Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Механизмы передачи химических сигналов в клетки.
Значение темы: процесс изучения темы направлен на формирование у выпускника следующих компетенций: ОК-1; ОК-5; ОПК-1; ОПК-2; ОПК-7; ОПК-9; ПК-5.
Цель занятия: после изучения темы студент должен:
Знать: Зн. 1, Зн. 2, Зн. 3, Зн. 4, Зн. 5, Зн. 6, Зн. 7, Зн. 8, Зн. 9.
Уметь: Ум. 1, Ум. 2, Ум. 3, Ум. 4, Ум. 5; Ум. 6, Ум. 7, Ум. 8, Ум. 9.
Владеть: Вл. 1.
Основные фундаментальные положения
Сигнальная молекула, специфически взаимодействующая с мембранным рецептором, называется первичным мессенджером.
Рецепторы клеточной мембраны, активированные первичными мессенджерами (гормоны, нейромедиаторы, эийкозаноиды и др.), передают полученную информацию ферментам, которые реализуют каскад передачи сигнала, обеспечивающий его усиление в несколько сот раз. При этом, рецепторы или сами обладают каталитической активностью, или способствуют образованию вторичных мессенджеров, запускающих цепь ферментативных реакций.
Роль вторичных мессенджеров выполняют молекулы и ионы: цАМФ, цГМФ, ИФ3, ДАГ, Са2+.
Гормоны с липофильными свойствами способны проникать через мембрану в клетку и вступать в контакт с рецепторами, находящимися в цитозоле. В виде комплекса гормон-рецептор они премещаются в ядро клетки, где избирательно влияют на ее геном.
Характер изменений метаболизма в клетке зависит не столько от гормонов, сколько от рецепторов, какими клетка располагает.
Вопросы для изучения темы
1. Сигнальные молекулы и способы передачи химического сигнала в клетку. Виды сигнальных молекул и рецепторов.
2. Цитозольно-ядерный механизм передачи сигнала липофильными сигнальными молекулами: универсальная последовательность событий.
3. Мембранно-цитозольный/внутриклеточный механизм передачи сигнала гидрофильными молекулами. G-белки (структура и функции). Виды вторичных посредников и их роль в сигнальной трансдукции. Аденилатциклазный и инозитолфосфатный механизмы.
4. Фосфолипазы и связанные с ними сигнальные пути на примере арахидоновой кислоты.
5. Са-зависимые протеинкиназы и протеинфосфатазы.
6. Передача сигнала с помощью каталитических рецепторов, обладающих собственной тирозинкиназной или гуанилатциклазной активностью. Каталитический рецептор инсулина.
7. Амплификация (усиление) сигнального эффекта в ходе внутриклеточных реакций.
Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение
1. Молекулярное и функциональное разнообразие клеточных рецепторов.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите группы рецепторов, обуславливающих способность клеток к специфическому взаимному узнаванию и адгезии?
2. Приведите примеры интегринов и их функции.
3. Приведите примеры белков семейства трансмембранных Са2+-зависимых гликопротеинов, участвующих в межклеточной адгезии.
4. Перечислите основные механизмы трансмембранной передачи информации.
5. Опишите структуру и механизм действия α- и β-адренорецепторов.
6. Какой тип адренорецепторов присутствует в адипоцитах? Гепатоцитах?
7. Что такое тирозиновые протеинкиназы? На какие два вида подразделяют тирозиновые протеинкиназы?
8. К какой группе рецепторов относятся рецепторы к инсулину? Опишите многообразие эффектов инсулинового рецептора.
9. Опишите структуру рецептора к инсулину.
10. Обозначьте роль гуанилатциклазы в передаче гормонального сигнала.
11. Перечислите специфические регуляторы гуанилатциклазы.
12. По каким структурным компонентам принято различать все G-белки?
13. Что такое активированная форма G-белка?
14. Дополните предложение. "Активированная субъединица G-белка может взаимодействовать с __________ и изменять их активность".
15. О каком ферменте идет речь? «Фермент относится к группе интегральных белков клеточной мембраны. Его цитоплазматические домены имеют два каталитических центра, ответственных за образование цАМФ».
16. Изобразите участок цитоплазматической мембраны со встроенной молекулой аденилатциклазы, обозначьте на схеме три ее компонента и участки для связывания цАМФ и цГМФ.
17. Какие реакции катализируют фосфолипазы?
18. Какие вторичные посредники образуются при гидролизе фосфатидилинозитол-4,5-бифосфата?
