Fiecare organism suferă numeroase efecte. Aceste efecte pot fi împărțite în două grupe mari: vital - afectează în mod direct viabilitatea (de exemplu, trauma morții cauzată de un prădător) și semnalarea - transmițând informații despre mediul extern. Evident, multe semnale trebuie să reacționeze, i. E. organismul trebuie să dezvolte un anumit răspuns biologic.
Schema generală pentru formarea răspunsului biologic poate fi reprezentată sub forma a trei etape consecutive. În prima etapă, semnalul este perceput de o proteină receptor specifică, care are o specificitate ridicată pentru acest semnal. După detectarea unui semnal, receptorul modifică conformația și, prin urmare, notifică organismului prezența efectului. Semnalul perceput trebuie transformat și transmis într-o formă transformată în structurile corespunzătoare. Această etapă se numește transducție de semnal. De regulă, aceasta se realizează prin proteine speciale (proteine intermediare), precum și prin diferite molecule auxiliare și ioni. Există diferite mecanisme de transducție (datorate fie sintezei sau activării mediatorilor proteici), dar în cele din urmă semnalul ajunge la structurile necesare și conduce la începutul celei de a treia etape, la realizarea imediată a răspunsului biologic.
Există 2 tipuri de răspunsuri biologice în funcție de rata de formare:
În particular, procesele de activare în cascadă a proteinelor pot fi efectuate foarte rapid în organism (uneori numai pentru o mie de secundă) și, prin urmare, pot determina răspunsuri biologice rapide. Între timp, cascadele care utilizează factori de transcriere necesită perioade lungi de timp (câteva minute, ore sau chiar zile) și, eventual, duc la răspunsuri biologice lente.
Răspunsurile rapide biologice sunt realizate în detrimentul sistemului nervos. Sistemul umoral este un sistem de răspunsuri biologice lentă.
Mecanismele moleculare ale funcționării sistemului nervos sunt strâns legate de formarea și conducerea impulsurilor nervoase.
Motivul inițial care stă la baza formării unui impuls este percepția unui anumit semnal de către neuron. Această funcție este efectuată de moleculele receptorului corespunzător, localizate, de regulă, pe membrana exterioară a neuronului. După detectarea semnalului, receptorii își schimbă conformația și acționează astfel pe canalele ionice adiacente, forțându-le să treacă de la starea închisă la cea deschisă.
Mecanismele acestor efecte pot varia. În unele cazuri (de exemplu, în neuronii senzoriali care furnizează percepția semnalelor termice sau mecanice) înșiși receptori sunt ambele canale de ioni, activând astfel receptorul acestor proteine rezultă direct într-o depolarizare semnificativă a membranei și ca rezultat - formarea aproape instantanee a impulsului. Astfel de receptori sunt numite ionotropici. Dar, mai ales între receptori și canale de ioni funcționează în cascadă destul de complex de mediatori.
Cele mai comune variante ale acestor cascade sunt:
și - sistemul adenilat (1 și 2 - subunitatea de reglementare și catalitică a protein kinazei A-gical); b - Sistemul fosfolipazei (3 și 4 - subunitatea de reglementare și catalitică a 2 Ca * protein kinază -dependente, 5 și 6 - subunitatea de reglementare și catalitică a protein kinazei C); G1 și G2 - proteinele G, receptorii, respectiv, care deservesc 1 și 2 (alocate tip messenlzhery secundar; săgețile punctate indică cascadelor moleculare declanșate protein kinaze relevante.
În ciuda numeroaselor nuanțe, aceste cascade sunt organizate conform unui principiu molecular similar. Ele implică următoarele "seturi" de componente:
• receptoare. care pătrunde prin membrana exterioară;
• proteine G. localizat pe partea interioară a membranei și activat ca rezultat al modificărilor în conformația receptorilor;
• o enzimă a cărei activitate este reglată de proteinele G. Într-o formă de realizare, cascada este adenilat ciclaza. în cealaltă - fosfolipază C sau D;
• mesageri secundari. și anume molecule mici de reglementare care servesc drept purtători de informații despre semnalul intracelular. Ele contribuie la amplificarea în continuare de transmisie și a semnalului și caracterizat prin următoarele proprietăți: au o greutate moleculară mică și o viteză mare pentru a difuza în citoplasmă; rapid digerat și rapid eliminate din citoplasmă. Acestea includ monofosfat ciclic de adenozină (prescurtat - cAMP), sinteza ATP este furnizat de adenilat ciclazei situat în citoplasmă precum inozitol trifosfat și diacilglicerol, formate prin activitatea membranei exterioare fosfolipazei a componentelor moleculare. Apariția cAMP în citoplasmă ar trebui să fie în impulsuri, astfel încât excesul celui de al doilea mesager distrus enzima special - fosfodiesterazei activat de Ca2 + protein kinaza -dependente trebuie remarcat faptul că apariția trifosfatului inozitol celulei conduce la eliberarea de Ca2 + din reticulul endoplasmatic, iar acești ioni difuzează rapid prin citoplasmă, De asemenea, devin mesageri importante doua;
• proteine activate de mesageri secundari. Acestea sunt canale ionice speciale. furnizând o etapă inițială de depolarizare a membranei. În plus, acestea sunt anumite proteine kinaze care participă activ la reglarea proceselor ulterioare datorită fosforilării diferitelor proteine membranare.
Activarea unei singure molecule a receptorului duce la o schimbare abia perceptibilă a potențialului. Între timp, pentru a deschide canalele de sodiu (și fără aceasta, impulsul nu se poate forma în principiu), este necesară o depolarizare destul de semnificativă a membranei: de regulă nu mai puțin de 20 mV. Și dacă semnalul perceput nu este destul de intens, adică activează prea puține molecule de receptor, modificarea rezultată nu atinge pragul necesar și este compensată rapid prin diferite pompe de ioni. Ca urmare, membrana se reîntoarce la starea inițială și nu există o dezvoltare a unui impuls nervos.
Se pare că acest principiu al funcționării neuronilor (numit "tot sau nimic") contrazice în mod fundamental binecunoscutul fapt că organismul nu numai că recunoaște prezența semnalelor, dar și că este capabil să-și evalueze intensitatea. Cu toate acestea, în realitate nu există nici o contradicție. Interacțiunea dintre semnal și moleculele receptorului, ca și orice alte interacțiuni moleculare, respectă cu strictețe regularitățile statistice (probabiliste). Aceasta înseamnă că sub acțiunea unui semnal de forță fixă există o anumită probabilitate de a forma un impuls. Cu cât semnalul este mai puternic, cu atât probabilitatea este mai mare. În consecință, cu cât intensitatea semnalului perceput este mai mare, cu atât mai des neuronul generează impulsuri nervoase. Aceasta este ceea ce servește ca o estimare a intensității semnalului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: