Аутокринный способ передачи сигнальных молекул пример

Работа № Роль нейромышечного синапса в возникновении утомления Виртуальный практикум «LupraFisim»

В возникновении сокращения скелетных мышц задействованы три структуры:

1 двигательный нейрон;

2 нейромышечный синапс;

3 волокно скелетной мышцы.

Из этих трех структур только моторный нейрон не подвержен явлению утомления, его практически не возможно утомить. В двух других структурах возможно возникновение утомления.

Цель: продемонстрировать, что нейромышечный синапс утомляется быстрее, чем мышечное волокно.

Принцип действия: на двигательный нейрон поперечно-полосатой мышцы воздействуют залпом электрических стимулов, одновременно получая миограмму, до тех пор, пока мышца не перестанет сокращаться (проявляется утомление). Затем раздражитель перемещают на саму мышцу и подвергают воздействию стимулов уже непосредственно ее.

— с помощью соответствующих кнопок выберите вариант «НЕПРЯМОЙ СТИМУЛ» (воздействию стимула подвергается двигательный нерв, а непосредственно мышца);

— щелкнув по кнопке «ВОЗДЕЙСТВОВАТЬ ПАЧКОЙ СТИМУЛОВ», начните воздействовать на мышцу группой стимулов;

— внимательно наблюдайте за изменениями, которые претерпевает миограмма; заметьте, что с течением времени амплитуда сокращений постепенно уменьшается;

— после того, как можно констатировать, что мышца более не сокращается (проявляется утомление) при продолжающемся воздействии на нее залпов стимулов, измените способ воздействия, для чего, щелкнув по соответствующей кнопке, выберите вариант «ПРЯМОЙ СТИМУЛ» (то есть стимул, воздействующий непосредственно на мышцу);

— анализируя полученную миограмму, следует констатировать, что, с началом воздействия раздражителем непосредственно на мышцу, она начинает сокращаться снова (призрак того, что утомления в самой мышце еще не возникло, а утомление, проявившееся прежде, возникло из-за утомления нейромышечного синапса), впрочем, с амплитудой несколько меньшей, которая постепенно уменьшается и уменьшается и далее, пока мышца не перестанет сокращаться (возникает собственное мышечное утомление).

При непрямом воздействии на мышечное волокно происходят сокращения мышцы, причем с течением времени их амплитуда уменьшается вплоть до полного прекращения. При переключении на прямое стимулирование мышца вновь начинает сокращаться примерно так же, как и в первом случае.

Раньше всего утомление наступает в зоне передачи сигнала от нерва к мышце – синаптической бляшке. Далее при переключении на непосредственное стимулирование мышцы происходит и ее утомление. Нервная ткань более склонна к утомлению.

Занятие №7
Тема: Гуморальный механизм регуляции.

Материалы для подготовки к занятию:

Лекция. Молекулярные механизмы нейрогуморальной регуляции

1. Дать определение понятия регуляции функции.

Регуляция – управление физиологическими функциями, деятельностью клеток, тканей, органов, систем, поведением организма, осуществление взаимодействия организма и окружающей среды
2. Перечислите основные механизмы регуляции функции.

3. Дать определение гуморального механизма регуляции.

Гуморальный механизм регуляции -это один из эволюционно ранних механизмов регуляции процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость, слюну) с помощью гормонов, выделяемых клетками, органами, тканями

4. Дать сравнительную характеристику нервного и гуморального механизмов регуляции

5. Перечислите основные группы факторов гуморальной регуляции

Факторы гуморальной регуляции (группы веществ, участвующие в гуморальной регуляции)

1. Неорганические метаболиты и ионы. Например, катионы кальция, водорода, углекислый газ.

2. Гормоны желез внутренней секреции. Вырабатываются специализированными инкреторными железами. Это инсулин, тироксин и др.

3. .Местные или тканевые гормоны. Эти гормоны вырабатываются специальными клетками, называемыми паракринными, транспортируются тканевой жидкостью и действуют только на небольшом расстоянии от секретирующих клеток. К ним относятся такие вещества, как гистамин, серотонин, гормоны желудочно-кишечного тракта и другие.

4. Биологически активные вещества, обеспечивающие креаторные связи между клетками ткани. Это белковые макромолекулы, выделяемые ими. Они регулируют дифференцировку, рост и развитие всех клеток составляющих ткань и обеспечивают функциональное объединение клеток в ткань. Такими белками являются, например, кейлоны, которые тормозят синтез ДНК и деление клеток.