19. Дополните предложение. «Присоединение цАМФ к ________ субъединицам протеинкиназы А приводит к изменению конформации последних и снижению сродства к _________ субъединицам С».
20. Протеинкиназы А участвуют в _________ системе передачи сигнала, а протеинкиназы С участвуют в _________ системе передачи сигнала.
21. Какие ферменты обеспечивают гидролиз цАМФ в клетке?
22. Определите последовательность событий:
а) присоединение комплекса гормон-рецептор к G-ГДФ снижает сродство α-субъединицы G-белка к ГДФ и увеличивает сродство к ГТФ. ГДФ замещается на ГТФ;
б) происходит образование комплекса «гормон-рецептор- G-ГДФ»;
в) происходит образование цАМФ из АТФ;
г) взаимодействие α-субъединицы G-белка с аденилатциклазой.
23. В функционировании инозитолфосфатной системы принимают участие (выбрать правильное): рецептор, ионы Са2+, фосфолипаза С, аденилатциклаза, ферменты цитоплазмы.
24. Какова роль белка кальмодулина в инозитолфосфатной передаче сигнала?
25. Определите последовательность событий в клетке, происходящих при связывании тироксина с внутриклеточным рецептором:
а) тироксин проходит через двойной липидный слой клеточной мембраны;
б) комплекс гормон-рецептор проходит в ядро, взаимодействует с регуляторной нуклеотидной последовательностью в ДНК;
в) взаимодействие гормона с рецептором приводит к изменению конформации рецептора;
г) изменяется количество белков, которые могут влиять на метаболизм клетки;
д) увеличивается или уменьшается скорость транскрипции и трансляции.
Ситуационные задачи
1.Выберите один правильный ответ:
Протеинкиназа С:
A. Фермент аденилатциклазной системы;
Б. Ингибируется ГЛЮТ-белками;
B. Имеет центр для связывания цАМФ;
Г. Фосфорилирует специфические белки по серину и треонину;
Д. Активируется лигандами: ФС, ДАГ, Ca2+;
2.Выполните цепное задание.
а) «Заякоренными» белками мембран являются:
A. Протеинкиназа С;
B. Аденилатциклаза;
Б. G-белки;
Г. Адренорецепторы.
б) Эти белки могут активировать фермент:
A. Аденилатциклазу;
B. Протеинкиназу С;
Б. Фосфодиэстеразу;
Г. Протеинкиназу А.
в) Выбранный Вами фермент входит в состав:
A. Аденилатциклазной системы;
Б. Системы передачи сигнала стероидных гормонов;
B. Инозитолфосфатной системы;
Г. Гуанилатциклазной системы.
г) Активация этого фермента приводит к повышению концентрации в клетке:
A. Ca2+;
Б. цАМФ;
B. АМФ;
Г. Кальмодулина;
Д. цГМФ.
д) Данное вещество активирует:
A. Протеинкиназу G;
Б. Ca2+ -кальмодулин зависимую протеинкиназу;
B. Протеинкиназу С;
Г. Протеинкиназу А.
е) Активированный фермент:
A. Фосфорилирует белки по тирозину;
Б. Фосфорилирует белки по серину и треонину;
B. Взаимодействует с липидами мембран;
Г. Катализирует образование цАМФ.
ж) Это приводит к:
A. Повышению активности ферментов;
Б. Изменению локализации ферментов;
B. Понижению активности ферментов;
Г. Изменению скорости метаболических процессов.
з) Нарисуйте все компоненты системы передачи сигнала, о которой идёт речь в тестовом задании.
3.Установите соответствие.
A. Стероидный гормон;
Б. Пептидный гормон;
B. Оба;
Г. Ни один.
1. Может передавать сигнал при участии рецепторов с тирозинкиназной активностью;
2. Выделяется в синаптическую щель;
3. Влияет на метаболизм в клетках-мишенях;
4. Имеет высокое сродство к цитоплазматическим или ядерным рецепторам.
4. Установите соответствие:
A. Na-/K+-АТФаза;
Б. Ca2+ -АТФаза;
B. Оба переносчика;
Г. Ни один из них.
1. Переносит ионы против градиента концентрации;
2. Не обладает специфичностью;
3. Состоит из десяти транмембранных доменов;
4. Тетрамер, состоящий из α и β субъединиц.
5. Выполните цепное задание.
