Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

білком — білком-трансдуктором (від англ. trans-

4. Секреція інсуліну острівцевими клітинами

duction — перенесення).

підшлункової залози.

Тип D (кальцій/фосфатидилінозитолова

5. Секреція адреналіну.

система)

6. Секреція гістаміну мастоцитами.

Багато рецепторів, зв’язуючись із гормоном чи

медіатором, активують мембранозв’язану фосфо-

Механізм регуляції метаболізму

діестеразу — фосфоліпазу С. Активована фосфо-

за допомогою іонів Са2+

ліпаза С розщеплює фосфатидилінозитол 4,5-ди-

Внутрішньоклітинний вміст іонів Са2+ дорів-

фосфат (похідне фосфоліпідів мембран), при цьо-

нює 10-7 ммоль/л, тоді як поза клітиною —

му виділяється інозитол-1,4,5-трифосфат і 1,2-ді-

ацилгліцерол. Ці сполуки є вторинними месенд-

10-3 ммоль/л. Іони Са2+ надходять із зовнішнього

жерами і виявляють синергічну дію.

середовища по «кальцієвих каналах» у мемб-

рані. Потік Са2+ регулюється Са2+-АТФазою

1. Інозитол 1,4,5-трифосфат зв’язується з ре-

цептором на ендоплазматичному ретикулумі, що

мембрани клітини, яка за рахунок енергії АТФ

призводить до швидкого виходу іонів кальцію з

відкачує Са2+ з цитоплазми у зовнішнє середо-

внутрішньоклітинних запасів. Збільшення кон-

вище (при обміні на іони Na+). Всередині кліти-

центрації іонів кальцію робить можливим утво-

ни іони Са2+ депонуються в матриксі міто-

рення комплексу Са-кальмодулін із чотирма іона-

хондрій, а в м’язовій тканині — у саркоплазма-

ми Са2+, який активує молекули білків. Інозитол-

тичному ретикулумі. Кальцій надходить із зов-

1,4,5-трифосфат при цьому швидко дефосфори-

нішнього середовища або внутрішньоклітинних

лується до інозитол-1,4-дисфосфату та інозитол-

депо під дією різних стимулів, взаємодіє з Са2+-

1-фосфату, останні неактивні як вторинні месен-

зв’язуючим білком цитоплазми кальмодуліном.

джери (рис. 14.6).

Одним із внутрішньоклітинних месенджерів

гормонального сигналу є іони кальцію, які, крім

модифікації ферментативної активності, беруть

Гормон

Активований

участь у виконанні деяких фізіологічних функцій

рецептор

клітини (ріст, поділ, згортання крові, передача

нервового імпульсу, контрактильна функція).

Передача гормонального сигналу і включення

ефекторних систем відбувається завдяки створен-

ню іонних потоків через плазматичну і внутріш-

Фосфоліпаза С

ньоклітинні мембрани.

Фосфоліпіди

Одним із шляхів нагромадження іонів кальцію

в клітині є відкриття кальцієвих каналів на плаз-

мембрани клітини

Вторинні

матичних мембранах за допомогою іонотропних

Діацил-

рецепторів, на які діють медіатори нервової сис-

Інозитол 1,4,5-

месенджери

теми.

трифосфат

гліцерол

Другим шляхом нагромадження кальцію в

цитоплазмі клітин є мобілізація кальцію із внут-

Ендоплазматичний

+

Са2+

+

рішньоклітинних структур (мітохондрій, ендо-

плазматичного ретикулума) за допомогою фос-

ретикулум Са2+

Протеїнкіназа С

фатидилінозитолової системи.

У результаті підвищується функціональна ак-

Фосфорильовані білки

тивність і модифікується спрямованість метабо-

лізму в клітині. При цьому концентрація іонів

Внутрішньоклітинні ефекти

кальцію в ній підвищується в сотні разів. Для по-

Рис. 14.6. Кальцій/фосфатидилінозитолова система

вернення клітини у вихідний стан необхідно «пе-

рекачати» надлишок іонів кальцію всередину

ендоплазматичного ретикулума або за межі

2. 1,2-діацилгліцерол активує протеїнкіназу С

клітини проти градієнта концентрації. Відбу-

вається цей енергозалежний процес за участю

— фермент, який фосфорилує білки. Протеїнкіназі

Са-АТФаз. Установлена структура Са-АТФази

С необхідні іони кальцію для максимальної ак-

саркоплазматичного ретикулума, що має 3 фраг-

тивності, а також фосфоліпід — фосфатидилсе-

менти. Перший фрагмент, володіючи АТФазною

рин.

