Гормоналды сигналдардың мембрана рецепторларына арқылы тасымалдануы. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Оқушыларға арналған дидактикалық материалдар

Қосымша 1

Термин сөздер төменде көрсетілген

1.Гормон дегеніміз

2. Сыртқы секреция бездері дегеніміз

3. Сыртқы секреция бездерінің өнімі

4. Сыртқы секреция бездері дегеніміз

5. Ішкі секреция бездері дегеніміз

6. Ішкі секреция бездерінің өнімі

7.Стероидты гормон

8. Май қышқылдары

9. Аминқышқылы

10. Пептидті және нәруызды

Қосымша 4

К.С. Сағатов «Биохимия» Алматы «Білім» 2008 ж, 314-321 б.

Циклдық аденозинмонофосфат (цАМФ) биохимиялық реакциялардың молекулалық делдалы

 цАМФ-клетка ішінде бесаспап медиаторға жатады және сол клеткада көптеген негізгі реакциялардың жылдамдығын реттейді. Қазір анықталғандай, ол-ең алдымен көптеген гормондардың клеткаға әсер етуінің күрделі механизміндегі молекулалық делдал. цАМФ барлық ұлпалар мен органдардың клеткаларында синтезделеді. Әр түрлі ұлпада цАМФ синтезіне әр түрлі гормондар мен медиаторлар әсер етеді, ондай заттың саны 20-дан астам. цАМФ адреналиннің әсерін зерттеу кезінде ашқан Э. Сазерленд (1959), сол үшін 1971 жылы Нобель сыйлығын алды.

Химиялық табиғаты. Циклды аденозинмонофосфат АТФ-тан синтезделеді. Бұл процесті аденилатциклаз ферменті катализдейді, ол фермент клетканың мембранасымен байланысқан.

Биохимиялық қасиеті. Егер гормондар клеткадағы биохимиялық реакцияларды алғашқы реттегіштер болса, гормондар хабарын әрі қарай жеткізуші цАМФ-ты екінші қатардағы (аралық) реттегіштер деп атайды.

Әсер ету механизмі. Циклды аденозинмонофосфаттың әсер ету механизмін бауырдағы гликогеннің фосфорилиттік ыдырауына адреналиннің әсері мысалында қарастырып көрейік.

 Қанмен бірге келген адреналин нысана-клеткалардың үстіңгі сырт жағында өзінің рецепторымен қосылады. Бұл жағдай мембранада аденилатциклаза ферментін активтендіреді және клетка ішінде цАМФ деңгейін көтереді. цАМФ арнайы протеинкиназа ферметтін активтендіреді, ол фермент бұдан кейін фосфорландыру жолымен фосфорилаза киназасын активтендіреді. Киназа өз кезегінде фосфорлизаны фосфорлайды және активтендіреді, фосфорилаза гликогеннің ыдырауының алғашқы реакциясын катализдейді. Осындай көптеген реакциялар тізбегі арқылы гликоген ыдырап бөлінеді де, глюкоза қажетті мөлшерде қанға бөліріп шығады.

Гормондарды әсер ету механизмі

 Қанға қосылған гормондардың әсері іс жүзінде зат алмасудың барлық жағына бірдей таралады. Гормон әсерін іске асыру үшін өзінің нысана-клеткасын білуі тиіс. Гормондарды танитын клетка компоненті рецептор деп аталады.

 Рецепторлар-гормондарды байланыстыра алатын белоктар. Рецепторлардың өзіндік ерекшелігі болады. Мәселен, активтену үшін гормон молекулалары мен олардың сәйкестгі «құлыпқа дәл келген кілт» сияқты, субстраттың ферментің активті центріне «үйлесе алғандай» болуы керек.

Әрбір гормонның өздеріне меншікті рецепторлары болады. Нысана-клетканың бірнеше мың рецепторлар-белогы болады. Мысалы, стероидты гормондарға 10 000 шамасындай рецепторлар арналады. Әр рецептор гормонның бір молекуласын қайтымды байланыстыра алады.