а) Одним из основных составляющих цитоплазматических мембран клеток является:
A. Эфир холестерола;
Б. Диацилглицерол;
B. Фосфатидилсерин;
Г. Кардиолипин;
Д. Триацилглицерол.
б) Данное соединение клеточной мембраны участвует в активации фермента:
A. Протеинкиназы С;
Б. Аденилатциклазы;
B. Протеинкиназы А;
Г. Фосфолипазы С;
Д. Протеинкиназы G.
в) Помимо этого липида, лигандом-активатором данного фермента является:
A. цАМФ;
Б. ФИФ2 (фосфатидилинозитолдисфосфат);
B. цГМФ;
Г. Кальмодулин;
Д. Диацилглицерол.
г) Это вещество образуется под действием фермента:
A. Протеинкиназы С;
Б. Фосфолипазы С;
B. Протеинкиназы G;
Г. Протеинкиназы А;
Д. Аденилатциклазы.
д) Этот фермент входит в состав:
A. Инозитолфосфатной системы;
Б. Системы передачи сигнала стероидных гормонов;
B. Аденилатциклазной системы;
Г. Гуанилатциклазной системы.
е) Вторичным посредником (вестником) в этой системе передачи сигнала является:
A. Ca2+;
Б. Кальмодулин;
B. цАМФ;
Г. ФС (фосфатидилсерин);
Д. цГМФ.
ж) Увеличение концентрации этого посредника в клетке регулируется:
A. ИФ3 (инозитол-1,4,5-трифосфатом);
Б. Протеинкиназой С;
B. Протеинкиназой А;
Г. Ca2+.
з) Это вещество образуется в результате гидролиза:
A. ФС;
Б. ФИФ2;
B. ДАГ (диацилглицерола);
Г. АТФ (аденазилтрифосфата).
к) Нарисуйте все компоненты системы передачи сигнала, о котором идёт речь в тестовом задании.
6. Инсулин, воздействуя на адипоциты, повышает скорость метаболизма глюкозы в этих клетках. Установите порядок событий, начиная с воздействия инсулина на клетку-мишень:
A. Меняется активность ферментов, участвующих в метаболизме глюкозы;
Б. Инсулин взаимодействует с α-субъединицей рецептора;
B. Увеличивается скорость фосфорилирования ферментов;
Г. Происходят кооперативные конформационные изменения рецептора инсулина;
Д. Активируется аутофосфорилирование по тирозину.
7. Установите соответствие.
A. Gs (стимулирующие белки);
Б. Gi (ингибирующие белки);
B. Обе группы;
Г. Ни одна из групп.
1. Участвует в активации аденилатциклазы;
2. Состоит из 3-х субъединиц α,β,γ;
3. Активирует фосфолипазу С;
4. Может взаимодействовать с α2 -адренорецептором.
8. Выберите один правильный ответ. цГМФ:
A. Образуется из ГМФ;
Б. Регулирует активность гуанилатциклазы;
B. Снижает активность фосфодиэстеразы;
Г. Повышает активность протеинкиназы А;
Д. Образуется в клетке под действием гуанилатциклазы.
9. Некоторые лекарственные препараты - кофеин и теофиллин - угнетают действие фермента фосфодиэстеразы, катализирующего реакцию расщепления цАМФ. Как изменится количество жирных кислот в крови при введении этих препаратов? Покажите схему действия адреналина на жировую клетку и укажите место действия этих препаратов.
10. Сокращение сердечной мышцы активируют ионы Са2+, содержание которых в цитозоле клетки повышается за счет функционирования цАМФ-зависимых переносчиков цитоплазматической мембраны. В свою очередь, концентрация цАМФ в клетках регулируется двумя сигнальными молекукулами – адреналином и ацетилхолином. Причем известно, что адреналин, взаимодействуя с β2–адренорецепторами, повышает концентрацию цАМФ в клетках миокарда и стимулирует сердечный выброс, а ацетилхолин, взаимодействуя с М2–холинорецепторами, снижает уровень цАМФ и сократимость миокарда. Объясните, почему два первичных мессенджера, используя одну и ту же систему трансдукции сигнала, вызывают различный клеточный ответ. Для этого:
а) представьте схему передачи сигнала для адреналина и ацетилхолина;
б) укажите различие в каскадах передачи сигналов этих мессенждеров.
Лабораторная работа
1. Определение в плазме крови и моче показателей функционального состояния гормональной системы организма.
Тема №18
Дата: 2019-03-05, просмотров: 462.