Презентация на тему Регуляторные системы клетки

сигналы из вне: в результате чего она изменяет свой

метаболизм, форму, двигается, делится или передает это сигнал другим клеткам. Для того, чтобы не происходило сбоев в работе самой клетки и в процессах общения между клетками, в клетке существуют регуляторные системы - это своеобразные «переводчики», обеспечивающие перевод сигнала с «межклеточного языка» на «язык клетки». Этот «язык» работает в клетке и в обычных условиях, а в случае поступления сигнала – ускоряется или замедляется.

универсальных регуляторов. К ним относятся:
циклические нуклеотиды - цАМФ,

цГМФ, цАДФ-рибоза
некоторые производные фосфолипидов – фосфоинозиты, сфинголипиды
Са²⁺
некоторые другие низкомолекулярные соединения.
Как правило, в состоянии покоя концентрация этих веществ в клетке очень мала. Определенные внешние и внутриклеточные сигналы могут приводить к кратковременному изменению концентрации этих сигнальных молекул. В ответ происходит лавинообразная активация ферментативных систем и клетка адекватно реагирует на сигнал. Специальные системы быстро убирают сигнальные молекулы, которые или разрушаются или выбрасываются из клетки и клетка возвращается в исходное состояние.

система, связанная с Са²+

Функции Са2+ в клетке:
Регуляция роста

и развития
Регуляция объема клетки
Регуляция секреции
Регуляция транспорта веществ
Регуляция сборки и разборки цитоскелета
Изменение «жидкостности» цитоплазмы
Сокращение мышечных волокон
Движение клеток

концентрация Са²⁺ в клетке всего 10 ¯7 ~

10 ¯6 М, тогда как в окружающей среде 3• 10¯³ М. Любое увеличение концентрации воспринимается клеткой как сильный сигнал.
Увеличение концентрации Са2+
Са2+ взаимодействует со специальными Cа-связывающими белками (СаСБ)
СаСБ изменяют свою конформацию и оказываются способными влиять на многочисленные процессы
Реакция клетки (регуляция клеточного цикла; активность внутриклеточных ферментов; состояние цитоскелета; регуляция транскрипции; апоптоз и др.)
Все транспортные регуляторные системы мобилизуются на удаление Cа2+ (т.к. увеличение его концентрации является для клетки сигналом «тревоги»)
Из-за падения концентрации Са2+ в цитоплазме происходит диссоциация Са2+ из комплекса с СаСБ
Клетка переходит в состояние покоя.

в результате специфического взаимодействия поверхностных рецепторов с гормонами -

Са2+ устремляется в клетку.
Са²⁺-механочувствительные каналы активируются при увеличении объема клетки. Примером может служить процесс перекачивания крови по артериям. Во время кровообращения растягиваются клетки артерий и активируются Са²⁺ -механочувствительные каналы гладкомышечных клеток сосудов. Са²⁺ входит в клетки и осуществляется Са²⁺-зависимое сокращение, увеличивается тонус для того, чтобы прокачать кровь с толчком, с усилием.

II Через систему внутриклеточных посредников
Инозитолтрифосфтный путь (IP3-путь)
Работа IP3 рецептора. На поверхности клеток располагаются рецепторы, способные специфически взаимодействовать с гормонами. Гормоны взаимодействуя с рецепторами, активируют специальный фермент – фосфолипазу С, которая осуществляет гидролиз мембранного фосфолипида (фосфоинозитол-4,5-фосфата) с образованием фосфорилированного спирта – инозитол-трифосфата (IP3), который выполняет функцию внутриклеточного посредника Са²⁺. IP3 связывается со специфическим рецептором на поверхности ЭПС и открывает каналы для выхода Са²⁺ из цистерн ретикулума в цитоплазму, увеличивая его концентрацию.

