Тақырып: Жасушаға сигналдың берілуінің молекулярлық механизмдері. Жасушаішілік сигнализацияның негізгі механизмдері.

Мақсаты: Жасушааралық сигнализацияның молекулярлық механизмдерін, жасушаға сигналдардың берілуінің негізгі кезеңдері, сигналдық малекулаларды жасушаға жеткізу жолдарын оқу.

Оқыту мақсаты:

Жасушаға сыртқы ортадан сигналдарының берілу жолдарын және жасушалық жауаптық механизмін оқу.

Жасушаның тіршілік жүйесіндегі екіншіретті мессенджерлердің ролін оқу.

Тақырыптың негізгі сұрақтары:

1. Жасушаның тіршілігі үшін сигнализацияның ролі

2. Сигнальдық малекулалардың жалпы сипаттамасы.

3. Жасушаішілік рецепторлардың және мембраналыбайланысты жүйелердің жалпы сипаттамасы.

4.Сигналдың берілу кезеңдері.

5. Екінші ретті мессенджерлердің сипаттамасы.

Ақпараттық блок

Жасуша сыртқы ортадағы арнайы сигналдарды (ферменттерді) алып оған жауап беру барысында өзінің ферменттік белсенділігін өзгертеді. Бұл сигналдар арнайы төмен молекулярлық заттар ретінде көрінеді (лигандалар),яғни жасушаның беткі аймағын – рецепторлармен арнайы байланыстыратын аймақ.Адамның ағзасындағы лигандалар, мысалынейротрансмиттерлер - бұлар жүйке импульсына жауап кезіндегі жүйке жасушаларымен синапстық саңылауларда бөлінеді.

1 Сурет Сигналдық ақпараттардың трансмембраналық берлуінің негізгі механизмдері:

I – жасушалық мембрана арқылы ерігіш майлардың өтуі;

II – сигналдық малекулалардың рецепторлармен байланысы және оның жасушаішілік фрагментінің активациясы; III – иондық каналдың белсенділігін реттейді; IV – сигналдық ақпаратты екінші ретті тасымалдаушылардың көмегімен беру.

1 –дәрі-дәрмектер; 2 – жасушаішілік рецептор; 3 – жасушалық (трансмембраналық) рецептор; 4 – жасушаішілік айналым(биохимиялық реакциялар); 5 - иондық канал; 6 –иондар ағыны; 7 –екіншіретті тасымалдаушы (дәнекер); 8 - фермент немесе иондық канал; 9 - екіншіретті тасымалдаушы (дәнекер) .

Бірінші механизм (1 суреттегі I бөлік) – липидтерде еритін сигналдық малекулалар жасуша мембранасы арқылы өтеді және жасушаішілік рецепторларды белсендіреді (мысалы, фермент). Азот оксиді осылай әрекет етеді, майерігіш гормондар қатары (глюкокортикоидтар, минералокортикоидтар, жыныстық гормондар және тиреоидты гормондар) және D дәрумені. Жасуша ядросының гендерінің транскрипциясын жүргізеді, сонымен жатар жаңа ақуыздардын синтезін жүргізеді.

Екінші механизм жасушалық мембрана арқылы сигналдың берілуі (1 суреттегі II аймақ) – бұл жасушаішілік және жасушадан тыс фрагменттері бар, жасушалық рецепторлармен байланысты (яғни трансмембраналық рецепторлар). Жасушалық және жасушадан тыс рецептормен байланысқан бөліктер жасушалық мембрана арқылы өтетін полипептидті мостиктермен байланысады. Жасушаішілік фрагмент сигналды малекулалардың рецепторлармен байланысқан кезде жоғарлайтын ферментативті белсенділікке ие. Яғни, бұл фрагмент қатысатын жасушаішілік реакциялардың жылдамдығы соған сәйкес көтеріледі.

Үшінші иондық каналды ашып немесе жабуды реттейтін, рецепторларға әсері бар ақпараттын берілу механизмі (1 суреттегі III аймақ).Жасанды сигналдық малекулаларға: ацетилхолин, гамма-аминомайлы қышқыл (ГАМҚ), глицин, аспартат, глутаматжәне т.б. жатады. Олардың рецепторлармен байланысы кезінде жеке иондар үшін жасушалық мембрананың электрлік потенциалын өзгертетін трансмембраналық өткізу қабілеті артады. Мысалы, ацетилхолин, н-холинорецепторлардың өзара әсері , жасушаға натрий ионының енуін артады және бұлшықеттік жиырылуды және деполяризацияны тудырады. Гамма-аминомайлы қышқылдың өзінің рецепторларымен байланысы жасушаға хлор ионының енуін арттырады, орталық жүйке жүйесінің қозу поляризациясын және тежелуге әкеліп соқтырады. Сигналдардың берілуінің бұл механизмі эффектінің жылдам дамуымен ерекшеленеді. (миллисекундтер).

Төртінші механизм жасушаішілік екінші ретті хабар берушілердің белсендіретін химиялық сигналдардың берілуі рецепторлар арқылы жүзеге асады. (1 суртегі IV аймақ). Бұндай рецептор кезінде процесс 4 кезеңнен өтеді. Сигналдық малекулалар жасушалық мембрананың бетіндегі рецепторлармен танылады, олардың бір-бірімен әсері нәтижесінде рецептор мембрананың ішкі бетіндегі G –ақуызын белсендіреді. Белсендірілген G –ақуызы ферменттің немесе иондық каналдың белсенділігін өзгертеді.Бұл өзіндік эффектіні іске асыртатын екінші реттітасымалдаушының жасушаішілік концентрациясының өзгерісіне әкеледі (заттар және энергия айналымы процесін өзгертеді). Сигналды ақпараттты берудің бұндай механизмі берілетін сигналды қатайтады.

Екінші ретті тасымалдау – бұл жасушаның ішінде түзілетін заттар және жасушаішілік биохимиялық реакциялардың маңызыды компоненттерінің бірі болып табылады. Олардың концентрациясынан барлық жасушалардың қызметі және жасушаның тіршілікәрекетінің нәтижесі, интенсивтілігі байланысты болады. Бірінші ретті мессенджерлер қалай ақуыздың белсенділігіне, сонымен қатар жасушаның белсенділігіне әсер етеді?

Бұл үшін сигнал жасушаның ішіне енуі қажет. Бұл процесті жасушаның ішіндегі екінші ретті мессенджерлер маңызды болып табылады. Олардың ішіндіегі маңыздысы циклдік аденозинмонофосфат (цАМФ),оны1958 жылы Э.Сазерленд және Т.Ролл ашты.

Бұл қосылыс АТФ – аденозинтрифосфор қышқылынан түзіледі.,АТФ адениннің азоттық негізінен, бескөмірсулы циклдік қанттан және үш фосфор қышқылының қалдығынан тұрады. Фосфорлы қалдықтардың арасындағы химиялық байланыс энергияға бай. Жасушаішілік процестер ақуыз синтезі, бұлшықеттін жиырылуы АТФ бір немесе екі фосфатты тобы арқылы энергия алады.

Циклдік аденозинмонофосфат аденоилатциклаза ферментінің көмігімен Бұл зат универсальді екінші ретті мессенджердің қызмтені атқарады.