активністю, гідролізує АТФ і забезпечує енергією

3. Синергізм між месенджерами. Два вторин-

перенос іонів кальцію. Другий фрагмент прони-

них месенджери — 1,2-діацилгліцерол й інозитол-

зує товщину мембрани саркоплазматичного ре-

1,4,5-трифосфат — діють в одному напрямку, по-

тикулума і формує «канал» для транспорту каль-

силюючи фосфорилування білків. Приклади

цію. Третій фрагмент розташований з внутріш-

клітинних функцій, які залежать від функціону-

ньої сторони мембрани і виконує роль «заглуш-

вання фосфо-інозитолового каскаду:

ки», перешкоджаючи зворотному потоку іонів.

1. Глікогеноліз у гепатоцитах.

У цитоплазмі клітин-мішеней існує білок каль-

2. Скорочення м’язів.

модулін, який при підвищенні концентрації іонів

3. Агрегація тромбоцитів і вивільнення ними

Кальцію зв’язується з 4 іонами Кальцію, змінює

серотоніну.

конформацію і набуває здатності активувати

Рецептор передсердного

Рецептор

натрійуретичного фактора

ендотоксину

Таблиця 14.4

G-білок

Ефектор

Gs

Аденілатциклаза

Gs

Аденілатциклаза

Gs

Аденілатциклаза

Gs

Аденілатциклаза

Gq

Фосфоліпаза С

Gi

Калієві канали

Gi/G0

Са- і К-канали,

аденілатциклаза

участю фрагмента, що виходить у цитоплазму

ми ділянками ДНК, у результаті чого активу-

клітин. Типовим лігандом для цієї групи протеїн-

ються специфічні гени і транскрипція матричних

кіназ є інсулін.

РНК, які на рибосомах забезпечують синтез пев-

них ферментних білків, що реалізують гормо-

нальний ефект шляхом модифікації метаболізму.

Оскільки в реалізацію ефекту гормонів цитоплаз-

матичного механізму дії залучається біосинтез

14.2. МОЛЕКУЛЯРНО-КЛІТИННІ

білка, то прояв цього ефекту за часом тривалі-

ший, ніж у гормонів, що зв’язуються з метабо-

МЕХАНІЗМИ ДІЇ СТЕРОЇДНИХ

тропними рецепторами, і значно поступається

І ТИРЕОЇДНИХ ГОРМОНІВ

гормонам, що зв’язуються з іонотропними рецеп-

торами. Більшість гормонів діють за мембранним

На відміну від гормонів білково-пептидної

механізмом. Лише стероїдні гормони й тироксин

мають яскраво виражений цитоплазматичний

природи і похідних амінокислот, рецептори яких

механізм дії (див. рис. 14.4).

розташовані на мембранах клітин-мішеней, ре-

цептори стероїдних і тиреоїдних гормонів локалі-

зовані в цитоплазмі і ядрі клітин. Внаслідок своєї

ліпофільності, ці гормони проникають через плаз-

матичну мембрану клітини в цитоплазму і зв’я-

зуються зі специфічними рецепторами, утворюю-

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

чи гормон-рецепторні комплекси, які транспорту-

ють гормони до певних субклітинних структур.

Гормони цитоплазматичного механізму дії впли-

1. Гормони: загальна характеристика; роль

вають, головним чином, на генетичний апарат

гормонів та інших біорегуляторів у системі

клітини, тобто цей комплекс транспортується в

міжклітинної інтеграції функцій організму люди-

ядро клітини, де гормон зв’язується з певними

ни.

сайтами ДНК і підсилює або гальмує синтез пев-

2. Класифікація гормонів і біорегуляторів:

них мРНК, що забезпечують синтез ферментних

відповідність структури та механізмів дії гор-

білків de novo. Цитоплазматичні рецептори скла-

даються з: а) домену, що з’єднується з гормоном;

монів.

б) домену, що з’єднується з певними ділянками

3. Реакція клітин-мішеней на дію гормонів.

ДНК; в) домену, що з’єднується з додатковими

Мембранні (іонотропні, метаботропні) та цито-

регуляторами транскрипції; г) Zn-вмісних до-

зольні рецептори.

менів — «цинкових пальців», які виступають як

4. Біохімічні системи внутрішньоклітинної пе-

регулятори транскрипції й мають вигляд випи-

редачі гормональних сигналів: G-білки, вторинні

нань ділянок поліпептидного ланцюга рецептор-

ного білка, сформованих за рахунок зв’язуван-

посередники (цАМФ, Са2+/кальмодулін, ІФ3,

ДАГ).

ня іонів Цинку з амінокислотами.

Активований гормон-рецепторний комплекс

5. Молекулярно-клітинні механізми дії стероїд-

переміщається в ядро, зв’язується зі специфічни-

них і тиреоїдних гормонів.