Взаимодействие клеток. Восприятие (рецепция) сигналов

Клетки многоклеточных организмов должны сообщаться друг с другом для того, чтобы регулировать свое развитие и превращение в ткани, контролировать рост и деление и координировать свои функции. Многие клетки формируют коммуникационные соединения, которые связывают соседние клетки, обеспечивая обмен ионами и мелкими молекулами.

Через эти каналы, называемые также щелевыми соединениями, сигналы передаются непосредственно от клетки к клетке, не попадая в межклеточную жидкость. В других случаях клетки располагают связанными с мембраной сигнальными молекулами, которые воздействуют на другие клетки при их непосредственном физическом контакте.

Внеклеточные сигнальные молекулы, или посредники, опосредуют три типа связи между клетками. При первом типе воздействий эндокринные сигналы (гормоны) разносятся кровью по всему телу к клеткам-мишеням (т.е. клеткам, имеющим специфические рецепторы гормона). При втором типе воздействий паракринные сигналы (химические медиаторы) подвергаются быстрому метаболическому превращению, поэтому они влияют только на местные клетки.

При третьем типе воздействий синаптические сигналы (нейромедиаторы) влияют только на соседние нервные клетки через особые контактные участки — синапсы. В некоторых случаях паракринные сигналы действуют на клетки того же типа, что выработали молекулы-посредники, — они рассматриваются как аутокринные сигналы. Каждый тип клеток в организме располагает характерным набором рецепторных белков, определяющим реакцию этих клеток на соответствующий их рецепторам набор сигнальных молекул; такая реакция является специфической и запрограммированной.

Сигнальные молекулы различаются растворимостью в воде. Мелкие гидрофобные сигнальные молекулы, такие, как стероидные и тиреоидные гормоны, диффундируют через плазматическую мембрану клетки-мишени и активируют рецепторные белки внутри клетки. Напротив, гидрофильные сигнальные молекулы, включая нейромедиаторы, большинство гормонов и локальные химические медиаторы (паракринные сигналы), активируют рецепторные белки на поверхности клеток-мишеней.

взаимодействие клеток

Эти рецепторы, которые пронизывают клеточную мембрану, передают информацию ряду внутриклеточных посредников, которые в итоге направляют сигнал к месту конечного назначения либо в цитоплазме, либо в ядре. Многочисленные межклеточные гидрофильные посредники действуют через мембранные белки, которые направляют поток информации от рецептора к остальной клетке.

Наиболее детально изученными из этих белков являются G-белки, названные так потому, что они связываются с гуаниновыми нуклеотидами. После того, как первый посредник (гормон, нейромедиатор, паракринная сигнальная молекула) связывается с рецептором, в последнем происходят конформационные изменения, что в свою очередь активирует комплекс G-белок—гуанозиндифосфат.

Замещение гуанозиндифосфата гуанозинтрифосфатом освобождает а-субъединицу G-белка, которая воздействует на другие связанные с мембраной посредники, называемые эффекторами. Часто эффектором служит фермент, который превращает неактивную молекулу предшественника в активный второй посредник, способный диффундировать через цитоплазму и переносить сигнал за пределы клеточной мембраны.

Вторые посредники запускают каскад молекулярных реакций, который приводит к изменению поведения клетки. Примеры иллюстрируют разнообразие G-белков, присутствующих в различных тканях, и их роль в регуляции важнейших клеточных функций.

Передача сигналов внутриклеточными рецепторами

Стероидные гормоны представляют собой мелкие гидрофобные (жирорастворимые) молекулы; они транспортируются в крови в комплексе с белками-переносчиками плазмы, с которыми они связаны обратимо. После отделения от своих белков-переносчиков они диффундируют через липиды плазматической мембраны клетки-мишени и обратимо связываются со специфическими рецепторными белками стероидных гормонов в цитоплазме или ядре.

Связывание гормона активирует рецептор, вызывая его высокоаффинное связывание со специфическими последовательностями ДНК; это в целом повышает уровень транскрипции определенных генов. Каждый стероидный гормон распознается различным представителем семейства гомологичных рецепторных белков. Тиреоидные гормоны являются видоизмененными липофильными аминокислотами, которые также воздействуют на внутриклеточные рецепторы.

Установлено, что некоторые болезни обусловлены дефектом клеточных рецепторов. Например, псевдогипопаратиреоз и одна из форм карликовости вызваны нефункционирующими рецепторами паратгормона и гормона роста. В указанных двух состояниях железы вырабатывают соответствующие гормоны, однако клетки-мишени не реагируют на них, потому что у них отсутствуют нормальные рецепторы.

- Читать далее "Строение, функции митохондрий"

Оглавление темы "Строение клетки":
  1. Строение плазматической мембраны клетки. Цитоплазма
  2. Что такое гликокаликс, эндоцитоз, экзоцитоз, жидкофазный пиноцитоз?
  3. Рецепторно-опосредованный эндоцитоз: механизмы
  4. Фагоцитоз и экзоцитоз: механизмы
  5. Взаимодействие клеток. Восприятие (рецепция) сигналов
  6. Строение, функции митохондрий
  7. Строение, функции рибосомы
  8. Строение, функции гранулярной эндоплазматической сети
  9. Строение, функции агранулярной эндоплазматической сети - SER - smooth endoplasmic reticulum
  10. Строение, функции комплекса Гольджи - аппарата Гольджи

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: