СМ-ВОВ-осень2024

1. ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА В КЛЕТКУ

2.

ВИДЫ СИГНАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ
• Гормоны
• Медиаторы
• Эйкозаноиды
• Факторы роста
• Оксид азота (NO)
ТИПЫ МЕМБРАННЫХ РЕЦЕПТОРОВ
• Рецепторы, ассоциированные с G-белками
(аденилатциклазная, инозитолфосфатная системы)
• Рецепторы с каталитической активностью
(тирозинкиназная, гуанилатциклазная системы)

3.

АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ СИСТЕМА
Рецептор (R) имеет центры связывания гормона на наружной поверхности мембраны и G-белка (cубъединицы α,β,γ) на
внутренней поверхности мембраны. Взаимодействие приводит к изменению конформации рецептора. Снижается сродство
α-субъединицы G-белка к ГДФ и увеличивает сродство к ГТФ (ГДФ замещается на ГТФ). Отделившаяся субъединица αГТФ перемещается в липидном слое мембраны к ферменту аденилатциклазе (АЦ).
Взаимодействие α-ГТФ с регуляторным центром аденилатциклазы (АЦ) изменяет конформацию фермента (активация АЦ) и
увеличивает скорость образования из АТФ циклического АМФ (ц-АМФ).
ц-АМФ – вторичный посредник (мессенджер) гормонального сигнала.
ц-АМФ активирует протеинкиназу А (ПКА) – 4 молекулы ц-АМФ присоединяются к регуляторным субъединицам ПКА, это
вызывает диссоциацию комплекса, каталитические субъединицы отделяются и становятся активными.
Активная ПКА катализирует реакции фосфорилирования специфицеских белков и ферментов по серину и треонину, повышая
или понижая их активность, что приводит к изменению скорости метаболических процессов.

4.

Инозитолфосфатная система
1. Связывание активатора (например, гормона) с рецептором (R) приводит к
изменению его конформации. Повышается сродство рецептора к Gфлс-белку.
Присоединение комплекса первичный мессенджер-рецептор к Gфлс-ГДФ снижает
сродство αфлс-субъединицы к ГДФ и увеличивает сродство к ГТФ. В активном
центре αфлс-субъединицы ГДФ замещается на ГТФ. Это вызывает изменение
конформации субъединицы αфлс и снижение сродства к субъединицам βγ,
происходит диссоциация Gфлс-белка.
2. Отделившаяся субъединица αфлс-ГТФ латерально перемещается по мембране к
ферменту фосфолипазе С (ФЛС).
3. Взаимодействие αфлс-ГТФ с центром связывания фосфолипазы С изменяет
конформацию и активность фермента, возрастает скорость гидролиза фосфолипида
клеточной мембраны - фосфатидилинозитол-бисфосфата (ФИФ2) на
два продукта - вторичные вестники гормонального сигнала (вторичные
мессенджеры):
1 - инозитолтрифосфат (ИФ3), который, будучи гидрофильным соединением, уходит в
цитозоль.
2 - диацилглицерол (ДАГ), который остается в мембране и участвует в активации
фермента протеинкиназы С.
Таким образом, сигнал, принятый рецептором клетки, раздваивается!!!

5.

1.
ИНОЗИТОЛФОСФАТНАЯ СИСТЕМА (ОБЩАЯ СХЕМА)
2.
3.

6.

Первый мессенджер ИФ3 связывается со специфическими центрами Са2+каналов мембраны эндоплазматического ретикулума, что приводит к
изменению конформации белка кальмодулина и открытию его Са2+каналов.
Этот комплекс
взаимодействует с Са2+кальмодулинзависимыми
протеинкиназами и
повышает их активность.
Активированная Са2+кальмодулин-зависимая
протеинкиназа
фосфорилирует
определенные белки и
ферменты, в результате
чего изменяется их
активность и скорость
метаболических процессов,
в которых они участвуют.

7.

Второй мессенджер - Диацилглицерол (ДАГ)
Повышение концентрации Са2+ в
цитозоле клетки увеличивает
скорость взаимодействия Са2+ с
неактивным цитозольным
ферментом протеинкиназой С
(ПКС). Диацилглицерол (ДАГ),
занимая специфические центры в
протеинкиназе С (ПКС), в еще
большей степени увеличивает ее
сродство к ионам кальция. На
внутренней стороне мембраны
образуется активная форма ПКС,
которая фосфорилирует
специфические ферменты, в
результате чего изменяется их
активность и скорость
метаболических процессов, в
которых они участвуют.

8.

9.

Гуанилатциклазная система
Присоединение первичного мессенджера
к рецептору активирует гуанилатциклазу
(ГЦ), которая катализирует превращение
ГТФ в циклический гуанозин-3',5'монофосфат (цГМФ) - вторичный
мессенджер.
Молекулы цГМФ присоединяются к
регуляторным центрам протеинкиназы G,
которая состоит из двух субъединиц.
Четыре цГМФ изменяют конформацию и
активность фермента.
Активная протеинкиназа G катализирует
фосфорилирование определенных белков
и ферментов цитозоля клетки. Одним из
первичных мессенджеров протеинкиназы
G является предсердный
натриуретический фактор (ПНФ),
регулирующий гомеостаз жидкости в
организме.

10.

ЦИТОЗОЛЬНО-ЯДЕРНЫЙ
(ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ) МЕХАНИЗМ
ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА

11. Введение в обмен веществ. Биологическое окисление

ВВЕДЕНИЕ В
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ
ОКИСЛЕНИЕ

12. Понятие о метаболизме

ПОНЯТИЕ О МЕТАБОЛИЗМЕ
Обмен
веществ
(метаболизм)
совокупность
всех
химических
превращений, протекающих в живых
организмах,
благодаря
которым
осуществляется
их
рост,
жизнедеятельность,
воспроизводство,
постоянный контакт и обмен с окружающей
средой.

13.

В организме протекают два взаимопротивоположных процесса
катаболизм (от греч. katabole - сбрасывание, разрушение) и
анаболизм (аnаbole - подъем).
АНАБОЛИЗМ
-
образование
и
обновление
структурных
элементов клеток и тканей. Эти реакции преимущественно
восстановительные,
и протекают с затратой свободной
энергии.
КАТАБОЛИЗМ - процессы расщепления сложных молекул, как
поступивших с пищей, так и входящих в состав клетки до
простых компонентов. Эти реакции обычно окислительные, и
протекают с выделением свободной энергии.

14.

Процесс,
объединяющий катаболизм и
анаболизм
за
счет
использования
перечисленных
выше
компонентов,
называется
амфиболическим
или
двойственным.
Совокупность
катаболических,
анаболических
и
амфиболических
процессов называется промежуточным
обменом.

15. Общая схема катаболических процессов в клетке

ОБЩАЯ СХЕМА КАТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В
КЛЕТКЕ

16. Суммарная реакция окислительного декарбоксилирования пирувата

СУММАРНАЯ РЕАКЦИЯ
ОКИСЛИТЕЛЬНОГО
ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ ПИРУВАТА

17.

18. Последовательность реакций при участии ферментов пируватдегидрогеназного комплекса (ПДК)

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РЕАКЦИЙ ПРИ УЧАСТИИ ФЕРМЕНТОВ
ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗНОГО КОМПЛЕКСА (ПДК)
HSKoA
O
CH3
C
т иаминпирофосфат
-
COO
1
R
CO2
S
CH3
C
2
OH
CH3 C
3
H3C
пирув ат
O
C
O
S
SH
SH
SH
белок
H
4
N+
R1
SKoA
ФАД
ФАДН2
R2
НАД+
гидроксиэт илт иаминпирофосфат
S
S
липоев ая
кислот а
пирув ат дегидрогеназа
дигидролипоилт рансацилаза
1 – декарбоксилирование пирувата с образованием
гидроксиэтилтиаминпирофосфата;
2- перенос 2-х углеродной единицы на липоевую кислоту;
3 – образование ацетил-КоА;
4 – восстановление липоевой кислоты.
+
НАДН + Н
дигидролипоилдегидрогеназа

19.

ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ (ЦТК)
Образующиеся в результате распада белков,
жиров и углеводов мономеры в процессе
унификации превращаются в метаболиты,
которые переносятся в матрикс митохондрий и
поступают в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК),
или цикл лимонной кислоты (цитратный
цикл), называемый также циклом Кребса.
Цикл трикарбоновых кислот был открыт Гансом
Кребсом в 1937 г.
Ученый использовал
измельченные мышцы голубя, добавляя в них
трикарбоновые кислоты и изучая скорость
дыхания, установил, какие именно кислоты
активируют процесс дыхания.

20.

21.

22.

РЕГУЛЯЦИЯ ЦИКЛА КРЕБСА

23.

24. Регуляция цикла трикарбоновых кислот

РЕГУЛЯЦИЯ ЦИКЛА ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
Скорость протекания ЦТК определяется
соотношением количества АТФ/АДФ и
НАДН/НАД+.
Ключевыми ферментами цикла являются:
Цитратсинтаза – первый фермент данного
метаболического пути, активность которого
определяется доступностью оксалоацетата.
АТФ и НАДН, а также цитрат ингибируют
этот фермент, а АДФ является
аллостерическим активатором.
Изоцитратдегидрогеназа – аллостерически
активируется АДФ и ионами Са2+ и
ингибируется НАДН.

25.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ
РОЛЬ ЦТК:
ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕХ
МОЛЕКУЛ НАДН+Н,
ОДНОЙ МОЛЕКУЛЫ
ФАДН2 И ОДНОЙ
МОЛЕКУЛЫ ГТФ
(СУБСТРАТНОЕ
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ)

26. Амфиболические функции цикла трикарбоновых кислот

АМФИБОЛИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЦИКЛА
ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

27.

Анаболическая роль ЦТК заключается в том, что
из промежуточных метаболитов этого процесса
могут синтезироваться другие вещества.
Цитрат, 2-оксоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат
в ЦТК превращаются в оксалоацетат, а из
оксалоацетата может образоваться глюкоза.
Цитрат участвует в переносе ацетил-КоА в
цитоплазму для синтеза липидов.
Цитрат способен связывать ионы кальция и
участвовать в процессах его переноса и
отложения (минерализации).
Путём трансаминирования из оксалоацетата
образуется аспарагиновая кислота, а из 2оксоглутарата – глутаминовая кислота.
Сукцинил-КоА участвует в синтезе порфиринов.
Сукцинил-коА является донором НS-КоА в
реакции образования активной формы
ацетоацетата (кетоновое тело).

28.

Катаболическая роль ЦТК заключается в образовании
конечного продукта метаболизма – СО2 и наработке
восстановленных
НАД+
и
ФАД,
поставляющих
протоны и электроны в дыхательную цепь.
Уравнение суммарной реакции, подводящее итоги
работы цикла, имеет следующий вид:
СН3-CО KoA + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Фн
3НАДН + ФАДН2 + НS KoA + ГТФ
→ 2СО2 +