Vai transmembrānas jonu strāvas.

Vielu, kas specifiski saistās ar receptoru, sauc par šī receptora ligandu. Ķermeņa iekšpusē tas parasti ir hormons vai neirotransmiters vai to mākslīgie aizstājēji, ko izmanto kā zāles un indes (agonistus). Daži ligandi, gluži pretēji, bloķē receptorus (antagonistus). Runājot par maņām, ligandi ir vielas, kas iedarbojas uz ožas vai garšas receptoriem. Turklāt redzes receptoru molekulas reaģē uz gaismu, un dzirdes un taustes orgānos receptori ir jutīgi pret mehāniskām ietekmēm (spiedienu vai stiepšanos), ko izraisa gaisa vibrācijas un citi stimuli. Ir arī termojutīgi receptoru proteīni un receptoru proteīni, kas reaģē uz membrānas potenciāla izmaiņām.

Enciklopēdisks YouTube

• 1 / 5

  Šūnu receptorus var iedalīt divās galvenajās klasēs - membrānas receptoros un intracelulārajos receptoros.

  Membrānas receptori

  “Antenu” funkcija ir atpazīt ārējos signālus. Divu blakus esošo šūnu atpazīšanas reģioni var nodrošināt šūnu adhēziju, saistoties viens ar otru. Tas ļauj šūnām diferenciācijas procesā orientēties un izveidot audus. Atpazīšanas vietas ir arī atsevišķās šķīdumā esošās molekulās, tāpēc tās selektīvi uzņem šūnas, kurām ir komplementāras atpazīšanas vietas (piemēram, ZBL uzņem ZBL receptori).

  Divas galvenās membrānu receptoru klases ir metabotropie receptori un jonotropie receptori.

  Jonotropie receptori ir membrānas kanāli, kas atveras vai aizveras, saistoties ar ligandu. Iegūtās jonu strāvas izraisa izmaiņas transmembrānas potenciālu starpībā un rezultātā šūnu uzbudināmībā, kā arī maina intracelulāro jonu koncentrāciju, kas sekundāri var izraisīt intracelulāro mediatoru sistēmu aktivizēšanos. Viens no vispilnīgāk pētītajiem jonotropajiem receptoriem ir n-holīnerģiskais receptors.

  Metabotropie receptori ir saistīti ar intracelulāro kurjeru sistēmām. Izmaiņas to konformācijā, saistoties ar ligandu, izraisa bioķīmisko reakciju kaskādes sākšanos un, visbeidzot, izmaiņas šūnas funkcionālajā stāvoklī. Galvenie membrānas receptoru veidi:

  1. Heterotrimēri ar G proteīnu saistītie receptori (piemēram, vazopresīna receptori).
  2. Receptori ar raksturīgu tirozīna kināzes aktivitāti (piemēram, insulīna receptors vai epidermas augšanas faktora receptors).

  Ar G proteīnu saistītie receptori ir transmembrānas proteīni, kuriem ir 7 transmembrānas domēni, ekstracelulārais N gals un intracelulārs C gals. Ligandu saistīšanās vieta atrodas uz ārpusšūnu cilpām, G proteīnu saistošais domēns atrodas netālu no C-gala citoplazmā.

  Receptora aktivizēšana izraisa tā α-apakšvienības disociāciju no βγ-apakšvienības kompleksa un tādējādi tiek aktivizēta. Pēc tam tas vai nu aktivizē, vai, gluži pretēji, deaktivizē fermentu, kas ražo otros sūtņus.

  Receptori ar tirozīna kināzes aktivitāti fosforilē turpmākos intracelulāros proteīnus, bieži arī proteīnkināzes, un tādējādi pārraida signālu šūnā. Strukturāli tie ir transmembrānas proteīni ar vienu membrānas domēnu. Parasti homodimēri, kuru apakšvienības ir saistītas ar disulfīda tiltiem.

  Intracelulārie receptori

  Intracelulārie receptori parasti ir transkripcijas faktori (piemēram, glikokortikoīdu receptori) vai proteīni, kas mijiedarbojas ar transkripcijas faktoriem. Lielākā daļa intracelulāro receptoru saistās ar ligandiem citoplazmā, kļūst aktīvi, kopā ar ligandu tiek transportēti šūnas kodolā, kur tie saistās ar DNS un vai nu inducē vai nomāc noteikta gēna vai gēnu grupas ekspresiju.
  Slāpekļa oksīdam (NO) ir īpašs darbības mehānisms. Iekļūstot caur membrānu, šis hormons saistās ar šķīstošo (citozolisko) guanilāta ciklazi, kas ir gan slāpekļa oksīda receptors, gan enzīms, kas sintezē otro vēstnesi cGMP.