6. Перечислите способы доставки сигнальных молекул к клетке-мишени при гуморальном механизме регуляции.

2. Взаимодействие молекул клеточных мембран

3. Передача сигнальных молекул через межклеточное пространство

7. Понятие об аутокринном способе передачи сигнальных молекул.

аутокринный способ — это способ передачи сигнала при котором продуцент гормона имеет рецепторы к этому же гормону (другими словами, клетка—продуцент гормона в то же время является его мишенью). Примеры: эндотелины, вырабатываемые клетками эндотелия и воздействующие на эти же эндотелиальные клетки; Т-лимфоциты, секретирующие интерлейкины, имеющие мишенями разные клетки, в том числе и Т-лимфоциты

8. Понятие о паракринном способе передачи сигнальных молекул.

паракринный способ — это способ передачи сигнала при котором продуцент биологически активного вещества и клетка-мишень расположены рядом. Молекулы гормона достигают мишени путём диффузии в межклеточном веществе. Например, в париетальных клетках желёз желудка секрецию Н+ стимулируют гастрин и гистамин, а подавляют соматостатин и Пг, секретируемые рядом расположенными клетками.

9. Понятие о телекринном способе передачи сигнальных молекул.

телекринный способ – это способ передачи сигнальных молекул непосредственно от наружной поверхности мембраны одной клетки на мембрану другой. Это происходит при условии непосредственного контакта (прикрепления, адгезионного сцепления) мембран двух клеток. Такое прикрепление происходит, например, при взаимодействии лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием кровеносных капилляров в месте, где имеется воспалительный процесс

10. Перечислите принципы регуляции функции.

1. Для нормальной регуляции функций организма необходимо взаимодействие нервной и гуморальной систем.

2. Нейрогуморальная регуляция объединяет все функции организма для достижения цели, при этом организм функционирует как единое целое.
3. Организм находится в неразрывном единстве с внешней средой благодаря активности нервной системы, деятельность которой осуществляется на основе рефлексов.
11. Дайте определение обратной связи.

Обратная связь это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы.

12. Виды обратной связи:

1. Соматическая – ответная реакция двигательная
2. Вегетативная – ответная реакция затрагивает внутренние органы, сосуды и т.п.

1. Дать определение понятия положительной обратной связи.

Положительная обратная связь – это тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

1. Дать определение понятия отрицательной обратной связи.

Отрицательная обратная связь – это вид обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению

Вопросы для самоконтроля:

1. Понятие о регуляции функции, ее значение для адаптации.

2. Понятие о механизме регуляции функции. Основные механизмы регуляции с краткой сравнительной характеристикой.

3. Понятие о гуморальном механизме регуляции, основные факторы гуморальной регуляции.

4. Понятие о гормональной регуляции. Понятие гормона, их биологическое значение.

5. Классификация и основные свойства гормонов.

6. Секреция, транспорт, инактивация гормонов.

7. Основные принципы регуляции функции.

8. Понятие обратной связи. Положительная и отрицательная обратная связь.
Практические работы:

Работа №1. Воздействие медикаментов и медиаторов на деятельность сердца. Виртуальный практикум «LupraFisim»

Пронаблюдать возможность влияния гуморальных факторов на изолированное сердце лягушки.

Оборудование: Р-ры KCl, CaCl₂, адреналина.

Объект исследования: Лягушка.

Ход работы: Подсчитать частоту сокращений изолированного сердца лягушки до и после добавления растворов электролитов и адреналина.

Результаты занести в таблицу:

Действие химических медиаторов на изолированное сердце несущественно влияет на изменение частоты ЧСС.

Тема: Физиология клетки. Механизмы межклеточного взаимодействия

Цель:

1. Контроль знаний по дисциплине «Физиология клетки. Механизмы межклеточного взаимодействия».
2. К зачету допускаются студенты, сдавшие рабочие тетради с положительной оценкой, не имеющие задолженностей.

Алгоритм проведения зачетного занятия.

1. Тестирование, каждый студент получает задание из 50 тестов по всем модулям дисциплины.

«Зачтено» если студент суммарно набрал не менее 70% правильных ответов.

Источник

Сигнальные молекулы, их классификация. Виды регуляторных эффектов сигнальных молекул. Понятие о клетке мишени.

