Белки как химические медиаторы

Внеклеточные сигнальные молекулы можно разделить по степени их дальнодействия на три основных класса 1) локальные химические медиаторы, которые быстро поглощаются ти разрушаются и поэтому оказывают влияние только на соседние клетки 2) гормоны, которые переносятся к своим мишеням, распределенным нередко по всему организму, с кровотоком 3) нейро медиаторы, действующие только на постсинаптическую клетку. Каждый тип клеток организма имеет свойственный ему набор белков-рецепторов, позволяющий запрограммированным и характерным образом реагировать на соответствующий набор сигнальных молекул. [c.349]

В табл. 13-1 приведены некоторые локальные химические медиаторы, нейромедиаторы и гормоны и указаны места их синтеза, структура и основное действие (большая часть их подробнее рассмотрена в других разделах книги). Видно, что структура сигнальных молекул так же разнообразна, как и их функции. К этим молекулам относятся короткие пептиды, более крупные белки и гликопротеиды, аминокислоты и родственные им соединения, стероиды (вещества, образующиеся из холестерола и весьма сходные между собой по структуре) и производные жирных кислот. [c.247]

Все известные нейромедиаторы, а также большинство гормонов и локальных химических медиаторов водорастворимы. Исключение составляют в основном сравнительно плохо растворимые в воде стероидные и тиреоидные гормоны. Для переноса этих гормонов с кровью их растворимость повышается путем связывания со специфическим белком. Такая разница в растворимости обусловливает фундаментальные различия в механизмах воздействия этих двух классов молекул на клетки-мишени. Водорастворимые молекулы слишком гидрофильны, чтобы прямо проходить через липидный бислой плазматической мембраны вместо этого они связываются со специфическими белковыми рецепторами на клеточной поверхности. Напротив, стероидные и тиреоидные гормоны гидрофобны и, отделившись от белка-носителя, могут легко проходить через плазматическую мембрану клетки-мишени. Эти гормоны связываются со специфическими белковыми рецепторами внутри клетки (рис. 13-6). [c.251]

Как происходит высвобождение нейромедиатора Путем изучения миниатюрных потенциалов концевых пластинок удалось установить, что высвобождение медиатора идет квантами , т. е. путем полного опорожнения каждого отдельного пузырька. Миниатюрные потенциалы представляют собой флуктуации постсинаптического потенциала, наблюдаемые при слабой стимуляции пресинаптического нейрона. Эти флуктуации соответствуют случайному высвобождению медиатора из отдельных синаптических пузырьков [42]. В нормальных условиях под влиянием сильного импульса выделяется примерно 100—200 квантов медиатора — количество, достаточное для инициирования потенциала действия в постсинаптическом нейроне. Какие химические процессы стимулируют высвобождение нейромедиатора Видимо, деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов кальция в клетку [43, 44]. Временное увеличение внутриклеточной концентрации Са + стимулирует слияние мембраны синаптических пузырьков с плазматической мембраной и таким образом запускает процесс высвобождения их содержимого. Для выброса содержимого одного пузырька требуется примерно четыре нона кальция. Синаптические пузырьки покрыты оболочкой, напоминающей по структуре решетку и образованной одним белком — клатрином (мол. вес. 180 000). Каково значение этой оболочки, пока еще неясно. [c.331]

НЫ не ТОЛЬКО в период развития, но выполняют эти же функции п в зрелом организме. Биохимический термин трофический фактор недостаточно определен. Только в отдельных случаях трофические факторы были выделены и химически охарактеризованы, в большинстве случаев их существование просто предполагалось из наблюдений или постулировалось. Трофический фактор может быть белком, как в случае NGF (фактор роста нерва), низкомолекулярным соединением (медиатор, метаболит) или ионом ( a +, К "). Ионы выполняют роль трофического фак- [c.324]

