Презентация на тему "УЧАСТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАКРОМОЛЕКУЛ В ПРОЦЕССАХ МОЛЕКУЛЯРНОГО УЗНАВАНИЯ ИТРАНСДУКЦИИ СИГНАЛА"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  УЧАСТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАКРОМОЛЕКУЛ В ПРОЦЕССАХ МОЛЕКУЛЯРНОГО УЗНАВАНИЯ ИТРАНСДУКЦИИ СИГНАЛА

• 
  Слайд 2
  

  Одним из основных свойств живых систем является их способность принимать, обрабатывать и передавать информацию. Процессы рецепции и обработки информации протекают как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах. В процессе эволюции клетки эукариот приобрели способность реагировать изменением функциональной активности и метаболизма не только на факторы окружающей среды (как в одноклеточных), но и на изменения происходящие в других клетках.

• 
  Слайд 3
  

  Системы рецепции и обработки информации, функционирующие в животных и растительных клетках, основаны на единых принципах. Ключевую роль в процессах приема, обработки и передачи информации играют биологические мембраны. Рецепция первичной информации осуществляется, в основном, различными компонентами плазматической мембраны. Однако возможна рецепция информации клеткой без участия компонент плазматической мембраны.

• 
  Слайд 4
  

  Передача сигналов между клетками осуществляется с помощью первичных мессенждеров (посредников). Другое название – СИГНАЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЫ В качестве первичных мессенждеров выступают различные химические соединения (факторы роста, гормоны, нейротрансмиттеры, цитокины, пероксид водорода, NOи др.) и физические факторы (свет, электрическое поле и др.).

• 
  Слайд 5
  

  После рецепции первичных мессенджеров компоненты биологической мембраны осуществляют обработку и усиление полученного сигнала, передача которого на внутриклеточные мишени происходит с помощью вторичных мессенджеров. В качестве вторичных мессенджеров выступают химические соединения, обладающие относительно небольшой по сравнению с биополимерами молекулярной массой.

• 
  Слайд 6

  Основные вторичные мессенждеры:

  циклический аденозин-5’-монофосфат (цАМФ), циклический гуанозин-5’-монофосфат (цГМФ), ионы кальция (Са2+), диацилглицерол (ДАГ), фосфатидилинозитол-1,4,5-трифосфат (ФИФ3), арахидоновая кислота, оксид азота (NO) пероксид водорода (Н2О2)

• 
  Слайд 7

  Примеры вторичных мессенджеров

  OH OH HO OPO32- OPO32- OPO32- цАМФ цГМФ ФИ-3-Ф ДАГ

• 
  Слайд 8

  Особенности действия сигнальных молекул:

  1.Низкие концентрации (10-6-10-12М). 2.Обязательная связь с рецептором, включающим каскадный механизм усиления передаваемого сигнала, 3.Изменение скорости синтеза ферментов и их активности, 4.Регуляция по принципу прямой или обратной связи.

• 
  Слайд 9

  Рассмотрим более подробно:

  (план) Основные типы сигнальных молекул Типы рецепторов Принципы и механизмы функционирования мембранных систем получения и обработки информации

• 
  Слайд 10

  Типы сигнальных молекул и сигналов:

  Гидрофильные молекулы, взаимодействующие с поверхностными рецепторами (нейромедиаторы , пептидные гормоны,факторы роста, цитокины); Липофильные молекулы, взаимодействующие с внутриклеточными рецепторами(стероиды, ретиноиды, NO); Липофильные молекулы, взаимодействующие с поверхностными рецепторами (простагландины, лейкотриены) Факторы внешней среды, взаимодействующие с поверхностными рецепторами (свет, одоранты)

• 
  Слайд 11

  Основные типы сигнальных молекул

  Особая группа сигнальных молекул - гормоны Гормоны – класс регуляторных химических соединений, синтезирующихся специализированными клетками. Hormao –побуждаю

• 
  Слайд 12
  

  Гормоны выделяются специализированными эндокринными клетками Эндокринные клетки - клетки эндокринных желез Эндокринные железы образуют эндокринную систему, которая тесно связана с нервной системой Нейро-эндокринная система

• 
  Слайд 13
  

  Шишковидная железа (эпифиз) Гипоталамус Гипофиз Щитовидная и паращитовидные железы Тимус Надпочечники Поджелудочная железа Половые железы

• 
  Слайд 14
  

  Нейро-эндокринная система человека: 1) периферические эндокринные железы (щитовидная, паращитовидные железы, надпочечники, тимус, половые железы, плацента –временная э.ж.). 2) гипофиз – контроль щит.жел., коры надпочечников, половых ж.. 3) гипоталамус – координирует вегетативные процессы. Место трансформации электр. сигн. нервной системы в химич.сигн.эндокринной сист.. 4) центральная нервная система и эпифиз – возможный регулятор биоритмов.

