופרסין מתממשות על ידי קשירת ההורמון ברקמות עם שני סוגים של קולטנים. קשירה לקולטנים מסוג Y1, הממוקמים בעיקר בדופן כלי הדם, דרך השליחים השניים אינוזיטול טריפוספט וסידן גורמת לעווית של כלי הדם, התורמים לשם ההורמון - "וזופרסין". קשירה לקולטנים מסוג Y2 בנפרון הדיסטלי דרך ה-CAMP של השליח השני מבטיחה עלייה בחדירות צינורות האיסוף של הנפרון למים, ספיגה מחדש שלו וריכוז השתן, התואם את השם השני של וזופרסין - "הורמון אנטי-דיורטי, ADH".

בנוסף לפעולה על הכליה ו כלי דם, וזופרסין הוא אחד מהנוירופפטידים החשובים במוח המעורבים ביצירת צמא והתנהגות שתייה, מנגנוני זיכרון, ויסות הפרשת הורמונים אדנוהיפופיזיים.

חוסר או אפילו היעדר מוחלט של הפרשת וזופרסין מתבטא בצורה של עלייה חדה בשתן עם שחרור של מספר גדולשתן היפוטוני. תסמונת זו נקראת סוכרת אינסיפידוס", זה יכול להיות מולד או נרכש. התסמונת של עודף וזופרסין (תסמונת פרכון) באה לידי ביטוי

באגירת נוזלים מוגזמת בגוף.

אוקסיטוצין . הסינתזה של אוקסיטוצין בגרעינים הפרה-חדריים של ההיפותלמוס ושחרורו לדם מהנוירוהיפופיזה מעוררת על ידי מסלול רפלקס עם גירוי של קולטני המתיחה של קולטני צוואר הרחם ובלוטות החלב. אסטרוגנים מגבירים את הפרשת האוקסיטוצין.

אוקסיטוצין גורם להשפעות הבאות: א) ממריץ את התכווצות השרירים החלקים של הרחם, תורם ללידה; ב) גורם להתכווצות של תאי השריר החלקים של צינורות ההפרשה של בלוטת החלב המניקה, מה שמבטיח שחרור חלב; ג) בתנאים מסוימים, יש לו השפעה משתנת ונטריורטית; ד) משתתף בארגון התנהגות השתייה והאכילה; ה) מהווה גורם נוסף בוויסות הפרשת הורמונים אדנוהיפופיזיים.

התגובה של תא המטרה לפעולת ההורמון נוצרת על ידי יצירת קומפלקס קולטן הורמונים (GH), המוביל להפעלת הקולטן עצמו, המתחיל את תגובת התא. ההורמון אדרנלין, בעת אינטראקציה עם הקולטן, פותח את תעלות הממברנה, ו-Na + - זרם היון המבוא קובע את תפקוד התא. עם זאת, רוב ההורמונים אינם פותחים או סוגרים תעלות ממברנות בעצמם, אלא באינטראקציה עם חלבון G.

מנגנון הפעולה של הורמונים על תאי מטרה קשור למבנה הכימי שלהם:

■ הורמונים מסיסים במים - חלבונים ופוליפפטידים, כמו גם נגזרות חומצות אמינו - קטכולאמינים, מקיימים אינטראקציה עם הקולטנים של קרום תא המטרה, ויוצרים קומפלקס "קולטן הורמונים" (HR) הופעת קומפלקס זה מובילה להיווצרות של שליח משני או תוך תאי (מסנג'ר), שאליו קשורים שינויים בתפקוד התא.מספר הקולטנים על פני הממברנה של תא המטרה הוא כ-104-105;

■ הורמונים מסיסים בשומן - סטרואידים - עוברים דרך הממברנה של תא המטרה ומקיימים אינטראקציה עם קולטני פלזמה, שמספרם נע בין 3000 ל-104, ויוצרים קומפלקס של GH, אשר חודר לאחר מכן לממברנה הגרעינית. הורמונים סטרואידים ונגזרות של חומצת האמינו טירוזין - תירוקסין וטריאודוטירונין - חודרים לממברנה הגרעינית ומקיימים אינטראקציה עם קולטנים גרעיניים המחוברים לכרומוזום אחד או יותר, וכתוצאה מכך נוצרים שינויים בסינתזת החלבון בתא המטרה.

על פי תפיסות מודרניות, פעולת ההורמונים נובעת מגירוי או עיכוב של התפקוד הקטליטי של אנזימים מסוימים בתאי המטרה. ניתן להשיג השפעה זו בשתי דרכים:

■ האינטראקציה של ההורמון עם קולטנים על פני קרום התא והשקת שרשרת של טרנספורמציות ביוכימיות בממברנה ובציטופלזמה;

■ חדירת ההורמון דרך הממברנה וקשירה לקולטנים ציטופלזמיים, ולאחר מכן חודר קומפלקס הקולטנים להורמונים לגרעין ולאברוני התא, שם הוא מממש את השפעתו הרגולטורית על ידי סינתזה של אנזימים חדשים.

המסלול הראשון מוביל להפעלה של אנזימי ממברנה וליצירת שליחים שניים. כיום ידועות ארבע מערכות של שליחים משניים:

■ adenylate cyclase - cAMP;

■ גואנילט ציקלאז - cGMP;

■ פוספוליפאז - אינוזיטול טריפוספט;

■ קלמודולין - Ca 2+ מיונן.

הדרך השנייה להשפיע על תאי המטרה היא חיבור ההורמון עם קולטנים הכלולים בגרעין התא, מה שמוביל להפעלה או עיכוב של המנגנון הגנטי שלו.

קולטני ממברנה ושליחים שניים (שליחים)

הורמונים, הנקשרים לקולטני הממברנה של תא המטרה, יוצרים את קומפלקס ה-GH "הורמון - קולטן" (שלב 1) (איור 6.3). שינויים קונפורמציוניים בקולטן מפעילים את חלבון ה-G המעורר (המשולב עם הקולטן), שהוא קומפלקס של שלוש תת-יחידות (α-, β-, γ-) וגואנוזין דיפוספט (GDP). תַחֲלִיף

טבלה 6.11. תיאור קצר שלהורמונים

היכן מיוצרים הורמונים		שם הורמון		נוֹטָרִיקוֹן	השפעות על תאי מטרה
ההיפותלמוס		הורמון משחרר תירוטרופין			ממריץ את הייצור של תירוטרופין על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		הורמון משחרר קורטיקוטרופין			ממריץ ייצור של ACTH על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		הורמון משחרר גונדוטרופין			ממריץ את הייצור של הורמונים luteinizing (LH) ומעוררי זקיקים (FSP) על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		גורם לשחרור הורמון גדילה			ממריץ את ייצור הורמון הגדילה על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		סומטוסטטין			מדכא את ייצור הורמון הגדילה על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		גורם מעכב פרולקטין (דופמין)			מדכא ייצור פרולקטין על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		גורם מעורר פרולקטין			ממריץ את ייצור פרולקטין על ידי האדנוהיפופיזה
ההיפותלמוס		אוקסיטוצין			ממריץ הפרשת חלב, התכווצויות רחם
ההיפותלמוס		וזופרסין - הורמון אנטי-דיורטי			ממריץ ספיגת מים מחדש בנפרון הדיסטלי
בלוטת יותרת המוח הקדמית		TSH, או הורמון מגרה בלוטת התריס		TSH aboTSG	ממריץ סינתזה והפרשה בלוטת התריסתירוקסין, טריודוטירונין
בלוטת יותרת המוח הקדמית					ממריץ הפרשת גלוקוקורטיקואידים (קורטיזול) על ידי קליפת יותרת הכליה
בלוטת יותרת המוח הקדמית		הורמון מגרה זקיקים			ממריץ צמיחת זקיקים והפרשת אסטרוגן שחלתי
בלוטת יותרת המוח הקדמית		הורמון לוטאין			ממריץ את הביוץ, היווצרות הגופיף הצהוב, כמו גם סינתזה של אסטרוגן ופרוגסטרון על ידי השחלות
בלוטת יותרת המוח הקדמית		הורמון גדילה, או הורמון גדילה			ממריץ סינתזת חלבון וצמיחה כללית
בלוטת יותרת המוח הקדמית		פרולקטין			ממריץ ייצור והפרשת חלב
בלוטת יותרת המוח הקדמית		β-ליפוטרופין
בלוטת יותרת המוח הבינונית		Melznotropin			ממריץ את סינתזה של מלנין בדגים, דו-חיים, זוחלים (בבני אדם ממריץ את צמיחת השלד (התפשטות העצמות), מגביר את עוצמת חילוף החומרים, ייצור חום, מגביר את ניצול החלבונים, השומנים, הפחמימות על ידי התאים, מגרה היווצרות של תפקודים נפשיים לאחר לידת ילד
תְרִיס		L-תירוקסין
		triiodothyronine
קליפת יותרת הכליה (אזור רשתי)		הורמוני מין			ממריץ ייצור של dihydrogepiandrosterone ו- androstenedione
קליפת יותרת הכליה (אזור fascicular)		גלוקוקורטיקואידים (קורטיזול)			ממריץ גלוקונאוגנזה, השפעה אנטי דלקתית, מדכא את המערכת החיסונית
קליפת יותרת הכליה (אזור גלומרולרי)		אלדוסטרון			מגביר את הספיגה מחדש של יוני Na +, הפרשת יוני K + בצינוריות של הנפרון
מוֹחִי חומר בלוטות יותרת הכליה		אדרנלין, נוראדרנלין			הפעלת קולטני אלפא, בטא אדרנרגיים
		אסטרוגנים			צמיחה והתפתחות של איברי המין הנשיים, שלב שגשוג של המחזור החודשי
		פרוגסטרון			שלב הפרשה של המחזור החודשי
		טסטוסטרון			spermatogenesis, מאפיינים מיניים משניים גבריים
זוג בלוטות התריס		הורמון פאראט (הורמון פארתירואיד)			מגביר את ריכוז יוני Ca 2+ בדם (דה-מינרליזציה של העצם)
בלוטת התריס (תאי C)	קלציטונין					מפחית את ריכוז יוני Ca2+ בדם
הפעלה בכליות	1,25-דיהידרוקסיכולקלציפרול (קלציטריול)					מגביר את ספיגת יוני Ca 2+ במעיים
לבלב - תאי בטא						מפחית את ריכוז הגלוקוז בדם
לבלב - תאי אלפא	גלוקגון					מגביר את ריכוז הגלוקוז בדם
שִׁליָה	גונדוטרופין כוריוני אנושי					מגביר את הסינתזה של אסטרוגן ופרוגסטרון
שִׁליָה	לקטוגן שליה אנושי					פועל כמו הורמון גדילה ופרולקטין במהלך ההריון

אורז. 6.3. תכנית מנגנון הפעולה של ההורמון עם היווצרות של CAMP שליח תוך תאי משני. GDP - גואנין דיפוספט, GTP - גואנין טריפוספט

GDP ל-guanosine triphosphate GTP (שלב 2) מוביל לניתוק של תת-יחידת ה-α, המקיימת אינטראקציה מיידית עם חלבוני איתות אחרים, משנה את הפעילות של תעלות יונים או אנזימים תאיים - אדנילט ציקלאז או פוספוליפאז C - ותפקוד התא.

פעולת ההורמונים על תאי מטרה עם היווצרות ה-CAMP של השליח השני

האנזים הממברנה המופעל adenylate cyclase הופך ATP לשליח שני - cyclic adenosine monophosphate cAMP (שלב 3) (ראה איור 6.3), אשר בתורו מפעיל את האנזים חלבון קינאז A (שלב 4), מה שמוביל לזרחון של חלבונים ספציפיים (שלב 5) שהתוצאה שלו היא שינוי בתפקוד הפיזיולוגי (שלב 6), למשל, היווצרות תעלות ממברנות חדשות ליוני סידן, מה שמוביל לעלייה בעוצמת התכווצויות הלב.

השליח השני cAMP מתפרק על ידי האנזים פוספודיאסטראז לצורה הלא פעילה 5'-AMP.

חלק מההורמונים (נטרי-אורטיים) מקיימים אינטראקציה עם חלבוני G מעכבים, מה שמוביל לירידה בפעילות של אנזימי הממברנה אדנילט ציקלאז, ירידה בתפקוד התא.

פעולת ההורמונים על תאי מטרה עם יצירת שליחים שניים - דיאצילגליצרול ואינוזיטול-3-פוספט

ההורמון יוצר קומפלקס עם קולטן הממברנה - OS (שלב 1) (איור 6.4) ודרך חלבון ה-G (שלב 2) מפעיל פוספוליפאז C המחובר למשטח הפנימי של הקולטן (שלב 3).

בהשפעת פוספוליפאז C, אשר מבצע הידרוליזה של פוספוליפידים קרומיים (phosphatidylinositol biphosphate), נוצרים שני שליחים משניים - דיאצילגליצרול (DG) ואינוזיטול-3-פוספט (IP3) (שלב 4).

השליח השני IP3 מגייס שחרור של יוני Ca 2+ מהמיטוכונדריה ומהרשת האנדופלזמית (שלב 5), שמתנהגים כשליחים שניים. יוני Ca2+ יחד עם DG (שליח שני ליפידים) מפעילים את האנזים חלבון קינאז C (שלב 6), המזרחן חלבונים וגורם לשינוי בתפקודים הפיזיולוגיים של תא המטרה.

פעולת ההורמונים בעזרת מערכות "סידן - קלמודולין",שפועל כמתווך משני. כאשר סידן חודר לתא, הוא נקשר לקלמודולין ומפעיל אותו. קלמודולין מופעל, בתורו, מגביר את הפעילות של חלבון קינאז, מה שמוביל לזרחון חלבון, שינויים בתפקוד התא.

פעולת ההורמונים על המנגנון הגנטי של התא

הורמונים סטרואידים מסיסים בשומן עוברים דרך קרום תא המטרה (שלב 1) (איור 6.5), שם הם נקשרים לחלבוני קולטן ציטופלזמי. קומפלקס GR שנוצר (שלב 2) מתפזר לתוך הגרעין ונקשר לאזורים ספציפיים של ה-DNA של הכרומוזום (שלב 3), מפעיל את תהליך השעתוק על ידי יצירת mRNA (שלב 4). mRNA מעביר את התבנית לציטופלזמה, שם היא מספקת תהליכי תרגום על ריבוזומים (שלב 5), סינתזה של חלבונים חדשים (שלב 6), מה שמוביל לשינוי בתפקודים פיזיולוגיים.

הורמוני בלוטת התריס המסיסים בשומן – תירוקסין וטריאודוטירונין – חודרים לגרעין, שם הם נקשרים לחלבון קולטן, שהוא חלבון שנמצא על כרומוזומי DNA. קולטנים אלה שולטים בתפקוד הן של מקדמים והן של מפעילי גנים.

ההורמונים מפעילים את המנגנונים הגנטיים שנמצאים בגרעין, שבגללם מיוצרים יותר מ-100 סוגים של חלבונים תאיים. רבים מהם הם אנזימים המגבירים את הפעילות המטבולית של תאי הגוף. לאחר שהגיבו פעם אחת עם קולטנים תוך תאיים, הורמוני בלוטת התריס שולטים בביטוי הגנים במשך מספר שבועות.

תיאור קצר:

חומר חינוכי בביוכימיה וביולוגיה מולקולרית: המבנה והתפקודים של ממברנות ביולוגיות.

מודול 4: מבנה ותפקודים של ממברנות ביולוגיות

_נושאים _

4.1. מאפיינים כללייםממברנות. מבנה והרכב של ממברנות

4.2. הובלה של חומרים על פני ממברנות

4.3. איתות טרנסממברני _

מטרות למידה כדי להיות מסוגל:

1. לפרש את תפקיד הממברנות בוויסות חילוף החומרים, הובלת חומרים לתא ופינוי מטבוליטים.

2. הסבר את מנגנוני הפעולה המולקולריים של הורמונים ומולקולות איתות אחרות על איברי המטרה.

לָדַעַת:

1. מבנה הקרומים הביולוגיים ותפקידם במטבוליזם ובאנרגיה.

2. הדרכים העיקריות להעברת חומרים דרך ממברנות.

3. מרכיבים עיקריים ושלבים של איתות טרנסממברני של הורמונים, מתווכים, ציטוקינים, איקוסנואידים.

נושא 4.1. מאפיינים כלליים של ממברנות.

מבנה והרכב של ממברנות

כל התאים והאברונים התוך-תאיים מוקפים בממברנות, הממלאות תפקיד חשוב בארגון ובתפקוד המבני שלהם. העקרונות הבסיסיים של בניית כל הממברנות זהים. עם זאת, לממברנת הפלזמה, כמו גם לממברנות של הרשת האנדופלזמית, מנגנון הגולגי, המיטוכונדריה והגרעין, יש מאפיינים מבניים משמעותיים, הם ייחודיים בהרכבם ובאופי תפקידם.

קְרוּם:

הפרד תאים מ סביבהומחלקים אותו לתאים (תאים);

לווסת את הובלת חומרים לתוך תאים ואברונים ולהיפך;

לספק ספציפיות של אנשי קשר בין-תאיים;

קבלת אותות מ סביבה חיצונית.

התפקוד המתואם של מערכות הממברנות, לרבות קולטנים, אנזימים, מערכות תחבורה, עוזר לשמור על הומאוסטזיס של התא ולהגיב במהירות לשינויים במצב הסביבה החיצונית על ידי ויסות חילוף החומרים בתוך התאים.

ממברנות ביולוגיות מורכבות משומנים וחלבונים המקושרים יחדיו על ידי לא קוולנטיאינטראקציות. בסיס הממברנה הוא שכבת שומנים כפולההכולל מולקולות חלבון (איור 4.1). דו-שכבת השומנים נוצרת על ידי שתי שורות אמפיפיליתמולקולות שה"זנבות" ההידרופוביים שלהן מוסתרים בפנים, והקבוצות ההידרופיליות - "ראשים" קוטביים מופנים כלפי חוץ ונמצאות במגע עם המדיום המימי.

1. שומני ממברנה.שומני ממברנה מכילים גם חומצות שומן רוויות וגם חומצות שומן בלתי רוויות. חומצות שומן בלתי רוויות נפוצות פי שניים מחומצות שומן רוויות, מה שקובע נְזִילוּתממברנות ואליטיות קונפורמטיבית של חלבוני ממברנה.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של שומנים בממברנות - פוספוליפידים, גליקוליפידים וכולסטרול (איור 4.2 - 4.4). לרוב נמצא גליצרופוספוליפידים הם נגזרות של חומצה פוספטית.

אורז. 4.1. חתך רוחב של קרום הפלזמה

אורז. 4.2. גליצרופוספוליפידים.

חומצה פוספטית היא דיאצילגליצרול פוספט. R 1, R 2 - רדיקלי חומצות שומן ("זנבות") הידרופוביים. שארית חומצת שומן רב בלתי רוויה מקושרת לאטום הפחמן השני של גליצרול. ה"ראש" הקוטבי הוא שארית חומצה זרחתית וקבוצה הידרופלית של סרין, כולין, אתנולמין או אינוזיטול המחוברת אליו.

יש גם ליפידים - נגזרות האמינו אלכוהול ספינגוזין.

האמינו אלכוהול ספינגוזין עם אצילציה, כלומר. הצמדת חומצת שומן לקבוצת NH 2, הופכת לסרמיד. סרמידים נבדלים על ידי שאריות חומצות השומן שלהם. קבוצות קוטביות שונות יכולות להיות קשורות לקבוצת OH של סרמיד. בהתאם למבנה ה"ראש" הקוטבי, נגזרות אלו מחולקות לשתי קבוצות - פוספוליפידים וגליקוליפידים. המבנה של הקבוצה הקוטבית של ספינגו-פוספוליפידים (ספינגומיילינים) דומה לגליצרו-פוספוליפידים. ספינגומיאלינים רבים נמצאים במעטפת המיאלין של סיבי עצב. גליקוליפידים הם נגזרות פחמימות של סרמיד. בהתאם למבנה של מרכיב הפחמימות, מובחנים בין המוחין והגנגליוסידים.

כולסטרולנמצא בקרומים של כל תאי בעלי החיים, הוא מקשיח את הממברנות ומצמצם אותם נְזִילוּת(נְזִילוּת). מולקולת הכולסטרול ממוקמת באזור ההידרופובי של הממברנה במקביל ל"זנבות" הידרופוביים של מולקולות פוספו וגליקוליפידים. קבוצת ההידרוקסיל של הכולסטרול, כמו גם ה"ראשים" ההידרופיליים של פוספו וגליקוליפידים,

אורז. 4.3. נגזרות של אלכוהול אמינו ספינגוזין.

סרמיד - ספינגוזין אצילי (R 1 - רדיקל חומצת שומן). פוספוליפידים כוללים ספינגומיליינים, שבהם הקבוצה הקוטבית מורכבת משארית חומצה זרחתית וכולין, אתנולמין או סרין. הקבוצה ההידרופלית ("ראש" קוטבי של גליקוליפידים היא שארית פחמימה. Cerebrosides מכילים שאריות מונו-אוליגוסכריד ליניאריות. הרכב הגנגליוזידים כולל אוליגוסכריד מסועף, שאחת מהיחידות המונומריות שלו היא NANK - N-acetylneuraminic acid

מול שלב המים. היחס המולארי של כולסטרול ושומנים אחרים בקרומים הוא 0.3-0.9. לערך זה יש את הערך הגבוה ביותר עבור הממברנה הציטופלזמית.

עלייה בתכולת הכולסטרול בממברנות מפחיתה את הניידות של שרשראות חומצות שומן, מה שמשפיע על רגישות הקונפורמציה של חלבוני הממברנה ומפחית את האפשרות של דיפוזיה לרוחב.עם עלייה בנזילות הממברנה הנגרמת כתוצאה מפעולה של חומרים ליפופיליים עליהם או מחמצן שומנים, שיעור הכולסטרול בממברנות עולה.

אורז. 4.4. מיקום בממברנה של פוספוליפידים וכולסטרול.

מולקולת הכולסטרול מורכבת מליבה הידרופובית קשיחה ושרשרת פחמימנים גמישה. ה"ראש" הקוטבי הוא קבוצת OH באטום הפחמן השלישי של מולקולת הכולסטרול. לשם השוואה, האיור מציג ייצוג סכמטי של הפוספוליפיד הממברנה. הראש הקוטבי של מולקולות אלו גדול בהרבה ויש לו מטען

הרכב השומנים של הממברנות שונה, התוכן של שומנים זה או אחר, ככל הנראה, נקבע על ידי מגוון הפונקציות שמולקולות אלו ממלאות בממברנות.

התפקידים העיקריים של שומני הממברנה הם שהם:

הם יוצרים דו-שכבה שומנית - הבסיס המבני של ממברנות;

לספק את הסביבה הדרושה לתפקוד חלבוני הממברנה;

להשתתף בוויסות פעילות האנזים;

לשמש כ"עוגן" לחלבוני פני השטח;

להשתתף בהעברת אותות הורמונליים.

שינויים במבנה של דו-שכבת השומנים עלולים להוביל להפרעה בתפקוד הממברנה.

2. חלבוני ממברנה.חלבוני ממברנה נבדלים במיקומם בממברנה (איור 4.5). חלבוני ממברנה במגע עם האזור ההידרופובי של שכבת הליפידים חייבים להיות אמפיפיליים, כלומר. יש תחום לא קוטבי. אמפיפיליות מושגת בשל העובדה ש:

שאריות חומצות אמינו במגע עם דו-שכבת השומנים הן לרוב לא קוטביות;

חלבוני ממברנה רבים קשורים באופן קוולנטי לשאריות חומצות שומן (אציל).

שאריות האציל של חומצות שומן המחוברות לחלבון מספקות את ה"עיגון" שלו בממברנה ואפשרות של דיפוזיה צידית. בנוסף, חלבוני הממברנה עוברים שינויים לאחר תרגום כגון גליקוזילציה וזרחון. גליקוזילציה של המשטח החיצוני של חלבונים אינטגרליים מגינה עליהם מפני נזק על ידי פרוטאזות של החלל הבין-תאי.

אורז. 4.5. חלבוני ממברנה:

1, 2 - חלבונים אינטגרליים (טרנסממברניים); 3, 4, 5, 6 - חלבונים על פני השטח. בחלבונים אינטגרליים, חלק משרשרת הפוליפפטיד מוטבע בשכבת השומנים. אותם חלקים של החלבון המקיימים אינטראקציה עם שרשראות פחמימנים של חומצות שומן מכילים בעיקר חומצות אמינו לא קוטביות. אזורי החלבון הממוקמים באזור ה"ראשים" הקוטביים מועשרים בשאריות חומצות אמינו הידרופיליות. חלבוני פני השטח מחוברים לממברנה בדרכים שונות: 3 - קשורים לחלבונים אינטגרליים; 4 - מחובר ל"ראשים" הקוטביים של שכבת השומנים; 5 - "מעוגן" בממברנה עם תחום מסוף הידרופובי קצר; 6 - "מעוגן" בממברנה באמצעות שארית אציל קשורה קוולנטית

השכבות החיצוניות והפנימיות של אותו הממברנה נבדלות בהרכב השומנים והחלבונים. תכונה זו במבנה של ממברנות נקראת אסימטריה טרנסממברנית.

חלבוני ממברנה עשויים להיות מעורבים ב:

הובלה סלקטיבית של חומרים אל תוך התא וממנו;

העברת אותות הורמונליים;

היווצרות "בורות גבול" המעורבים באנדוציטוזיס ואקסוציטוזיס;

תגובות אימונולוגיות;

כאנזימים בטרנספורמציות של חומרים;

ארגון מגעים בין-תאיים המספקים היווצרות של רקמות ואיברים.

נושא 4.2. הובלה של חומרים דרך ממברנות

אחד התפקידים העיקריים של ממברנות הוא ויסות העברת חומרים לתא ומחוצה לו, שמירה של חומרים שהתא זקוק להם ופינוי מיותרים. הובלת יונים, מולקולות אורגניות דרך ממברנות יכולה להתרחש לאורך שיפוע ריכוז - הובלה פסיביתוכנגד שיפוע הריכוז - מעבר פעיל.

1. הובלה פסיביתניתן לבצע בדרכים הבאות (איור 4.6, 4.7):

אורז. 4.6. מנגנונים של העברת חומרים על פני ממברנות לאורך שיפוע הריכוז

הובלה פסיבית היא דיפוזיה של יונים דרך תעלות חלבון,לדוגמה, דיפוזיה של H+, Ca 2+, N+, K+. התפקוד של רוב הערוצים מווסת על ידי ליגנדים ספציפיים או שינויים בפוטנציאל הטרנסממברני.

אורז. 4.7. ערוץ Ca2+ של ממברנת הרשת האנדופלזמית המווסתת על ידי אינוזיטול-1,4,5-טריפוספט (IF 3).

IP 3 (inositol-1,4,5-triphosphate) נוצר במהלך ההידרוליזה של שומני הממברנה PIF 2 (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate) תחת פעולת האנזים פוספוליפאז C. IP 3 נקשר למרכזים ספציפיים של Ca 2 + פרוטומרים של תעלת ממברנת הרשת האנדופלזמית. הקונפורמציה של החלבון משתנה והתעלה נפתחת - Ca 2 + נכנס לציטוזול של התא לאורך שיפוע הריכוז

2. הובלה אקטיבית. הפעיל העיקריתחבורה מתרחשת כנגד שיפוע הריכוז עם הוצאת אנרגיית ATP בהשתתפות ATPases של תחבורה, למשל Na +, K + -ATPase, H + -ATPase, Ca 2 + -ATPase (איור 4.8). H + -ATPases מתפקדים כמשאבות פרוטונים, היוצרות סביבה חומצית בליזוזומים של התא. בעזרת Ca 2+ -ATPase של הממברנה הציטופלזמית וממברנת הרטיקולום האנדופלזמי, נשמר ריכוז נמוך של סידן בציטוזול של התא ונוצר מחסן תוך תאי של Ca 2+ במיטוכונדריה ובאנדופלזמה. רשתית.

פעיל משניהובלה מתרחשת עקב שיפוע הריכוז של אחד החומרים המועברים (איור 4.9), אשר נוצר לרוב על ידי Na +, K + -ATPase, אשר מתפקד עם צריכת ATP.

התקשרות למרכז הפעיל של חלבון הנשא של חומר שריכוזו גבוה משנה את הקונפורמציה שלו ומגבירה את הזיקה לתרכובת העוברת לתא כנגד שיפוע הריכוז. ישנם שני סוגים של תחבורה פעילה משנית: סמל פעילו נגד נמל.

אורז. 4.8. מנגנון התפקוד של Ca 2 + -ATPase

אורז. 4.9. תחבורה פעילה משנית

3. העברת מקרומולקולות וחלקיקים בהשתתפות ממברנות - אנדוציטוזה ואקסוציטוזיס.

ההעברה מהסביבה החוץ-תאית לתוך התא של מקרומולקולות, כגון חלבונים, חומצות גרעין, פוליסכרידים או חלקיקים גדולים אף יותר, מתרחשת על ידי אנדוציטוזיס.הקישור של חומרים או קומפלקסים מולקולריים גבוהים מתרחשת באזורים מסוימים של קרום הפלזמה, הנקראים בורות מרופדים.אנדוציטוזיס, המתרחשת בהשתתפות קולטנים המובנים בבורות הגבולים, מאפשרת לתאים לספוג חומרים ספציפיים ונקראת אנדוציטוזיס תלוי קולטן.

מקרומולקולות, כגון הורמוני פפטידים, אנזימי עיכול, חלבוני מטריקס חוץ-תאיים, קומפלקסים ליפופרוטאינים, מופרשות לדם או לחלל הבין-תאי על ידי אקסוציטוזיס.אופן תחבורה זה מאפשר להוציא מהתא חומרים המצטברים בגרגירי הפרשה. ברוב המקרים, האקסוציטוזיס מווסת על ידי שינוי ריכוז יוני הסידן בציטופלזמה של התאים.

נושא 4.3. איתות TRANMEMBRANE

תכונה חשובה של ממברנות היא היכולת לתפוס ולשדר אותות מהסביבה שבתוך התא. תפיסה על ידי תאים של אותות חיצוניים מתרחשת כאשר הם מקיימים אינטראקציה עם קולטנים הממוקמים בממברנה של תאי המטרה. קולטנים, באמצעות הצמדת מולקולת אות, מפעילים מסלולי העברת מידע תוך תאי, מה שמוביל לשינוי בקצב של תהליכים מטבוליים שונים.

1. מולקולת אותות,שמקיים אינטראקציה ספציפית עם קולטן ממברנה שליח ראשי.השליחים העיקריים הם שונים תרכובות כימיות- הורמונים, נוירוטרנסמיטורים, איקוסנואידים, גורמי גדילה או גורמים פיזיים כגון קוונטי אור. קולטני קרום התא המופעלים על ידי שליחים ראשוניים מעבירים את המידע המתקבל למערכת של חלבונים ואנזימים שנוצרים מפל העברת אותות,מתן הגברת אות פי כמה מאות. זמן התגובה של התא, המורכב מהפעלה או השבתה של תהליכים מטבוליים, התכווצות שרירים, הובלה של חומרים מתאי מטרה, יכול להיות מספר דקות.

קְרוּם קולטניםמחולק ל:

קולטנים המכילים תת-יחידה הקושרת את השליח הראשוני ותעלת יונים;

קולטנים המסוגלים להפגין פעילות קטליטית;

קולטנים שבעזרת חלבוני G מפעילים יצירת שליחים משניים (תוך תאיים) המעבירים אות לחלבונים ואנזימים ספציפיים של הציטוזול (איור 4.10).

לשליחים שניים יש משקל מולקולרי קטן, מתפזרים בקצב גבוה בציטוזול של התא, משנים את פעילות החלבונים המתאימים, ואז מתפצלים במהירות או מוסרים מהציטוזול.

אורז. 4.10. רצפטורים הממוקמים בממברנה.

ניתן לחלק את קולטני הממברנה לשלוש קבוצות. רצפטורים: 1 - המכילים תת-יחידה הקושרת את מולקולת האות ותעלת היונים, למשל, הקולטן לאצטילכולין על גבי הממברנה הפוסט-סינפטית; 2 - הצגת פעילות קטליטית לאחר הוספת מולקולת אות, למשל, קולטן האינסולין; 3, 4 - העברת אות לאנזים adenylate cyclase (AC) או phospholipase C (PLS) בהשתתפות חלבוני G ממברנה, למשל, סוגים שונים של קולטנים לאדרנלין, אצטילכולין ומולקולות איתות אחרות

תַפְקִיד שליחים משנייםלבצע מולקולות ויונים:

CAMP (אדנוזין-3",5"-מונופוספט מחזורי);

CGMP (גואנוזין-3",5"-מונופוספט מחזורי);

IP 3 (אינוזיטול-1,4,5-טריפוספט);

DAG (דיאצילגליצרול);

ישנם הורמונים (סטרואידים ובלוטת התריס), אשר עוברים דרך דו-שכבת השומנים, להיכנס לתאולתקשר עם קולטנים תוך תאיים.הבדל חשוב מבחינה פיזיולוגית בין קולטנים ממברנה לתאיים הוא קצב התגובה לאות נכנס. במקרה הראשון, ההשפעה תהיה מהירה וקצרת מועד, במקרה השני - איטית, אך לאורך זמן.

קולטנים מחוברים לחלבון G

האינטראקציה של הורמונים עם קולטנים מצמידים לחלבון G מובילה להפעלה של מערכת הולכת אותות אינוזיטול פוספט או לשינויים בפעילות של מערכת הוויסות של האדנילאט ציקלאז.

2. מערכת אדנילט ציקלאזכולל (איור 4.11):

- בלתי נפרדחלבוני ממברנה ציטופלזמית:

R s - קולטן של השליח הראשוני - מפעיל של מערכת ה-adenylate cyclase (ACS);

ר; - קולטן של השליח הראשוני - מעכב ACS;

האנזים adenylate cyclase (AC).

- "מעוגן"חלבונים:

G s - חלבון קושר GTP, המורכב מתת-יחידות α,βγ, שבהן (α,-תת-יחידה קשורה למולקולת GDP;

אורז. 4.11. תפקוד מערכת האדנילט ציקלאז

ז; - חלבון קושר GTP, המורכב מתת-יחידות αβγ, שבהן a; תת-יחידה קשורה למולקולת ה-GDP; - ציטוסוליתאנזים חלבון קינאז A (PKA).

רצף של אירועים של העברת אותות שליח ראשוני על ידי מערכת האדנילט ציקלאז

לקולטן יש אתרי קישור לשליח הראשוני על פני השטח החיצוניים של הממברנה וחלבון G (α,βγ-GDP) על פני השטח הפנימיים של הממברנה. האינטראקציה של מפעיל של מערכת ה-adenylate cyclase, כגון הורמון עם קולטן (R s), מובילה לשינוי בקונפורמציה של הקולטן. הזיקה של הקולטן לחלבון G.. עולה. התקשרות קומפלקס הקולטן להורמונים ל-GS-GDP מפחיתה את הזיקה של תת-יחידת ה-α,-של חלבון G..-ל-GDP ומגבירה את הזיקה ל-GTP. באתר הפעיל של תת-יחידת α,-GDP מוחלף ב-GTP. זה גורם לשינוי בקונפורמציה של תת-היחידה α, ולירידה בזיקה שלה לתת-יחידות ה-βγ. תת-היחידה המנותקת α,-GTP נעה לרוחב בשכבת הליפיד של הממברנה אל האנזים אדנילט ציקלאז.

האינטראקציה של α,-GTP עם המרכז הרגולטורי של אדנילט ציקלאז משנה את מבנה האנזים, מביאה להפעלתו ולעלייה בקצב היווצרותו של השליח השני - אדנוזין-3,5'-מונופוספט מחזורי (cAMP) מ-ATP. ריכוז cAMP עולה בתא. מולקולות cAMP יכולות להיקשר באופן הפיך לתת-היחידות הרגולטוריות של חלבון קינאז A (PKA), המורכב משתי תת-יחידות מווסתות (R) ושתי תת-יחידות קטליטיות (C) - (R 2 C 2). קומפלקס R 2 C 2 אינו בעל פעילות אנזימטית. הצמדת cAMP לתת-היחידות הרגולטוריות גורמת לשינוי בקונפורמציה שלהן ואובדן השלמה לתת-יחידות ה-C. תת-יחידות קטליטיות רוכשות פעילות אנזימטית.

חלבון קינאז A פעיל, בעזרת ATP, מזרחן חלבונים ספציפיים בשאריות סרין ותראונין. זרחון של חלבונים ואנזימים מגביר או מפחית את פעילותם, ולכן קצב התהליכים המטבוליים שבהם הם משתתפים משתנה.

הפעלת מולקולת האיתות של הקולטן R מגרה את תפקוד החלבון Gj, המתקדם לפי אותם כללים כמו חלבון G... אך כאשר תת-יחידת המשנה α i-GTP מקיימת אינטראקציה עם אדנילט ציקלאז, פעילות האנזים פוחתת.

אי הפעלה של אדנילט ציקלאז וחלבון קינאז A

תת-היחידה α, במתחם עם GTP, כאשר היא מקיימת אינטראקציה עם אדנילט ציקלאז, מתחילה להפגין פעילות אנזימטית (GTP-phosphatase), היא מייצרת את GTP. מולקולת ה-GDP המתקבלת נשארת במרכז הפעיל של תת-היחידה, משנה את הקונפורמציה שלה ומפחיתה את הזיקה שלה ל-AC. הקומפלקס של AC ו- α,-GDP מתנתק, α,-GDP כלול בחלבון G..-. הפרדת α,-GDP מ-adenylate cyclase משביתה את האנזים ומפסיקה את סינתזת cAMP.

פוספודיאסטראז- אנזים "מעוגן" של הממברנה הציטופלזמית מבצע הידרוליזה של מולקולות cAMP שנוצרו קודם לכן ל-AMP. ירידה בריכוז ה-cAMP בתא גורמת לפירוק קומפלקס cAMP 4 K " 2 ומגבירה את הזיקה של תת-יחידות R- ו-C, ונוצרת צורה לא פעילה של PKA.

אנזימים וחלבונים מפוספסים phosphoprotein phosphataseעוברים לצורה הדה-פוספורילית, המבנה שלהם, פעילותם וקצב התהליכים בהם משתתפים אנזימים אלו משתנים. כתוצאה מכך, המערכת חוזרת למצבה המקורי ומוכנה להפעלה מחדש כאשר ההורמון יוצר אינטראקציה עם הקולטן. כך מובטחת ההתאמה בין תכולת ההורמונים בדם לבין עוצמת התגובה של תאי המטרה.

3. השתתפות מערכת ה-adenylate cyclase בוויסות ביטוי הגנים.הורמוני חלבון רבים: גלוקגון, וזופרסין, הורמון פארתירואיד וכו', המעבירים את האותות שלהם דרך מערכת ה-adenylate cyclase, יכולים לא רק לגרום לשינוי בקצב התגובות על ידי זרחון של אנזימים שכבר נמצאים בתא, אלא גם להגדיל או להקטין מספרם על ידי ויסות ביטוי גנים (איור 4.12). חלבון קינאז A פעיל יכול לעבור לגרעין ולזרחן גורם שעתוק (CREB). חיבור של זרחן

אורז. 4.12. מסלול אדנילט ציקלאז המוביל לביטוי של גנים ספציפיים

השאריות מגדילות את הזיקה של גורם השעתוק (CREB-(P) לרצף הספציפי של אזור הרגולציה של DNA-CRE (cAMP-response element) וממריץ את הביטוי של גנים חלבוניים מסוימים.

חלבונים מסונתזים יכולים להיות אנזימים, שעלייה בכמותם מגבירה את קצב התגובות של תהליכים מטבוליים, או נשאי קרום המבטיחים כניסה או יציאה מהתא של יונים מסוימים, מים או חומרים אחרים.

אורז. 4.13. מערכת אינוזיטול פוספט

עבודת המערכת מסופקת על ידי חלבונים: קלמודולין, אנזים חלבון קינאז C, Ca 2 + -Calmodulin-תלוי חלבון קינאזות, ערוצי Ca 2 + מווסתים של קרום הרשת האנדופלזמית, Ca 2 + -ATPase של ממברנות התא והמיטוכונדריה.

רצף של אירועים של העברת אותות שליח ראשוני על ידי מערכת אינוזיטול פוספט

קשירה של המפעיל של מערכת אינוזיטול פוספט לקולטן (R) מובילה לשינוי בקונפורמציה שלו. הזיקה של הקולטן לחלבון Gf ls עולה. חיבור של קומפלקס קולטן-שליחים ראשוני ל-Gf-ls-GDP מפחית את הזיקה של תת-היחידה af ls ל-GDP ומגביר את הזיקה ל-GTP. באתר הפעיל, יחידת המשנה af ls של GDP מוחלפת ב-GTP. זה גורם לשינוי בקונפורמציה של תת-היחידה af ls ולירידה בזיקה לתת-יחידות βγ, ומתרחשת ניתוק של החלבון Gf ls. תת-היחידה המנותקת af ls-GTP נעה לרוחב על פני הממברנה אל האנזים פוספוליפאז C.

האינטראקציה של aphls-GTP עם אתר הקישור של פוספוליפאז C משנה את הקונפורמציה והפעילות של האנזים, מגבירה את קצב ההידרוליזה של קרום התא פוספוליפיד - phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (FIF 2) (איור 4.14).

אורז. 4.14. הידרוליזה של פוספטידילינוזיטול-4,5-ביספוספט (FIF 2)

במהלך התגובה נוצרים שני תוצרים - שליחים משניים של האות ההורמונלי (שליחים משניים): דיאצילגליצרול שנשאר בממברנה ומעורב בהפעלת האנזים חלבון קינאז C ואינוזיטול-1,4,5-טריפוספט. (IF 3), שבהיותה תרכובת הידרופלית, נכנסת לציטוזול. לפיכך, האות המתקבל על ידי קולטן התא מתפצל. IP 3 נקשר למרכזים ספציפיים של תעלת Ca 2+ של ממברנת הרשת האנדופלזמית (E), מה שמוביל לשינוי בקונפורמציה של חלבון ולפתיחת תעלת Ca 2+. מכיוון שריכוז הסידן ב-ER גבוה בכ-3-4 סדרי גודל מאשר בציטוזול, לאחר פתיחת תעלת Ca 2+, הוא נכנס לציטוזול לאורך שיפוע הריכוז. בהיעדר IF 3 בציטוזול, הערוץ סגור.

הציטוזול של כל התאים מכיל חלבון קטן בשם קלמודולין, בעל ארבעה אתרי קישור Ca 2+. עם ריכוז עולה

סידן, הוא נצמד באופן פעיל לקלמודולין, ויוצר קומפלקס 4Са 2+ -קלמודולין. קומפלקס זה יוצר אינטראקציה עם קינאזות חלבון תלויות Ca 2+ -calmodulin ואנזימים אחרים ומגביר את פעילותם. חלבון קינאז תלוי Ca 2+-calmodulin פעיל מזרחן חלבונים ואנזימים מסוימים, וכתוצאה מכך משתנה פעילותם וקצב התהליכים המטבוליים בהם הם משתתפים.

הגדלת ריכוז Ca 2+ בציטוזול של התא מגבירה את קצב האינטראקציה של Ca 2+ עם אנזים ציטוזולי לא פעיל חלבון קינאז C (PKC).הקישור של PKC ליוני סידן מגרה את תנועת החלבון לממברנת הפלזמה ומאפשרת לאנזים לקיים אינטראקציה עם ה"ראשים" הטעונים שלילי של מולקולות הממברנה פוספאטידילסרין (PS). דיאצילגליצרול, תופס אתרים ספציפיים בחלבון קינאז C, מגביר עוד יותר את הזיקה שלו ליוני סידן. בצד הפנימי של הממברנה נוצרת צורה פעילה של PKC (PKC? Ca2+? PS? DAG), אשר מזרחנת אנזימים ספציפיים.

ההפעלה של מערכת ה-IF היא קצרת מועד, ולאחר שהתא מגיב לגירוי, פוספוליפאז C, חלבון קינאז C ואנזימים תלויי Ca2+-calmodulin מושבתים. af ls - תת-יחידה במתחם עם GTP ו-phospholipase C מציגה פעילות אנזימטית (GTP-phosphatase), היא מבצעת הידרוליזה של GTP. תת-יחידת ה-af ls הקשורה ל-GDP מאבדת את הזיקה שלה לפוספוליפאז C וחוזרת למצבה המקורי הלא פעיל, כלומר. נכלל בקומפלקס αβγ-GDP Gf ls-protein).

הפרדת af ls-GDF מפוספוליפאז C משביתה את האנזים וההידרוליזה של עצירות FIF 2. עלייה בריכוז Ca 2+ בציטוזול מפעילה את Ca 2+ -ATPase של הרשת האנדופלזמית, הממברנה הציטופלזמית, ה"שואבת" Ca 2+ מהציטוזול של התא. גם נשאי Na+/Ca 2+- ו-H+/Ca 2+ לוקחים חלק בתהליך זה, ומתפקדים על פי עקרון האנטי-פורט הפעיל. ירידה בריכוז Ca 2+ מובילה לניתוק ואי-אקטיבציה של אנזימים תלויי Ca 2+ -calmodulin, כמו גם לאובדן זיקה חלבון קינאז C לשומני הממברנה ולירידה בפעילותו.

IP 3 ו-DAG שנוצרו כתוצאה מהפעלת המערכת יכולים שוב לקיים אינטראקציה זה עם זה ולהפוך ל-phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate.

אנזימים ומזרחנים וחלבונים תחת פעולתו של פוספופרוטאין פוספטאז הופכים לצורה דה-פוספורילציה, המבנה והפעילות שלהם משתנים.

5. קולטנים קטליטיים.קולטנים קטליטיים הם אנזימים. המפעילים של אנזימים אלה יכולים להיות הורמונים, גורמי גדילה, ציטוקינים. בצורה הפעילה, אנזימים קולטן מזרחנים חלבונים ספציפיים בקבוצות -OH של טירוזין, ולכן הם נקראים טירוזין חלבון קינאזות (איור 4.15). באמצעות מנגנונים מיוחדים ניתן להעביר את האות המתקבל על ידי הקולטן הקטליטי לגרעין, שם הוא מגרה או מדכא את הביטוי של גנים מסוימים.

אורז. 4.15. הפעלת הקולטן לאינסולין.

Phosphoprotein phosphatase dephosphorylates phosphoproteins ספציפיים.

פוספודיאסטראז ממיר cAMP ל-AMP ו-cGMP ל-GMP.

GLUT 4 - מעבירי גלוקוז ברקמות התלויות באינסולין.

טירוזין חלבון פוספטאז דה-פוספורילאט את תת-יחידת ה-β של הקולטן

אִינסוּלִין

דוגמה לקולטן קטליטי היא קולטן לאינסולין,המורכב משתי תת-יחידות a ושתי β. תת-יחידות a ממוקמות על פני השטח החיצוניים של קרום התא, תת-יחידות β חודרות לדו-שכבת הממברנה. אתר הקישור לאינסולין נוצר על ידי התחומים ה-N-טרמינליים של תת-היחידות α. המרכז הקטליטי של הקולטן ממוקם על התחומים התוך-תאיים של תת-יחידות ה-β. בחלק הציטוזולי של הקולטן יש כמה שיירי טירוזין שניתן לזרחן ולדפוספורילציה.

התקשרות של אינסולין לאתר הקישור שנוצר על ידי יחידות a גורמת לשינויים קונפורמציוניים משותפים בקולטן. תת-יחידות ה-β מפגינות פעילות טירוזין קינאז ומזרזות טרנסאוטופוספורילציה (תת-ה-β הראשונה מזרחנת את תת-היחידה השנייה ולהיפך) במספר שיירי טירוזין. זרחון מוביל לשינוי במטען, בקונפורמציה ובסגוליות המצע של האנזים (Tyr-PA). טירוזין-PK מזרחן חלבונים תאיים מסוימים, הנקראים מצעי קולטן לאינסולין. בתורם, חלבונים אלה מעורבים בהפעלה של מפל של תגובות זרחון:

phosphoprotein phosphatase(FPF), אשר dephosphorylates פוספופרוטאינים ספציפיים;

פוספודיאסטראז,הממיר cAMP ל-AMP ו-cGMP ל-GMP;

GLUT 4- נושאי גלוקוז ברקמות התלויות באינסולין, לכן, ספיגת הגלוקוז לתאי שריר ורקמות שומן עולה;

טירוזין חלבון פוספטאזהגורם לדה-פוספורילציה של תת-יחידת ה-β של הקולטן לאינסולין;

חלבונים מווסתים גרעיניים, גורמי שעתוק,להגדיל או להקטין את ביטוי הגנים של אנזימים מסוימים.

יישום אפקט גורמי גדילהיכול להתבצע באמצעות קולטנים קטליטיים, המורכבים משרשרת פוליפפטידית אחת, אך יוצרים דימרים עם הקישור של השליח הראשוני. לכל הקולטנים מסוג זה יש תחום מסולק חוץ תאי, טרנסממברנה (a-helix) ותחום ציטופלזמי המסוגל להפגין פעילות חלבון קינאז עם ההפעלה.

דימריזציה מקדמת את ההפעלה של התחומים התוך-תאיים הקטליטיים שלהם, המבצעים טרנס-אוטופוספורילציה בשאריות חומצות האמינו של סרין, תראונין או טירוזין. התקשרות של שאריות זרחן מובילה ליצירת אתרי קישור לחלבונים ציטוסוליים ספציפיים ברצפטור והפעלה של מפל העברת האות של חלבון קינאז (איור 4.16).

רצף האירועים של העברת אותות של שליחים ראשוניים (גורמי גדילה) בהשתתפות חלבוני ראס ורף.

קישור של הקולטן (R) לגורם גדילה (GF) מוביל לדימריזציה שלו ולטרנסאוטופוספורילציה שלו. הקולטן הפוספוריל מקבל זיקה לחלבון Grb2. קומפלקס FR*R*Grb2 שנוצר מקיים אינטראקציה עם חלבון ה-SOS הציטוזולי. שינוי קונפורמציה של SOS

מבטיח את האינטראקציה שלו עם חלבון הממברנה Ras-GDF המעוגן. היווצרות הקומפלקס FR?R?Grb2?SOS?Ras-GDP מפחיתה את הזיקה של חלבון Ras ל-GDP ומגבירה את הזיקה ל-GTP.

החלפת ה-GDP ב-GTP משנה את הקונפורמציה של חלבון Ras, המשתחרר מהקומפלקס ומקיים אינטראקציה עם חלבון Raf באזור הממברנה. קומפלקס Ras-GTP-Raf מציג פעילות חלבון קינאז ומזרחן את האנזים MEK kinase. MEK kinase מופעל בתורו מזרחן MAP kinase ב-Threonine ו-tyrosine.

איור.4.16. מפל קינאז של MAP.

לקולטנים מסוג זה יש גורם גדילה אפידרמיס (EGF), גורם גדילה עצבי (NGF) וגורמי גדילה נוספים.

Grb2 - חלבון המקיים אינטראקציה עם הקולטן לגורם הגדילה (חלבון קושר קולטן גדילה); SOS (GEF) - גורם חילופי GDP-GTP (גורם חילופי נוקלאוטידים גואנין); Ras - חלבון G (גואנידין טריפוספטאז); Raf-kinase - בצורתו הפעילה - זרחן MEK-kinase; MEK kinase - MAP kinase kinase; MAP kinase - חלבון קינאז המופעל על ידי מיטוגן (מיטוגן מופעל חלבון קינאז)

ההתקשרות של קבוצת -PO 3 2 - לרדיקלי חומצות האמינו של קינאז MAP משנה את המטען, הקונפורמציה והפעילות שלו. האנזים מזרחן חלבונים ספציפיים של ממברנות, ציטוזול וגרעין עבור סרין ותריונין.

שינויים בפעילותם של חלבונים אלו משפיעים על קצב התהליכים המטבוליים, תפקודם של טרנסלוקזות ממברנות, והפעילות המיטוטית של תאי המטרה.

קולטנים עם פעילות גואנילט ציקלאזמכונים גם קולטנים קטליטיים. גואנילט ציקלאזמזרז היווצרות cGMP מ-GTP, שהוא אחד השליחים (המתווכים) החשובים של העברת אותות תוך תאית (איור 4.17).

אורז. 4.17. ויסות פעילות ממברנה גואנילט ציקלאז.

גואנילט ציקלאז (GC) הוא גליקופרוטאין טרנסממברני. מרכז הקישור של מולקולת האות ממוקם על התחום החוץ תאי, התחום התוך תאי של guanylate cyclase מפגין פעילות קטליטית כתוצאה מהפעלה

התקשרות השליח הראשוני לקולטן מפעילה guanylate cyclase, המזרזת את ההמרה של GTP ל-Cyclic guanosine-3,5'-monophosphate (cGMP), השליח השני. ריכוז cGMP עולה בתא. מולקולות cGMP יכולות להיצמד באופן הפיך למרכזי הרגולציה של חלבון קינאז G (PKG5), המורכב משתי יחידות משנה. ארבע מולקולות של cGMP משנות את המבנה והפעילות של האנזים. חלבון קינאז G פעיל מזרז את הזרחון של חלבונים ואנזימים מסוימים בציטוזול התא. אחד השליחים העיקריים של חלבון קינאז G הוא גורם נטריאורטי פרוזדורי (ANF), המווסת הומאוסטזיס נוזלי בגוף.

6. העברת אותות באמצעות קולטנים תוך תאיים.מבחינה כימית הורמונים הידרופוביים (הורמונים סטרואידים ותירוקסין) יכולים להתפזר דרך ממברנות, ולכן הקולטנים שלהם ממוקמים בציטוזול או בגרעין התא.

קולטנים ציטוסוליים קשורים לחלבון צ'פרון המונע הפעלה מוקדמת של קולטן. קולטנים גרעיניים וציטוסוליים להורמוני סטרואידים ובלוטת התריס מכילים תחום קושר ל-DNA המבטיח את האינטראקציה של קומפלקס הקולטנים להורמונים עם אזורים מווסתים של ה-DNA בגרעין ושינויים בקצב השעתוק.

רצף אירועים המוביל לשינוי בקצב התמלול

ההורמון עובר דרך דו-שכבת השומנים של קרום התא. בציטוזול או בגרעין, ההורמון יוצר אינטראקציה עם הקולטן. קומפלקס הקולטנים להורמונים עובר לגרעין ומתחבר לרצף הנוקלאוטידים הרגולטורי של ה-DNA - משפר(איור 4.18) או משתיק קול.הזמינות של המקדם עבור RNA פולימראז עולה עם אינטראקציה עם משפר או פוחתת עם אינטראקציה עם משתיק. בהתאם לכך, קצב השעתוק של גנים מבניים מסוימים עולה או יורד. mRNA בוגרים משתחררים מהגרעין. קצב התרגום של חלבונים מסוימים עולה או יורד. כמות החלבונים המשפיעה על חילוף החומרים והמצב התפקודי של התא משתנה.

בכל תא ישנם קולטנים הכלולים במערכות שונות של מתמרי אותות הממירים את כל האותות החיצוניים לאותות תוך תאיים. מספר הקולטנים לשליח ראשון מסוים יכול לנוע בין 500 ליותר מ-100,000 לתא. הם ממוקמים על הממברנה מרוחק אחד מהשני או מרוכזים באזורים מסוימים שלו.

אורז. 4.18. העברת אות לקולטנים תוך תאיים

ב) מהטבלה, בחר את הליפידים המעורבים ב:

1. הפעלת חלבון קינאז C

2. תגובות של היווצרות DAG בפעולת פוספוליפאז C

3. יצירת מעטפות מיאלין של סיבי עצב

ג) כתוב את תגובת ההידרוליזה של הליפיד שבחרת בפסקה 2;

ד) ציינו איזה ממוצרי ההידרוליזה מעורב בוויסות ערוץ Ca 2+ של הרשת האנדופלזמית.

2. בחר את התשובות הנכונות.

רגישות הקונפורמציה של חלבוני הנשא יכולה להיות מושפעת על ידי:

ב.שינוי בפוטנציאל החשמלי על פני הממברנה

ב. התקשרות של מולקולות ספציפיות ד. הרכב חומצות שומן של שומנים דו-שכבתיים ה. כמות החומר המועבר

3. הגדר התאמה:

A. ER תעלת סידן B. Ca 2 +-ATPase

D. Ka + תלוי נשא Ca 2 + D. N +, K + -ATPase

1. נושא Na+ לאורך שיפוע הריכוז

2. פועל במנגנון של דיפוזיה קלה

3. נושא Na+ כנגד שיפוע הריכוז

4. מעבירים את הטבלה. 4.2. מחברת ומלא אותה.

טבלה 4.2. מערכות אדנילט ציקלאז ואינוזיטול פוספט

מבנה ושלבי פעולה	מערכת אדנילט ציקלאז	מערכת אינוזיטול פוספט
דוגמה לשליח הראשי של מערכת
חלבון ממברנת תא אינטגרלי באינטראקציה משלימה עם השליח הראשוני
איתות חלבון מפעיל אנזים
מערכת אנזימים יוצרת שליח(ים) משניים
שליח(ים) משני של המערכת
אנזים ציטוסוליים (e) של המערכת באינטראקציה (e) עם שליח שני
מנגנון הוויסות (במערכת זו) של פעילות אנזימים של מסלולים מטבוליים
מנגנונים להפחתת ריכוז השליחים השניים בתא המטרה
הסיבה לירידה בפעילות האנזים הממברנה של מערכת האיתות

משימות לשליטה עצמית

1. הגדר התאמה:

א. סימפורט פסיבי ב. אנטיפורט פסיבי

ב.אנדוציטוזיס ד.אקסוציטוזיס

ד. הובלה פעילה ראשונית

1. הובלה של חומר לתוך התא מתרחשת יחד עם חלק מממברנת הפלזמה

2. במקביל, שני חומרים שונים עוברים לתא לאורך שיפוע הריכוז

3. הובלת חומרים נוגדת את שיפוע הריכוז

2. בחר את התשובה הנכונה.

ag-יחידת המשנה של חלבון G הקשורה ל-GTP מפעילה:

א רצפטור

ב. חלבון קינאז A

B. Phosphodiesterase D. Adenylate cyclase E. Protein kinase C

3. קבע התאמה.

פוּנקצִיָה:

א' מווסת את פעילות הקולטן הקטליטי B. מפעיל פוספוליפאז C

ב. מתרגם ל צורה פעילהחלבון קינאז A

ד מגביר את ריכוז Ca 2+ בציטוזול של התא E. מפעיל חלבון קינאז C

שליח שני:

4. קבע התאמה.

תִפקוּד:

א. בעל יכולת דיפוזיה צידית בדו-שכבת הממברנה

ב.בשילוב עם השליח הראשוני, הוא מצטרף למשפר

ב. מראה פעילות אנזימטית בעת אינטראקציה עם השליח הראשוני

G. עשוי לקיים אינטראקציה עם חלבון G

ד. מקיים אינטראקציה עם פוספוליפאז C במהלך העברת האות קוֹלֵט:

1. אינסולין

2. אדרנלין

3. הורמון סטרואידים

5. השלם את משימת "השרשרת":

א) הורמונים פפטידים מקיימים אינטראקציה עם קולטנים:

א' בציטוזול של התא

ב. חלבונים אינטגרליים של ממברנות תאי מטרה

ב.בגרעין התא

ז. מקושר קוולנטי ל-FIF 2

ב) האינטראקציה של קולטן כזה עם הורמון גורמת לעלייה בריכוז בתא:

א הורמון

ב. מטבוליטים ביניים

ב. שליחים שניים ד. חלבונים גרעיניים

ב) מולקולות אלו יכולות להיות:

א. תג ב. GTP

B. FIF 2 D. CAMP

ז) הם מפעילים:

א Adenylate cyclase

B. Calmodulin תלוי Ca 2+

B. Protein kinase A D. Phospholipase C

ה) אנזים זה משנה את קצב התהליכים המטבוליים בתא על ידי:

א. הגדלת ריכוז Ca 2 + בציטוזול B. זרחון של אנזימים מווסתים

ב. הפעלת פרוטנפוספטאז

ד.שינויים בביטוי של גנים מווסתים של חלבון

6. השלם את משימת ה"שרשרת":

א) התקשרות של גורם גדילה (GF) לקולטן (R) מובילה ל:

א. שינויים בלוקליזציה של מתחם FR-R

ב.דימריזציה וטרנסאוטופוספורילציה של הקולטן

ב. שינוי בקונפורמציה של הקולטן והתקשרות לחלבון Gs D. תנועה של קומפלקס FR-R

ב) שינויים כאלה במבנה הקולטן מגבירים את הזיקה שלו לחלבון פני השטח של הממברנה:

ב. רף ג. גרב2

ב) אינטראקציה זו מגדילה את הסבירות להתקשרות לקומפלקס החלבון הציטוזולי:

א קלמודולינה ב ראס

ב PCS D. SOS

ז) מה שמגביר את ההשלמה של הקומפלקס לחלבון ה"מעוגן":

ה) שינוי בקונפורמציה של החלבון ה"מעוגן" מפחית את הזיקה שלו ל:

A. CAMP B. GTP

B. GDF G. ATP

ה) חומר זה מוחלף ב:

א GDF B. AMP

ב. cGMP ד. GTP

ו) החיבור של נוקלאוטיד מקדם את האינטראקציה של החלבון ה"מעוגן" עם:

א פקא ב קלמודולין

ח) חלבון זה הוא חלק מקומפלקס המזרחן:

A. MEK kinase B. Protein kinase C

B. Protein kinase A D. MAP kinase

ו) אנזים זה בתורו מפעיל:

A. MEK kinase B. Protein kinase G

B. Raf protein D. MAP kinase

י) זרחון חלבון מגביר את הזיקה שלו ל:

א. חלבוני SOS ו-Raf B. חלבונים מווסתים גרעיניים ב. קלמודולין ד. קולטנים גרעיניים

ק) הפעלה של חלבונים אלה מובילה ל:

א דה-פוספורילציה של GTP במרכז הפעיל של חלבון Ras B. ירידה בזיקה של הקולטן לגורם הגדילה

ב. עלייה בקצב הביוסינתזה של המטריצה ​​ד. דיסוציאציה של קומפלקס SOS-Grb2

מ) כתוצאה מכך:

א חלבון SOS משתחרר מהקולטן

ב. מתרחשת ניתוק של פרוטומרים קולטן (R).

ב. חלבון ראס נפרד מחלבון רף

ד. הפעילות הפרוליפרטיבית של תא המטרה עולה.

סטנדרטים של תשובות ל"משימות לשליטה עצמית"

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

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

4. 1-C, 2-D, 3-B

5. א) ב, ב) ג, ג) ד, ד) ג, ה) ב

6. א) ב, ב) ד, ג) ד, ד) א, ה) ב, ו) ד, ז) ד, ח) א, א, ד, י) ג, ל) ג, מ) ד.

תנאים ומושגים בסיסיים

1. מבנה ותפקודים של ממברנות

2. הובלה של חומרים על פני ממברנות

3. מאפיינים מבניים של חלבוני ממברנה

4. מערכות העברת אותות טרנסממברניות (אדנילט ציקלאז, אינוזיטול פוספט, גואנילט ציקלאז, קולטנים קטליטיים ותוך תאיים)

5. שליחים ראשוניים

6. שליחים משניים (מתווכים)

משימות לעבודה אודיציונית

1. ראה איור. 4.19 והשלם את המשימות הבאות:

א) שם את אופן התחבורה;

ב) לקבוע את סדר האירועים:

A.Cl - יוצא מהתא לאורך שיפוע הריכוז

ב. חלבון קינאז A מזרחן את תת-יחידת ה-R של התעלה

ב. שינויים בקונפורמציה של יחידת R

ד. מתרחשים שינויים קואופרטיביים בחלבון הממברנה

ד.מערכת האדנילאט ציקלאז מופעלת

אורז. 4.19. תפקוד של C1 - ערוץ של אנדותל המעי.

R הוא חלבון רגולטורי שהופך לצורה מזורחת על ידי פעולת חלבון קינאז A (PKA)

ג) השוו את תפקוד תעלת Ca 2+ של ממברנת הרשת האנדופלזמית ותעלת Cl - של תא האנדותל של המעי, מילוי הטבלה. 4.3.

טבלה 4.3. דרכים להסדיר את תפקוד הערוצים

לפתור בעיות

1. התכווצות שריר הלב מפעילה Ca 2 +, שתכולתו בציטוזול של התא עולה עקב תפקודם של נשאים תלויי cAMP של הממברנה הציטופלזמית. בתורו, ריכוז cAMP בתאים מווסת על ידי שתי מולקולות אות - אדרנלין ואצטילכולין. יתרה מכך, ידוע שאדרנלין, באינטראקציה עם קולטנים אדרנרגיים β 2, מגביר את ריכוז ה-cAMP בתאי שריר הלב וממריץ תפוקת לב, ואצטילכולין, באינטראקציה עם קולטנים M 2 -כולינרגיים, מפחית את רמת ה-cAMP והתכווצות שריר הלב. הסבירו מדוע שני שליחים ראשוניים, המשתמשים באותה מערכת העברת אותות, מעוררים תגובה סלולרית שונה. לזה:

א) הצג את ערכת העברת האותות עבור אדרנלין ואצטילכולין;

ב) לציין את ההבדל במפלי האיתות של שליחים אלו.

2. אצטילכולין, באינטראקציה עם קולטנים M 3 -כולינרגיים של בלוטות הרוק, מגרה את שחרור Ca 2+ מהמיון. עלייה בריכוז Ca 2+ בציטוזול מבטיחה אקסוציטוזיס של גרגירי הפרשה ושחרור אלקטרוליטים וכמות קטנה של חלבונים לצינור הרוק. הסבירו כיצד מוסדרים ערוצי Ca 2+ של ה-ER. לזה:

א) שם את השליח השני המספק פתיחה של ערוצי ER Ca 2+;

ב) לכתוב את התגובה להיווצרות שליח שני;

ג) הצג את הסכימה של העברת אותות טרנסממברנית של אצטילכולין, שבמהלכו הליגנד הרגולטורי Ca 2+ -יכול-

3. חוקרי קולטן לאינסולין זיהו שינוי משמעותי בגן לחלבון, אחד מהמצעים של קולטן האינסולין. כיצד ישפיע שיבוש במבנה של חלבון זה על תפקוד מערכת איתות האינסולין? כדי לענות על שאלה:

א) תן תרשים של איתות טרנסממברני של אינסולין;

ב) שם את החלבונים והאנזימים המפעילים אינסולין בתאי המטרה, מציינים את תפקידם.

4. חלבון Ras הוא חלבון "מעוגן" בממברנה הציטופלזמית. הפונקציה של ה"עוגן" מבוצעת על ידי שארית 15 פחמן של farnesyl H 3 C-(CH 3) C \u003d CH-CH 2 - [CH 2 - (CH 3) C \u003d CH-CH 2 ] 2 -, המחובר לחלבון על ידי האנזים farnesyltransferase במהלך שינוי פוסט-תרגום. כיום, מעכבי אנזים זה עוברים ניסויים קליניים.

מדוע השימוש בתרופות אלו פוגע בהעברת אותות של גורם גדילה? לתשובה:

א) הצג את סכמת העברת האותות הכוללת חלבוני Ras;

ב) להסביר את תפקודם של חלבוני Ras ואת ההשלכות של כשל האצילציה שלהם;

ג) נחשו באילו מחלות פותחו התרופות הללו לטיפול.

5. הורמון הסטרואידים קלציטריול מפעיל את ספיגת הסידן התזונתי על ידי הגדלת כמות חלבוני הנשא Ca 2+ בתאי המעי. הסבר את מנגנון הפעולה של קלציטריול. לזה:

א) לתת סכימה כללית של העברת אותות של הורמונים סטרואידים ולתאר את תפקודו;

ב) שם את התהליך המפעיל את ההורמון בגרעין תא המטרה;

ג) ציינו באיזו ביוסינתזה מטריצה ​​ישתתפו המולקולות המסונתזות בגרעין והיכן היא מתרחשת.