 Гормондар бір-бірінен химиялық табиғаты, физикалық, химиялық қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Гидрофильдік қасиетіне қарай гормондар әсері молекулалық механизімнің екі екі жолын қарастырады. 1) Белоктық, пептидтік гормондармен мен аминқышқылдың туындылары болып табылатын гормондардың гидрофильдік қасиеті бар. Оларға тән нәрсе-әсер ету механизмі ұқсас болады. 2) Стероидты гормондар гидрофобты болады. Олардың әсер ету механизмі гидрофильді гормондар әсері механизмінен өзгеше келеді.

Белоктық, пептидтік гормондармен мен аминқышқылдың туындылары болып табылатын гормондардың әсер ету механизмі

 Бұл топқа жататын гормондардың (адреналин, глюкогон, кальцитонин, паратгормон, гипофиз гормондары, т.б) гтдрофильдік қасиеті болады, сондықтан олар олар клетка мембранасының липидтік қабатынан өтіп кете алмайды. Олардың рецепторлары клетканың үстіңгі бетінде орналасады.

Бұл гормондардың әсер ету механизмі плазмалық мембранамен байналысқан рецепторлармен өзара әрекеттесуден басталады. Гормондардың өзі клеткаға енбейді, сондай-ақ плазмалық мембранамен байланысқан аденилатциклаза ферментіне қолайлы жағдай туғызу жолымен әрекет етеді. Осының нәтижесінде, клеткадығы цАМФ мөлшері көбейеді, оны жоғарыда біз екінші кезектегі реттегіш деп атағанбыз.

 Клеткадағы гормондар қасиеттерінің әрі қарай іске асуы цАМФ арқылы, оның синтезін күшейту немесе тежеу жолымен орындалады. Жануар клеткасындағы цАМФ әсері клетка ферменттерін активтендіру арқылы басталады, ондай ферменттер цАМФ-тәуелді протеинкиназа деп аталады. Ол ферменттер АТФ-тен фосфатты ерекше белоктардың (солардың ішінде ферменттердің) серин мен треониннің белгілі бір қалықтарына ауыстырылуын катализдейді. Фосфорланған белоктар биологиялық активті болады. Фосфорланбаса олар өздерінің арнайы қызметін атқара алмайды. Активтенген протеинкиназа әртүрлі ферменттерді (мысалы, фосфорилазаны); хроматин белоктарын және клеткадағы әр гормонға ерекше тән басқа да белоктарды фосфорлайды. Гормонның бір молекуласы белоктың 10 ⁵ молекулаларын фосфорлай алады.

 Фосфорлану жолымен активтенген фосфорилаза гликоген ыдырауын катализдейді де, ол бірнеше аралық өнімдерден кейін глюкоза береді.

 Хроматин белоктарын фосфорлау оның құрылымын өзгеретді, ДНҚ-ның жекелеген учаскелері белоктан босанады (дерепрессия болады), оларда әр гормонның өзіне ғана тән иРНҚ синтезі (транскрипция) басталады. Бұдан кейін сәйкес белоктар трансляцияланады.

 Клеткадағы цАМФ әсерімен ферменттердің активтенуі арқылы, жоғарыда аталғандардан басқа гликолиз, липолиз процестері, тасымалдау және басқалар (сурет) іске асады.

 Аденилатциклазаның активтенуі қалай болады? Гормонның өзінің рецепторымен байланысуы оның активтенуіне тікелей емес, үшінші байланыстырушы белок-мембраналық ГТФ Г-белок арқылы әсер етеді. Гормонның рецепторға қосылуы рецептордың пішінін өзгертеді, соның нәтижесінде ол Г-белокпен байланысады. Осыдан кейін Г-белокта ГТФ-пен өзара әрекеттесе алатындай қасиет пайда болады және оның пішінін өзгертеді. Осылайша өзгеріске ұшыраған Г-белок қана аденилатциклазаны активтендіреді, бұдан кейін аденилатциклаза цАМФ түзілуін катализдейді. Аденилатциклазаның жұмысын тоқтатудың да маңызы зор. Клеткадағы бұл ферметтің үздіксіз жұмыс істей беруіне жол беруге болмайды.