Большинство клеток организма имеют на своей поверхности специальные белки-рецепторы, чтобы реагировать на действие гормонов, на содержание в крови разных веществ и т. д. Клетки иммунной системы используют такие рецепторы, чтобы отличить свои белки от чужеродных, клетки дыхательной системы — чтобы реагировать на концентрацию углекислоты и т. д. Нервные клетки используют рецепторы постсинаптической мембраны для того, чтобы в ответ на медиатор открыть дорогу тем или иным ионам и изменить мембранный потенциал. Сейчас открыто много метаболических синапсов (мы их уже упоминали), где эффект синапса осуществляется белками-рецепторами через изменение внутриклеточных химических реакций, что еще больше роднит их с другими типами клеточных рецепторов. [c.178]

Секреторные клетки выделяют низкомолекулярные соединения (ацетилхолин, биогенные амины, аминокислоты, АТФ и др.), а также в большинстве случаев макромолекулы (пептиды, белки,, липопротеины, муцины и др.). Секреторные клетки обладают рядом особенностей. Секреция в большинстве случаев происходит в ответ на высокоспециализированный внешний стимул (нервный импульс, действие химических лигандов — гормонов,, медиаторов и др.). [c.63]

Межклеточная сигнализация в иммунной системе осуществляется путем непосредственного контактного взаимодействия клеток, в котором участвуют их поверхностные молекулы, или с помощью цитокинов, называемых белками связи . Эти белки действуют как растворимые медиаторы межклеточных взаимодействий. Вместе с гормонами и нейромедиаторами они составляют основу языка химической сигнализации, путем которой в многоклеточном организме регулируется [c.168]

В поддержании упорядоченности, согласованности всех физиологических и метаболических процессов, свойственных любому животному организму, участвует около 100 гормонов и нейро медиаторов. Их химическая природа разная — это белки, полипептиды, пептиды, некоторые аминокислоты, производные аминокислот, стероиды, производные жирных кислот, некоторые нуклеотиды, эфиры и т. д. Естественно, что у ка>кдого класса этих веществ пути образования и распада разные. Их метаболизм сравнительно хорошо изучен и описан в учебных руководствах по биохимии и эндокринологии. Мы рассмотрим основные принципы регуляции этого метаболизма. [c.74]

Биологическое действие. Холин (витамин В ) является донором метильных групп, используемых при синтезе незаменимой аминокислоты метионина и участвует в обмене белков. Он входит в состав ацетилхолина — химического медиатора нервной системы и таким образом участвует в передаче нервных импульсов. Входя в состав фосфолипидов, осуществляет ли-потропную функцию, т. е. предохраняет печень от ожирения и способствует накоплению в ней гликогена. [c.123]

Некоторые белки непрерывно секретируются производяшими их клетками. Нри этом они упаковываются в транспортные пузырьки в аппарате Гольджи и затем переносятся непосредственно к плазматической мембране. В этом случае говорят о конститутивном пути секреции. В других клетках определенные белки и/или малые молекулы запасаются в специальных секреторных пузырьках, которые сливаются с плазматической мембраной только после получения клетки соответствуюш,его сигнала извне. Этот процесс носит название регулируемого пути секреции (рис. 6-69). Конститутивный путь осуш,ествляется во всех клетках, а регулируемый путь обнаружен главным образом в клетках, приспособленных для секреции производимых ими вешеств в зависимости от определенных потребностей. Обычно это гормоны, нейротрансмиттеры или перевариваюш,ие ферменты. В таких специализированных секреторных клетках сигналом к секреции часто служит химический медиатор, например, гормон, связываюш,ийся с рецепторами на клеточной поверхности. В результате происходит активация рецепторов, которая генерирует внутриклеточный сигнал, зачастую включающий кратковременное повышение концентрации свободного Са " в цитозоле (см. разд. 12.3.7). С помощью неизвестного механизма этот сигнал (сигналы) инициирует процесс экзоцитоза, побуждая секреторные пузырьки к слиянию с плазматической мембраной и. таким образом, к высвобождению их содержимого во внеклеточное пространство. [c.409]

