Механизм передачи клеточного сигнала
Клеточная поверхность, называемая гликокаликсом, выступает своеобразной сенсорной панелью. В ней содержится специфический набор рецепторов, отвечающих за реакции с различными агентами, которые не способны самостоятельно растворяться в липидах и проникать через мембрану.
Процесс передачи сигнала можно разделить на три последовательных этапа:
- Взаимодействие мембранного рецептора с молекулой-лигандом на наружной поверхности клетки.
- Передача полученного сигнала сквозь толщу плазматической мембраны.
- Активация вторичных сигнальных молекул внутри клетки.
В качестве лигандов, связывающихся с рецепторами, выступают многочисленные биологически активные вещества. К ним относятся: эстроген, гормон роста, инсулин, инсулиноподобный фактор роста (IGF), а также фолликулостимулирующий (ФСГ), лютеинизирующий, адренокортикотропный (АКТГ) и тиреотропный (ТТГ) гормоны.
Результатом такой активации становится инициация вторичной передачи. Это приводит к включению специфических ферментов, активации ДНК-связывающих белков и возможному перемещению субстрата непосредственно в клеточное ядро. Конечным итогом часто является инициация транскрипции строго специфического набора генов.
Аденилатциклазная система (на примере инсулина)
Классическим примером реализации рецепторной функции является работа аденилатциклазной системы. Рассмотрим ее на примере инсулинового рецептора. По своему строению это крупный гликопротеид, который насквозь пронизывает плазмалемму (является трансмембранным). Он состоит из внешней рецепторной части и внутреннего каталитического домена.
Механизм действия:
- Гормон специфически связывается с внешней рецепторной частью.
- Это взаимодействие мгновенно активирует внутриклеточную каталитическую часть — фермент аденилатциклазу.
- Аденилатциклаза начинает активно катализировать синтез циклической аденозинмонофосфорной кислоты (цАМФ) из молекул АТФ.
Образовавшийся цАМФ играет важнейшую роль вторичного посредника. Он регулирует скорость протекания внутриклеточных процессов, вызывает подавление или активацию ферментов обмена веществ и многократно усиливает первичную ответную реакцию клетки на гормональный сигнал.
В случае с инсулином каскад этих реакций приводит к увеличению проницаемости клеточной плазмалеммы для глюкозы, ускорению процессов превращения глюкозы в резервный гликоген, а также к значительному усилению синтеза липидов.
Патологии рецепторного аппарата
Нарушение нормального строения или функции рецепторов неизбежно ведет к развитию тяжелых заболеваний, так как клетки теряют способность адекватно реагировать на управляющие сигналы организма.
- Сахарный диабет 2-го типа. Развивается по причине выраженного нарушения работы рецепторов к инсулину, расположенных в мышечных и жировых клетках. Ткани перестают усваивать глюкозу.
- Синдром Морриса (тестикулярная феминизация). Причиной данного заболевания выступают генетические мутации в генах, кодирующих рецепторы к половым гормонам. Следствием такой нечувствительности является глубокое изменение дифференцировки пола у развивающегося организма.
- Отравление ядом кураре. Попадание токсина вызывает жесткую блокировку рецепторов, предназначенных для связывания медиатора ацетилхолина. Прямым следствием этого становится полное нарушение проведения нервного импульса, что приводит к остановке дыхания и смерти.
Запомнить этапы передачи сигнала поможет правило трех «П»: Поверхность (связывание лиганда) → Прохождение (передача через мембрану) → Посредник (активация вторичных молекул).
Вопросы с занятий и экзамена
Что такое вторичный посредник?
Вторичный посредник (например, цАМФ) синтезируется внутри клетки в ответ на внешний сигнал. Он регулирует скорость внутренних процессов, управляет активностью ферментов обмена веществ и значительно усиливает ответную реакцию клетки.
Как устроен рецептор к инсулину?
Это трансмембранный гликопротеид. Он состоит из наружной рецепторной части, которая непосредственно связывает гормон, и внутриклеточной каталитической части, активирующей фермент аденилатциклазу.
Почему отравление кураре смертельно?
Яд кураре специфически блокирует мембранные рецепторы для ацетилхолина. Это прерывает проведение нервных импульсов к мускулатуре, что вызывает остановку дыхания из-за паралича мышц.
Что ещё разобрать по теме
- Классификация рецепторов по механизмам активации
- Особенности передачи сигнала пептидными гормонами
- Процесс перемещения субстрата в ядро и инициация транскрипции
- Генетика мутаций рецепторов при синдроме Морриса
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Рецепторная функция клеточной мембраны» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Клетка — элементарная единица живого»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.