Межклеточные и внутриклеточные сигналы PDF Печать E-mail

У многоклеточных эукариотических организмов каждая клетка не только поддерживает сама себя, но и выполняет ряд функций на благо всего организма. Следовательно, помимо внутриклеточных механизмов регуляции, существуют специальные межклеточные сигналы, на которые клетки отвечают изменением своей деятельности. Ими являются различные регуляторные вещества.

Некоторые из этих веществ являются жирорастворимыми, например, стероидные гормоны, и могут проникать через двойной слой липидов плазматической мембраны. В цитоплазме они присоединяются к специальным белкам, которые меняют свою конформацию, узнаются белками поровых комплексов, проходят в ядро, связываются с хроматином и включают транскрипцию. Другие регуляторные вещества — водорастворимые — через плазматическую мембрану не проникают, а взаимодействуют с белками-рецепторами (лат. receptor — принимающий) на ее внешней поверхности.

Эти рецепторы представляют собой трансмембранные белки, отличающиеся друг от друга. Своей наружной частью они способны соединяться с сигнальными молекулами. Разные рецепторы подходят к различным сигнальным молекулам как ключ к замку. Присоединение сигнальной молекулы меняет конформацию белка-рецептора и запускает каскад превращений мембранных белков, в результате которого возникают небольшие водорастворимые молекулы. Эти молекулы (их называют вторичными посредниками) в свою очередь запускают цепь изменений белков в цитозоле, результатом которых является активация белка, проникающего в ядро и включающего транскрипцию. Один из таких посредников — циклический АМФ.

Как правило, для включения транскрипции одного гена необходимо наличие нескольких различных регуляторных белков. Они вызывают превращение хромомера в петлю, делают ДНК доступной для взаимодействия с РНК-полимеразой, способствуют ее присоединению и т.д.

Синтезированная РНК не сразу выходит из ядра. Вначале она претерпевает ряд превращений. Она укорачивается, из нее вырезаются отдельные участки. Говорят, что происходит созревание РНК. Только что синтезированную РНК называют ядерной, подчеркивая этим названием, что она встречается только в ядре. После созревания она становится информационной РНК, которая специальными белками транспортируется к порам и затем передается в цитоплазму.
В цитоплазме иРНК также связываются с белками, и в зависимости от того, какие это белки, либо сразу соединяются с рибосомами, либо сохраняются нетранслируемыми до появления специального сигнала. Таким образом, проявление генетической информации у эукариот может регулироваться не только на уровне транскрипции, но и на уровне созревания РНК и ее транспорта в цитоплазму, а также на уровне трансляции.

Время от взаимодействия клетки с сигнальной молекулой, включающей транскрипцию иРНК, до появления белка может занимать несколько часов. Поэтому, если от клетки требуется быстрый ответ, то она готовится к нему заранее: необходимые белки синтезируются до появления сигнала, а сигнальная молекула только активирует этот белок.

Например, в специальных клетках поджелудочной железы человека на шероховатой ЭПС синтезируется белковый гормон — инсулин. Он проходит через аппарат Гольджи и собирается в секреторных гранулах. В этих клетках есть рецепторы, которые в ответ на повышенный уровень глюкозы в крови вызывают экзоцитоз секреторных гранул и выход инсулина в кровяное русло. Инсулин является сигнальной молекулой, которая соединяется с рецепторами на поверхности печеночных клеток. В этих клетки существуют пузырьки, в мембране которых встроены белки-переносчики глюкозы. В ответ на присоединение инсулина к рецептору печеночная клетка сливает мембраны пузырьков с плазматической мембраной, и белки-переносчики начинают активно транспортировать глюкозу внутрь клетки. После того, как уровень глюкозы снизится, и инсулиновые молекулы разрушатся произойдет впячивание участков плазматической мембраны с белками-переносчиками глюкозы.

Интересные статьи по биологии:

1) Закономерности наследования признаков в потомстве диплоидных организмов

2) Особенности генофонда популяции