Сигнальні речовини, що діють на органо-тканинному рівні організації живої системи - студопедія

Цитокіни та їх рецептори. Функції цитокінів як сигнальних молекул.

Регуляція процесів проліферації та апоптозу клітин тканини.

Ендокринний, паракрінний і нейрокрінний механізми передачі хімічного сигналу тканин і органів.

Сигнальні речовини, що діють на органо-тканинному рівні організації живої системи.

Комунікація на органо-тканинному і організмовому рівні.

Можна виділити наступні групи сигнальних речовин:

Газотрансміттери - молекули речовин, що знаходяться при стандартних умовах в газоподібному стані, синтезовані клітинами живого організму, які беруть участь у передачі сигналу між клітинами. До газотрансміттерам відносять NO, CO і H2 S.

Гормони є основними гуморальними регуляторами фізіологічних функцій організму, і в даний час добре відомі їхні властивості, процеси біосинтезу і механізми дії.

У підтримці впорядкованості та узгодженості всіх фізіологічних і метаболічних процесів живого організму бере участь близько 100 гормонів і нейромедіаторів.

Гормони - це біологічно активні речовини, які синтезуються в малих кількостях в Спеціалізована клітинах ендокринної системи і через циркулюючі рідини (наприклад, кров) доставляються до клітин-мішеней, де роблять свій регулюючий вплив.

Гормони, як і інші сигнальні молекули, мають деякими загальними властивостями:

· Виділяються з виробляють їх клітин в позаклітинний простір;

· Не є структурними компонентами клітин і не використовуються як джерело енергії;

· Здатні специфічно взаємодіяти з клітинами, що мають рецептори для даного гормону;

· Мають дуже високою біологічною активністю - ефективно діють на клітини в дуже низьких концентраціях (близько 10-6-10-11 моль / л).

Ознаки, за якими гормони відрізняються від інших сигнальних молекул наступні:

· Синтез гормонів відбувається в особливих клітинах ендокринної системи, при цьому синтез гормонів є основною функцією ендокринних клітин;

· Гормони секретуються в кров, частіше в венозну, іноді в лімфу (інші сигнальні молекули можуть досягати клітин-мішеней без секреції в циркулюючі рідини);

· Телекрінний ефект (або дистантное дію) - гормони діють на клітини-мішені на великій відстані від місця синтезу;

· Гормони є високоспеціфічнимі речовинами по відношенню до клітин-мішеней.

За хімічною будовою можна виділити чотири класи гормонів:

До першого класу відносяться гормони гіпоталамуса і гіпофіза (в цих залозах синтезуються пептиди і деякі білки), а також гормони підшлункової та паращитовидної залоз і один з гормонів щитовидної залози.

До другого класу відносяться аміни, які синтезуються в мозковому шарі надниркових залоз і в епіфізі, а також йод-містять гормони щитовидної залози.

Третій клас - це стероїдні гормони, які синтезуються в корі надниркових залоз і в статевих залозах. За кількістю вуглецевих атомів стероїди відрізняються один від одного:

С21 - гормони кори надниркових залоз і прогестерон;

С19 - чоловічі статеві гормони - андрогени і тестостерон;

С18 - жіночі статеві гормони - естрогени.

Загальним для всіх стероїдів є наявність стеранового ядра.

До четвертого класу відносять простагландини - жирні кислоти, що містять Циклопентанова кільце і кілька подвійних зв'язків.

Гормони впливають на клітини-мішені.

Клітини-мішені - це клітини, які специфічно взаємодіють з гормонами за допомогою спеціальних білків-рецепторів. Ці білки-рецептори розташовуються на зовнішній мембрані клітини, або в цитоплазмі, або на ядерній мембрані і на інших органелах клітини.

Біохімічні механізми передачі сигналу від гормону в клітку-мішень.

Будь-білок-рецептор складається, мінімум з двох доменів (ділянок), які забезпечують виконання двох функцій:

перетворення і передачу отриманого сигналу в клітину.

Яким чином білок-рецептор дізнається ту молекулу гормону, з якої він може взаємодіяти?

Один з доменів білка-рецептора має в своєму складі ділянку, комплементарний якоїсь частини сигнальної молекули. Процес зв'язування рецептора з сигнальної молекулою схожий на процес утворення фермент-субстратного комплексу і може визначається величиною константи спорідненості.

Є три типи таких захворювань.

Пов'язані з недостатністю синтезу білків-рецепторів.

Пов'язані зі зміною структури рецептора - генетичних дефекти.

Пов'язані з блокуванням білків-рецепторів антитілами.

Механізми дії гормонів на клітини-мішені.

Залежно від будови гормону існують два види зв'язку. Якщо молекула гормону ліпофільних, (наприклад, стероїдні гормони), то вона може проникати через ліпідний шар зовнішньої мембрани клітин-мішеней. Якщо молекула має великі розміри або є полярною, то її проникнення всередину клітини неможливо. Тому для ліпофільних гормонів рецептори знаходяться всередині клітин-мішеней, а для гідрофільних - рецептори знаходяться в зовнішній мембрані.

Для отримання клітинної відповіді на гормональний сигнал в разі гідрофільних молекул діє внутрішньоклітинний механізм передачі сигналу. Це відбувається за участю речовин, яких називають другими посередниками. Молекули гормонів дуже різноманітні за формою, а "другі посередники" - немає.

Надійність передачі сигналу забезпечує дуже високу спорідненість гормону до свого білку-рецептора.

Що таке посередники, які беруть участь у внутрішньоклітинної передачі гуморальних сигналів?

Це циклічні нуклеотиди (цАМФ і цГМФ), інозітолтріфосфат, кальцій-зв'язуючий білок - кальмодулін, іони кальцію, ферменти, що беруть участь в синтезі циклічних нуклеотидів, а також протеїнкінази - ферменти фосфорилювання білків. Всі ці речовини беруть участь в регуляції активності окремих ферментних систем в клітинах-мішенях.

Нагадаємо, що існує два основні методи передачі сигналу в клітини-мішені від сигнальних молекул з мембранним механізмом дії:

аденілатціклазную (або гуанілатціклазная) системи;