  Intracelulāro hormonālo signālu pārraides pamatsistēmas

  Adenilāta ciklāzes sistēma

  Adenilāta ciklāzes sistēmas centrālā daļa ir enzīms adenilāta ciklāze, kas katalizē ATP pārvēršanos par cAMP. Šo fermentu var stimulēt G s proteīns (no angļu valodas stimulējošais) vai inhibēt ar G i proteīnu (no angļu valodas inhibējošs). Pēc tam cAMP saistās ar no cAMP atkarīgu proteīnkināzi, ko sauc arī par proteīnkināzi A, PKA. Tas noved pie tā aktivācijas un sekojošas efektorolbaltumvielu fosforilēšanas, kas šūnā veic kādu fizioloģisku lomu.

  Fosfolipāzes-kalcija sistēma

  G q proteīni aktivizē enzīmu fosfolipāzi C, kas sadala PIP2 (membrānas fosfoinozītu) divās molekulās: inozitola-3-fosfātā (IP3) un diacilglicerīdā. Katra no šīm molekulām ir otrais vēstnesis. IP3 tālāk saistās ar saviem receptoriem uz endoplazmatiskā retikuluma membrānas, kas izraisa kalcija izdalīšanos citoplazmā un daudzu šūnu reakciju sākšanos.

  Guanilāta ciklāzes sistēma

  Šīs sistēmas centrālā molekula ir guanilāta ciklaze, kas katalizē GTP pārvēršanos par cGMP. cGMP modulē vairāku enzīmu un jonu kanālu aktivitāti. Ir vairākas guanilāta ciklāzes izoformas. Vienu no tiem aktivizē slāpekļa oksīds NO, otrs ir tieši saistīts ar priekškambaru natriurētiskā faktora receptoru.

  cGMP kontrolē ūdens apmaiņu un jonu transportu nierēs un zarnās un kalpo kā relaksācijas signāls sirds muskuļos.

  Receptoru farmakoloģija

  Parasti receptori spēj saistīties ne tikai ar galvenajiem endogēnajiem ligandiem, bet arī ar citām strukturāli līdzīgām molekulām. Šis fakts ļauj izmantot eksogēnas vielas, kas saistās ar receptoriem un maina to stāvokli kā zāles vai indes.

  Piemēram, endorfīnu receptori, neiropeptīdi, kuriem ir svarīga loma sāpju un emocionālā stāvokļa modulēšanā, arī saistās ar morfīna grupas zālēm. Receptoram papildus galvenajai vietai jeb “vietai”, kas saistās ar šim receptoram raksturīgu hormonu vai mediatoru, var būt arī papildu allosteriskās regulēšanas vietas, pie kurām saistās citas ķīmiskās vielas, modulējot (mainot) receptora reakciju uz galveno. hormonālais signāls - tā pastiprināšana vai vājināšana vai galvenā signāla aizstāšana. Klasisks šāda receptora piemērs ar vairākām saistīšanās vietām dažādām vielām ir gamma-aminosviestskābes A apakštipa (GABA) receptors. Papildus paša GABA saistīšanās vietai tai ir arī saistīšanās vieta benzodiazepīniem (“benzodiazepīna vieta”), barbiturātu saistīšanās vieta (“barbiturāta vieta”) un saistīšanās vieta neirosteroīdiem, piemēram, alopregnenolonam (“steroīdu vieta”). ”).

  Daudzu veidu receptori var atpazīt vairākas dažādas ķīmiskās vielas ar vienu un to pašu saistīšanās vietu, un atkarībā no konkrētās pievienotās vielas var būt vairāk nekā divās telpiskās konfigurācijās – ne tikai “ieslēgts” (hormons uz receptora) vai “izslēgts” (bez hormona). uz receptoru) ), kā arī vairākos starpposmos.

  Vielu, kas, saistoties ar receptoru, 100% var izraisīt receptora pārslēgšanos uz 100% ieslēgtu konfigurāciju, sauc par pilnu receptoru agonistu. Vielu, kas ar 100% varbūtību, saistoties ar receptoru, liek tai pārslēgties uz “100% off” konfigurāciju, sauc par apgriezto receptoru agonistu. Viela, kas izraisa receptora pāreju uz kādu no starpkonfigurācijām vai izraisa receptora stāvokļa izmaiņas nevis ar 100% varbūtību (tas ir, daži receptori, saistīties ar šo vielu, ieslēgsies vai izslēgsies, bet daži nebūs), sauc par daļēju receptoru agonistu. Saistībā ar šādām vielām tiek lietots arī termins agonists-antagonists. Vielu, kas saistoties nemaina receptora stāvokli un tikai pasīvi novērš hormona vai mediatora saistīšanos ar receptoru, sauc par konkurējošu antagonistu jeb receptoru blokatoru (antagonisma pamatā nav receptora izslēgšana, bet bloķēšana tā dabiskā liganda saistīšanās ar receptoru).

  Parasti, ja kādai eksogēnai vielai ir receptori ķermeņa iekšienē, tad organismā ir arī endogēnie ligandi šim receptoram. Piemēram, benzodiazepīna endogēnie ligandi

  Aizsardzības funkcija

  Asinis un citi šķidrumi satur olbaltumvielas, kas var nogalināt vai palīdzēt neitralizēt baktērijas. Asins plazmas sastāvā ietilpst antivielas – olbaltumvielas, no kurām katra atpazīst noteikta veida mikroorganismus vai citus svešķermeņus –, kā arī komplementa sistēmas aizsargājošie proteīni. Ir vairākas antivielu klases (šīs olbaltumvielas tiek sauktas arī par imūnglobulīniem), visizplatītākais no tiem ir imūnglobulīns G. Siekalas un asaras satur proteīnu lizocīmu, fermentu, kas noārda mureīnu un iznīcina baktēriju šūnu sienas. Inficējoties ar vīrusu, dzīvnieku šūnas izdala proteīnu, ko sauc par interferonu, kas neļauj vīrusam vairoties un veidoties jaunām vīrusa daļiņām.

  Mikroorganismu aizsargfunkciju veic arī mums nepatīkamās olbaltumvielas, piemēram, mikrobu toksīni – holēras toksīns, botulisma toksīns, difterijas toksīns u.c. Bojājot mūsu organisma šūnas, tie pasargā no mums mikrobus.

  Receptoru funkcija

  Olbaltumvielas kalpo signālu uztveršanai un pārraidīšanai. Fizioloģijā pastāv receptoršūnas jēdziens, t.i. šūna, kas uztver noteiktu signālu (piemēram, redzes receptoru šūnas atrodas acs tīklenē). Bet receptoru šūnās šo darbu veic receptoru proteīni. Tādējādi acs tīklenē esošais proteīns rodopsīns uztver gaismas kvantus, pēc tam tīklenes šūnās sākas notikumu kaskāde, kas noved pie nervu impulsa rašanās un signāla pārnešanas uz smadzenēm.

  Receptoru proteīni ir atrodami ne tikai receptoru šūnās, bet arī citās šūnās. Ļoti svarīga loma organismā ir hormoniem – vielām, ko izdala dažas šūnas un kas regulē citu šūnu darbību. Hormoni saistās ar īpašām olbaltumvielām - hormonu receptoriem uz virsmas vai mērķa šūnu iekšpusē.

  Regulējošā funkcija

  Daudzi (lai gan ne visi) hormoni ir olbaltumvielas - piemēram, visi hipofīzes un hipotalāma hormoni, insulīns utt. Vēl viens proteīnu piemērs, kas veic šo funkciju, ir intracelulārie proteīni, kas regulē gēnu darbību.

  Daudzi proteīni var veikt vairākas funkcijas.

  Olbaltumvielu makromolekulas sastāv no b-aminoskābēm. Ja polisaharīdu sastāvs parasti ietver vienu un to pašu “vienību” (dažreiz divas), atkārtojot daudzas reizes, tad olbaltumvielas tiek sintezētas no 20 dažādām aminoskābēm. Kad proteīna molekula ir samontēta, daži proteīna aminoskābju atlikumi var tikt ķīmiski mainīti, tādējādi “nobriedušajos” proteīnos var atrast vairāk nekā 30 dažādu aminoskābju atlikumu. Šī monomēru daudzveidība nodrošina arī dažādas bioloģiskās funkcijas, ko veic proteīni.

  b-aminoskābēm ir šāda struktūra:

  

  šeit R ir dažādas atomu grupas (radikāļi) dažādām aminoskābēm. Oglekļa atoms, kas ir vistuvāk karboksilgrupai, ir apzīmēts ar grieķu burtu b; tieši ar šo atomu ir savienota aminogrupa b-aminoskābju molekulās.

  Neitrālā vidē aminogrupa uzrāda vājas bāzes īpašības un piesaista H+ jonu, un karboksilgrupa uzrāda vāji skābas īpašības un disociējas ar šī jona izdalīšanos, tā ka, lai gan kopumā molekulas kopējais lādiņš nemainīsies, tas vienlaikus nesīs pozitīvi un negatīvi lādētu grupu.

  Atkarībā no R radikāļa rakstura izšķir hidrofobās (nepolārās), hidrofilās (polārās), skābās un sārmainās aminoskābes.

  Skābajām aminoskābēm ir otrā karboksilgrupa. Tas ir nedaudz spēcīgāks par etiķskābes karboksilgrupu: asparagīnskābē puse karboksilgrupu ir atdalīta pie pH 3,86, glutamīnskābē - pie pH 4,25, bet etiķskābē - tikai pie 4,8. No sārmainām aminoskābēm spēcīgākais ir arginīns: puse no tā sānu radikāļiem saglabā pozitīvu lādiņu pie pH 11,5. Lizīnam ir sānu radikālis, kas ir tipisks primārais amīns un paliek pusjonizēts pie pH 9,4. Vājākā no sārmainām aminoskābēm ir histidīns, tā imidazola gredzens ir pusprotonēts pie pH 6.

  Starp hidrofilajām (polārajām) ir arī divas aminoskābes, kas var jonizēties pie fizioloģiskā pH - cisteīns, kurā SH grupa var ziedot H+ jonu kā sērūdeņradis, un tirozīns, kuram ir vāji skāba fenola grupa. Tomēr šī spēja tajos ir ļoti vāji izteikta: pie pH 7 cisteīns tiek jonizēts par 8%, bet tirozīns - par 0,01%.

