Мембранная рецепция
Мембранные рецепторы расположены на поверхности клетки и связываются с белково-пептидными гормонами, катехоламинами и нейротрансмиттерами. Эти лиганды гидрофильны и не могут сами пройти сквозь липидный бислой мембраны.
Выделяют две главные группы:
- Ионотропные рецепторы. Это белки, которые одновременно служат и рецептором, и ионным каналом. Когда к ним присоединяется лиганд, канал сразу открывается, вызывая ионный ток (например, Н-холинорецепторы).
- Метаботропные рецепторы. Их активация запускает внутри клетки каскад вторичных мессенджеров (посредников).
Метаботропные рецепторы, в свою очередь, делятся на каталитические (содержат фермент или связаны с ним) и связанные с G-белками (GPCR). Вторая группа — самая многочисленная, такие рецепторы пронизывают мембрану 7 раз и используют G-белки для передачи сигнала внутрь клетки.
Системы вторых посредников
При мембранной рецепции сигнал передается через каскад реакций. G-белок выступает связующим звеном между рецептором и внутриклеточными системами.
Один из важнейших путей — аденилатциклазный:
- G-белок воздействует на фермент аденилатциклазу.
- Аденилатциклаза превращает АТФ во вторичный посредник — цАМФ.
- цАМФ активирует цАМФ-зависимые протеинкиназы.
- Протеинкиназы фосфорилируют белки (обычно ферменты), меняя их активность и вызывая ответ клетки.
Главное свойство таких каскадов — многократное усиление первичного сигнала, что позволяет гормонам работать даже в очень малых концентрациях в крови.
Внутриклеточная рецепция
Этот механизм характерин для липофильных стероидных и тиреоидных гормонов. Они способны проникать внутрь клетки.
Процесс выглядит так:
- Гормон отсоединяется от транспортного белка крови и проникает через клеточную мембрану.
- В цитоплазме (или ядре) он связывается со своим внутриклеточным рецептором.
- Гормон-рецепторный комплекс связывается с ДНК.
- Активируется транскрипция (синтез мРНК), а затем и трансляция — синтез новых белков на рибосомах.
- Новые белки изменяют функцию клетки.
Для тиреоидных гормонов (Т3 и Т4) характерен активный транспорт через мембрану, внутриклеточное превращение Т4 в более активный Т3 и связывание с ядерными рецепторами.
Регуляция чувствительности
Количество рецепторов на клетке не является постоянной величиной — они непрерывно синтезируются и разрушаются. Чувствительность клетки-мишени подстраивается под уровень гормона:
- При недостатке гормона количество рецепторов возрастает.
- При избытке — снижается.
Мембранные рецепторы белково-пептидных гормонов могут подвергаться интернализации: после связывания с лигандом рецептор погружается внутрь клетки и инактивируется.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие вещества выполняют функцию вторичных посредников при передаче гормонального сигнала?
Функцию вторичных посредников (мессенджеров) внутри клетки выполняют специфические молекулы и ионы, усиливающие первичный сигнал.
К основным системам вторичных посредников относятся:
- цАМФ — циклический аденозин-3',5'-монофосфат;
- цГМФ — циклический гуанозин-3',5'-монофосфат;
- ИФ₃ — инозитол-1,4,5-трифосфат (водорастворимое вещество, уходящее в цитозоль);
- ДАГ — диацилглицерол (гидрофобное вещество, остающееся в мембране);
- Ca²⁺ — ионы кальция.
Общим свойством данных систем является многократное усиление сигнала, благодаря чему гормоны эффективно действуют даже при очень низких концентрациях в крови.
В чем специфика механизма действия тиреоидных гормонов по сравнению со стероидными?
Специфика действия тиреоидных гормонов по сравнению со стероидными заключается в способе проникновения в клетку, наличии внутриклеточной конверсии и особенностях связывания с рецепторами.
| Характеристика | Тиреоидные гормоны | Стероидные гормоны |
|---|---|---|
| Проникновение в клетку | Т3 и Т4 переносятся в крови специальными белками; на поверхности мембраны клетки-мишени происходит связывание с рецептором и отделение гормона от транспортного белка; транспорт через мембрану осуществляется с помощью активного переносчика | Стероидные гормоны как неполярные вещества свободно проходят через клеточную мембрану; также существуют данные о мембранных рецепторах, обеспечивающих узнавание гормона и его транспорт внутрь клетки |
| Внутриклеточная конверсия | Внутри клетки Т4 деиодируется до Т3 — активной формы | В источниках для стероидных гормонов такой этап не указан |
| Связывание с рецептором | Т3 связывается с белковыми ядерными рецепторами | В цитоплазме гормон связывается с цитозольным рецептором, необходимым для транспорта гормона в ядро; в ядре образуется гормон-рецепторный комплекс с ядерным рецептором |
В обоих случаях итоговый эффект связан с регуляцией транскрипции и синтезом белков, что приводит к изменению функции клетки.
Как работает инозитолфосфатный механизм передачи гормонального сигнала?
Инозитолфосфатный механизм передачи сигнала реализуется через активацию мембранных Gq-белков и фосфолипазы С.
- Инициация — рецепторы сопрягаются с Gq-белками, которые активируют фермент фосфолипазу С.
- Гидролиз — активированная фосфолипаза С гидролизует фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат мембраны.
- Образование посредников — формируются вторичные мессенджеры: водорастворимый инозитол-1,4,5-трифосфат (IP₃) и гидрофобный диацилглицерол (ДАГ).
- Высвобождение кальция — IP₃ взаимодействует с кальциевыми каналами саркоплазматического или эндоплазматического ретикулума, вызывая выброс Ca²⁺ в цитоплазму.
Повышение концентрации цитоплазматического Ca²⁺ запускает клеточный ответ, например, образование комплекса с кальмодулином и последующее сокращение гладкомышечных клеток сосудов.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему белковым гормонам нужны мембранные рецепторы?
Белковые гормоны гидрофильны и не способны растворяться в липидах, поэтому не могут пройти сквозь клеточную мембрану. Им приходится передавать сигнал через рецепторы на поверхности клетки.
Какой эффект возникает быстрее: от мембранных или внутриклеточных рецепторов?
От мембранных. Они активируют уже существующие в клетке ферменты, тогда как внутриклеточная рецепция требует времени на синтез новых белков.
Что такое вторые посредники (мессенджеры)?
Это внутриклеточные вещества (цАМФ, цГМФ, кальций и др.), которые образуются после активации мембранного рецептора и передают сигнал дальше, многократно усиливая его.
Что ещё разобрать по теме
- Строение и функции ионотропных рецепторов
- Каталитические рецепторы (тирозинкиназы и гуанилатциклазы)
- Разновидности и функции G-белков (Gs, Gi, Gq)
- Роль ионов кальция, инозитолтрифосфата и диацилглицерина как вторых посредников
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Рецепторы гормонов» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 112 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Гормональная регуляция физиологических функций»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.