 Аденилатциклазаның жұмысын қалай тоқтатуға (активсіздендіруге) болады? Г-белок дегеніміз ГТФ-аза ферменті болып табылады екен. Ол өзімен байланысқан ГТФ-ты гидролиздеп ГДФ және органикалық емес фосфатқа айналдыру арқылы активсізденеді. Осының нәтижесінде аденилатциклаза өзінің бастапқы күйіне түседі де, цАМФ түзілуі тоқтатылады.

 Стероидты гормондардың әсер ету механизмі

Арнайы тасымалдаушы белоктардың-кортикостероид-транспортинмен, андрогендер және эстрогендер арнайы глобулиндермен, т.б. көмегімен стероидты гормондардың қанға қосылады.

Стероидты гормондардың рецепторлары клетка ішінде-цитоплазмада орналасқан. Нысана-клеткамен кездескен кезде өзінің май еріткіштігіне және шағын мөлшеріне сәйкес стероидты гормондар цитоплазма мембранасы арқылы өтіп кетеді. Клетка ішіне енгеннен кейін стероидтар арнаулы рецептормен байланысады. Осылайша құалған гормон-рецептор жиынтығы әрі қарай ядроға өтеді. Ядроға енген гормон-рецептор жиынтығы хроматиннің арнайы бөлігімен байланысады және белгілі гендер транскрипциясының жылдамдығын өзгертеді.Транскрипцияны қолдану иРНҚ молекуласының көбеюіне себеп болады да, ондай молекулалар ядродан цитоплазмаға шығады. Мұндай арнайы белоктар (ферменттер) синтезі күшейеді. Мұндай стероидты гормондардың көмегімен іске асатын процесс индукция деп аталады.

https://www.google.com/search?q=action+of+hormones+with+intracellular+receptors&rlz=1C1GGRV_enKZ751KZ755&sxsrf=ACYBGNQ1eIQS2vElM_GlcAJknPgzMLcOZw:1577180506567&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwi0s9ye_83mAhWM6KYKHVEyAkYQ_AUoAXoECA0QAw&biw=1366&bih=586#imgrc=SvsfXb1G3Mg1KM:

Қосымша 5

Байланыстырушы үлескі, рецепторлық молекулалар, ерігіштік, циклдік АМФ, екіншілік мессенджерлер, ген әсері, транскрипция факторлары, аРНҚ, нәруыз синтезі т.б.

Қосымша 6

«Айқыш-нөл» тапсырмасы

• цАМФ-клетка ішінде бесаспап медиаторға жатады және сол клеткада көптеген негізгі реакциялардың жылдамдығын реттейді және көптеген гормондардың клеткаға әсер етуінің күрделі механизміндегі молекулалық делдал.
• Гормондар клеткадағы биохимиялық реакцияларды алғашқы реттегіштер.
• Рецепторлар-гормондарды байланыстыра алатын көмірсулар (жоқ)
• Қанмен бірге келген адреналин нысана-клеткалардың үстіңгі сырт жағында өзінің рецепторымен қосылады. Бұл жағдай мембранада аденилатциклаза ферментін активтендіреді және клетка ішінде цАМФ деңгейін көтереді.
• Белоктық, пептидтік гормондармен мен аминқышқылдың туындылары болып табылатын гормондардың гидрофобты қасиеті бар.
• Адреналин гормонының бөліну нәтижесінде гликоген ыдырап бөлінеді де, глюкоза қажетті мөлшерде қанға бөлініп шығады.
• Стероидты гормондар гидрофильді болады.
• Стероидты гормондардың рецепторлары клетка ішінде-цитоплазмада орналасқан. Нысана-клеткамен кездескен кезде өзінің май еріткіштігіне және шағын мөлшеріне сәйкес стероидты гормондар цитоплазма мембранасы арқылы өтіп кетеді.
• Ядроға енген стероидты гормон-рецептор жиынтығы хроматиннің арнайы бөлігімен байланысады және белгілі гендер транскрипциясының жылдамдығын өзгертеді.