Биологическое действие гормонов проявляется через их взаимодействие с рецепторами клеток-мишеней. Для проявления биологической активности связывание гормона с рецептором должно приводить к образованию химического сигнала внутри клетки, который вызывает специфический биологический ответ, например изменение скорости синтеза ферментов и других белков или изменение их активности. Мишенью для гормона могут служить клетки одной или нескольких тканей. Воздействуя на клетку-мишень, гормон вызывает специфическую ответную реакцию. Например, щитовидная железа — специфическая мишень для тиреотропина, под действием которого увеличивается количество ацинарных клеток щитовидной железы, повышается скорость биосинтеза тиреоидных гормонов. Характерный признак клетки-мишени — способность воспринимать информацию, закодированную в химической структуре гормона.

Начальный этап в действии гормона на клетку-мишень — взаимодействие гормона с рецептором клетки. Концентрация гормонов во внеклеточной жидкости очень низка и обычно колеблется в пределах 10-6-10-11 ммоль/л. Клетки-мишени отличают соответствующий гормон от множества других молекул и гормонов благодаря наличию на клетке-мишени соответствующего рецептора со специфическим центром связывания с гормоном.

Рецепторы по своей химической природе являются белками и, как правило, состоят из нескольких доменов.

Сигнальными молекулами могут быть неполярные и полярные вещества. Неполярные вещества, например стероидные гормоны, проникают в клетку, проходя через липидный бислой. Полярные сигнальные молекулы в клетку не проникают, но связываются специфическими рецепторами клеточных мембран. Такое взаимодействие вызывает цепь последовательных событий в самой мембране и внутри клетки. К полярным сигнальным молекулам относят белковые гормоны (например, глюкагон, инсулин, паратгормон), нейромедиаторы (например, ацетилхолин, глицин, γ-аминомасляная кислота), факторы роста, цитокины, эйкозаноиды.

Внутренние — сигналы образуются и действуют в одной и той же клетке, часто сигналами выступают метаболиты. Они выполняются роль аллостерических активаторов/ ингибиторов ферментов.

Внешние – управляющие сигналы поступают в клетку из внешней среды.

Задачи:

Ø Внутреннее и межклеточное согласование метаболических процессов;

Ø Исключение холостых циклов метаболизма;

Ø Регуляция процессов образования и использования энергии;

Ø Поддержание гомеостаза;

Ø Приспособление организма к изменениям окружающей среды;

Сигнальные молекулы – эндогенные химические соединения, которые в результате взаимодействия с рецепторами обеспечивают внешнее управление биохимическими реакциями в клетках-мишенях.

Клетка-мишень — это клетка, имеющая специализированные воспринимающие рецепторы для данного вида сигнальных молекул.

Особенности сигнальных молекул:

ü Малый период жизни;

ü Высокая биологическая активность;

ü Уникальность действия;

ü Эффект усиления;

ü Один вид сигнальной молекулы может иметь несколько клеток-мишеней;

ü Реакция разных клеток-мишеней на одну сигнальную молекулу может отличаться;

Химические соединения, которые взаимодействуют с определенным рецептором, называют Лигандами.

Виды регуляторных эффектов:

1. Эндокринный – сигнальная молекула поступает с током крови к клетке-мишени из желез внутренней секреции (дистантное действие).

2. Паракринный — сигнальная молекула вырабатывается и действует на клетки в пределах одного органа или ткани.

3. Аутокринный — сигнальная молекула действует на клетку её образовавшую.

Классификация сигнальных молекул:

По химической природе:

o Органические – белковые соединения, стероиды и т.д

o Неорганические – оксид азота и т.д.

По физическим свойствам:

o Липофобные — не могут проникать через мембрану клетки. Они растворимы в воде.

o Липофильные — растворяются в жирах. Свободно проникают через ЦПМ и действуют на рецепторы внутри клетки.

По биологической природе:

o Гормоны (по месту образования) сигнальные молекулы с выраженным эндокринным эффектом.

o Факторы роста и цитокины – факторы роста. Это сигнальные молекулы белковой природы, которые выделяются неспециализированными клетками организма. Они регулируют рост, дифференцировку, пролиферацию соседних клеток. Действие пара- и аутокринно.

o Нейромедиаторы – выделяются нервными клетками и вызывают деполяризацию мембран. сигнальные молекулы, вырабатывающиеся нервными клетками, координирующие работу нейронов и управление периферическими тканями. Их действие связано с влиянием на ионные каналы. Они изменяют их проницаемость и вызывают деполяризацию мембраны. гипоталамус является компонентом и своеобразным «выходным каналом» лимбической системы. Это отдел промежуточного мозга, контролирующий различные параметры гомеостаза. С одной стороны он связан с ЦНС (центры ВНС), с другой — с гипофизом через нервные проводники и особую портальную систему.

Гипоталамус участвует во многих функциях нервной регуляции,а также регулирует эндокринную систему.

Регуляция метаболизма: внутренняя и внешняя. Внутренняя регуляция — управляющие сигналы образуются и действуют внутри одной и той же клетки (само-регуляция). Внешняя регуляция — управляющие сигналы поступают к клетке из внешней среды. Внутренняя регуляция осуществляется путём изменения активности ферментов активаторами или ингибиторами. Внешняя регуляция обеспечивается специализированными сигнальными молекулами, которые в результате взаимодействия с ферментами обеспечивают внешнее управление биохимическими процессами в клетках-мишенях.

Общие этапы действия сигнальных молекул:

1.Распознавание сигналов рецепторами клетки-мишени

2.Передача сигнала и его усиление

3.Изменение биохимических процессов в клетке

4.Элиминация сигнала

Вторые посредники в действии липофобных сигнальных молекул, цАМФ и цГМФ -зависимые механизмы действия. Аденилатциклаза, протеинкиназа. Продемонстрировать эффекты гормонов, осуществляющие регуляторное действие при участии цАМФ.

Особенности механизма липофобных сигнальных молекул:

ü Взаимодействие с поверхностным клеточным рецептором

ü Сигнал передается с рецептора внутрь клетки и усиливается там с помощью внутриклеточных регуляторов. Высокомолекулярные вторичные посредники – Мессенжеры, Низкомолекулярные – цАМФ, цГМФ, диацилглицерол, Са.

ü Биологическое действие обусловлено сочетанием регуляции активности ранее синтезированных ферментов.

Аденилатциклазный МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ, ЗАВИСИМЫЙ ОТ ЦАМФ.

Факторы, необходимые для этого:

• нерастворимая в воде сигнальная молекула;
• поверхностные рецепторы клетки-мишени;
• внутриклеточный трансдуктор G-белок. Состоит из 3 единиц: альфа, бета, гамма.
• G-белок может быть ингибирующий и активирующий. G-белок способен присоединять ГДФ или ГТФ.
  • Аденилатциклаза (АЦ) (превращает АТФ в ЦАМФ);
  • Протеинкиназа ЦАМФ-зависимая. Она катализирует реакцию фосфорилирования белков;
  • Регуляторные элементы ДНК (ЭЕХАНСЕР и САЙЛЕНСЕР);
  • ФОСФОДИЭСТЕРАЗА — разрушает ЦАМФ;
  • ФОСФАТАЗА — дефосфорилируют белки;
  • Белок-синтетический аппарат клетки.

Этапы, стимулирующие ЦАМФ -зависимый механизм:

1. взаимодействие сигнальной молекулы с рецептором;

2. изменение конформации G-белка;

3. замена ГДФ на ГТФ в альфа-S единице G-белка;α-субединица отделяется и добавляется к АЦ.

4. альфа-S ГТФ активирует АЦ;

5. АЦ синтезирует ЦАМФ;

6. ЦАМФ активирует ПРОТЕИНКИНАЗУ-А (ПКА);

7. ПКА фосфорилирует белки и белковые факторы транскрипции, изменяющие активность и количество ферментов;

8. Прекращение действия.

— отделение α-субединицы от АЦ

— ФОСФОДИЭСТЕРАЗА — разрушает ЦАМФ.

— ФОСФАТАЗА — ДЕФОСФОРИЛИРУЕТ белки.

Этапы, ингибирующие ЦАМФ -зависимый механизм:

С первого по третий те же самые этапы, отличие в G-белке (альфа-I единица). Четвёртый этап — связывание ГТФ с альфа-I единицей будет ингибировать АЦ. Ингибируюший механизм противодействует и прекращает эффекты ЦАМФ в клетке. ЦГМФ -зависимый стимулирующий механизм действия.

Рецептор встроен в мембрану клетки и связан с ферментом ГУАНИЛАТЦИКЛАЗОЙ (ГЦ). При присоединении сигнальной молекулы ГЦ активируется и катализирует реакцию ГТФ * ЦГМФ. Последний активирует ПРОТЕИНКИНАЗУ-G (ПКО), а она запускает реакцию фосфорилирования белков (ферментов и факторов транскрипции).

Альдостерон — регуляция объема внутриклеточной жидкости, повышение реабсорбции воды и натрия. Тироксин – повышение основного обмена

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что