Участие мембран в передаче межклеточной информации
Участие мембран в передаче межклеточной информации - раздел Физика, Биофизика Важное Свойство Всех Живых Существ – Способность Воспринимать, Перерабатывать...
Важное свойство всех живых существ – способность воспринимать, перерабатывать и передавать информацию при помощи биологических мембран. Несмотря на громадное разнообразие различных систем получения и переработки информации, функционирующих в животных и растительных организмах, все они основаны на едином принципе.
Процесс получения информации, как правило, начинается с взаимодействия сигнала (химического агента, кванта света, механического воздействия и т.п.) с рецептором – мембранным белком.
Рис.5.6 - Схема трансмембранной передачи сигнала в клетке. Участие рецепторов в трансмембранной передаче сигнала. Рецепторы: 1 - связанные с ионными каналами, например рецептор ГАМК; 2 - с каталитической активностью (рецептор инсулина); 3 - передающие сигнал на фосфолипазу С, например α1-адренорецептор; 4 - с каталитической активностью (гуанилатциклаза, рецептор ПНФ); 5 - передающие сигнал на аденилатциклазу, например β-адренорецепторы; 6 - связывающие гормон в цитозоле или ядре, например рецептор кортизола.
В ответ на получение сигнала происходит биохимическая модификация специализированных молекул-эффекторов, через которые и формируется ответ биологической системы (рис.5.6). Следующий этап – передача информации в центр переработки с помощью вторичных мессенджеров (посредников).
Именно по такому принципу функционируют нервная, гормональная и иммунная системы животных, на такие же стадии могут быть разложены и фотобиологические процессы, протекающие как в организмах животных, так и в растениях. Общий принцип действия всех систем приема и передачи информации – не только химическая модификация мембранных белков, но и изменение концентрации заряженных ионов внутри и вне клетки, формирование трансмембранного потенциала. В последнее время выяснилось, что этот процесс играет важную физиологическую роль не только в нервной ткани, но и при переработке информации в тромбоцитах, лимфоцитах, тучных клетках.
Первым компонентом в схеме, представленной на рис.5.5, является рецептор. Рецептор, как правило, представляет собой интегральный белок. На поверхности мембраны он имеет своеобразное “приемное устройство”, способное распознавать сигнал и взаимодействовать с ним. При этом сам сигнал, будь это химическое вещество (гормон) или квант света, обычно не проникает внутрь клетки, а преобразуется в результате модификации мембранных белков, которая приводит к активации молекул посредников – вторичных мессенджеров.
В общем виде передача сигнала через мембрану может быть сведена к трем основным стадиям:
1) взаимодействие рецептора с сигналом;
2) конформационная перестройка и изменение функции специализированных мембранных белков-посредников;
3) активация вторичных мессенджеров – сравнительно небольших молекул и ионов, диффузия которых в клетке к определенным субклеточным структурам обеспечивает стремительное распространение сигнала.
Витебск
УО «ВГУ им. П. М. Машерова»
УДК 577(075)
ББК 28.071я73
Б 63
Печатается по решению научно-методического совета
Тема 1. Биофизика как наука. Предмет биофизики.
Теоретические вопросы:
1. Предмет и задачи биофизики. Уровни биофизических исследований; методы исследования и требования, предъявляемые к ним.
2. Исто
Предмети задачи биофизики. История развития биофизики
Биофизика – это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации и являющиеся основой физиологических актов. Её возникновение обусло
Методология биофизики
Введем определение следующих терминов: объект биофизического исследования, биологическая система, методика, метод, методология. Биологическая система - совокупность взаимосвязанных определенным обр
Тема 2 Термодинамика биологических процессов
Теоретические вопросы:
1. Предмет и методы термодинамики. Основные понятия термодинамики.
2. Параметры состояния (интенсивные и экстенсивные) Функция с
Теорема И. Пригожина. Уравнения Онзагера
Постулат И. Пригожина состоит в том, что общее изменение энтропии dS открытой системы может происходить независимо либо за счет процессов обмена с внешней средой (deS
Основные функции биологических мембран
Элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, развитию и воспроизведению - это живая клетка - основа строения всех животных и растений. Важнейшими условиями существования
Структура биологических мембран
Первая модель строения биологических мембран была предложена в 1902 г. Было замечено, что через мембраны лучше всего проникают вещества, хорошо растворимые в липидах, и на основании этого было сдел
Фазовые переходы липидов в мембранах
Вещество при разных температуре, давлении, концентрациях химических компонентов может находиться в различных физических состояниях, например газообразном, жидком, твердом, плазменном. Кристаллическ
Химический и электрохимический потенциал
Живые системы на всех уровнях организации - открытые системы. Поэтому транспорт веществ через биологические мембраны - необходимое условие жизни. С переносом веществ через мембраны связаны процессы
Пассивный перенос веществ через мембрану
Пассивный транспорт - это перенос вещества из мест с большим значением электрохимического потенциала к местам с его меньшим значением.
Активный транспорт веществ. Опыт Уссинга
Активный транспорт - это перенос вещества из мест с меньшим значением электрохимического потенциала в места с его большим значением.
Активный транспорт в мембране сопр
Электрогенные ионные насосы
Согласно современным представлениям, в биологических мембранах имеются ионные насосы,работающие за счет свободной энергии гидролиза АТФ, - специальные системы интегральных белков (
Мембранный потенциал
Одна из важнейших функций биологической мембраны - генерация и передача биопотенциалов. Это явление лежит в основе возбудимости клеток, регуляции внутриклеточных процессов, работы нервной системы,
Распространение нервного импульса вдоль возбудимого волокна
Если в каком-нибудь участке возбудимой мембраны сформировался потенциал действия, мембрана деполяризована, возбуждение распространяется на другие участки мембраны. Рассмотрим распространение возбуж
Свойства ионных каналов клеточных мембран
Модель возбудимой мембраны по теории Ходжкина-Хаксли предполагает регулируемый перенос ионов через мембрану. Однако непосредственный переход иона через липидный бислой весьма затруднен. Поэтому вел
G-белки и вторичные мессенджеры
От первого звена - рецептора (R) сигнал поступает на так называемые N- или G-белки – мембранные белки, активирующиеся при связывании гуанозинтрифосфата (ГТФ). G-белки способны передавать информацию
Биофизика как наука
1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика : учеб. для вузов / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. – М., 2003. – С. 14–17.
2. Биофизика : учеб. для вузов / В. Ф. Антонов [и
Новости и инфо для студентов