Химические сигнальные механизмы различаются по расстояниям, на которых они действуют 1) в случае эндокринной сигнализации специализированные эндокринные клетки выделяют гормоны, которые разносятся кровью и воздействуют на клетки-мишени, находящиеся иногда в самых разных частях организма 2) в случае иаракринной сигнализации клетки выделяют локальные химические медиаторы, которые поглощаются, разрушаются или иммобилизуются так быстро, что успевают подействовать только на клетки ближайшего окружения, быть может, в радиусе около миллиметра 3) при синаитической передаче, используемой только в нервной системе, клетки секретируют нейромедиаторы в специализированных межклеточных контактах, называемых химическими синапсами, Нейромедиаторы диффундируют через синаптическую щель, обычно на расстояние около 50 нм, и воздействуют только на одщ постсинантическую клетку-мишень (рис. 12-2). В каждом случае мишень реагирует на определенный внеклеточный сигнал с помощью специальных белков, называемых рецепторами, которые связывают сигнальную молекулу и инициируют ответ. Многие сигнальные молекулы и рецепторы используются в передаче сигнала и по эндокринному, и по паракринному, и по синаптическом типу. Главные различия касаются быстроты и избирательности воздействия сигнала на определенные мишени. [c.339]

Следовательно, нервный импульс, дойдя до цели, до конца нервного волокна, должен вызвать образование специфического. химического регулятора сокращения мышцы (что и происходит на самом деле). Сейчас мы знаем, что роль такого медиатора играют ионы кальция. Освобождение ионов из связанного состояния (в структурах саркоплазматического ретикулума) и соединение его с белками комплекса актомиозин — тропомиозин — тропонин — условие начала сокращения миофибриллы, начала движения нитей актина и миозина навстречу друг другу. Связывание кальция служит причиной прекращения ферментативного расщепления АТФ, прекращения энергетического обеспечения сокращения миофибрилл, т. е. условием расслабления, сопровождающегося при нагрузке растяжения миофибриллы, например, при действии эластических сил коллагеновых волокон или груза, или же под действием реципрокных (тянущих в противоположную сторону), мышц. Однако количество ионов кальция, непосредственно поступающих в протоплазму в результате прихода нервного импульса, очень невелико, и поэтому на нервных окончаниях действует механизм химического усиления, т. е. увеличения количества кальция, происходящего пооредством медиаторов. Под влиянием нервного импульса выделяется химический медиатор — ацетилхолин (обеспечивающий регуляцию быстрых мыщц) или адреналин (регулирующий относительно длительный тонус специализированных мышц в стенках кровеносных сосудов). Эти медиаторы запускают процессы, приводящие к появлению больших количеств кальция в иннервируемом органе. [c.208]

Некоторые локальные медиаторы секретируются специально приспособленными для этой функции клетками. Например, гистамин (производное аминокислоты гистидина, см. табл. 13-1) выделяют главным образом тучные клетки. Эти клетки, присутствующие в соединительной ткани всего тела, накапливают гистамин в больших секреторных пузырьках и в случае повреждения ткани, при местной инфекции или при некоторых иммунных реакциях быстро освобождают его путем экзоцитоза. Гистамин вызывает местное расширение кровеносных сосудов и увеличивает их проницаемость, что облегчает доступ к поврежденному участку фагоцитирующим лейкоцитам и белкам сыворотки (например, антителам и компонентам системы комплемента см. гл. 17). Среди других химических медиаторов, вьщеляемых тучными клетками, имеются два тетрапептида, которые привлекают к месту своей секреции лейкоциты из группы эозинофилов. Эозипофилы содержат разнообразные ферменты, участвующие в инактивации гистамина и других освобождаемых тучными клетками медиаторов. [c.252]