Са2+ из клетки встроены в мембраны. Эти каналы активируются

при увеличении концентрации Са2+ в цитоплазме клетки и работают на восстановление исходной низкой концентрации Са2+.
I. Системы, встроенные в наружную мембрану
Са²⁺-АТФ-аза наружной мембраны- представляет собой насос, выкачивающий 2 Са²⁺ против градиента концентрации из клетки в среду за счет гидролиза АТФ;
Na+-Ca2+- обменник. Обменивает внутриклеточный Са2+ на внеклеточный Na+.
II. Системы, встроенные во внутриклеточные мембраны
Для везикул, митохондрий, лизосом и других внутриклеточных депо работает Са²⁺/Н⁺ - обменник, который перекачивает Са²⁺ из цитоплазмы клетки внутрь органоидов.
Са²⁺-АТФ-аза мембраны ЭПС откачивает Са²⁺ из цитоплазмы и накапливает его в цистернах ретикулума за счет гидролиза АТФ.
Полагают, что Са²⁺-АТФ-аза является основным каналом, участвующим в обеспечении спонтанных циклических изменений концентрации Са²⁺ в клетке.

Ca – АТФ – азы.
Связывание одной молекулы АТФ. Связывание

происходит в комплексе с Mg2+ Образуется комплекс: фермент Ca-АТФ-аза+АТФ+Mg2+ = ФАМ).
Гидролиз АТФ в комплексе ФАМ
Фосфорилирование фермента. Высвободившаяся Е идет на перенос Са2+. (В нефосфорилированном состоянии Са-связывающие центры АТФ-азы доступны только с внешней стороны. После фосфорилирования центры связывания в ходе изменения конформации белка переносятся на внутреннюю поверхность).
Высвобождение Са2+
Гидролиз комплекса ФАМ (дефосфорилирование магниевого комплекса с ферментом) Конформация снова меняетсяцентры связывания с Са2+ снова переносятся наружу
Цикл работы фермента замыкается

связывания с Са2+. В зависимости от того, сколько Са²⁺

-связывающих центров содержат СаСБ , можно выделить несколько групп СаСБ
Классификация СаСБ:
СаСБ с 2 центрами связывания
СаСБ с 3 центрами связывания
СаСБ с 4 центрами связывания
СаСБ с 6 центрами связывания
(Характеристику групп см.вТабл.)

в клетках животных, растений и грибов. Взаимодействуя с Са2+,

изменяет свою конформацию и способен регулировать более 30 различных процессов в результате влияния на активность белков-мишеней.
Функции кальмодулина
В качестве мишеней могут выступать ферменты, вовлеченные в метаболизм циклических нуклеотидов (цАМФ и цГМФ). При этом кальмодулин способен влиять как на активность ферментов, участвующих в синтезе цАМФ и цГМФ (аденилатциклаза,NO – синтаза), так и на активность ферментов, разрушающих циклические нуклеотиды (фосфодиэстеразы).
Влияет на работу протеинкиназ, участвующих в фосфорилировании (переносе остатка фосфорной кислоты с АТФ) белов, изменяя их структуру и последующую активность
Влияют на работу протеинфосфатаз (являются антагонистами протеинкиназ-дефосфорилируют белки).
Может регулировать активность белков цитоскелета, связанных с микротрубочками и микрофиламентами. Таким образом, кальмодулин может оказывать влияние на процессы экзо- и эндоцитоза, а также на перемещение органелл внутри клетки или изменние формы клетки.
Способен взаимодействовать и активировать функционирование Са²⁺- АТФ-азы, что приводит к удалению Са2+ из цитоплазмы.

обмена Са2+ в организме осуществляется гормоном щитовидной железы -

кальцитонин . Данный гормон обнаруживается в разных органах: аорте, аденогипофизе, надпочечниках, матке, сердце, эпителии дыхательных путей, нервной системе. Гиперкальцемия является мощным фактором по запуску секреции кальцитонина. Кальцитонин подавляет аппетит и жажду, ограничивая поступление Са²⁺ в организм.