Клетка вторые посредники

Было показано, что ЦАМФ, помимо высвобождения глюкозы, участвует, по-видимому, в качестве второго посредника, более чем в сорока клеточных процессах. Она, в частности, повышает сокращаемость сердечной мышцы, увеличивает выделение соляной кислоты железами слизистой оболочки желудка, снижает агглютинацию тромбоцитов крови, усиливает или снижает образование ряда ферментов. Дальнейшее изучение циклической АМФ, а возможно и других вторых посредников, позволит получить значительно более полную информацию о том, каким образом клетки организма взаимодействуют между собой. [c.422]

Из-за низкой растворимости в липидах водорастворимые гормоны не проходят через клеточную мембрану. Вместо этого они связываются с рецептором на поверхности клетки. В случае адреналина такой рецептор представляет собой фермент, катализирующий образование внутри клетки второго посредника-циклического АМР(сАМР). Наоборот, жирорастворимые гормоны легко могут проникать через гидрофобную внутреннюю часть клеточной мембраны. Оказавшись внутри клетки, они могут воз- [c.999]

МЕХАНИЗМ ВТОРОГО ПОСРЕДНИКА. Адреналин и многие пептидные гормоны, связавшись с рецепторами наружной мембраны, не могут проникнуть в кпетку, однако они вызывают высвобождение внутрь клетки второго посредника , который запускает там соответствующую серию ферментативных реакций, приводящих к нужному эффекту. Во многих случаях роль второго посредника играет нуклеотид циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), механизм действия которого в упрощенном виде показан на рис. [c.338]

Каждый гормон высокоспецифичен и действует только на определенные клетки-мишени, несущие на своей поверхности соответствующие белковые рецепторы. У клеток, не являющихся мишенями для данного гормона, таких рецепторов нет, и поэтому гормон не оказывает на них влияния. Связавшись со своим рецептором, гормон может изменить работу разных структур клетки-мишени. Это прежде всего 1) клеточная мембрана 2) встроенные в нее ферменты (механизм второго посредника) 3) гены. [c.338]

Адренергические рецепторы включают эфферентную клетку с помощью аденозин-3, 5 -монофосфата, или цАМФ — универсального второго посредника между гормонами и различными функциями клеток, на которые воздействуют гормоны (см. главу 8). [c.640]

Благодаря разнообразию рецепторных белков нейромедиаторы производят множество различных эффектов в постсинаптической клетке. Как правило, лиганд-зависимые ионные каналы ответственны за эффекты, измеряемые во времени миллисекундами или, самое большее, секундами, тогда как действие систем со вторым посредником продолжается секунды, минуты или еще дольше. Перейдем теперь к вопросу о том, каким же образом различные типы синапсов-возбуждающие и тормозные, быстрые и медленные-участвуют в процессах обработки информации нервной системой. [c.104]

При недостаточном потреблении воды, сильном потоотделении или после приема большого количества соли крайне чувствительные осморецепторы в гипоталамусе регистрируют повышение осмотического давления крови. Возникают нервные импульсы, которые передаются в заднюю долю гипофиза и вызывают высвобождение АДГ. С кровотоком гормон достигает почек, где повышает водопроницаемость дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек. Это достигается благодаря увеличению числа водных каналов в мембранах их клеток. Водные каналы по аналогии с ионными представляют собой белки-переносчики. Они синтезируются внутри клетки, запасаются в мембранах мелких пузырьков комплекса Гольджи и накапливаются в цитоплазме. Связываясь со специфическими рецепторами на поверхности клетки, АДГ с участием цАМФ (системы второго посредника. [c.31]

Многие животные клетки, не обладающие электрической активностью, имеют поверхностные рецепторы, функционально связанные с Са -каналами плазматической мембраны. Присоединение лиганда активирует эти рецепторы, и каналы открываются, что позволяет ионам Са попасть в цитозоль, где они служат вторыми посредниками (рис. 13-19). [c.263]

Для передачи внеклеточных сигналов клетки используют огромную разницу концентраций Са с двух сторон плазматической мембраны. Точно так же как некоторые поверхностные рецепторы функционально сопряжены с аденилатциклазой, другие сопряжены с кальциевыми каналами в плазматической мембране. Когда в результате активации рецепторов эти каналы на короткое время открьшаются, ионы Са входят в цитозоль, где действуют в качестве второго посредника (рис. 13-25). Этот механизм характерен для больщинства секреторных клеток, активируемых внешними лигандами. В некоторых случаях активация рецептора сначала вызывает деполяризацию плазматической мембраны, а затем изменение мембранного потенциала приводит к открытию потенциал-зависимых Са -каналов и к притоку ионов извне. В других случаях кальциевые каналы открываются независимо от изменений мембранного потенциала и механизм сопряжения между рецепторами и каналами остается неясным. [c.269]