Он принимает участие в различных физиологических процессах. Его рассматривают как химический медиатор нервных возбуждений, антидиуретический гормон, гемостатический агент, фактор роста, медиатор аллергических реакций и др. Установлено, что серотонин проявляет выраженный фотопротекторный эффект по отношению к молекулам гемопротеидов (феррицитох-рома С, каталазы и оксигемоглобина). По всей вероятности, защитное действие этого биогенного амина может быть обусловлено как конкуренцией его молекул за активные частицы (первичные и пероксидные радикалы) УФ-фотолиза водных растворов белков, так и образованием комплекса серотонин — биополимер, более резистентного по сравнению со свободным белком. [c.266]

Химические агенты, обеспечивающие межклеточное общение, называются первыми посредниками. Они принадлежат к одной из трех групп I) локальные химические медиаторы, которые действуют на клетки, непосредственно окружающие источник сигналов 2) гормоны, секретируемые специализированными эндокринными клетками и распространяющиеся по кровеносным сосудам они взаимодействуют с клетками-мишенями, распределенными по всему телу 3) нейротрансмиттеры, секретируемые нервными клетками они являются близкодействующими химическими медиаторами, адресованными только соседней клетке-мишени (рис. 14.5). У растений нет нервных клеток, но в изобилии содержатся вещества, которые служат нейротрансмиттерами у животных. В апельсинах найден норадреналин, а в бананах — серотонин (Metzner, 1973). Клетки организма реагируют на экстраклеточные сигналы при помощи особых белков — рецепторов, связывающих сигнальные молекулы (Hafen et al., 1987). [c.224]

Различные бактериальные штаммы продуцируют серологически различные токсины, но все они построены одинаковым образом [16] и образуются из неактивного предшественника (претоксина — белка с М 145 000) посредством протеолитиче-ского расщепления одной из пептидных связей. Получающиеся субъединичные пептиды с М 50 000 и 100 ООО связаны дисуль-фидной связью, восстановительное расщепление которой приводит к потере токсичности [17]. Токсин ботулизма связывается специфично с ганглиозидами, но не с цереброзидами или другими липидами. Прочность связывания возрастает с увеличением числа остатков сиаловых кислот в ганглиозиде (т. е. от Gmi к Gti). Возможно, что токсин может также реагировать с гликопротеинами. Токсин ботулизма in vitro селективно связывается с синаптосомами, а in vivo он блокирует химические синапсы посредством ингибирования пресинаптического высвобождения молекулы медиатора. [c.52]

Причиной высвобождения ацетилхолина является деполяризация нервного окончания в результате достигающего его потенциала действия. Однако в отсутствие ионов кальция во внеклеточном пространстве высвобождения медиатора не происходит. Мы уже упоминали, что ионы кальция влияют и на пороговую величину потенциала действия. Сейчас кажется очевидным, что они играют ключевую роль в химической синаптической передаче. Деполяризация нервного окончания увеличивает проницаемость мембраны для ионов кальция и, следовательно, их внутриклеточную концентрацию. Однако кальций, попадающий в нервное окончание, должен выделиться снова, если стимуляция Синапса временно прекращается. Имеются многочисленные доказательства того, что внутриклеточная концентрация кальция регулируется митохондриями и такими белками, как кальмодулин и кальциневрин (гл. 7). Митохондрии располагают очень эффективным кальциевым насосом, а ингибиторы митохондриальной функции вызывают, кроме того, количественное увеличение миниатюрного потенциала концевой пластинки, что также свидетельствует об ингибировании поглощения кальция митохондриями. Неясно, куда именно кальций переносится митохондриями с тем, чтобы они сами не перенасытились этими ионами. Еще меньше известно о молекулярном механизме кальциевой стимуляции высвобождения медиатора. Высказаны соображения о вкладе актомиозиниодобного комплекса, но экспериментальных доказательств этого еще нет. Зависимость кальциевого эффекта от его концентрации показывает, что несколько ионов (возможно, четыре) кооперативно активируют высвобождение кванта медиатора. Ионы Mg + конкурируют с [c.200]

В настоящее время термин рецептор применяется в двух различных значениях. Во-первых, этим термином обозначают первичные приемники сенсорных стимулов — света, осязания, температуры и боли. В этом смысле рецептор представляет собой орган, состоящий из одной или более клеток палочки и колбочки ретины (сетчатки) являются, например, фоторецепторами. Во-вторых, термин рецептор описывает на молекулярном уровне связывающий центр для низкомолекулярного активного соединения. Такое определение опять-таки не вполне точно многие исследователи считают рецептором любой центр, который специфично связывает лиганд независимо от их эндогенного или экзогенного происхождения. Нейрохимики же имеют в виду исключительно центры — мишени эндогенных эффекторов типа гормонов, простагландинов и нейромедиаторов. Согласно такому толкованию, термин рецептор не охватывает участки связывания нейротоксинов в аксональных ионных каналах или на ганглиозидах нервной мембраны он относится в основном к пре- и постсинаптическим рецепторам, которые всегда являются белками, связывающими пресинаптически высвобождающийся медиатор и тем самым обеспечивающими первую стадию химического возбуждения мембраны. Данное определение не исключает того факта, что такие рецепторы, как опиатный, обнаружены и охарактеризованы с помощью экзогенных лекарственных препаратов, и это особенно справедливо в тех случаях когда эндогенный медиатор еще неизвестен. [c.241]

Существенную зависимость научного прогресса от модельных систем можно показать на системе медиатор — рецептор. Понятие рецептор долгое время являлось функциональным описанием, не имеющим молекулярной основы. Успех нейрохимии связан с выделением и химической характеристикой рецепторного белка (гл. 9). В основном это обусловлено выбором идеального материала для модели синаптической передачи нервного импульса электрической ткани электрического угря Ele trophorus ele tri us) и различных видов электрического ската Torpedo) (рис. 12.8 и 12.9). [c.364]

Нервные сигналы переходят от клетки к клетке через синапсы, которые могут быть электрическими (щелевые контакты) или химическими. В химическом синапсе деполяризация пресинаптической мембраны в результате прибытия нервного импульса открывает потенциал-зависимые кальциевые каналы, вызывая тем самым приток Са в клетку, что приводит к освобождению нейромедиатора из синаптических пузырьков. Медиатор диффундирует в синаптическую щель и связывается с рецепторными белками в мембране постсинаптической клетки в конечном итоге медиатор удаляется из синаптической щели путем диффузии, ферментативного расщепления или обратного поглощения выделившей его клеткой. Через рецепторные белки, образующие лиганд-зависимые каналы, реализуется быстрый постсинаптический эффект нейромедиатора-открытие каналов приводит к возникновению возбуждающего или тормозного постсинаптического потенциам в соответствии с ионной специфичностью каналов. При участии рецепторов, сопряженных с ферментог ми, например с аденилатциклазой, обычно осуществляются медленные и более продолжительные эффекты. [c.111]

Известно 3 варианта химической коммуникации клеток внутри животного организма, различающиеся по расстояниям, на которых они действуют 1) эндокринная и 2) паракринная сигнализация, а также 3) синаптическая передача. В первом случае выделяемые эндокринными клетками сигнальные молекулы-гормоны разносятся током крови по всему организму и достигают самых удаленных клеток-мишеней во втором случае из-за быстрой инактивации и/или связывания клетками-мишенями сигнальные молекулы-медиаторы диффундируют на расстояния порядка миллиметра наконец, при синаптической передаче диффузия ограничивается расстояниями около 0,05 м. Во всех случаях диффузия сигнальной молекулы должна завершаться ее связыванием с особым белком клетки-мишени — рецептором. [c.258]

Рис. 42. Строение химического синапса и эквивалентная схема, поясняющая механизм его действия а — Слева терминаль аксона (Л) и пресинаптическая мембрана с кальциевыми каналами (Г) внутри синаптического утолщения видны везикулы, наполненные медиатором (В), и митохондрии (Б). Е — синаптическая щель, разделяющая синаптическое утолщение и клетку-мишонь. В ност-синаптическую мембрану (Д) встроены молекулы белка-рецептора, каналы которого открываются при действии медиатора, б — Эквивалентная электрическая схема клетки-мишени С — емкость мембраны, й общ — проводимость несинаптической мембраны, V — источник э.д.с., создающий ПП, — проводимость постсинаптической мембраны, которая сильно растет при действии медиатора

Но каким способом лимфоцит делает отверстия в мембране атакованной им клетки Ведь отверстие, сделанное, например, микроэлектродом, вовсе не приводит к гибели клетки после вынимания микроэлектрода рана в мембране быстро затягивается. Оказалось, что лимфоцит при контакте с жертвой выбрасывает из особых пузырьков молекулы специального белка (этот процесс очень похож на выделение медиатора в химических синапсах). Эти молекулы встраиваются в мембрану жертвы и из нескольких таких молекул-субъединиц возникает трубка, продырявливающая мел1брапу. Белок, образующий такую трубку, назвалп перфорпном. Возникающий в мембране перфори- [c.281]

Нервные сигналы передаются от клетки к клетке через синапсы, которые могут быть электрическими (щелевые контакты) или химическими. В химическом синапсе в результате деполяризации пресипаптической мембраны поо действием нервного импульса открываются потенциал-зависимые кальциевые каналы, что приводит к притоку ионов Са, которые в свою очередь вызывают высвобождение нейромедиатора из синаптических пузырьков путем экзоцитоза. Медиатор диффундирует через синаптическую щель и связывается рецепторными белками в мембране постсинаптической клетки. Из синаптической щели медиатор быстро удаляется путем диффузии, ферментативного расщепления или ж всасывания окончанием аксона или глиальными клетками. Рецептори, пейромедиаторов можно подразделить на связанные и не связанные [c.318]

В середине ХК в. известный физиолог животных Клод Бернар, рассматривая явления раздражимости как одно из главных свойств всего живого, высказал мысль о существовании общих механизмов восприятия и быстрой реакции организмов на внешние воздействия. В своей книге Жизненные явления общие животным и растениям он писал Способность, составляющая существенное условие всех явлений жизни у растений, как и животного, существует в самой простейшей степени... Эта способность есть раздражимость . Основанием для такого вывода послужили опыты по влиянию анестетиков на быстрое складывание листьев мимозы при механическом раздражении. Он установил, что у растений наблюдается такое же подавление анестетиками проведения импульса возбуждения, как и у животных. Однако молекулярные механизмы раздражимости, включающие восприятие внешнего стимула, передачу информации о нем и ответные реакции начали изучаться лишь в XX в. Это было обусловлено практическими потребностями медицины, связанными с поиском обезболивающих и успокаивающих лекарственных средств, что, в свою очередь, стимулировало научные исследования по изучению вос1фиятия, передаче и выяснению закономерностей вызываемых реакций под воздействием внешнего стимула. Последнее привело к открытию механизма химической передачи возбуждения от клетки к клетке с помощью низкомолекулярных посредников - медиаторов аце-тилхолина, дофамина, норадреналина, адреналина, серотонина и др. соединений. В нервной клетке эти соединения содержатся в специальных секреторных пузырьках и освобождаются при возбуждении в очень узкое пространство (1 нм) между контактирующими клетками -синаптическую щель. Свободный медиатор связывается с белками-рецепторами соседней клетки, в результате происходит открывание ионных каналов в плазматической мембране, и ионы поступают в клетку по электрохимическому градиенту, вызывая изменения электрического потенциала клетки. Таким образом, химическая информация преобразуется в электрическую. Взаимодействие медиатора с рецептором может реализоваться и по другому механизму -через включение систем внутриклеточных вторичных посредников, которые регулируют активность ферментов в югетке. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология