Классификация мембранных рецепторов
Сигнальная молекула, или первичный мессенджер (например, пептидный гормон), обычно не проникает внутрь клетки. Она связывается со специфическим рецептором на мембране. В зависимости от механизма действия выделяют три основные группы рецепторов:
- Ионотропные (каналообразующие): содержат субъединицу, которая связывает сигнальную молекулу и формирует ионный канал. Типичный пример — рецептор ацетилхолина на постсинаптической мембране.
- Каталитические: обладают собственной ферментативной активностью, которая проявляется после присоединения лиганда. Например, рецептор инсулина обладает тирозинкиназной активностью.
- Метаботропные (GPCR — рецепторы, сопряженные с G-белками): передают сигнал на внутриклеточные ферменты-мишени (аденилатциклазу или фосфолипазу С) при участии мембранных G-белков. К этой группе относятся рецепторы адреналина и глюкагона.
Вторичные мессенджеры
Вторичные (внутриклеточные) мессенджеры — это молекулы с небольшой массой и высокой скоростью диффузии в цитозоле. Концентрация этих веществ меняется в ответ на связывание первичного гормона с рецептором. Их главная задача — изменить активность цитозольных белков.
Ключевые вторичные мессенджеры:
- цАМФ (циклический аденозин-3',5'-монофосфат) — образуется из АТФ под действием аденилатциклазы.
- ИФ₃ (инозитол-1,4,5-трифосфат) — образуется из мембранного фосфолипида ФИФ₂ под действием фосфолипазы С. Открывает кальциевые каналы ЭПР.
- Ca²⁺ (ионы кальция) — высвобождаются под действием ИФ₃.
- ДАГ (диацилглицерол) — работает в паре с кальцием.
- цГМФ (циклический гуанозин-3',5'-монофосфат).
Системы передачи сигнала через G-белки
Взаимодействие гормона с серпентиновыми рецепторами (7-TMS) запускает одну из двух главных систем трансдукции сигнала. В обеих системах активность мембранного фермента снижается благодаря ГТФ-азной активности $\alpha$-субъединицы G-белка (происходит гидролиз ГТФ до ГДФ).
| Характеристика | Аденилатциклазная система | Инозитолфосфатная система |
|---|---|---|
| Примеры мессенджеров | Глюкагон, адреналин (через $\beta$-рецепторы) | Вазопрессин, ангиотензин II, адреналин ($\alpha_1$) |
| Тип G-белка | $G_s$-белок ($\alpha$-субъединица) | $G_q$-белок ($\alpha$-субъединица) |
| Фермент системы | Аденилатциклаза | Фосфолипаза С |
| Вторичные мессенджеры | цАМФ | ИФ₃, ДАГ, $Ca^{2+}$ |
| Фермент-мишень | Протеинкиназа А (ПКА) | Протеинкиназа С (ПКС), кальмодулин |
| Снижение концентрации мессенджеров | Гидролиз цАМФ ферментом фосфодиэстеразой | Дефосфорилирование ИФ₃, закачка $Ca^{2+}$ в ЭПР |
Типы взаимодействия гормонов с клеткой
Физиологически важное различие в действии гормонов заключается в скорости и длительности формируемого ответа. Это напрямую зависит от локализации рецептора:
- Мембранные рецепторы: характерны для пептидных гормонов, которые не проникают внутрь клетки. Ответ на их действие развивается быстро, но эффект является непродолжительным.
- Внутриклеточные рецепторы: характерны для стероидных и тиреоидных гормонов. Эти молекулы свободно проходят через липидный бислой. Ответ на их связывание формируется медленно, но сохраняется длительное время.
Связь ферментов и киназ можно запомнить по начальным буквам: фермент Аденилатциклаза активирует протеинкиназу А, а Фосфолипаза С (через вторичные посредники) — протеинкиназу С.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем разница между эффектами внутриклеточных и мембранных рецепторов?
Внутриклеточные рецепторы (стероидные, тиреоидные гормоны) дают медленный, но длительный эффект. Мембранные рецепторы (пептидные гормоны) обеспечивают быстрый, но кратковременный ответ.
Как инактивируется аденилатциклазная система?
Мембранный фермент отключается за счет ГТФ-азной активности альфа-субъединицы G-белка. Сам вторичный мессенджер (цАМФ) разрушается до АМФ ферментом фосфодиэстеразой.
Какую функцию выполняет вторичный мессенджер ИФ3?
Инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) открывает кальциевые каналы эндоплазматического ретикулума (ЭПР), что приводит к резкому повышению концентрации ионов кальция в цитозоле клетки.
Что ещё разобрать по теме
- Строение и функционирование 7-TMS (серпентиновых) рецепторов
- Цикл активации и инактивации альфа-субъединицы G-белков
- Механизм активации протеинкиназы А и фосфорилирование белков-мишеней
- Роль фосфодиэстеразы в регуляции уровня циклических нуклеотидов
- Кальмодулин и кальций-зависимые ферментные каскады
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Мембранные рецепторы и вторичные мессенджеры» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Строение и функции биологических мембран»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.