• 
  Слайд 15

  Принципы действия гормонов(и др. сигнальных молекул) на клетки-мишени:

  Эндокринное действие: гормон переносится по крови и действует на далеко расположенные клетки-мишени Паракринное действие: гормон действует локально: на соседние клетки-мишени Аутокринное: гормон действует на клетку, в которой он образуется

• 
  Слайд 16

  Свойства гормонов:

  высокая биологическая активность, высокая специфичность действия, образование вторичных мессенджеров

• 
  Слайд 17

  Регуляция секреции гормонов

  Простой контроль (пульсаторный и циркадные ритмы) (max гормона роста через 1 ч после засыпания, maxSEX-гормонов в 5-6 ч утра) Обратная связь (конечные продукты метаболизма регулируют активность ферментов на первых этапах образования этих метаболитов) Метаболический контроль Ингибиторный контроль

• 
  Слайд 18
  

  Пример гормональной регуляции по принципу обратной связи Anterior pituitary - аденогипофиз

• 
  Слайд 19

  Номенклатура гормонов:

  По месту синтеза (insula - островок) По функциям (гормон роста, лактогенный)

• 
  Слайд 20

  Классификация гормонов:

  По месту синтеза: гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы, паращитовидных желез, надпочечников, половых желез

• 
  Слайд 21
  

  Шишковидная железа (эпифиз) Гипоталамус Гипофиз Щитовидная и паращитовидные железы Тимус Надпочечники Поджелудочная железа Половые железы

• 
  Слайд 22

  Классификация гормонов:

  2. По химическому строению: Пептидные и белковые гормоны Производные аминокислот Стероиды Эйкозаноиды (гормоноподобные вещества, оказывающие местное действие)

• 
  Слайд 23
  

  Гормоны белково-пептидной природы – включают от 3 до 250 АК-остатков: Гормоны гипоталамуса и гипофиза: тиролиберин, соматолиберин, соматостатин, гормон роста, кортикотропин, тиреотропин и др. Гормоны поджелудочной железы: инсулин, глюкагон. Гормоны–производные аминокислот в основном представлены производными тирозина. Адреналин и норадреналин синт.в мозговом в-ве надпочечников. Тироксин и его производные–гормоны щитовидной железы.

• 
  Слайд 24
  

  Гормоны стероидной природы –жирорастворимые гормоны коркового вещества надпочечников (кортикостероиды), половые гормоны (эстрогены, андрогены), гормональная форма витамина D. Эйкозаноиды – продукты ненасыщенных жирных кислот: простагландины, тромбоксаны, лейкотриены

• 
  Слайд 25
  

  Нейромедиа́торы

• 
  Слайд 26
  

  Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрического импульса с нервной клетки через синаптическое пространство Нейромедиаторы относят к 3 группам: аминокислоты, пептиды, моноамины (в том числе катехоламины)

• 
  Слайд 27
  

  Нейромедиаторы характеризуются способностью реагировать со специфическими белковыми рецепторами клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций, которые вызывают изменение трансмембранного тока ионов. Это приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия.

• 
  Слайд 28

  Некоторые нейромедиаторы:

  Адреналин АТФ Анандамид Аспартат Ацетилхолин Дофамин Гистамин Глутамат Глицин Глутаминовая кислота ГАМК Норадреналин Окситоцин Серотонин Таурин Триптамин эндоканнабиноиды N-ацетиласпартилглутамат

• 
  Слайд 29
  

  ЦИТОКИНЫ

• 
  Слайд 30

  Цитокины

  Небольшие пептидные информационные молекулы. Они регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют выживаемость клеток, стимуляцию или подавление их роста, дифференциацию, функциональную активность и апоптоз, а также обеспечивают согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия.

• 
  Слайд 31
  

  Цитокины активны в очень малых концентрациях. Их биологический эффект на клетки реализуется через взаимодействие со специфическим рецептором, локализованным на клеточной цитоплазматической мембране. Образование и секреция цитокинов происходит кратковременно и строго регулируется.

• 
  Слайд 32
  

  Все цитокины (известно более 30) по структурным особенностям и биологическому действию делятся на несколько самостоятельных групп

  по механизму действия: провоспалительные, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа (интерлейкины 1,2,6,8, ФНОα, интерферон γ); противовоспалительные, ограничивающие развитие воспаления (интерлейкины 4,10, TGFβ; регуляторы клеточного и гуморального иммунитета — естественного или специфического), обладающие собственными эффекторными функциями (противовирусными, цитотоксическими)

• 
  Слайд 33
  

  Пероксид водорода и NO (сигнальные молекулы или вторичные мессенджеры?)

  В 1998 году трое американцев - Фурчготт, Игнарро и Мюрад - были удостоены премии Нобелевского комитета по физиологии «за открытия, касающиеся оксида азота (II) как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе».

• 
  Слайд 34

  Синтез NO в организме

• 
  Слайд 35
  

  Сигнальные пути: общие представления о механизмах внутриклеточной сигнализации

• 
  Слайд 36
  
• 
  Слайд 37
  
• 
  Слайд 38

  Пути доставки сигналовк клетке

• 
  Слайд 39

  Пути доставки сигналов к клетке

• 
  Слайд 40

  Пути доставки сигналов в клетку

  Сигнальный лиганд может быть гидрофильным и не проникает в клетку, а действует через мембранные рецепторы Сигнальный лиганд может быть гидрофобным и проникает в клетку, действуя через цитозольные и ядерные рецепторы

• 
  Слайд 41

  Типы рецепторов:

  Мембранные: 7 ТМС, 1 ТМС а-со свойствами тирозинкиназы; б-…гуанилатциклазы; в-…протеинфосфатаз; г-…Сер/Тре –протеинкиназ; д-взаимодействующие с тирозинкиназами; Ядерные и цитозольные; Ионные каналы

• 
  Слайд 42

  7 ТМС рецептор

• 
  Слайд 43

  1 ТМС рецепторы

  Инсулиновый рецептор

• 
  Слайд 44
  

  Общим свойством всех рецепторов является их высокая специфичность к определенной сигнальной молекуле с высокой степенью сродства (от 0,1 до 10 нМ)

• 
  Слайд 45

  7 ТМС рецептор

• 
  Слайд 46
  

  Сопряжение 7-ТМС-рецепторов с эффекторными системами клетки осуществляется посредством G-белков G-белки– это семейство гетеротримерных белков, обладающих ГТФ-азной активностью

• 
  Слайд 47

  АКТИВАЦИЯ И ДЕЗАКТИВАЦИЯ G-БЕЛКОВ

• 
  Слайд 48
  

  Два основных пути передачи сигнала с участием G-белков, имеющихся во всех клетках животных и растений: 1) аденилатциклазный 2) фосфоинозитидный

• 
  Слайд 49
  

  Трансмембранная передача информации с участием аденилатциклазы (АЦ) и ГТФ-связывающих белков: Gs - стимулирующий и Gi - ингибирующий ГТФ-связывающие белки; Rs и Ri - соответствующие рецепторы для Gs и Gi

• 
  Слайд 50

  Путь трансдукции сигнала, включающий аденилатциклазу

• 
  Слайд 51

  Фосфоинозитидный путь передачи сигнала

• 
  Слайд 52
  

  Внешний сигнал после взаимодействия с рецептором через G-белок активирует фермент фосфолипазу С (ФЛС). Активация фосфолипазы С приводит к гидролизу мембранного фосфолипида фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата (ФИФ2) на два соединения, которые служат внутриклеточными мессенджерами: водорастворимый инозитол-1,4,5-трифосфат (ИФ3) и липидорастворимый диацилглицерол (ДАГ). Гидрофильный инозитолтрифосфат диффундирует в цитоплазму и в результате взаимодействия с ИФ3-рецепторами на мембране внутриклеточных депо (эндоплазматический ретикулум, митохондрии) вызывает освобождение ионов кальция (Са2+).

• 
  Слайд 53
  

  Жирорасворимый диацилглицерол активирует протеинкиназу С (PKC).Протеинкиназа С в присутствии ионов кальция катализирует присоединение фосфата к неактивному белку, запуская ответную реакцию клетки.

• 
  Слайд 54
  
• 
  Слайд 55

  Пример активации 1-ТМС-рецептора

  Роль Ras-белков в активации сигнального пути фактора роста Фактор роста 1 2 3 4 5 1- R связывает фактор роста; 2- R аутофосфорилирует Тир; 3- R пополняет изменяющийся фактор, что стимулир. обмен ГДФ на ГТФ в RAS-белке; 4- RAS активирует каскад MAP-киназ; 5- транскрипционные факторы фосфорилируются и связываются со специфическим сайтом ДНК(активируется транскрипция гена).

• 
  Слайд 56

  Сигнальный путь с участием цитокина

  JAK: Янус киназа STAT: Signal transducer and activator of transcription

• 
  Слайд 57

  Механизм действия прогестерона на клетку-мишень