  B-aminoskābju noteikšanai parasti izmanto ninhidrīna reakciju: aminoskābei reaģējot ar ninhidrīnu, veidojas spilgti zils produkts. Turklāt atsevišķas aminoskābes rada savas specifiskas kvalitatīvas reakcijas. Tādējādi aromātiskās aminoskābes ar slāpekļskābi piešķir dzeltenu krāsu (reakcijas laikā notiek aromātiskā gredzena nitrēšana). Kad barotne ir sārmināta, krāsa mainās uz oranžu (līdzīga krāsas maiņa notiek indikatoros, piemēram, metiloranžā). Šo reakciju, ko sauc par ksantoproteīna reakciju, izmanto arī olbaltumvielu noteikšanai, jo lielākā daļa olbaltumvielu satur aromātiskās aminoskābes; želatīns nedod šo reakciju, jo tas gandrīz nesatur tirozīnu, fenilalanīnu vai triptofānu. Sildot ar nātrija plumbītu Na2PbO2, cisteīns veido melnas svina sulfīda PbS nogulsnes.

  Augi un daudzi mikrobi var sintezēt aminoskābes no vienkāršām neorganiskām vielām. Dzīvnieki var sintezēt tikai dažas aminoskābes, bet citas ir jāiegūst no pārtikas. Šādas aminoskābes sauc par neaizvietojamām. Cilvēkiem būtiski ir fenilalanīns, triptofāns, treonīns, metionīns, lizīns, leicīns, izoleicīns, histidīns, valīns un arginīns. Diemžēl graudaugi satur ļoti maz lizīna un triptofāna, taču šīs aminoskābes ievērojami lielākā daudzumā ir atrodamas pākšaugos. Nav nejaušība, ka lauksaimniecības tautu tradicionālajā uzturā parasti ir gan graudaugi, gan pākšaugi: kvieši (vai rudzi) un zirņi, rīsi un sojas pupas, kukurūza un pupas ir klasiski šādas kombinācijas piemēri dažādu kontinentu tautu vidū.

  b-Visu 20 aminoskābju oglekļa atoms atrodas sp3 hibridizācijas stāvoklī. Visas 4 tās saites atrodas aptuveni 109° leņķī, tā ka aminoskābes formulu var ierakstīt tetraedrā.

  Ir viegli saprast, ka var būt divu veidu aminoskābes, kas ir viens otra spoguļattēli. Neatkarīgi no tā, kā mēs tos pārvietojam un grozām telpā, tos nav iespējams apvienot - tie atšķiras tāpat kā labā un kreisā roka.

  Šo izomērijas veidu sauc par optisko izomerismu. Tas ir iespējams tikai tad, ja centrālajam oglekļa atomam (sauktam par asimetrisko centru) ir dažādas grupas no visām 4 pusēm (tādēļ glicīnam nav optisko izomēru, bet pārējām 19 aminoskābēm ir). No divām dažādajām aminoskābju izomēru formām tā, kas parādīta att. 1, kas atrodas labajā pusē, tiek saukta par D formu, bet kreisajā pusē tiek saukta par L formu.

  Aminoskābju D- un L-izomēru fizikālās un ķīmiskās pamatīpašības ir vienādas, taču atšķiras to optiskās īpašības: to šķīdumi rotē gaismas polarizācijas plakni pretējos virzienos. Arī to reakcijas ātrums ar citiem optiski aktīviem savienojumiem ir atšķirīgs.

  Interesanti, ka visu dzīvo organismu olbaltumvielas, sākot no vīrusiem līdz cilvēkiem, satur tikai L-aminoskābes. D-formas ir atrodamas dažās antibiotikās, ko sintezē sēnītes un baktērijas. Proteīni var veidot sakārtotu struktūru tikai tad, ja tie satur tikai viena veida aminoskābju izomērus.

  Īss apskats:

  Glikokalikss-Šis ir lipoproteīnu membrānas ārējais slānis, kas satur membrānas integrālo proteīnu - glikoproteīnu - polisaharīdu ķēdes.

  Viena no svarīgākajām plazmlemmas funkcijām ir nodrošināt šūnas komunikāciju (savienojumu) ar ārējo vidi caur membrānās esošo receptoru aparātu, kam ir proteīna vai glikoproteīna raksturs. Plasmalemmas receptoru formējumu galvenā funkcija ir ārējo signālu atpazīšana, pateicoties kuriem šūnas tiek pareizi orientētas un veido audus diferenciācijas procesā. Receptora funkcija ir saistīta ar dažādu regulējošo sistēmu darbību, kā arī imūnās atbildes veidošanos.

  Galvenā daļa:

  Šādi receptori uz šūnas virsmas var būt membrānas proteīni vai glikokaliksa elementi - glikoproteīni. Šādas pret atsevišķām vielām jutīgas zonas var izkaisīt pa šūnas virsmu vai savākt mazās zonās.

  Dažādām dzīvnieku organismu šūnām var būt dažādi receptoru komplekti vai viena un tā paša receptora atšķirīga jutība.

  Daudzu šūnu receptoru loma ir ne tikai specifisku vielu saistīšanās vai spēja reaģēt uz fizikāliem faktoriem, bet arī starpšūnu signālu pārraide no virsmas uz šūnu. Pašlaik ir labi izpētīta signālu pārraides sistēma šūnām, izmantojot noteiktus hormonus, kas ietver peptīdu ķēdes. Hormons īpaši mijiedarbojas ar šīs sistēmas receptoru daļu un, neiekļūstot šūnā, aktivizē adenilāta ciklāzi (olbaltumvielu, kas jau atrodas plazmas membrānas citoplazmas daļā), kas sintezē ciklisko AMP. Pēdējais aktivizē vai inhibē intracelulāru enzīmu vai enzīmu grupu. Tādējādi komanda (signāls no plazmas membrānas) tiek pārraidīta šūnas iekšpusē. Šīs adenilāta ciklāzes sistēmas efektivitāte ir ļoti augsta. Tādējādi vienas vai vairāku hormonu molekulu mijiedarbība daudzu cAMP molekulu sintēzes dēļ var novest pie signāla pastiprināšanas tūkstošiem reižu. Šajā gadījumā adenilāta ciklāzes sistēma kalpo kā ārējo signālu pārveidotājs.

  Šūnu virsmas receptoru komplektu daudzveidība un specifika noved pie ļoti sarežģītas marķieru sistēmas izveidošanas, kas ļauj atšķirt savas šūnas (tā paša indivīda vai tās pašas sugas) no svešām. Līdzīgas šūnas savstarpēji mijiedarbojas, izraisot virsmu saķeri (konjugācija vienšūņos un baktērijās, audu šūnu kompleksu veidošanās). Šajā gadījumā šūnas, kas atšķiras ar determinantu marķieru kopumu vai tos neuztver, tiek vai nu izslēgtas no šādas mijiedarbības, vai (augstākiem dzīvniekiem) tiek iznīcinātas imunoloģisko reakciju rezultātā.

  Specifisku receptoru lokalizācija, kas reaģē uz fizikāliem faktoriem, ir saistīta ar plazmas membrānu. Tādējādi receptoru proteīni (hlorofili), kas mijiedarbojas ar gaismas kvantiem, ir lokalizēti plazmas membrānā vai tās atvasinājumos fotosintēzes baktērijās un zilaļģēs. Gaismas jutīgo dzīvnieku šūnu plazmas membrānā ir izveidota īpaša fotoreceptoru proteīnu (rodopsīna) sistēma, ar kuras palīdzību gaismas signāls tiek pārvērsts ķīmiskā signālā, kas savukārt noved pie elektriskā impulsa ģenerēšanas.

  Aktīvā transporta veidi pa plazmas membrānu

  Īsumā:

  
  

  • primārais aktīvais transports - veic transporta ATPāzes, ko sauc par jonu sūkņiem.
  • sekundārais aktīvais transports ir vielas pārnešana caur membrānu pret tās koncentrācijas gradientu citas vielas koncentrācijas gradienta enerģijas dēļ, kas rodas aktīvās transportēšanas procesā.

  Pilns:
  Aktīvo transportu veic transporta adenozīna trifosfatāzes (ATPāzes), un tas notiek ATP hidrolīzes enerģijas dēļ.
  Vielu aktīvās transportēšanas veidi:

  • primārais aktīvais transports,
  • sekundārais aktīvais transports.

  Primārais aktīvais transports

  Vielu transportēšana no vides ar zemu koncentrāciju uz vidi ar lielāku koncentrāciju nav izskaidrojama ar kustību pa gradientu, t.i. difūzija. Šis process tiek veikts ATP hidrolīzes enerģijas dēļ vai jebkura jonu, visbiežāk nātrija, koncentrācijas gradienta dēļ. Ja enerģijas avots vielu aktīvajai transportēšanai ir ATP hidrolīze, nevis dažu citu molekulu vai jonu kustība caur membrānu, transportēšanu sauc par primāro aktīvo.

  Primāro aktīvo pārnesi veic transporta ATPāzes, ko sauc par jonu sūkņiem. Dzīvnieku šūnās visizplatītākā ir Na+,K+ -ATPāze (nātrija sūknis), kas ir plazmas membrānas neatņemama olbaltumviela un Ca2+ -ATPāze, ko satur sarko-(endo)-plazmatiskā retikuluma plazmas membrāna. Visām trim olbaltumvielām ir kopīga īpašība - spēja fosforilēties un veidot fermenta starpposma fosforilētu formu. Fosforilētā stāvoklī ferments var būt divās konformācijās, kuras parasti apzīmē ar E1 un E2. Fermenta konformācija ir tā molekulas polipeptīdu ķēdes telpiskās orientācijas (ieklāšanas) metode. Abām norādītajām fermenta konformācijām ir raksturīga atšķirīga afinitāte pret pārnestajiem joniem, t.i. atšķirīga spēja saistīt transportētos jonus.

  Sekundārais aktīvais transports

  Sekundārais aktīvais transports ir vielas pārnešana caur membrānu pret tās koncentrācijas gradientu citas vielas koncentrācijas gradienta enerģijas dēļ, kas rodas aktīvās transportēšanas procesā. Dzīvnieku šūnās galvenais enerģijas avots sekundārajam aktīvajam transportam ir nātrija jonu koncentrācijas gradienta enerģija, kas rodas, pateicoties Na+/K+ - ATPāzes darbam. Piemēram, tievās zarnas gļotādas šūnu membrāna satur proteīnu, kas transportē (simportē) glikozi un Na+ epitēlija šūnās. Glikozes transportēšana notiek tikai tad, ja Na+, vienlaikus ar glikozes saistīšanos ar norādīto proteīnu, tiek transportēts pa elektroķīmisko gradientu. Na+ elektroķīmisko gradientu uztur šo katjonu aktīva transportēšana no šūnas.

  Smadzenēs Na+ sūkņa darbs ir saistīts ar mediatoru reverso uzsūkšanos (reabsorbciju) - fizioloģiski aktīvām vielām, kas stimulējošu faktoru ietekmē izdalās no nervu galiem.

  Kardiomiocītos un gludās muskulatūras šūnās Na+, K+-ATPāzes darbība ir saistīta ar Ca2+ transportēšanu caur plazmas membrānu, jo šūnas membrānā atrodas proteīns, kas prettransportē (antiportē) Na+ un Ca2+. Kalcija joni tiek transportēti cauri šūnu membrānai apmaiņā pret nātrija joniem un nātrija jonu koncentrācijas gradienta enerģijas dēļ.

  Šūnās ir atklāts proteīns, kas apmaina ārpusšūnu nātrija jonus pret intracelulāriem protoniem – Na+/H+ apmaiņas līdzekli. Šim transportētājam ir svarīga loma nemainīga intracelulāra pH uzturēšanā. Ātrums, ar kādu notiek Na+/Ca2+ un Na+/H+ apmaiņa, ir proporcionāls Na+ elektroķīmiskajam gradientam pāri membrānai. Samazinoties Na+ ekstracelulārajai koncentrācijai, inhibējot Na+, K+-ATPāzi ar sirds glikozīdiem vai vidē, kas nesatur kāliju, palielinās kalcija un protonu intracelulārā koncentrācija. Šis intracelulārās Ca2+ koncentrācijas pieaugums, inhibējot Na+, K+-ATPāzi, ir sirds glikozīdu klīniskās lietošanas pamatā, lai pastiprinātu sirds kontrakcijas.

  Dažādas transporta ATPāzes, kas lokalizētas šūnu membrānās un iesaistītas vielu pārneses mehānismos, ir galvenais molekulāro ierīču elements - sūkņi, kas nodrošina noteiktu vielu (piemēram, elektrolītu) selektīvu uzsūkšanos un izsūknēšanu no šūnas. Aktīvā specifiskā neelektrolītu transportēšana (molekulārais transports) tiek realizēta, izmantojot vairāku veidu molekulārās mašīnas - sūkņus un nesējus. Neelektrolītu (monosaharīdu, aminoskābju un citu monomēru) transportēšanu var savienot ar simpportu - citas vielas transportēšanu, kuras kustība pa koncentrācijas gradientu ir enerģijas avots pirmajam procesam. Simptomu var nodrošināt ar jonu gradientiem (piemēram, nātrijs) bez tiešas ATP līdzdalības.

  Transporta ATPāzes ir augstas molekulārās transporta proteīni, kas spēj sadalīt ATP, lai atbrīvotu enerģiju. Šis process kalpo kā aktīvā transporta dzinējspēks. Tādā veidā tiek pārnesti protoni (protonu sūknis) vai neorganiskie joni (jonu sūknis).

  Aktīvo transportu veic endo- un eksocitoze.
  Endocitoze ir vezikulu veidošanās, invaginējot plazmas membrānu cieto daļiņu (fagocitoze) vai izšķīdušo vielu (pinocitoze) absorbcijas laikā. Gludās vai apmales vezikulas, kas rodas, sauc par fagosomām vai pinosomām. Ar endocitozi olas absorbē dzeltenuma proteīnus, leikocīti absorbē svešas daļiņas un imūnglobulīnus, un nieru kanāliņi absorbē olbaltumvielas no primārā urīna.
  Eksocitoze ir process, kas ir pretējs endocitozei. Dažādas vezikulas no Golgi aparāta un lizosomām saplūst ar plazmas membrānu, izlaižot to saturu uz āru. Šajā gadījumā pūslīšu membrānu var iegult plazmas membrānā vai atgriezties citoplazmā vezikulas formā.

  Šūnas receptoru funkciju nodrošina receptori, kas noteiktos veidos īsteno atbildes.

  Ietekmes metode ir saistīta ar informācijas nodošanu, kas notiek, kad šūnā tiek pievienotas vielas, kas nonāk no ārpuses ar membrānas receptoru kompleksiem.

  Jonotropo receptoru kompleksi veido kompleksus molekulārus vai supramolekulārus savienojumus, kas satur jonu kanālus. Kombinējot ar bioloģiski aktīvo vielu, notiek jonu kanālu atvēršanās vai atvēršanās. Šūnu ierosmes ātrums ir augsts. Jonotropie receptori pārsvarā atrodas sinapses zonā un ir iesaistīti ierosinošās un inhibējošās ietekmes pārnešanā.

  Metabotropo receptoru kompleksi ir saistīti ar integrētiem starpproteīniem, kas pārraida informāciju uz iekšējo virsmu. Pirmkārt, tie ir G-proteīni un membrānas tirozīna kināzes. Starpproteīni ierosina enzīmus uz šūnas membrānas iekšējās virsmas, un tie savukārt sintezē otros starpniekus - zemas molekulmasas vielas, kas izraisa šūnas bioloģiskās reakcijas. Šos receptorus dažreiz sauc par lēnajiem receptoriem. Lielākā daļa hormonu un mediatoru, kas slikti iekļūst šūnās, darbojas, izmantojot līdzīgus mehānismus.

  Receptori, kas regulē molekulu iekļūšanu šūnās, piemēram, lipīdi zema blīvuma lipoproteīnos. Šī receptoru grupa spēj mainīt bioloģisko membrānu caurlaidību, tādējādi ietekmējot ķīmisko sastāvu šūnā.

  Adhēzijas receptori (integrīnu, kadherīnu, imūnglobulīnu, selektīnu uc saimes) savieno blakus esošās šūnas vai šūnu ar starpšūnu vides struktūrām, piemēram, ar bazālo membrānu. Adhezīvu mijiedarbības iespēja ir būtiska šūnas un visa organisma dzīvē. Šūnas pieķeršanās spējas zudumu pavada tās nekontrolēta migrācija (metastāzes) un diferenciācijas traucējumi. Adhezīvu receptoru patoloģiska disfunkcija ir raksturīga ļaundabīgo audzēju šūnām.

  Faktiskais uzņemšanas process notiek ar īpašu glikoproteīnu - receptoru palīdzību. Tie atrodas virsmembrānas slānī - šūnas glikokaliksā.

  Receptori nodrošina specifisku stimulu uztveri: hormonus, bioloģiski aktīvās vielas, blakus esošo šūnu membrānas, starpšūnu vielu adhezīvās molekulas utt. Receptori ir ļoti specializētas šūnu struktūras. Tie var būt ļoti specifiski (augsta afinitāte) vai mazāk specifiski (zema afinitāte). Specifiskuma pakāpe nosaka šūnas jutības pakāpi. Vislielākā afinitāte ir hormonu receptoriem.

  Receptoru kompleksi ir raksturīgi arī membrānas iekšējam slānim. Tie atrodas uz membrānas un nemembrānas organellām, kariolemas iekšējiem un ārējiem slāņiem utt.

  Reaģējot uz signāla darbību (receptora savienojums ar regulējošo vielu), notiek bioķīmisko reakciju ķēde, kas izraisa bioloģisku reakciju veidošanos - šūnas ierosmi vai inhibīciju. Uz šūnas membrānas atrodas receptori polipeptīdiem, aminoskābju atvasinājumiem, antigēnu kompleksiem, glikoproteīniem utt. Dažiem receptoriem ir savienojumi ar olbaltumvielām, kas nodrošina otro kurjeru veidošanos, kā arī ar jonu kanālu proteīniem. Šādas receptoru sistēmas sauc par metabotropām.

  Signāla izraisītu ierosmi metabotropos receptoros var pārnest dziļi šūnā vairākos veidos. Vienā gadījumā receptora mijiedarbība ar signalizācijas molekulu maina receptora stereoloģisku konfigurāciju, kas maina tā sauktā G proteīna struktūru, kas savukārt aktivizē citoplazmas signālmolekulu (otro sūtņu) veidošanos.

  Ir Gs proteīni, kas aktivizē adenilātciklāzi, veidojot cAMP, Gi proteīni, kas inhibē adenilātciklāzi, Gp proteīni, kas aktivizē fosfolipāzi C un palielina kalcija jonu saturu citozolā. Ir arī Gt proteīni, kas aktivizē ciklisko guanozīna monofosfāta (cGMP) fosfodiesterāzi un samazina cGMP saturu, kas izraisa šūnas inhibīciju (membrānas hiperpolarizāciju). Cikliskais AMP (cAMP) aktivizē proteīnkināzes un paātrina bioķīmiskās reakcijas šūnā.

  Otrajā gadījumā receptors ir saistīts ar tirozīna kināzēm, kas aktivizē Ras-G proteīnu un izraisa Ras kaskādi. Šī procesa rezultātā veidojas inozīta 1,4,5-trifosfāts, diacilglicerīns. Tas izraisa katalītisko reakciju ķēdi, tostarp transkripciju.

  Receptori var būt saistīti ar jonu kanāliem, mainīt to caurlaidību, izraisīt membrānas depolarizāciju, kalcija jonu iekļūšanu šūnā utt. Jonotropo receptoru kompleksi satur vairākas molekulas - tās ir receptoru proteīni, kas uztver signāla molekulu. Tie pievienojas efektorierīces proteīniem - jonu kanāliem. Inaktivācijas enzīms pārtrauc saikni starp receptoru un mediatora vai citu signālu vielu signālu molekulu.

  Līdzās signalizācijas funkcijām dažiem receptoriem ir svarīga loma adhēzijā un agregācijā – šūnu pielipšanā līdzīgām un/vai starpšūnu struktūrām. Glikokaliksa receptoru radniecīgo šūnu “atpazīšanu” pavada vienlaicīga agregācija. Ir svarīgi, lai šādiem receptoriem būtu individuāla, orgānu un audu specifika. Piemēri ir selektīni, integrīni un kadherīni. Tie piešķir šūnām antigēnas īpašības un ļauj tām "atpazīt" viena otru.

  Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.

  Membrānas receptoru funkcijai ir svarīga loma šūnas dzīvē. Tas ir saistīts ar īpašu struktūru (receptoru proteīnu) lokalizāciju uz plazmas membrānas, kas saistītas ar specifisku ķīmisko vai fizikālo faktoru atpazīšanu. Daudzi caurdurošie proteīni ir glikoproteīni — šūnas ārpusē tie satur polisaharīdu sānu ķēdes. Daži no šiem glikoproteīniem, kas pārklāj šūnu ar molekulāro antenu “mežu”, darbojas kā hormonu receptori. Kad noteikts hormons saistās ar savu receptoru, tas maina glikoproteīna struktūru, kas izraisa šūnu reakcijas sākšanos. Atveras kanāli, pa kuriem noteiktas vielas nonāk šūnā vai iziet no tās. Šūnas virsmai ir liels receptoru kopums, kas nodrošina specifiskas reakcijas ar dažādiem līdzekļiem. Daudzu šūnu receptoru uzdevums ir pārraidīt signālus no šūnas ārpuses uz iekšpusi.

  22. Šūnu receptori: jēdziens, atrašanās vieta, šķirnes, struktūra.

  Signālmolekulas - olbaltumvielas, ko sauc par receptoriem - atrodas uz šūnu plazmas membrānām. Šūnu receptori saistās ar molekulu un ierosina reakciju. Tos pārstāv transmembrānas proteīni, kuriem ir īpaša vieta fizioloģiski aktīvo molekulu - hormonu un neirotransmiteru - saistīšanai. Daudzi receptoru proteīni, reaģējot uz noteiktu molekulu saistīšanos, maina membrānu transportēšanas īpašības. Tā rezultātā var mainīties membrānu polaritāte, var rasties nervu impulss vai mainīties vielmaiņa.

  Plazmas membrānā ir intracelulāri receptori un receptori, kas atrodas uz šūnas virsmas. Starp tiem izšķir divu veidu receptorus: šūnas, kas saistītas ar kanāliem, un šūnas, kas nav saistītas ar kanāliem. Tie atšķiras viens no otra ar ātrumu un selektivitāti signāla ietekmei uz noteiktiem mērķiem. Ar kanāliem saistītie receptori pēc mijiedarbības ar ķīmiskām vielām (hormonu, neiromediatoru) veicina atvērta kanāla veidošanos membrānā, kā rezultātā tā caurlaidība nekavējoties mainās. Receptori, kas nav saistīti ar kanāliem, mijiedarbojas arī ar ķīmiskām vielām, taču tiem ir atšķirīgs raksturs, galvenokārt ar fermentiem. Šeit efekts ir netiešs, salīdzinoši lēns, bet ilgstošāks. Šo receptoru funkcija ir mācīšanās un atmiņas pamatā.

  23. Vielu transportēšana caur šūnu membrānu: koncepcija, šķirnes, piemēri.

  Membrānas transports ir vielu transportēšana caur šūnas membrānu šūnā vai ārā no tās, ko veic, izmantojot dažādus mehānismus – vienkāršu difūziju, atvieglotu difūziju un aktīvo transportu. Transporta veidi ir aprakstīti 16. un 17. atbildē.

  24. Starpšūnu kontakti: jēdziens, šķirnes, nozīme.

  Starpšūnu kontakti ir savienojumi starp šūnām, kas veidojas ar proteīnu palīdzību. Tie nodrošina tiešu saziņu starp šūnām. Turklāt šūnas mijiedarbojas viena ar otru no attāluma, izmantojot signālus (galvenokārt signalizācijas vielas), kas tiek pārraidītas caur starpšūnu vielu.

  Katru starpšūnu kontaktu veidu veido specifiski proteīni, no kuriem lielākā daļa ir transmembrānas proteīni. Speciālie adapterproteīni var savienot starpšūnu kontaktu proteīnus ar citoskeletu, un īpašie “skeleta” proteīni var savienot atsevišķas šo proteīnu molekulas sarežģītā supramolekulārā struktūrā. Daudzos gadījumos starpšūnu savienojumi tiek iznīcināti, kad Ca2+ joni tiek izņemti no vides.