Гормоналды сигналдардың мембрана рецепторлары арқылы берілуі. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

 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.

 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.