Хотя сАМР и кальций не единственные внутриклеточные медиаторы внеклеточных сигналов, они используются в качестве вторых посредников столь часто, что механизм их действия заслуживает специального рассмотрения. Более того, вполне может оказаться, что эти молекулы участвуют не только в сигнализации с помощью секретируемых лигандов, но и в прямых связях между клетками через щелевые контакты или же сигнальные молекулы, связанные с плазматической мембраной. [c.271]

Непрерывное и быстрое удаление из клетки свободных ионов Са и сАМР делает возможным быстрое изменение концентраций этих внутриклеточных медиаторов в ответ на внешние сигналы. Повышение уровня сАМР активирует сАМР-зависимые протеинкиназы, которые фосфорилируют определенные белки-мишени. Этот эффект обратим, так как при падении уровня сАМР фосфорилированные белки быстро дефосфорилируются. Аналогичным образом повышение внутриклеточной концентрации свободных ионов кальция влияет на клетки благодаря связыванию Са с кальмодулином, который при этом изменяет свою конформацию и активирует множество различных белков-мишеней, в том числе Са -зависимые протеинкиназы. Поскольку каждый тип клеток характеризуется своим набором белков-мишеней для сАМР-зависимых протеинкиназ и или кальмодулина (либо кальмодулин-зависимых протеинкиназ), изменение уровня сАМР или Са вызывает в клетках разного типа различные, характерные для них реакции. Таким образом, использование сАМР и Са в качестве вторых посредников позволяет значительно усилить внешний сигнал и сделать его эффект специфичным для клеток того или иного типа. [c.281]

Действие гормонов на уровне клетки начинается с того, что гормон связывается со своим специфическим рецептором. Гормоны можно классифицировать по локализации рецепторов, а также по природе сигнала или второго посредника, опосредующего действие гормона внутри клетки. Некоторые из вторых посредников идентифицированы, однако для ряда гормонов природа внутриклеточного сигнала не установлена. В настоящее время достигнуты значительные успехи в изучении действия гормонов внутри клетки, прежде всего — регуляции экспрессии специфических генов. [c.158]

В настоящее время известно, что многие гормоны вызывают сначала высвобождение внутри клетки второго посредника — циклического АМФ. Непосредственное действие этих гормонов состоит в активации фермента аденилатциклазы (расщепляющей АТФ на циклический АМФ и ФФн). Затем образовавшийся циклический АМФ передает специфическое сообщение внутриклеточной мишени . Как показали Берридж и его сотрудники, в тканях, выполняющих функции переноса ионов, мишенью для циклического АМФ служит катионный насос, а передача сообщения состоит, по всей вероятности, в активации Na K -АТФазы (рис. 54). Подобного рода взаимодействием между ацетилхолином и об.меном циклического АМФ в солевой железе легко можно было бы объяснить зависимость переноса Na+ от непрерывного выделения ацетилхолина секреторными нервами. [c.164]

В результате взаимодействия покоящихся лимфоцитов с антигеном индуцируется цепь биохимических процессов, приводящих к образованию внутри В- или Т-клетки вторых посредников . Эти посредники ответственны за последующие изменения на уровне генов. Существует несколько основных механизмов активации лимфоцитов, но до конца они пока не ясны. Как в Т-, так и в В-клетках в передаче сигнала активации участвует гуанозинтрифосфат-связывающий (ГТФ-зависимый) белок (G-белок), который стимулирует метаболизм фосфатидилинозитола. В результате образуются два вторых посредника — [c.29]

Значительный вклад в выяснение механизма действия гормонов внес американский биохимик Эрл Уилбур Сазерленд (1915—1973) своими работами по изучению циклической аденозинмонофосфорной кислоты (ЦАМФ). В процессе исследования действия гормона адреналина на клетки печени и мышц он обнаружил новое химическое вещество, действующее в качестве посредника между гормоном и клеткой, передающее инструкцию от гормона к соответствующему ферментативному механизму клетки. Он назвал это вещество вторым посредником и идентифицировал как ЦАМФ следующего строения [c.421]

Этот фермент катализирует превращение АТР в циклический АМР (циклический аденозинмонофосфат, или сАМР). Химические аспекты этой реакции обсуждаются в гл. 7, разд. Д, 8. Циклический АМР иногда называют вторым посредником ( se ond messenger ), поскольку он переносит сообщение (message), доставленное клетке первым посредником (гормоном). Циклический АМР быстро гидролизуется до АМР фосфодиэстеразой (стадия б на схеме см. также гл. 7, разд. Д, 8). Однако пока сАМР существует, он действует как аллостерический эффектор по отношению к протеинкиназам (стадия в на схеме), которые катализируют такие реакции модификации, как фосфорилирование гликогенсинтетазы (см. предыдущий раздел, а также гл. 11, разд. Е, 3). [c.70]

Итак, синапсы можно подразделить на возбуждающие и тормозные. Лиганд-зависимые ионные каналы постсинаптической мембраны могут реализовать как тот, так и другой эффект, в зависимости от ионной избирательности данных каналов. Но, как мы уже отмечали, ионные каналы с воротами-не единственные белки постсинаптической мембраны, с которыми взаимодействуют медиаторы. Существует совершенно иной механизм синаптической передачи рецепторы сопряжены здесь с мембранными белками, вызывающими образование второго посредника в постсинаптической клетке (см. разд. 13.3.3). Например, как полагают, многие рецепторы для моноаминов норадреналина и дофамина относятся именно к этому типу. Связывание медиатора с рецептором активирует аденилатциклазу, повышая тем самым внутриклеточную концентрацию циклического АМР. Циклический АМР в свою очередь активирует протеинкиназы, фосфорилирующие в клетке определенные белки например, они могут фосфорилировать ионные каналы и таким образом изменять электрическое состояние клетки. Конечный эффект может быть или возбуждающим, или тормозным. Действительно, циклический АМР способен в принципе вызвать изменение в любом регуляторном механизме клетки вплоть до экспрессии генов. [c.104]

Специальные преобразователи переводят сенсорные стимулы в форму нервных сигналов. Например, в рецепторе растяжения мышцы окончание сенсорного нерва деполяризуется при растяжении и величина деполяризации-рецепторный потенциал-для дальнейшей передачи перекодируется в частоту импульсного разряда. Слуховые волосковые клетки, избирательно реагирующие на звуки определенной частоты, сами не посылают импульсов, а передают сигналы о величине рецетпорного потенциала соседним нейронам через химические синапсы. Таким же образом действуют фоторецепторы глаза. В фоторецепторах свет вызывает конформационное изменение молекул родопсина, и это благодаря участию внутриклеточного второго посредника ведет к закрытию натриевых каналов в плазматической мембране, к ее гиперполяризации и в результате-к уменьшению количества высвобождаемого медиатора. Далее вставочные нейроны передают сигнал ганглиозным клеткам сетчатки, которые пересылают его в мозг в виде потенциалов действия. Проходя череъ нейронную сеть с конвергентными, дивергентными и тормозными латеральными связями, информация подвергается обработке, благодаря которой клетки высших уровней зрительной системы могут выявлять более сложные особенности пространственного распределения световых стимулов. [c.130]

В клетках млекопитающих недавно был обнаружен другой тип передачи сигнала. В этой сигнальной системе роль второго посредника играет инозитол-трифосфат (рис. 42.21) его внутриклеточная концентрация регулируется внеклеточными сигналами, опосредованными трансмембранным рецептором. На поверхности большинства клеток млекопитающих располагаются специфические рецепторы для целой группы белков—факторов роста, таких, как инсулин, эпидермальный фактор роста и фактор роста, происходящий из тромбоцитов. При связывании соответствующей молекулы эффектора с рецептором на цитоплазматической стороне мембраны стимулируется киназная активность, присущая интегральному компоненту трансмембранной молекулы рецептора. Под действием этой активности происходит фосфорилирование фосфатидилинозитола до фосфатидилинозитол-4-фосфата, а последнего до фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата. Интересно, что некоторые онкогены, экспрессия которых может приводить к малигнизации клеток, также индуцируют киназную активность, приводящую к образованию таких полифосфатидилинозитидов (гл. 57). [c.145]

Вторая основная группа состоит из водорастворимых гормонов, которые присоединяются к плазматической мембране клеток-мишеней. Воздействие присоединившихся к поверхности клетки гормонов на внутриклеточные процессы обмена опосредуется промежуточными соединениями, называемыми вторыми посредниками (первый посредник — сам гормон) последние образуются в результате взаимодействия лиганд—рецептор. Концепция второго посредника возникла в результате работ Сазерленда, показавшего, что адреналин связывается с плазматической мембраной эритроцитов голубя и увеличивает внутриклеточную концентрацию с AM Р. В последующих сериях исследований было выявлено, что с АМР опосредует метаболические эффекты многих гормонов. Гормоны, в отношении которых доказан такой механизм действия, составляют группу U.A. Некоторые гормоны используют в качестве внутриклеточного сигнала кальций или метаболиты сложных фосфоинозитидов (или то и другое вместе), хотя первоначально предполагалось, что они действуют через с AM Р. Эти гормоны включены в группу II.Б. Для большой и очень интересной группы II.В внутриклеточный посредник окончательно не установлен. В качестве возможных кандидатов на эту роль для инсулина рассматривали целый ряд соединений сАМР, GMP, Н2О2, кальций, несколько коротких пептидов, фосфолипид, сам инсулин и инсулиновый рецептор, но пока не найдено ни одного, отвечающего необходимым критериям. Может оказать- [c.158]

Циклические нуклеотиды и Са , играющие роль вторых посредников при действии гормонов на клетку, во многих системах с периодической активностью рассматриваются как управляющие элементы (Rapp, Berridge, 1977), ответственные за генерацию клеточных осцилляций, модуляцию их частоты, а также связь между изменениями метаболизма клетки и проницаемостью мембраны. [c.94]

Как полагают, подавляющее большинство поверхностных рецепторов для гидрофильных сигнальных молекул, связав лиганд на внешней стороне мембраны, претерпевает конформационное изменение. Это изменение создает внутриклеточный сигнал, изменяющий поведение клетки-мишени. Внутриклеточные сигнальные молекулы часто назьшают вторыми посредниками, считая первым посредником внЬклеточный лиганд. [c.262]

Второй способ действия рецепторов состоит в том, что они открывают или закрывают регулируемые ионные каналы плазматической мембраны. Здесь возможны два механизма создания сигнала 1) изменение в состоянии каналов порождает небольшой и непродолжительный ионный ток, что приводит к кратковременному изменению мембранного потенциала 2) открытие каналов приводит к значительному притоку ионов в цитозоль, что в свою очередь вызывает внутриклеточную реакцию. Первый механизм работает главным образом в электрически активных клетках, например в нейронах и мьш1ечпых волокнах. Так, например, большинство нейромедиаторов регулирует мембранный потенциал постсинаптической клетки, открывая или закрывая ионные каналы ее плазматической мембраны падение мембранного потенциала ниже определенного порогового уровня вызывает взрывную деполяризацию мембраны потенциал действия), которая быстро распространяется по всей мембране постсинаптической клетки. Эти изменения мембранного потенциала не сопровождаются заметными изменениями концентраций ионов в цитозоле, так что исходный сигнал, полученный постсинаптической мембраной, не превращается в истинный внутриклеточный сигнал до тех пор, пока распространяющийся потенциал действия не дойдет до нервного окончания. Плазматическая мембрана нервного окончания содержит потенциалзависимые каналы для Са вызванная потенциалом действия временная деполяризация мембраны открывает эти каналы, и ионы кальция устремляются внутрь окончания вниз по своему очень крутому электрохимическому градиенту, выполняя роль второго посредника, запускающего секрецию нейромедиатора (см. гл. 18). [c.263]

Вторые посредники не только позволяют рецепторам клеточной поверхности переводить внеклеточные сигналы во внутриклеточные, но и обеспечивают значительное усиление первоначального сигнала. Мы уже видели, что в случае активации аденилатциклазы каждая молекула рецептора, присоединившая лиганд, активирует много молекул ОТР-связывающего белка, а значит, и много молекул аденилатциклазы. В свою очередь каждая молекула аденилатциклазы катализирует превращение множества молекул АТР в сАМР. Аналогичным образом, если присоединение лиганда к рецептору ведет к открытию кальциевых каналов, в цитозоль проникает сразу много ионов кальция. Эти вторые посредники служат аллостерическими эффекторами, активирующими определенные белки, например протеинкиназы, которые в свою очередь превращают (в случае киназ-путем фосфорилирования) очень большое число молекул-субстратов в третьи посредники и т. д. Благодаря таким каскадам одна внеклеточная сигнальная молекула способна вызвать образование в клетке-мишени многих тысяч молекул-эффекторов (рис. 13-35). [c.277]

На каждом уровне следует различать два типа регуляции саморегуляцию, направленную на поддержание постоянными ключевых параметров, и слежение за сигналами, поступающими от верхних уровней [11, 20]. Механизмы слежения заключаются в восприятии этих сигналов и их преобразовании в сигналы, посылаемые подсистемам. Существуют два общих принципа регуляции, характерных для механизмов слежения любого уровня 12—15]. Во-первых, биологическая система содержит пространственно разделенные элементы, выполняющие рабочие функции, и элементы, выполняющие функции управления (например, в клетке функции управления осуществляет рецепторный аппарат). Во-вторых, управление данной биологической системой должно осуществляться факторами, которые являются внешними по отношению к этой системе. Примером может служить связывание рецепторным аппаратом клетки первых посредников (гормонов, нейромедиаторов и других внешних по отношению к клетке факторов), в результате которого генерируются так называемые вторые посредники (циклический АМР, инозитолтрифосфат, диацилглицерин, Са + [c.15]

Если говорить о центре управления метаболона, то, строго говоря, он должен включать не только якорный белок подложки, но и определенные ферменты первого этажа комплекса, находящиеся в непосредственной близости к якорному белку [11]. В случае комплекса ферментов гликолиза центр управления должен включать в частности 6-фосфофруктокиназу. Этот фермент может фосфорилироваться с участием протеин-киназ, которые активируются циклическим АМР, выполняющим в клетке функции второго посредника [46]. [c.190]

Рис. 14.6. Внутриклеточная коммуникация осуществляется при помощи вторых посредников двух основных типов сАМР и Са +. При активации встроенных в мембрану молекул аденилатциклазы внутриклеточная концентрация сАМР повышается. Связывание сигнальной молекулы с рецептором на клеточной поверхности приводит к открыванию мембранных кальциевых каналов, и ионы Са + входят в клетку (Alberts et al., 1983).

Первым этапом в использовании жира как источника энергии является гидролиз триа-цилглицерола под действием липаз. Активность липазы в жировой клетке регулируется гормонами. Адреналин, норадре-налин, глюкагон и адренокортикотропный гормон стимулируют аденилатциклазу жировых клеток. Повышенное содержание циклического аденозинмонофосфата (циклического АМР) приводит далее к стимуляции протеинкиназы, которая активирует липазу путем ее фосфорилирования. Таким образом, адреналин, норадреналин, глюкагон и адренокортикотропный гормон вызывают липолиз. Циклический АМР играет роль второго посредника в активации липо-лиза в жировых клетках, которая аналогична его роли в активации распада гликогена (гл. 16). В отличие от перечисленных гормонов инсулин ингибирует липолиз. [c.140]

Важная особенность этой гипотезы второго посредника состоит в том, что она не предполагает проникновения гормона в клетку. Действие самого гормона ограничивается клеточной мембраной. Биологический эффеет гормона опосредован действием сАМР внутри клетки непосредственного действия сам гормон не оказывает. Обоснованность этой концепции была проверена с использованием целого ряда экспериментальных критериев, а именно [c.285]

Как было описано выше (разд. 28.6), сАМР оказывает регуляторное действие на клетки бактерий, у которых он стимулирует транскрипцию определенных генов. Очевидно, что с АМР как вещество-регулятор имеет длинную эволюционную историю. У бактерий сАМР служит сигналом голодания. Появление сАМР свидетельствует об отстут-ствии глюкозы и ведет к синтезу ферментов, необходимых для использования других источников энергии. В некоторых клетках мле-копитаюгцих, таких, как клетки печени и мышц, сАМР сохраняет свою древнюю функцию сигнала голодания, но при этом действие сАМР направлено на стимуляцию иротеинкиназы, аненаусилениетранскрип-ции определенных генов. Еш е одно важное различие состоит в том, что у высших организмов с АМР стал вторым посредником, участвуя во внутриклеточных, а не внеклеточных коммуникативных связях. [c.288]

Важно отметить, что использование сАМР как второго посредника приводит к значительному усилению гормонального сигнала. Так, многие гормоны в крови присутствуют в концентрациях порядка 10 М. В стимулированных клетках-мишенях концентрация сАМР намного выше, так как каждая активированная молекула аденилатциклазы синтезирует много молекул сАМР. Фосфорилирование множества молекул белка молекулой протеинкиназы, активированной сАМР, представляет собой еще один этап усиления гормонального сигнала. Каскад [c.288]

Существованием полисом, вероятно, объясняется одно ранее казавшееся непонятным обстоятельство, а именно то, что в очищенной фракции рибосом активны при белковом синтезе только 20%, т. е. не более /5 всех рибосом. Дело в том, что во взвеси рибосом и молекул мРНК ae-роятность того, что освободившийся участок молекулы-посредника достигнет второй рибосомы, очень мала, гшскольку расстояние, разделяюш.ее отдельные рибосомы, слишком велико. Напротив, живой клетке в высокой степени свойственна пространственная упорядоченность. Длины [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология