Məlumat

9.1A: Siqnal Molekulları və Hüceyrə Reseptorları - Biologiya

9.1A: Siqnal Molekulları və Hüceyrə Reseptorları - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hüceyrə rabitəsi təkhüceyrəli orqanizmlərdən çoxhüceyrəlilərə qədər müxtəlif mühitlərdə bioloji proseslərin tənzimlənməsini təmin edir.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Hüceyrə rabitəsinin əhəmiyyətini izah edin

Əsas Nöqtələr

  • Hüceyrələrin kimyəvi siqnallar vasitəsilə əlaqə qurma qabiliyyəti tək hüceyrələrdə yaranıb və çoxhüceyrəli orqanizmlərin təkamülü üçün vacib idi.
  • Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrələr uzaq orqanların, toxumaların və hüceyrələrin hərəkətlərini əlaqələndirmək üçün davamlı olaraq kimyəvi mesajlar göndərir və qəbul edir.
  • Hüceyrələr mesaj qəbul edə, məlumatı plazma membranı vasitəsilə ötürə və sonra mesaja cavab olaraq hüceyrə daxilində dəyişikliklər yarada bilər.
  • Maya və bakteriyalar kimi tək hüceyrəli orqanizmlər cütləşməyə və koordinasiyaya kömək etmək üçün bir-biri ilə əlaqə qururlar.
  • Hüceyrə rabitəsi ətraf mühitlə əlaqə saxlamaq, bioloji dəyişikliklər yaratmaq və lazım gəldikdə sağ qalmağı təmin etmək üçün bir vasitə kimi inkişaf etmişdir.

Əsas Şərtlər

  • biofilm: bakteriya və digər mikroorqanizmlərin koloniyası tərəfindən yaradılmış və tərkibində olan nazik selik təbəqəsi

Giriş: Siqnal Molekulları və Hüceyrə Reseptorları

Təsəvvür edin ki, siz və ətrafınızdakı insanlar ünsiyyət qura bilməsəydiniz, həyat necə olardı. İstəklərinizi başqalarına ifadə edə bilməyəcəksiniz və ətrafınız haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün suallar verə bilməyəcəksiniz. İctimai təşkilat həmin cəmiyyəti təşkil edən fərdlər arasındakı ünsiyyətdən asılıdır; ünsiyyət olmasa, cəmiyyət dağılacaqdı.

İnsanlarda olduğu kimi, ayrı-ayrı hüceyrələrin də ətraf mühitlə əlaqə qura bilməsi çox vacibdir. Bu, bir hüceyrənin gölməçədə öz-özünə böyüməsi və ya daha böyük bir orqanizm meydana gətirən bir çox hüceyrədən biri olması doğrudur. Xarici stimullara düzgün cavab vermək üçün hüceyrələr mesajı qəbul edə, məlumatı plazma membranı vasitəsilə ötürə və sonra mesaja cavab olaraq hüceyrə daxilində dəyişikliklər yarada bilən mürəkkəb ünsiyyət mexanizmlərini inkişaf etdirdilər.

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrələr uzaq orqanların, toxumaların və hüceyrələrin hərəkətlərini əlaqələndirmək üçün davamlı olaraq kimyəvi mesajlar göndərir və qəbul edir. Mesajları tez və səmərəli şəkildə göndərmək qabiliyyəti hüceyrələrə öz funksiyalarını koordinasiya etməyə və dəqiq tənzimləməyə imkan verir.

Daha böyük orqanizmlərdə hüceyrə rabitəsi zərurəti açıq görünsə də, hətta tək hüceyrəli orqanizmlər də bir-biri ilə əlaqə saxlayır. Maya hüceyrələri cütləşməyə kömək etmək üçün bir-birinə siqnal verir. Bəzi bakteriyalar formaları biofilm adlanan böyük komplekslər yaratmaq və ya rəqabət aparan orqanizmləri çıxarmaq üçün toksinlərin istehsalını təşkil etmək üçün öz hərəkətlərini əlaqələndirirlər. Hüceyrələrin kimyəvi siqnallar vasitəsilə əlaqə qurma qabiliyyəti tək hüceyrələrdə yaranıb və çoxhüceyrəli orqanizmlərin təkamülü üçün vacib idi. Rabitə sistemlərinin səmərəli və səhvsiz işləməsi həyatın bütün formaları üçün həyati əhəmiyyət kəsb edir.


Şəkil 1. Hidrofobik siqnal molekulları adətən plazma membranı boyunca yayılır və sitoplazmada hüceyrədaxili reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Bir çox hüceyrədaxili reseptor nüvədə DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə olan və gen ifadəsini tənzimləyən transkripsiya faktorlarıdır.

Daxili reseptorlarHüceyrədaxili və ya sitoplazmik reseptorlar kimi də tanınır, hüceyrənin sitoplazmasında yerləşir və plazma membranından keçə bilən hidrofobik ligand molekullarına cavab verir. Hüceyrəyə daxil olduqdan sonra bu molekulların çoxu gen ifadəsinə vasitəçilik etmək üçün mRNT sintezinin (transkripsiya) tənzimləyicisi kimi çıxış edən zülallara bağlanır. Gen ifadəsi hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın amin turşuları ardıcıllığına çevrilməsinin hüceyrə prosesidir və nəticədə zülal meydana gətirir. Liqand daxili reseptorla bağlandıqda, zülalda DNT-ni bağlayan yeri ifşa edən konformasiya dəyişikliyi baş verir. Liqand-reseptor kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir, sonra xromosom DNT-nin xüsusi tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiyanın başlanmasına kömək edir (Şəkil 1). Transkripsiya hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın xüsusi amin turşularını əlaqələndirmək üçün mRNT-də (sitoplazmaya hərəkət edən və ribosomlarla əlaqəli olan) məlumatdan istifadə edən xəbərçi RNT (mRNA) adlı RNT-nin xüsusi formasına kopyalanması prosesidir. düzgün ardıcıllıqla, bir protein istehsal edir. Daxili reseptorlar siqnalı digər reseptorlara və ya messencerlərə ötürmədən birbaşa gen ifadəsinə təsir göstərə bilər.


Siqnallaşdırma formaları

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə kimyəvi siqnalın dörd kateqoriyası mövcuddur: parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal (Şəkil). Siqnalın müxtəlif kateqoriyaları arasındakı əsas fərq, siqnalın hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün orqanizmdən keçdiyi məsafədir. Bütün hüceyrələr eyni siqnallardan təsirlənmir.

Kimyəvi siqnalda hüceyrə özünü (otokrin siqnal), boşluq qovşaqları ilə birləşdirilmiş hüceyrəni, yaxınlıqdakı hüceyrəni (parakrin siqnal) və ya uzaq bir hüceyrəni (endokrin siqnal) hədəfə ala bilər. Parakrin siqnalizasiya yaxınlıqdakı hüceyrələrə təsir göstərir, endokrin siqnalizasiya liqandları daşımaq üçün qan dövranı sistemindən istifadə edir və avtokrin siqnalizasiya siqnal hüceyrəsinə təsir göstərir. Boşluq qovşaqları vasitəsilə siqnalın ötürülməsi birbaşa qonşu hüceyrələr arasında hərəkət edən siqnal molekullarını əhatə edir.


Biologiya 171


Təsəvvür edin ki, siz və ətrafınızdakı insanlar ünsiyyət qura bilməsəydiniz, həyat necə olardı. İstəklərinizi başqalarına ifadə edə bilməyəcəksiniz, nə də yerinizlə bağlı suallar verə bilməyəcəksiniz. İctimai təşkilat, cəmiyyəti təşkil edən fərdlər arasındakı ünsiyyətdən asılıdır ki, ünsiyyət olmasa, cəmiyyət dağılacaq.

İnsanlarda olduğu kimi, ayrı-ayrı hüceyrələrin də ətraf mühitlə əlaqə qura bilməsi çox vacibdir. Bu, həm gölməçədə böyüyən birhüceyrəli orqanizmə, həm də savannada yaşayan iri heyvana aiddir. Xarici stimullara düzgün cavab vermək üçün hüceyrələr mesajı qəbul edə, məlumatı plazma membranı vasitəsilə ötürə və sonra mesaja cavab olaraq hüceyrə daxilində dəyişikliklər yarada bilən mürəkkəb ünsiyyət mexanizmlərini inkişaf etdirdilər.

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrələr uzaqdakı orqanların, toxumaların və hüceyrələrin hərəkətlərini əlaqələndirmək üçün davamlı olaraq kimyəvi mesajlar göndərir və qəbul edir. Mesajları tez və səmərəli şəkildə göndərmək qabiliyyəti hüceyrələrə öz funksiyalarını koordinasiya etməyə və dəqiq tənzimləməyə imkan verir.

Daha böyük orqanizmlərdə hüceyrə rabitəsinin zəruriliyi açıq görünsə də, hətta təkhüceyrəli orqanizmlər də bir-biri ilə əlaqə saxlayır. Maya hüceyrələri çoxalmaq üçün digər maya hüceyrələrini tapmağa kömək etmək üçün bir-birinə siqnal verir. Bəzi bakteriyalar formaları biofilm adlanan böyük komplekslər yaratmaq və ya rəqabət aparan orqanizmləri çıxarmaq üçün toksinlərin istehsalını təşkil etmək üçün öz hərəkətlərini əlaqələndirirlər. Hüceyrələrin kimyəvi siqnallar vasitəsilə əlaqə qurma qabiliyyəti tək hüceyrələrdə yaranıb və çoxhüceyrəli orqanizmlərin təkamülü üçün vacib idi. Rabitə sistemlərinin səmərəli və nisbətən səhvsiz funksiyası bildiyimiz kimi bütün həyat üçün həyati əhəmiyyət kəsb edir.

Öyrənmə Məqsədləri

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə mövcud olan dörd növ siqnal mexanizmlərini təsvir edin
  • Daxili reseptorları hüceyrə səthi reseptorları ilə müqayisə edin
  • Liqandın quruluşu ilə onun fəaliyyət mexanizmi arasındakı əlaqəni tanıyın

Canlı hüceyrələr aləmində iki növ ünsiyyət mövcuddur. Hüceyrələr arasında əlaqə hüceyrələrarası siqnal, hüceyrədaxili əlaqə isə hüceyrədaxili siqnal adlanır. Fərqi yadda saxlamağın asan yolu prefikslərin Latın mənşəyini anlamaqdır: inter- “arasında” deməkdir (məsələn, kəsişən xətlər bir-birini kəsən xətlərdir) və daxili “daxili” deməkdir (venadaxili kimi).

Kimyəvi siqnallar liqand adlanan kiçik, adətən uçucu və ya həll olunan molekullar şəklində siqnal hüceyrələri tərəfindən buraxılır. Liqand başqa bir xüsusi molekulu bağlayan, bəzi hallarda prosesdə siqnal verən bir molekuldur. Beləliklə, liqandları siqnal molekulları kimi düşünmək olar. Liqandlar kimyəvi siqnallardan təsirlənən hüceyrələr olan hədəf hüceyrələrdəki zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Bu zülallara reseptorlar da deyilir. Liqandlar və reseptorlar bir neçə növdə mövcuddur, lakin spesifik bir liqandın adətən yalnız həmin liqandı bağlayan xüsusi reseptoru olacaqdır.

Siqnallaşdırma formaları

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə kimyəvi siqnalın dörd kateqoriyası var: parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal ((Şəkil)). Siqnalın müxtəlif kateqoriyaları arasındakı əsas fərq, siqnalın hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün orqanizmdən keçdiyi məsafədir. Burada qeyd etməliyik ki, bütün hüceyrələr eyni siqnallardan təsirlənmir.


Parakrin siqnalizasiya

Bir-birinə yaxın olan hüceyrələr arasında lokal olaraq fəaliyyət göstərən siqnallara parakrin siqnallar deyilir. Parakrin siqnalları diffuziya yolu ilə hüceyrədənkənar matris vasitəsilə hərəkət edir. Bu tip siqnallar adətən qısa müddətə davam edən sürətli cavablar verir. Cavabın lokallaşdırılması üçün parakrin liqand molekulları adətən fermentlər tərəfindən tez parçalanır və ya qonşu hüceyrələr tərəfindən çıxarılır. Siqnalların çıxarılması siqnal üçün konsentrasiya qradiyentini bərpa edəcək və yenidən buraxıldıqda onların hüceyrədaxili boşluqda sürətlə yayılmasına imkan verəcəkdir.

Parakrin siqnalının bir nümunəsi sinir hüceyrələri arasında sinapslar arasında siqnalların ötürülməsidir. Sinir hüceyrəsi hüceyrə gövdəsindən, stimulları qəbul edən dendrit adlanan bir neçə qısa, budaqlanmış uzantılardan və siqnalları digər sinir hüceyrələrinə və ya əzələ hüceyrələrinə ötürən akson adlanan uzun uzantıdan ibarətdir. Siqnal ötürülməsinin baş verdiyi sinir hüceyrələri arasındakı birləşmə sinaps adlanır. Sinaptik siqnal sinir hüceyrələri arasında hərəkət edən kimyəvi bir siqnaldır. Sinir hüceyrələrindəki siqnallar sürətlə hərəkət edən elektrik impulsları ilə yayılır. Bu impulslar aksonun sonuna çatdıqda, presinaptik hüceyrədən (siqnal yayan hüceyrə) neyrotransmitter adlanan kimyəvi liqandların buraxılması ilə siqnal növbəti hüceyrənin dendritinə doğru davam edir. Neyrotransmitterlər kimyəvi sinapslar adlanan sinir hüceyrələri arasında çox kiçik məsafələrdə (20-40 nanometr) daşınır ((Şəkil)). Sinir hüceyrələri arasındakı kiçik məsafə siqnalın sürətlə yayılmasına imkan verir, bu da dərhal cavab verməyə imkan verir, məsələn, “Əlinizi sobadan götürün!”

Neyrotransmitter postsinaptik hüceyrənin səthindəki reseptoru bağladıqda, hədəf hüceyrənin elektrokimyəvi potensialı dəyişir və növbəti elektrik impulsu işə salınır. Kimyəvi sinapsa buraxılan nörotransmitterlər tez parçalanır və ya presinaptik hüceyrə tərəfindən reabsorbsiya olunur ki, alıcı sinir hüceyrəsi tez bərpa olunsun və növbəti sinaptik siqnala sürətlə cavab verməyə hazır olsun.


Endokrin siqnalizasiya

Uzaq hüceyrələrdən gələn siqnallara endokrin siqnallar deyilir və onlar endokrin hüceyrələrdən qaynaqlanır. (Orqanizmdə bir çox endokrin hüceyrələr qalxanabənzər vəz, hipotalamus və hipofiz vəzi kimi endokrin vəzilərdə yerləşir.) Bu tip siqnallar adətən daha yavaş reaksiya verir, lakin daha uzunmüddətli təsir göstərir. Endokrin siqnalda sərbəst buraxılan ligandlara hormonlar deyilir, bədənin bir hissəsində istehsal olunan, lakin bir qədər uzaqda olan digər bədən bölgələrinə təsir edən siqnal molekulları.

Hormonlar qan axını ilə endokrin hüceyrələr və onların hədəf hüceyrələri arasında böyük məsafələri qət edir, bu da bədən boyunca nisbətən yavaş hərəkət edir. Nəqliyyat formasına görə hormonlar sulandırılır və hədəf hüceyrələrinə təsir etdikdə aşağı konsentrasiyalarda olurlar. Bu, liqandların yerli konsentrasiyalarının çox yüksək ola biləcəyi parakrin siqnaldan fərqlidir.

Avtokrin siqnalizasiya

Avtokrin siqnallar, buraxılan liqandla da bağlana bilən siqnal hüceyrələri tərəfindən istehsal olunur. Bu o deməkdir ki, siqnal hüceyrəsi və hədəf hüceyrə eyni və ya oxşar hüceyrə ola bilər (prefiks avtomatik özünü bildirir, siqnal hüceyrəsinin özünə siqnal göndərdiyini xatırladır). Hüceyrələrin düzgün toxumalara çevrilməsini və lazımi funksiyanı yerinə yetirməsini təmin etmək üçün bu növ siqnal tez-tez orqanizmin erkən inkişafı zamanı baş verir. Otokrin siqnalı həmçinin ağrı hissi və iltihab reaksiyalarını tənzimləyir. Bundan əlavə, əgər hüceyrə virusa yoluxmuşsa, hüceyrə proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümünə məruz qalması üçün siqnal verə bilər və bu proses zamanı virusu öldürür. Bəzi hallarda eyni tipli qonşu hüceyrələr də sərbəst buraxılan liqanddan təsirlənir. Embrioloji inkişafda, bir qrup qonşu hüceyrənin stimullaşdırılması prosesi eyni hüceyrələrin eyni hüceyrə tipinə diferensiasiyasını yönəltməyə kömək edə bilər və beləliklə, düzgün inkişaf nəticəsini təmin edə bilər.

Boşluq qovşaqları boyunca birbaşa siqnal

Heyvanlarda boşluq qovşaqları və plasmodesmata bitkilərdə qonşu hüceyrələrin plazma membranları arasında əlaqə var. Bu maye ilə dolu kanallar hüceyrədaxili vasitəçilər adlanan kiçik siqnal molekullarının iki hüceyrə arasında yayılmasına imkan verir. Kalsium ionları (Ca 2+) kimi kiçik molekullar hüceyrələr arasında hərəkət edə bilir, lakin zülallar və DNT kimi böyük molekullar kanallardan keçə bilmir. Kanalların spesifikliyi hüceyrələrin müstəqil qalmasını təmin edir, lakin siqnalları tez və asanlıqla ötürə bilir. Siqnal molekullarının ötürülməsi birbaşa hədəf hüceyrənin yanında olan hüceyrənin cari vəziyyətini bildirir, bu, bir qrup hüceyrəyə onlardan yalnız birinin qəbul edə biləcəyi bir siqnala cavablarını əlaqələndirməyə imkan verir. Bitkilərdə, plasmodesmata hər yerdə mövcuddur və bütün zavodu nəhəng rabitə şəbəkəsinə çevirir.

Reseptorların növləri

Reseptorlar hədəf hüceyrədə və ya onun səthində liqand bağlayan zülal molekullarıdır. İki növ reseptor var, daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları.

Daxili reseptorlar

Hüceyrədaxili və ya sitoplazmik reseptorlar kimi də tanınan daxili reseptorlar hüceyrənin sitoplazmasında yerləşir və plazma membranından keçə bilən hidrofobik ligand molekullarına cavab verir. Hüceyrəyə daxil olduqdan sonra bu molekulların çoxu gen ifadəsinə vasitəçilik etmək üçün mRNT sintezinin (transkripsiya) tənzimləyicisi kimi çıxış edən zülallara bağlanır. Gen ifadəsi hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın amin turşuları ardıcıllığına çevrilməsinin hüceyrə prosesidir və nəticədə zülal meydana gətirir. Liqand daxili reseptorla bağlandıqda, zülalda DNT-ni bağlayan yeri ifşa edən konformasiya dəyişikliyi baş verir. Liqand-reseptor kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir, sonra xromosom DNT-nin xüsusi tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiyanın başlanmasına kömək edir ((Şəkil)). Transkripsiya hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın xüsusi amin turşularını əlaqələndirmək üçün mRNT-də (sitoplazmaya hərəkət edən və ribosomlarla əlaqəli olan) məlumatdan istifadə edən xəbərçi RNT (mRNA) adlı RNT-nin xüsusi formasına kopyalanması prosesidir. düzgün ardıcıllıqla, bir protein istehsal edir. Daxili reseptorlar siqnalı digər reseptorlara və ya messencerlərə ötürmədən birbaşa gen ifadəsinə təsir göstərə bilər.


Hüceyrə səthi reseptorları

Hüceyrə səthi reseptorları, həmçinin transmembran reseptorları olaraq da bilinir, xarici ligand molekullarına bağlanan hüceyrə səthi, membrana bağlanmış (inteqral) zülallardır. Bu tip reseptor plazma membranını əhatə edir və siqnal ötürülməsini həyata keçirir, bunun vasitəsilə hüceyrədənkənar siqnal hüceyrədaxili siqnala çevrilir. Hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan ligandlar təsir etdikləri hüceyrəyə daxil olmaq məcburiyyətində deyillər. Hüceyrə səthi reseptorları ayrıca hüceyrə tiplərinə xas olduqları üçün hüceyrə spesifik zülallar və ya markerlər adlanır.

Hüceyrə səthinin reseptor zülalları hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün əsas olduğundan, bu zülalların hər hansı birindəki nasazlığın ağır nəticələrə səbəb ola biləcəyi təəccüblü olmamalıdır. Müəyyən reseptor molekullarının zülal strukturlarındakı səhvlərin hipertoniya (yüksək qan təzyiqi), astma, ürək xəstəlikləri və xərçəngdə rol oynadığı sübut edilmişdir.

Hər bir hüceyrə səthi reseptorunun üç əsas komponenti var: xarici liqand bağlayan domen, transmembran adlanan hidrofobik membranı əhatə edən bölgə və hüceyrə daxilində hüceyrədaxili sahə. Liqand bağlayan sahəyə hüceyrədənkənar domen də deyilir. Bu domenlərin hər birinin ölçüsü və miqyası reseptorun növündən asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir.

Viruslar ev sahibini necə tanıyır Canlı hüceyrələrdən fərqli olaraq, bir çox viruslarda plazma membranı və ya metabolik həyatı təmin etmək üçün lazım olan hər hansı struktur yoxdur. Bəzi viruslar sadəcə olaraq DNT və ya RNT-ni əhatə edən inert protein qabığından ibarətdir. Çoxalmaq üçün viruslar ev sahibi kimi xidmət edən canlı hüceyrəni işğal etməli və sonra ev sahibinin hüceyrə aparatını ələ keçirməlidir. Bəs virus öz sahibini necə tanıyır?

Viruslar tez-tez ev sahibi hüceyrədəki hüceyrə səthi reseptorlarına bağlanır. Məsələn, insan qripinə (qripə) səbəb olan virus xüsusi olaraq tənəffüs sisteminin hüceyrələrinin membranlarında olan reseptorlara bağlanır. Hüceyrə səthi reseptorlarının sahibləri arasında kimyəvi fərqlər o deməkdir ki, müəyyən bir növü (məsələn, insanlar) yoluxduran bir virus çox vaxt başqa bir növü (məsələn, toyuqlar) yoluxdura bilməz.

Bununla belə, viruslar insanlarla müqayisədə çox az miqdarda DNT və ya RNT-yə malikdir və nəticədə virusun çoxalması sürətlə baş verə bilər. Viral çoxalma həmişə yeni istehsal olunan viruslarda dəyişikliklərə səbəb ola biləcək səhvlər yaradır, bu dəyişikliklər hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan viral zülalların yeni bir ev sahibinin reseptorlarına bağlana biləcək şəkildə təkamül edə bilməsi deməkdir. Bu cür dəyişikliklər virusun reproduktiv siklində təsadüfi və kifayət qədər tez-tez baş verir, lakin dəyişikliklər yalnız yeni bağlayıcı xüsusiyyətlərə malik virus uyğun hostla təmasda olduqda əhəmiyyətlidir. Qrip halında bu vəziyyət heyvanların və insanların yaxın təmasda olduğu yerlərdə, məsələn, quşçuluq və donuz fermalarında baş verə bilər. 1 Virus əvvəlki “növ baryerini” keçərək yeni hosta keçdikdə, o, sürətlə yayıla bilər. Alimlər bu cür monitorinqin qlobal virus epidemiyalarının ehtimalını azalda biləcəyi ümidi ilə yeni yaranan virusları (yenidən yaranan viruslar adlanır) diqqətlə izləyirlər.

Hüceyrə səthi reseptorları çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalların əksəriyyətində iştirak edir. Hüceyrə səthi reseptorlarının üç ümumi kateqoriyası var: ion kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, G-proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar bir ligand bağlayır və xüsusi ionların keçməsinə imkan verən membrandan bir kanal açır. Bir kanal yaratmaq üçün bu tip hüceyrə səthi reseptoru geniş membranı əhatə edən bölgəyə malikdir. Plazma membranının mərkəzini təşkil edən ikiqat fosfolipid yağ turşusu quyruqları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün membranı əhatə edən bölgədəki bir çox amin turşusu təbiətdə hidrofobikdir. Əksinə, kanalın içini əhatə edən amin turşuları su və ya ionların keçməsini təmin etmək üçün hidrofilikdir.Liqand kanalın hüceyrədənkənar bölgəsinə bağlandıqda, zülalın strukturunda natrium, kalsium, maqnezium və hidrogen kimi ionların keçməsinə imkan verən konformasiya dəyişikliyi baş verir ((Şəkil)).


G-proteinlə əlaqəli reseptorlar bir liqand bağlayır və G-proteini adlanan membran zülalını aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş G-proteini daha sonra ya ion kanalı, ya da membrandakı fermentlə qarşılıqlı əlaqəyə girir ((Şəkil)). Bütün G-proteinlə əlaqəli reseptorların yeddi transmembran sahəsi var, lakin hər bir reseptorun özünəməxsus hüceyrədənkənar domeni və G-proteini bağlayan sahə var.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlardan istifadə edərək hüceyrə siqnalı siklik hadisələr silsiləsi kimi baş verir. Liqand bağlanmazdan əvvəl, qeyri-aktiv G-proteini onun bağlanması üçün xüsusi olan reseptorda yeni aşkar edilmiş yerə bağlana bilər. G-proteini reseptorla bağlandıqdan sonra, nəticədə forma dəyişikliyi guanozin diposfat (GDP) buraxan və guanozin 3-fosfat (GTP) götürən G-proteini aktivləşdirir. G-zülalının alt bölmələri daha sonra bölünür α alt vahid və βγ alt vahid. Bu G-protein fraqmentlərindən biri və ya hər ikisi nəticədə digər zülalları aktivləşdirə bilər. Bir müddət sonra GTP aktivdir α G-zülalının alt bölməsi ÜDM-ə hidrolizə olunur βγ alt bölmə deaktivdir. Subunitlər qeyri-aktiv G-proteini yaratmaq üçün yenidən birləşir və dövr yenidən başlayır.


G-proteinlə əlaqəli reseptorlar geniş şəkildə öyrənilmiş və sağlamlığın qorunmasında rolları haqqında çox şey öyrənilmişdir. İnsanlar üçün patogen olan bakteriyalar, G-proteinlə əlaqəli xüsusi reseptor funksiyasını pozan zəhərlər buraxa bilər və bu, göyöskürək, botulizm və vəba kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Vəbada ((Şəkil)), məsələn, su ilə daşınan bakteriya Vibrio vəba nazik bağırsağı əhatə edən hüceyrələrə bağlanan bir toksin, xoleragen istehsal edir. Toksin daha sonra bu bağırsaq hüceyrələrinə daxil olur, burada xlorid kanalının açılmasına nəzarət edən və onun davamlı olaraq aktiv qalmasına səbəb olan G-proteinini dəyişdirir, nəticədə bədəndən böyük maye itkiləri və nəticədə ölümcül susuzlaşdırma ilə nəticələnir.


Fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə əlaqəli hüceyrədaxili domenləri olan hüceyrə səthi reseptorlarıdır. Bəzi hallarda, reseptorun hüceyrədaxili sahəsi bir fermentdir. Digər fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olan kiçik hüceyrədaxili sahəyə malikdir. Fermentlə əlaqəli reseptorlar adətən böyük hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili sahələrə malikdir, lakin membranı əhatə edən bölgə peptid zəncirinin tək alfa-spiral bölgəsindən ibarətdir. Bir liqand hüceyrədənkənar sahəyə bağlandıqda, fermenti aktivləşdirən bir siqnal membran vasitəsilə ötürülür. Fermentin aktivləşdirilməsi hüceyrə daxilində nəticədə reaksiyaya səbəb olan hadisələr zəncirini işə salır. Bu tip fermentlə əlaqəli reseptorların bir nümunəsi tirozin kinaz reseptorudur ((Şəkil)). Kinaz, fosfat qruplarını ATP-dən başqa bir zülala ötürən bir fermentdir. Tirozin kinaz reseptoru fosfat qruplarını tirozin molekullarına (tirozin qalıqları) köçürür. Birincisi, siqnal molekulları yaxınlıqdakı iki tirozin kinaz reseptorunun hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Sonra iki qonşu reseptor bir-birinə bağlanır və ya dimerləşir. Sonra fosfatlar reseptorların hüceyrədaxili sahəsindəki tirozin qalıqlarına əlavə olunur (fosforlaşma). Fosforlanmış qalıqlar daha sonra siqnalı sitoplazma daxilində növbəti xəbərçiyə ötürə bilər.


HER2 tirozin kinaz reseptorudur. İnsan döş xərçənginin 30 faizində HER2 daimi olaraq aktivləşir və nəticədə hüceyrənin tənzimlənməmiş bölünməsi baş verir. Döş xərçənginin müalicəsində istifadə edilən Lapatinib dərmanı HER2 reseptorunun tirozin kinaz avtofosforilasiyasını (reseptorun özünə fosfat əlavə etməsi prosesi) maneə törədir, beləliklə, şiş böyüməsini 50 faiz azaldır. Avtofosforlaşmadan başqa, Lapatinib aşağıdakı addımlardan hansını inhibə edər?

  1. Siqnal molekulunun bağlanması, dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  2. Dimerizasiya və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  3. Aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  4. Fosfataz fəaliyyəti, dimerləşmə və aşağı buxar hüceyrə reaksiyası

Siqnal Molekulları

Siqnal hüceyrələri və sonradan hədəf hüceyrələrdəki reseptorlara bağlanaraq istehsal olunan liqandlar cavabları koordinasiya etmək üçün hədəf hüceyrələrə gedən kimyəvi siqnallar kimi çıxış edir. Liqandlar kimi xidmət edən molekulların növləri inanılmaz dərəcədə müxtəlifdir və kiçik zülallardan kalsium (Ca 2+) kimi kiçik ionlara qədər dəyişir.

Kiçik hidrofobik ligandlar

Kiçik hidrofobik liqandlar birbaşa plazma membranı vasitəsilə yayıla və daxili reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Bu sinif ligandların mühüm üzvləri steroid hormonlarıdır. Steroidlər dörd əridilmiş halqa ilə bir karbohidrogen skeleti olan lipidlərdir, fərqli steroidlər karbon skeletinə bağlı müxtəlif funksional qruplara malikdir. Steroid hormonlara qadın cinsi hormonu, estrogenin bir növü olan estradiol, kişi cinsi hormonu, testosteron və bioloji membranların mühüm struktur komponenti və steroid hormonlarının xəbərçisi olan xolesterin daxildir ((Şəkil)). Digər hidrofobik hormonlara tiroid hormonları və D vitamini daxildir. Qanda həll olmaq üçün hidrofobik liqandlar qan dövranı ilə daşınarkən daşıyıcı zülallara bağlanmalıdır.


Suda həll olunan ligandlar

Suda həll olunan liqandlar qütblüdür və buna görə də bəzən köməksiz plazma membranından keçə bilmirlər, ümumiyyətlə membrandan keçmək üçün çox böyükdürlər. Bunun əvəzinə, suda həll olunan ligandların əksəriyyəti hüceyrə səthi reseptorlarının hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Bu liqandlar qrupu olduqca müxtəlifdir və kiçik molekulları, peptidləri və zülalları ehtiva edir.

Digər liqandlar

Azot oksidi (NO) həm də liqand rolunu oynayan bir qazdır. O, birbaşa plazma membranı boyunca yayıla bilir və onun rollarından biri hamar əzələlərdəki reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olmaq və toxumanın rahatlamasına səbəb olmaqdır. NO çox qısa yarı ömrünə malikdir və buna görə də yalnız qısa məsafələrdə fəaliyyət göstərir. Ürək xəstəliklərinin müalicəsi olan nitrogliserin qan damarlarının genişlənməsinə (genişlənməsinə) səbəb olan NO-nun sərbəst buraxılmasını tetikleyerek hərəkət edir, beləliklə ürəyə qan axını bərpa edir. NO son zamanlarda daha yaxşı tanınır, çünki təsir etdiyi yol Viagra (ereksiya genişlənmiş qan damarlarını əhatə edir) kimi erektil disfunksiya üçün reçeteli dərmanlarla hədəflənir.

Bölmənin xülasəsi

Hüceyrələr həm hüceyrələrarası, həm də hüceyrədaxili siqnallarla əlaqə qurur. Siqnal hüceyrələri hədəf hüceyrələrə bağlanan və hədəf hüceyrə daxilində hadisələr zəncirini başlatan liqandlar ifraz edir. Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalın dörd kateqoriyası parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnaldır. Parakrin siqnalı qısa məsafələrdə baş verir. Endokrin siqnallar hormonlar vasitəsilə qan dövranı ilə uzun məsafələrə daşınır və avtokrin siqnallar siqnalı göndərən eyni hüceyrə və ya eyni növ digər yaxın hüceyrələr tərəfindən qəbul edilir. Boşluq qovşaqları kiçik molekulların, o cümlədən siqnal molekullarının qonşu hüceyrələr arasında axmasına imkan verir.

Daxili reseptorlar hüceyrə sitoplazmasında yerləşir. Burada onlar plazma membranından keçən liqand molekullarını birləşdirir, bu reseptor-liqand kompleksləri nüvəyə keçir və birbaşa hüceyrə DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Hüceyrə səthinin reseptorları hüceyrə xaricindən sitoplazmaya siqnal ötürür. İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, liqandlarına bağlandıqda, müəyyən ionların keçə biləcəyi plazma membranı vasitəsilə bir məsamə əmələ gətirirlər. G-proteinlə əlaqəli reseptorlar plazma membranının sitoplazmik tərəfindəki G-proteini ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, bağlı ÜDM-in GTP üçün mübadiləsini təşviq edir və siqnal ötürmək üçün digər fermentlər və ya ion kanalları ilə qarşılıqlı əlaqə yaradır. Fermentlə əlaqəli reseptorlar hüceyrə xaricindən bir membrana bağlı fermentin hüceyrədaxili sahəsinə bir siqnal ötürür. Liqandların bağlanması fermentin aktivləşməsinə səbəb olur. Kiçik hidrofobik liqandlar (steroidlər kimi) plazma membranına nüfuz edə və daxili reseptorlara bağlana bilirlər. Suda həll olunan hidrofilik ligandlar membrandan keçə bilmirlər, onlar hüceyrə səthinin reseptorları ilə birləşərək siqnalı hüceyrənin içərisinə ötürürlər.

İncəsənət Əlaqələri

(Şəkil) HER2 tirozin kinaz reseptorudur. İnsan döş xərçənginin 30 faizində HER2 daimi olaraq aktivləşir və nəticədə hüceyrənin tənzimlənməmiş bölünməsi baş verir. Döş xərçənginin müalicəsində istifadə edilən Lapatinib dərmanı HER2 reseptorunun tirozin kinaz avtofosforilasiyasını (reseptorun özünə fosfat əlavə etməsi prosesi) maneə törədir, beləliklə, şiş böyüməsini 50 faiz azaldır. Avtofosforlaşmadan başqa, Lapatinib aşağıdakı addımlardan hansını inhibə edər?

  1. Siqnal molekulunun bağlanması, dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası.
  2. Dimerizasiya və aşağı axın hüceyrə reaksiyası.
  3. Aşağı axın hüceyrə reaksiyası.
  4. Fosfataz fəaliyyəti, dimerləşmə və aşağı buxar hüceyrə reaksiyası.

(Şəkil) C. Aşağı axın hüceyrə reaksiyası inhibə ediləcək.

Pulsuz Cavab

Hüceyrədaxili siqnal ilə hüceyrələrarası siqnal arasında fərq nədir?

Hüceyrədaxili siqnallaşma hüceyrə daxilində, hüceyrələrarası siqnallaşma isə hüceyrələr arasında baş verir.

Parakrin siqnalının təsiri siqnal hüceyrələrinin yaxınlığındakı sahə ilə necə məhdudlaşır?

İfraz olunan liqandlar tənəzzül və ya hüceyrəyə reabsorbsiya yolu ilə sürətlə xaric edilir ki, onlar uzağa gedə bilmirlər.

Daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları arasında hansı fərqlər var?

Daxili reseptorlar hüceyrənin daxilində yerləşir və onların liqandları reseptoru bağlamaq üçün hüceyrəyə daxil olur. Daxili reseptor və liqand tərəfindən əmələ gələn kompleks daha sonra nüvəyə daxil olur və xromosom DNT-yə bağlanaraq və zülalları kodlayan mRNT-nin yaradılmasına başlamaqla zülal istehsalına birbaşa təsir göstərir. Hüceyrə səthinin reseptorları isə plazma membranına daxil olur və onların liqandları hüceyrəyə daxil olmur. Liqandın hüceyrə səthi reseptoruna bağlanması hüceyrə siqnal kaskadını işə salır və zülalların istehsalına birbaşa təsir göstərmir, lakin hüceyrədaxili zülalların aktivləşdirilməsini əhatə edə bilər.

Laboratoriyada yetişdirilən hüceyrələr plazma membranından keçə bilməyən bir boya molekulu ilə qarışdırılır. Hüceyrələrə liqand əlavə edilərsə, müşahidələr boyanın hüceyrələrə daxil olduğunu göstərir. Liqand hüceyrə səthində hansı tip reseptorla birləşmişdir?

Bir ion kanalı reseptoru membranda bir məsamə açdı və bu, ion boyasının hüceyrəyə keçməsinə imkan verdi.

İnsulin, reseptoru olan insulin reseptoru tirozin kinazına bağlanaraq qan şəkərini tənzimləyən bir hormondur. İnsulinin davranışı steroid hormon siqnalından nə ilə fərqlənir və onun strukturu haqqında nə deyə bilərsiniz?

İnsulinin reseptoru, adındakı "tirozin kinaz" dan təyin olunduğu kimi, fermentlə əlaqəli transmembran reseptorudur. Bu reseptor plazma membranına yerləşdirilir və insulin hüceyrədaxili siqnal kaskadlarını başlatmaq üçün onun hüceyrədənkənar (xarici) səthinə bağlanır.

Normalda steroid hormonları hüceyrədaxili reseptorlarla bağlanmaq üçün plazma membranından keçir. Bu hüceyrədaxili hormon-reseptor kompleksləri daha sonra transkripsiyanı tənzimləmək üçün birbaşa DNT ilə qarşılıqlı əlaqə qurur. Bu, steroid hormonlarının plazma membranından keçə bilməsi üçün kiçik, qeyri-qütblü molekullar olmasını məhdudlaşdırır. Bununla belə, insulin hüceyrəyə keçməli olmadığı üçün o, böyük və ya qütblü ola bilər (kiçik, qütblü molekuldur).

Haşiyələr

    A. B. Siqalov, Təbiət Məktəbi. IV. Viruslardan öyrənmək, Özü/Özsüz 1, yox. 4 (2010): 282-298. Y. Cao, X. Koh, L. Dong, X. Du, A. Wu, X. Ding, H. Deng, Y. Shu, J. Chen, T. Jiang, Rapid Estimation of Binding Activity of Fluenza Virus Hemagglutinin to to İnsan və quş reseptorları, PLoS One 6, yox. 4 (2011): e18664.

Lüğət


9.1 Siqnal verən molekullar və hüceyrə reseptorları

Bu bölmədə siz aşağıdakı sualları araşdıracaqsınız:

  • Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə mövcud olan dörd növ siqnal hansılardır?
  • Daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları arasında hansı fərqlər var?
  • Liqandın quruluşu ilə onun fəaliyyət mexanizmi arasında hansı əlaqə var?

AP ® Kursları üçün əlaqə

Sinif yoldaşlarınızla üz-üzə, telefonunuzdan və ya e-poçt vasitəsilə ünsiyyət qurduğunuz kimi, hüceyrələr də bir-biri ilə həm hüceyrələrarası, həm də hüceyrədaxili siqnal vasitəsilə əlaqə qurur. Hüceyrələr siqnal yollarından istifadə edərək ətraf mühitdəki dəyişiklikləri aşkarlayır və onlara cavab verir. Siqnal yolları orqanizmlərə hüceyrə fəaliyyətini və metabolik prosesləri koordinasiya etməyə imkan verir. Bu yollardakı səhvlər xəstəliyə səbəb ola bilər. Siqnal hüceyrələri hədəf hüceyrələrə bağlanan və hədəf hüceyrə daxilində hadisələr zəncirini başlatan liqandlar adlanan molekulları ifraz edir. Məsələn, epinefrin sərbəst buraxıldıqda, hədəf hüceyrələrə bağlanır, bu hüceyrələr qlikogeni qlükoza çevirərək cavab verir. Hüceyrə əlaqəsi qısa məsafələrdə baş verə bilər. Məsələn, neyronlar arasında mesajların ötürülməsi üçün neyrotransmitterlər sinaps boyunca buraxılır (Şəkil 26.15). Boşluq qovşaqları və plasmodesmata kiçik molekulların, o cümlədən siqnal molekullarının qonşu hüceyrələr arasında axmasına imkan verir. Hüceyrə rabitəsi istifadə edərək uzun məsafələrdə də baş verə bilər. Məsələn, endokrin hüceyrələrdən ayrılan hormonlar müxtəlif bədən sistemlərindəki hədəf hüceyrələrə keçir. Qan dövranı ilə hərəkət edən hormon kimi bir ligand hüceyrə reaksiyasına başlamaq üçün hədəf orqanına çatdığını necə "bilir"? Demək olar ki, bütün hüceyrə siqnal yolları üç mərhələdən ibarətdir: qəbul, siqnal ötürülməsi və hüceyrə cavabı.

Hüceyrə siqnal yolları, liqand hədəf hüceyrənin plazma membranında yerləşmiş və ya hüceyrə sitoplazmasında olan bir zülal olan reseptorla bağlandıqda başlayır. Reseptorlar çox spesifikdir və hər bir ligand fərqli biri tərəfindən tanınır. Yolun bu mərhələsi qəbul adlanır. Steroidlər kimi qeyri-qütblü molekullar hüceyrə membranı boyunca yayılır və daxili reseptorlara bağlanır. Öz növbəsində reseptor-liqand kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir və hüceyrə DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Bu, bir genin necə ifadə olunduğunu dəyişir. Polar liqandlar isə membran reseptor zülalı ilə qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Bəzi membran reseptorları konformasiyanı dəyişdirərək işləyir ki, Na+ və K+ kimi müəyyən ionlar plazma membranından keçə bilsin. Digər membran reseptorları plazma membranının sitoplazmik tərəfində olan G-proteini ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və bu, hüceyrə daxilində bir sıra reaksiyalara səbəb olur. Bu prosesin pozulması bir sıra xəstəliklərlə, o cümlədən vəba ilə əlaqələndirilir.

Nəzərə almaq lazımdır ki, hər bir hüceyrə müxtəlif stimullara cavab verməyə imkan verən müxtəlif reseptorlara malikdir. Bəzi reseptorlar bir neçə fərqli ligand bağlaya bilər, məsələn, heyvanlarda qoxu hissi ilə əlaqəli qoxu molekulları/reseptorları. Siqnal molekulu və reseptor qarşılıqlı əlaqədə olduqdan sonra siqnal ötürülməsi adlanan hadisələr şəlaləsi adətən hüceyrə daxilində siqnalı gücləndirir.

Bu bölmədə təqdim olunan məzmun sadalanan AP ® Biologiya Kurikulum Çərçivəsinin Böyük İdeya 3-də qeyd olunan Təlim Məqsədlərini dəstəkləyir. AP ® Öyrənmə Məqsədləri Essential bilik məzmununu yeddi Elm Təcrübəsindən biri və ya daha çoxu ilə birləşdirir. Bu məqsədlər sorğuya əsaslanan laboratoriya təcrübələri, təlimat fəaliyyətləri və AP ® İmtahan sualları ilə birlikdə AP ® Biologiya kursu üçün şəffaf təməl təmin edir.

Böyük İdeya 3 Canlı sistemlər həyat prosesləri üçün vacib olan məlumatları saxlayır, alır, ötürür və onlara cavab verir.
Davamlı Anlaşma 3.D Hüceyrələr kimyəvi siqnallar yaratmaq, ötürmək və qəbul etməklə əlaqə qurur.
Əsas Bilik 3.D.3 Siqnal ötürmə yolları siqnal qəbulunu hüceyrə cavabı ilə əlaqələndirir.
Elm Təcrübəsi 6.2 Şagird elmi təcrübələr vasitəsilə əldə edilən dəlillərə əsaslanaraq hadisələrin izahatını qura bilər.
Öyrənmə Məqsədi 3.34 Tələbə hüceyrədən hüceyrəyə birbaşa əlaqə və ya kimyəvi siqnal vasitəsilə hüceyrə rabitəsinin izahatlarını qura bilir.
Əsas Bilik 3.D.3 Siqnal ötürmə yolları siqnal qəbulunu hüceyrə cavabı ilə əlaqələndirir.
Elm Təcrübəsi 1.1 Tələbə bu sahədə təbii və ya texnogen hadisələrin və sistemlərin təsvirlərini və modellərini yarada bilər.
Öyrənmə Məqsədi 3.35 Tələbə birbaşa əlaqə və ya uzaqdan kimyəvi siqnal vasitəsilə hüceyrələrarası əlaqənin necə baş verdiyini təsvir edən təsvirlər yarada bilir.

Elm Təcrübəsi Çağırış Sualları bu bölmə üçün AP imtahanına hazırlaşmağınıza kömək edəcək əlavə test suallarını ehtiva edir. Bu suallar aşağıdakı standartlara cavab verir:
[APLO 3.33][APLO 3.36]

Canlı hüceyrələr aləmində iki növ ünsiyyət mövcuddur. Hüceyrələr arasında əlaqə hüceyrələrarası siqnal, hüceyrədaxili əlaqə isə hüceyrədaxili siqnal adlanır. Fərqliliyi yadda saxlamağın asan yolu prefikslərin Latın mənşəyini anlamaqdır: inter- "arada" deməkdir (məsələn, kəsişən xətlər bir-birini kəsən xətlərdir) və intra- "daxili" deməkdir (venadaxili kimi).

Kimyəvi siqnallar liqand adlanan kiçik, adətən uçucu və ya həll olunan molekullar şəklində siqnal hüceyrələri tərəfindən buraxılır. Liqand başqa bir xüsusi molekulu bağlayan, bəzi hallarda prosesdə siqnal verən bir molekuldur. Beləliklə, liqandları siqnal molekulları kimi düşünmək olar. Liqandlar kimyəvi siqnallardan təsirlənən hüceyrələr olan hədəf hüceyrələrdəki zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Bu zülallara reseptorlar da deyilir. Liqandlar və reseptorlar bir neçə növdə mövcuddur, lakin spesifik bir liqandın adətən yalnız həmin liqandı bağlayan xüsusi reseptoru olacaqdır.

Siqnallaşdırma formaları

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə kimyəvi siqnalın dörd kateqoriyası mövcuddur: parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal (Şəkil 9.2). Siqnalın müxtəlif kateqoriyaları arasındakı əsas fərq, siqnalın hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün orqanizmdən keçdiyi məsafədir. Bütün hüceyrələr eyni siqnallardan təsirlənmir.

Parakrin siqnalizasiya

Bir-birinə yaxın olan hüceyrələr arasında lokal olaraq fəaliyyət göstərən siqnallara parakrin siqnallar deyilir. Parakrin siqnalları diffuziya yolu ilə hüceyrədənkənar matris vasitəsilə hərəkət edir. Bu tip siqnallar adətən qısa müddətə davam edən sürətli cavablar verir. Cavabın lokallaşdırılması üçün parakrin liqand molekulları adətən fermentlər tərəfindən tez parçalanır və ya qonşu hüceyrələr tərəfindən çıxarılır. Siqnalların çıxarılması siqnal üçün konsentrasiya qradiyentini bərpa edəcək və yenidən buraxıldıqda onların hüceyrədaxili boşluqda sürətlə yayılmasına imkan verəcəkdir.

Parakrin siqnalının bir nümunəsi sinir hüceyrələri arasında sinapslar arasında siqnalların ötürülməsidir. Sinir hüceyrəsi hüceyrə gövdəsindən, stimulları qəbul edən dendrit adlanan bir neçə qısa, budaqlanmış uzantılardan və siqnalları digər sinir hüceyrələrinə və ya əzələ hüceyrələrinə ötürən akson adlanan uzun uzantıdan ibarətdir. Siqnal ötürülməsinin baş verdiyi sinir hüceyrələri arasındakı birləşmə sinaps adlanır. Sinaptik siqnal sinir hüceyrələri arasında hərəkət edən kimyəvi bir siqnaldır. Sinir hüceyrələrindəki siqnallar sürətlə hərəkət edən elektrik impulsları ilə yayılır.Bu impulslar aksonun sonuna çatdıqda, presinaptik hüceyrə (siqnal yayan hüceyrə) tərəfindən neyrotransmitter adlanan kimyəvi ligandların buraxılması ilə siqnal növbəti hüceyrənin dendritinə doğru davam edir. Nörotransmitterlər kimyəvi sinapslar adlanan sinir hüceyrələri arasında çox kiçik məsafələr boyunca nəql olunur (Şəkil 9.3). Sinir hüceyrələri arasındakı kiçik məsafə siqnalın sürətlə yayılmasına imkan verir, bu da dərhal cavab verməyə imkan verir, məsələn, “Əlini sobadan götür!

Neyrotransmitter postsinaptik hüceyrənin səthindəki reseptoru bağladıqda, hədəf hüceyrənin elektrokimyəvi potensialı dəyişir və növbəti elektrik impulsu işə salınır. Kimyəvi sinapsa buraxılan nörotransmitterlər tez parçalanır və ya presinaptik hüceyrə tərəfindən reabsorbsiya olunur ki, alıcı sinir hüceyrəsi tez bərpa olunsun və növbəti sinaptik siqnala sürətlə cavab verməyə hazır olsun.

Endokrin siqnalizasiya

Uzaq hüceyrələrdən gələn siqnallara endokrin siqnallar deyilir və onlar endokrin hüceyrələrdən qaynaqlanır. (Orqanizmdə bir çox endokrin hüceyrələr qalxanabənzər vəz, hipotalamus və hipofiz vəzi kimi endokrin vəzilərdə yerləşir.) Bu tip siqnallar adətən daha yavaş reaksiya verir, lakin daha uzunmüddətli təsir göstərir. Endokrin siqnalda sərbəst buraxılan ligandlara hormonlar deyilir, bədənin bir hissəsində istehsal olunan, lakin bir qədər uzaqda olan digər bədən bölgələrinə təsir edən siqnal molekulları.

Hormonlar qan axını ilə endokrin hüceyrələr və onların hədəf hüceyrələri arasında böyük məsafələri qət edir, bu da bədən boyunca nisbətən yavaş hərəkət edir. Nəqliyyat formasına görə hormonlar sulandırılır və hədəf hüceyrələrinə təsir etdikdə aşağı konsentrasiyalarda olur. Bu, liqandların yerli konsentrasiyalarının çox yüksək ola biləcəyi parakrin siqnaldan fərqlidir.

Avtokrin siqnalizasiya

Avtokrin siqnallar, buraxılan liqandla da bağlana bilən siqnal hüceyrələri tərəfindən istehsal olunur. Bu o deməkdir ki, siqnal hüceyrəsi və hədəf hüceyrə eyni və ya oxşar hüceyrə ola bilər (prefiks avtomatik özünü bildirir, siqnal hüceyrəsinin özünə siqnal göndərdiyini xatırladır). Hüceyrələrin düzgün toxumalara çevrilməsini və lazımi funksiyanı yerinə yetirməsini təmin etmək üçün bu növ siqnal tez-tez orqanizmin erkən inkişafı zamanı baş verir. Otokrin siqnalı həmçinin ağrı hissi və iltihab reaksiyalarını tənzimləyir. Bundan əlavə, əgər hüceyrə virusa yoluxmuşsa, hüceyrə proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümünə məruz qalması üçün siqnal verə bilər və bu proses zamanı virusu öldürür. Bəzi hallarda eyni tipli qonşu hüceyrələr də sərbəst buraxılan liqanddan təsirlənir. Embrioloji inkişafda, bir qrup qonşu hüceyrənin stimullaşdırılması prosesi eyni hüceyrələrin eyni hüceyrə tipinə diferensiasiyasını yönəltməyə kömək edə bilər və beləliklə, düzgün inkişaf nəticəsini təmin edə bilər.

Boşluq qovşaqları boyunca birbaşa siqnal

Heyvanlarda boşluq qovşaqları və bitkilərdə plazmodesmata qonşu hüceyrələrin plazma membranları arasındakı əlaqədir. Bu maye ilə dolu kanallar hüceyrədaxili vasitəçilər adlanan kiçik siqnal molekullarının iki hüceyrə arasında yayılmasına imkan verir. Kalsium ionları (Ca 2+) kimi kiçik molekullar hüceyrələr arasında hərəkət edə bilir, lakin zülallar və DNT kimi böyük molekullar kanallardan keçə bilmir. Kanalların spesifikliyi hüceyrələrin müstəqil qalmasını təmin edir, lakin siqnalları tez və asanlıqla ötürə bilir. Siqnal molekullarının ötürülməsi birbaşa hədəf hüceyrənin yanında olan hüceyrənin cari vəziyyətini bildirir, bu, bir qrup hüceyrəyə onlardan yalnız birinin qəbul edə biləcəyi bir siqnala cavablarını əlaqələndirməyə imkan verir. Bitkilərdə plasmodesmata hər yerdə mövcuddur və bütün bitkini nəhəng rabitə şəbəkəsinə çevirir.

Reseptorların növləri

Reseptorlar hədəf hüceyrədə və ya onun səthində liqand bağlayan zülal molekullarıdır. İki növ reseptor var, daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları.

Daxili reseptorlar

Hüceyrədaxili və ya sitoplazmik reseptorlar kimi də tanınan daxili reseptorlar hüceyrənin sitoplazmasında yerləşir və plazma membranından keçə bilən hidrofobik ligand molekullarına cavab verir. Hüceyrəyə daxil olduqdan sonra bu molekulların çoxu gen ifadəsinə vasitəçilik etmək üçün mRNT sintezinin (transkripsiya) tənzimləyicisi kimi çıxış edən zülallara bağlanır. Gen ifadəsi hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın amin turşuları ardıcıllığına çevrilməsinin hüceyrə prosesidir və nəticədə zülal meydana gətirir. Liqand daxili reseptorla bağlandıqda, zülalda DNT-ni bağlayan yeri ifşa edən konformasiya dəyişikliyi baş verir. Liqand-reseptor kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir, sonra xromosom DNT-nin xüsusi tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiyanın başlanmasına kömək edir (Şəkil 9.4). Transkripsiya hüceyrə DNT-sindəki məlumatın xüsusi amin turşularını əlaqələndirmək üçün mRNT-də (sitoplazmaya hərəkət edən və ribosomlarla birləşən) məlumatdan istifadə edən xəbərçi RNT (mRNA) adlı RNT-nin xüsusi formasına kopyalanması prosesidir. düzgün sifariş, bir protein istehsal. Daxili reseptorlar siqnalı digər reseptorlara və ya messencerlərə ötürmədən birbaşa gen ifadəsinə təsir göstərə bilər.

Hüceyrə səthi reseptorları

Hüceyrə səthi reseptorları, həmçinin transmembran reseptorları olaraq da bilinir, xarici ligand molekullarına bağlanan hüceyrə səthi, membrana bağlanmış (inteqral) zülallardır. Bu tip reseptor plazma membranını əhatə edir və hüceyrədənkənar siqnalın hüceyrədaxili siqnala çevrildiyi siqnal ötürülməsini həyata keçirir. Hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan ligandlar təsir etdikləri hüceyrəyə daxil olmaq məcburiyyətində deyillər. Hüceyrə səthi reseptorları ayrıca hüceyrə tiplərinə xas olduqları üçün hüceyrə spesifik zülallar və ya markerlər adlanır.

Hüceyrə səthinin reseptor zülalları hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün əsas olduğundan, bu zülalların hər hansı birindəki nasazlığın ağır nəticələrə səbəb ola biləcəyi təəccüblü olmamalıdır. Müəyyən reseptor molekullarının zülal strukturlarındakı səhvlərin hipertoniya (yüksək qan təzyiqi), astma, ürək xəstəlikləri və xərçəngdə rol oynadığı sübut edilmişdir.

Hər bir hüceyrə səthi reseptorunun üç əsas komponenti var: xarici liqand bağlayan sahə, hidrofobik membranı əhatə edən bölgə və hüceyrə daxilində hüceyrədaxili sahə. Liqand bağlayan sahəyə hüceyrədənkənar domen də deyilir. Bu domenlərin hər birinin ölçüsü və miqyası reseptorun növündən asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir.

TƏKAMÜL ƏLAQƏSİ

Viruslar Hostu necə tanıyır

Canlı hüceyrələrdən fərqli olaraq, bir çox viruslarda plazma membranı və ya həyatı təmin etmək üçün lazım olan hər hansı struktur yoxdur. Bəzi viruslar sadəcə olaraq DNT və ya RNT olan inert protein qabığından ibarətdir. Çoxalmaq üçün viruslar ev sahibi kimi xidmət edən canlı hüceyrəni işğal etməli və sonra ev sahibinin hüceyrə aparatını ələ keçirməlidir. Bəs virus öz sahibini necə tanıyır?

Viruslar tez-tez ev sahibi hüceyrədəki hüceyrə səthi reseptorlarına bağlanır. Məsələn, insan qripinə (qripə) səbəb olan virus xüsusi olaraq tənəffüs sisteminin hüceyrələrinin membranlarında olan reseptorlara bağlanır. Hüceyrə səthi reseptorlarının sahibləri arasında kimyəvi fərqlər o deməkdir ki, müəyyən bir növü (məsələn, insanlar) yoluxduran bir virus başqa bir növü (məsələn, toyuqlar) yoluxdura bilməz.

Bununla belə, viruslar insanlarla müqayisədə çox az miqdarda DNT və ya RNT-yə malikdir və nəticədə virusun çoxalması sürətlə baş verə bilər. Viral çoxalma həmişə yeni istehsal olunan viruslarda dəyişikliklərə səbəb ola biləcək səhvlər yaradır, bu dəyişikliklər hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan viral zülalların yeni bir ev sahibinin reseptorlarına bağlana biləcək şəkildə təkamül edə bilməsi deməkdir. Bu cür dəyişikliklər virusun reproduktiv siklində təsadüfi və kifayət qədər tez-tez baş verir, lakin dəyişikliklər yalnız yeni bağlayıcı xüsusiyyətlərə malik virus uyğun hostla təmasda olduqda əhəmiyyətlidir. Qrip halında bu vəziyyət heyvanların və insanların yaxın təmasda olduğu yerlərdə, məsələn, quşçuluq və donuz fermalarında baş verə bilər. 1 Virus yeni hosta keçdikdən sonra sürətlə yayıla bilər. Alimlər bu cür monitorinqin qlobal virus epidemiyalarının ehtimalını azalda biləcəyi ümidi ilə yeni yaranan virusları (yenidən yaranan viruslar adlanır) diqqətlə izləyirlər.

  1. Virus insanlara yoluxmazdan əvvəl ən azı iki fərqli heyvana yoluxmalıdır.
  2. Virus yeni ev sahibi ilə təmasda olmalıdır ki, virusun həmin ev sahibinə bağlanmasına imkan verən mutasiyalar baş versin.
  3. Virusun ev sahibinə bağlanmasına imkan verən hostda mutasiya baş verməlidir.
  4. Virusun yeni hosta yoluxmasına imkan verən virusda mutasiya baş verməlidir və virus bu ev sahibi ilə təmasda olmalıdır.

Hüceyrə səthi reseptorları çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalların əksəriyyətində iştirak edir. Hüceyrə səthi reseptorlarının üç ümumi kateqoriyası var: ion kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, G-proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar bir ligand bağlayır və xüsusi ionların keçməsinə imkan verən membrandan bir kanal açır. Bir kanal yaratmaq üçün bu tip hüceyrə səthi reseptoru geniş membranı əhatə edən bölgəyə malikdir. Plazma membranının mərkəzini təşkil edən fosfolipid yağ turşusu quyruqları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün membranı əhatə edən bölgədəki bir çox amin turşusu təbiətdə hidrofobikdir. Əksinə, kanalın içini əhatə edən amin turşuları su və ya ionların keçməsini təmin etmək üçün hidrofilikdir. Liqand kanalın hüceyrədənkənar bölgəsinə bağlandıqda, zülalların strukturunda natrium, kalsium, maqnezium və hidrogen kimi ionların keçməsinə imkan verən konformasiya dəyişikliyi baş verir (Şəkil 9.5).

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar bir liqand bağlayır və G-proteini adlanan membran zülalını aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş G-proteini daha sonra membranda ya ion kanalı, ya da fermentlə qarşılıqlı əlaqəyə girir (Şəkil 9.6). Bütün G-proteinlə əlaqəli reseptorların yeddi transmembran sahəsi var, lakin hər bir reseptorun özünəməxsus hüceyrədənkənar domeni və G-proteini bağlayan sahə var.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlardan istifadə edərək hüceyrə siqnalı siklik hadisələr silsiləsi kimi baş verir. Liqand bağlanmazdan əvvəl, qeyri-aktiv G-proteini onun bağlanması üçün xüsusi olan reseptorda yeni aşkar edilmiş yerə bağlana bilər. G-proteini reseptora bağlandıqdan sonra, nəticədə forma dəyişikliyi ÜDM-i buraxan və GTP-ni götürən G-proteini aktivləşdirir. G-zülalının alt bölmələri daha sonra bölünür α alt vahid və βγ alt vahid. Bu G-protein fraqmentlərindən biri və ya hər ikisi nəticədə digər zülalları aktivləşdirə bilər. Bir müddət sonra GTP aktivdir α G-zülalının alt bölməsi ÜDM-ə hidrolizə olunur βγ alt bölmə deaktivdir. Subunitlər qeyri-aktiv G-proteini yaratmaq üçün yenidən birləşir və dövr yenidən başlayır.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar geniş şəkildə öyrənilmiş və sağlamlığın qorunmasında rolları haqqında çox şey öyrənilmişdir. İnsanlar üçün patogen olan bakteriyalar, G-proteinlə əlaqəli xüsusi reseptor funksiyasını pozan zəhərlər buraxa bilər və bu, göyöskürək, botulizm və vəba kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Vəbada (Şəkil 9.7), məsələn, su ilə daşınan bakteriya Vibrio vəba nazik bağırsağı əhatə edən hüceyrələrə bağlanan bir toksin, xoleragen istehsal edir. Toksin daha sonra bu bağırsaq hüceyrələrinə daxil olur, burada xlorid kanalının açılmasına nəzarət edən və onun davamlı olaraq aktiv qalmasına səbəb olan G-proteinini dəyişdirir, nəticədə bədəndən böyük maye itkiləri və nəticədə ölümcül susuzlaşdırma ilə nəticələnir.

Fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə əlaqəli hüceyrədaxili domenləri olan hüceyrə səthi reseptorlarıdır. Bəzi hallarda, reseptorun hüceyrədaxili sahəsi bir fermentdir. Digər fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olan kiçik hüceyrədaxili sahəyə malikdir. Fermentlə əlaqəli reseptorlar adətən böyük hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili sahələrə malikdir, lakin membranı əhatə edən bölgə peptid zəncirinin tək alfa-spiral bölgəsindən ibarətdir. Bir liqand hüceyrədənkənar sahəyə bağlandıqda, fermenti aktivləşdirən bir siqnal membran vasitəsilə ötürülür. Fermentin aktivləşdirilməsi hüceyrə daxilində nəticədə reaksiyaya səbəb olan hadisələr zəncirini işə salır. Bu tip fermentlə əlaqəli reseptorların bir nümunəsi tirozin kinaz reseptorudur (Şəkil 9.8). Kinaz, fosfat qruplarını ATP-dən başqa bir zülala ötürən bir fermentdir. Tirozin kinaz reseptoru fosfat qruplarını tirozin molekullarına (tirozin qalıqları) köçürür. Birincisi, siqnal molekulları yaxınlıqdakı iki tirozin kinaz reseptorunun hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Sonra iki qonşu reseptor bir-birinə bağlanır və ya dimerləşir. Sonra fosfatlar reseptorların hüceyrədaxili sahəsindəki tirozin qalıqlarına əlavə olunur (fosforlaşma). Fosforlanmış qalıqlar daha sonra siqnalı sitoplazma daxilində növbəti xəbərçiyə ötürə bilər.

VİZUAL ƏLAQƏ

  1. dimerizasiya və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  2. fosfataz fəaliyyəti, dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  3. siqnal molekulunun bağlanması, dimerizasiyası və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  4. aşağı axın hüceyrə reaksiyası

Siqnal hüceyrələri və sonradan hədəf hüceyrələrdəki reseptorlara bağlanaraq istehsal olunan liqandlar cavabları koordinasiya etmək üçün hədəf hüceyrələrə gedən kimyəvi siqnallar kimi çıxış edir. Liqandlar kimi xidmət edən molekulların növləri inanılmaz dərəcədə müxtəlifdir və kiçik zülallardan kalsium (Ca 2+) kimi kiçik ionlara qədər dəyişir.

Kiçik hidrofobik ligandlar

Kiçik hidrofobik liqandlar birbaşa plazma membranı vasitəsilə yayıla və daxili reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Bu sinif ligandların mühüm üzvləri steroid hormonlarıdır. Steroidlər dörd əridilmiş halqa ilə bir karbohidrogen skeleti olan lipidlərdir, fərqli steroidlər karbon skeletinə bağlı müxtəlif funksional qruplara malikdir. Steroid hormonlara qadın cinsi hormonu, estrogenin bir növü olan estradiol, kişi cinsi hormonu, testosteron və bioloji membranların mühüm struktur komponenti və steroid hormonlarının xəbərçisi olan xolesterin daxildir (Şəkil 9.9). Digər hidrofobik hormonlara tiroid hormonları və D vitamini daxildir. Qanda həll olmaq üçün hidrofobik liqandlar qan dövranı ilə daşınarkən daşıyıcı zülallara bağlanmalıdır.

Suda həll olunan ligandlar

Suda həll olunan liqandlar qütbdür və buna görə də bəzən köməksiz plazma membranından keçə bilmirlər, onlar ümumiyyətlə membrandan keçmək üçün çox böyükdürlər. Bunun əvəzinə, suda həll olunan ligandların əksəriyyəti hüceyrə səthi reseptorlarının hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Bu liqandlar qrupu olduqca müxtəlifdir və kiçik molekulları, peptidləri və zülalları ehtiva edir.

Digər liqandlar

Azot oksidi (NO) həm də liqand rolunu oynayan bir qazdır. O, birbaşa plazma membranı boyunca yayıla bilir və onun rollarından biri hamar əzələlərdəki reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olmaq və toxumanın rahatlamasına səbəb olmaqdır. NO çox qısa yarı ömrünə malikdir və buna görə də yalnız qısa məsafələrdə fəaliyyət göstərir. Ürək xəstəliklərinin müalicəsi olan nitrogliserin qan damarlarının genişlənməsinə (genişlənməsinə) səbəb olan NO-nun sərbəst buraxılmasını tetikleyerek hərəkət edir, beləliklə ürəyə qan axını bərpa edir.


Kimyəvi siqnalizasiya

Canlı hüceyrələr aləmində iki növ ünsiyyət mövcuddur. Hüceyrələr arasında əlaqə hüceyrələrarası siqnalizasiya, hüceyrədaxili əlaqə isə hüceyrədaxili siqnal adlanır. Fərqi yadda saxlamağın asan yolu prefikslərin Latın mənşəyini anlamaqdır: inter- vasitələr &ldquoarasında&rdquo (məsələn, kəsişən xətlər bir-birini kəsən xətlərdir) və daxili vasitələr &ldquoinside&rdquo (venadaxili kimi).

Kimyəvi siqnallar liqand adlanan kiçik, adətən uçucu və ya həll olunan molekullar şəklində siqnal hüceyrələri tərəfindən buraxılır. Liqand başqa bir xüsusi molekulu bağlayan, bəzi hallarda prosesdə siqnal verən bir molekuldur. Beləliklə, liqandları siqnal molekulları kimi düşünmək olar. Liqandlar kimyəvi siqnallardan təsirlənən hüceyrələr olan hədəf hüceyrələrdəki zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olur, bu zülallara reseptorlar da deyilir. Liqandlar və reseptorlar bir neçə növdə mövcuddur, lakin spesifik bir liqandın adətən yalnız həmin liqandı bağlayan xüsusi reseptoru olacaqdır.

Siqnallaşdırma formaları

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə kimyəvi siqnalın dörd kateqoriyası mövcuddur: parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal (Şəkil 9.2). Siqnalın müxtəlif kateqoriyaları arasındakı əsas fərq, siqnalın hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün orqanizmdən keçdiyi məsafədir. Bütün hüceyrələr eyni siqnallardan təsirlənmir.

Şəkil 9.2. Kimyəvi siqnalın formaları: avtokrin, boşluq qovşaqları, parakrin və endokrin.

Kimyəvi siqnalda hüceyrə özünü (otokrin siqnal), boşluq qovşaqları ilə birləşdirilmiş hüceyrəni, yaxınlıqdakı hüceyrəni (parakrin siqnal) və ya uzaq bir hüceyrəni (endokrin siqnal) hədəfə ala bilər. Parakrin siqnalizasiya yaxınlıqdakı hüceyrələrə təsir göstərir, endokrin siqnalizasiya liqandları daşımaq üçün qan dövranı sistemindən istifadə edir və avtokrin siqnalizasiya siqnal hüceyrəsinə təsir göstərir. Boşluq qovşaqları vasitəsilə siqnalın ötürülməsi birbaşa qonşu hüceyrələr arasında hərəkət edən siqnal molekullarını əhatə edir.

Parakrin siqnalizasiya

Bir-birinə yaxın olan hüceyrələr arasında lokal olaraq fəaliyyət göstərən siqnallara parakrin siqnallar deyilir. Parakrin siqnalları diffuziya yolu ilə hüceyrədənkənar matris vasitəsilə hərəkət edir. Bu tip siqnallar adətən qısa müddətə davam edən sürətli cavablar verir. Cavabın lokallaşdırılması üçün parakrin liqand molekulları adətən fermentlər tərəfindən tez parçalanır və ya qonşu hüceyrələr tərəfindən çıxarılır. Siqnalların çıxarılması siqnal üçün konsentrasiya qradiyentini bərpa edəcək və yenidən buraxıldıqda onların hüceyrədaxili boşluqda sürətlə yayılmasına imkan verəcəkdir.

Parakrin siqnalının bir nümunəsi sinir hüceyrələri arasında sinapslar arasında siqnalların ötürülməsidir. Sinir hüceyrəsi hüceyrə gövdəsindən, stimulları qəbul edən dendrit adlanan bir neçə qısa, budaqlanmış uzantılardan və siqnalları digər sinir hüceyrələrinə və ya əzələ hüceyrələrinə ötürən akson adlanan uzun uzantıdan ibarətdir. Siqnal ötürülməsinin baş verdiyi sinir hüceyrələri arasındakı birləşmə sinaps adlanır. Sinaptik siqnal sinir hüceyrələri arasında hərəkət edən kimyəvi bir siqnaldır. Sinir hüceyrələrindəki siqnallar sürətlə hərəkət edən elektrik impulsları ilə yayılır. Bu impulslar aksonun sonuna çatdıqda, presinaptik hüceyrə (siqnal yayan hüceyrə) tərəfindən neyrotransmitter adlanan kimyəvi ligandların buraxılması ilə siqnal növbəti hüceyrənin dendritinə doğru davam edir. Nörotransmitterlər kimyəvi sinapslar adlanan sinir hüceyrələri arasında çox kiçik məsafələrdə daşınır (Şəkil 9.3). Sinir hüceyrələri arasındakı kiçik məsafə siqnalın sürətlə getməsinə imkan verir, bu da dərhal cavab verməyə imkan verir, məsələn, “Əlini sobadan götür!

Neyrotransmitter postsinaptik hüceyrənin səthindəki reseptoru bağladıqda, hədəf hüceyrənin elektrokimyəvi potensialı dəyişir və növbəti elektrik impulsu işə salınır. Kimyəvi sinapsa buraxılan nörotransmitterlər tez parçalanır və ya presinaptik hüceyrə tərəfindən reabsorbsiya olunur ki, alıcı sinir hüceyrəsi tez bərpa olunsun və növbəti sinaptik siqnala sürətlə cavab verməyə hazır olsun.

Şəkil 9.3. Nörotransmitter buraxılışını göstərən sinaps.

Presinaptik hüceyrə ilə postsinaptik hüceyrə arasındakı məsafə&mdashsinaptik boşluq adlanır&mdashi çox kiçikdir və neyrotransmitterin sürətli yayılmasına imkan verir.Sinaptik yarıqdakı fermentlər siqnalı dayandırmaq üçün bəzi növ nörotransmitterləri parçalayır.

Endokrin siqnalizasiya

Uzaq hüceyrələrdən gələn siqnallara endokrin siqnallar deyilir və onlar endokrin hüceyrələrdən qaynaqlanır. (Orqanizmdə bir çox endokrin hüceyrələr qalxanabənzər vəz, hipotalamus və hipofiz vəzi kimi endokrin vəzilərdə yerləşir.) Bu tip siqnallar adətən daha yavaş reaksiya verir, lakin daha uzunmüddətli təsir göstərir. Endokrin siqnalda sərbəst buraxılan ligandlara hormonlar deyilir, bədənin bir hissəsində istehsal olunan, lakin bir qədər uzaqda olan digər bədən bölgələrinə təsir edən siqnal molekulları.

Hormonlar qan axını ilə endokrin hüceyrələr və onların hədəf hüceyrələri arasında böyük məsafələri qət edir, bu da bədən boyunca nisbətən yavaş hərəkət edir. Nəqliyyat formasına görə hormonlar sulandırılır və hədəf hüceyrələrinə təsir etdikdə aşağı konsentrasiyalarda olur. Bu, liqandların yerli konsentrasiyalarının çox yüksək ola biləcəyi parakrin siqnaldan fərqlidir.

Avtokrin siqnalizasiya

Avtokrin siqnallar, buraxılan liqandla da bağlana bilən siqnal hüceyrələri tərəfindən istehsal olunur. Bu o deməkdir ki, siqnal hüceyrəsi və hədəf hüceyrə eyni və ya oxşar hüceyrə ola bilər (prefiks avtomatik özünü bildirir, siqnal hüceyrəsinin özünə siqnal göndərdiyini xatırladır). Hüceyrələrin düzgün toxumalara çevrilməsini və lazımi funksiyanı yerinə yetirməsini təmin etmək üçün bu növ siqnal tez-tez orqanizmin erkən inkişafı zamanı baş verir. Otokrin siqnalı həmçinin ağrı hissi və iltihab reaksiyalarını tənzimləyir. Bundan əlavə, əgər hüceyrə virusa yoluxmuşsa, hüceyrə proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümünə məruz qalması üçün siqnal verə bilər və bu proses zamanı virusu öldürür. Bəzi hallarda eyni tipli qonşu hüceyrələr də sərbəst buraxılan liqanddan təsirlənir. Embrioloji inkişafda, bir qrup qonşu hüceyrənin stimullaşdırılması prosesi eyni hüceyrələrin eyni hüceyrə tipinə diferensiasiyasını yönəltməyə kömək edə bilər və beləliklə, düzgün inkişaf nəticəsini təmin edə bilər.

Boşluq qovşaqları arasında birbaşa siqnal

Heyvanlarda boşluq qovşaqları və bitkilərdə plazmodesmata qonşu hüceyrələrin plazma membranları arasındakı əlaqədir. Bu su ilə dolu kanallar hüceyrədaxili vasitəçilər adlanan kiçik siqnal molekullarının iki hüceyrə arasında yayılmasına imkan verir. Kalsium ionları (Ca2+) kimi kiçik molekullar hüceyrələr arasında hərəkət edə bilir, lakin zülallar və DNT kimi böyük molekullar kanallardan keçə bilmir. Kanalların spesifikliyi hüceyrələrin müstəqil qalmasını təmin edir, lakin siqnalları tez və asanlıqla ötürə bilir. Siqnal molekullarının ötürülməsi birbaşa hədəf hüceyrənin yanında olan hüceyrənin cari vəziyyətini bildirir, bu, bir qrup hüceyrəyə onlardan yalnız birinin qəbul edə biləcəyi bir siqnala cavablarını əlaqələndirməyə imkan verir. Bitkilərdə plasmodesmata hər yerdə mövcuddur və bütün bitkini nəhəng rabitə şəbəkəsinə çevirir.

Reseptorların növləri

Reseptorlar hədəf hüceyrədə və ya onun səthində liqand bağlayan zülal molekullarıdır. İki növ reseptor var, daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları.

Daxili reseptorlar

Hüceyrədaxili və ya sitoplazmik reseptorlar kimi də tanınan daxili reseptorlar hüceyrənin sitoplazmasında yerləşir və plazma membranından keçə bilən hidrofobik ligand molekullarına cavab verir. Hüceyrəyə daxil olduqdan sonra bu molekulların çoxu gen ifadəsinə vasitəçilik etmək üçün mRNT sintezinin (transkripsiya) tənzimləyicisi kimi çıxış edən zülallara bağlanır. Gen ifadəsi hüceyrənin DNT-sindəki məlumatın amin turşuları ardıcıllığına çevrilməsi prosesidir və nəticədə zülal meydana gətirir. Liqand daxili reseptorla bağlandıqda, zülalda DNT-ni bağlayan yeri ifşa edən konformasiya dəyişikliyi baş verir. Liqand-reseptor kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir, sonra xromosom DNT-nin xüsusi tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiyanın başlanmasına kömək edir (Şəkil 9.4). Transkripsiya hüceyrə DNT-sindəki məlumatın xüsusi amin turşularını əlaqələndirmək üçün mRNT-də (sitoplazmaya hərəkət edən və ribosomlarla birləşən) məlumatdan istifadə edən xəbərçi RNT (mRNA) adlı RNT-nin xüsusi formasına kopyalanması prosesidir. düzgün sifariş, bir protein istehsal. Daxili reseptorlar siqnalı digər reseptorlara və ya messencerlərə ötürmədən birbaşa gen ifadəsinə təsir göstərə bilər.

Şəkil 9.4. Hidrofobik siqnalizasiya.

Hidrofobik siqnal molekulları adətən plazma membranı boyunca yayılır və sitoplazmada hüceyrədaxili reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Bir çox hüceyrədaxili reseptor nüvədə DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə olan və gen ifadəsini tənzimləyən transkripsiya faktorlarıdır.

Hüceyrə səthi reseptorları

Hüceyrə səthi reseptorları, həmçinin transmembran reseptorları kimi tanınan hüceyrə səthi, xarici ligand molekullarına bağlanan membranla bağlanmış (inteqral) zülallardır. Bu tip reseptor plazma membranını əhatə edir və hüceyrədənkənar siqnalın hüceyrələrarası siqnala çevrildiyi siqnal ötürülməsini həyata keçirir. Hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan ligandlar təsir etdikləri hüceyrəyə daxil olmaq məcburiyyətində deyillər. Hüceyrə səthi reseptorları ayrıca hüceyrə tiplərinə xas olduqları üçün hüceyrə spesifik zülallar və ya markerlər adlanır.

Hüceyrə səthinin reseptor zülalları hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün əsas olduğundan, bu zülalların hər hansı birindəki nasazlığın ağır nəticələrə səbəb ola biləcəyi təəccüblü olmamalıdır. Müəyyən reseptor molekullarının zülal strukturlarındakı səhvlərin hipertoniya (yüksək qan təzyiqi), astma, ürək xəstəlikləri və xərçəngdə rol oynadığı sübut edilmişdir.

Hər bir hüceyrə səthi reseptorunun üç əsas komponenti var: xarici liqand bağlayan sahə, hidrofobik membranı əhatə edən bölgə və hüceyrə daxilində hüceyrədaxili sahə. Liqand bağlayan sahəyə hüceyrədənkənar domen də deyilir. Bu domenlərin hər birinin ölçüsü və miqyası reseptorun növündən asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir. Hüceyrə səthi reseptorları çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalların əksəriyyətində iştirak edir. Hüceyrə səthi reseptorlarının üç ümumi kateqoriyası var: ion kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, G-proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar bir ligand bağlayır və xüsusi ionların keçməsinə imkan verən membrandan bir kanal açır. Bir kanal yaratmaq üçün bu tip hüceyrə səthi reseptoru geniş membranı əhatə edən bölgəyə malikdir. Plazma membranının mərkəzini təşkil edən fosfolipid yağ turşusu quyruqları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün membranı əhatə edən bölgədəki bir çox amin turşusu təbiətdə hidrofobikdir. Əksinə, kanalın içini əhatə edən amin turşuları su və ya ionların keçməsini təmin etmək üçün hidrofilikdir. Liqand kanalın hüceyrədənkənar bölgəsinə bağlandıqda, zülalların strukturunda natrium, kalsium, maqnezium və hidrogen kimi ionların keçməsinə imkan verən konformasiya dəyişikliyi baş verir (Şəkil 9.5).

Şəkil 9.5. Qapalı qapalı ion kanalı. Qapılı ion kanalları, siqnal molekulu bağlandıqda açılan plazma membranı vasitəsilə bir məsamə əmələ gətirir. Açıq məsamə daha sonra ionların hüceyrəyə daxil və ya ondan çıxmasına imkan verir.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar bir liqand bağlayır və G-proteini adlanan membran zülalını aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş G-proteini daha sonra membranda ya ion kanalı, ya da fermentlə qarşılıqlı əlaqəyə girir (Şəkil 9.6). Bütün G-proteinlə əlaqəli reseptorların yeddi transmembran sahəsi var, lakin hər bir reseptorun özünəməxsus hüceyrədənkənar domeni və G-proteini bağlayan sahə var.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlardan istifadə edərək hüceyrə siqnalı siklik hadisələr silsiləsi kimi baş verir. Liqand bağlanmazdan əvvəl, qeyri-aktiv G-proteini onun bağlanması üçün xüsusi olan reseptorda yeni aşkar edilmiş yerə bağlana bilər. G-proteini reseptora bağlandıqdan sonra, nəticədə forma dəyişikliyi ÜDM-i buraxan və GTP-ni götürən G-proteini aktivləşdirir. G-zülalının alt bölmələri daha sonra bölünür &alfa alt vahid və &beta&qamma alt vahid. Bu G-protein fraqmentlərindən biri və ya hər ikisi nəticədə digər zülalları aktivləşdirə bilər. Bir müddət sonra GTP aktivdir &alfa G-zülalının alt bölməsi ÜDM-ə hidrolizə olunur &beta&qamma alt bölmə deaktivdir. Subunitlər qeyri-aktiv G-proteini yaratmaq üçün yenidən birləşir və dövr yenidən başlayır.

Şəkil 9.6. Heterotrimerik G zülallarının üç alt bölməsi var: &alfa, &beta və &qamma. Siqnal molekulu plazma membranındakı G-zülal ilə əlaqəli reseptorla bağlandıqda, &alfa alt bölməsi ilə əlaqəli ÜDM molekulu GTP ilə mübadilə olunur. &beta və &qamma alt bölmələri &alfa alt bölməsindən ayrılır və hüceyrə reaksiyası ya &alfa alt bölməsi, ya da dissosiasiya olunmuş &beta&qamma cütü tərəfindən tetiklenir. GTP-nin ÜDM-ə hidrolizi siqnalı dayandırır.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar geniş şəkildə öyrənilmiş və sağlamlığın qorunmasında rolları haqqında çox şey öyrənilmişdir. İnsanlar üçün patogen olan bakteriyalar, G-proteinlə əlaqəli xüsusi reseptor funksiyasını pozan zəhərlər buraxa bilər və bu, göyöskürək, botulizm və vəba kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Vəbada (Şəkil 9.7), məsələn, su ilə daşınan bakteriya Vibrio vəba nazik bağırsağı əhatə edən hüceyrələrə bağlanan bir toksin, xoleragen istehsal edir. Toksin daha sonra bu bağırsaq hüceyrələrinə daxil olur, burada xlorid kanalının açılmasına nəzarət edən və onun davamlı olaraq aktiv qalmasına səbəb olan G-proteinini dəyişdirir, nəticədə bədəndən böyük maye itkiləri və nəticədə ölümcül susuzlaşdırma ilə nəticələnir.

Şəkil 9.7. Əsasən çirklənmiş içməli su vasitəsilə ötürülən vəba inkişaf etməkdə olan dünyada və təbii fəlakətlərin təmiz suyun mövcudluğunu kəsdiyi ərazilərdə əsas ölüm səbəbidir. Vəba bakteriyası, Vibrio cholerae, bağırsaqlarda G-proteini ilə əlaqəli hüceyrə siqnal yollarını dəyişdirən bir toksin yaradır. Müasir sanitariya 1866-cı ildə Nyu-York şəhərini bürümüş vəba epidemiyası təhlükəsini aradan qaldırır. Həmin dövrə aid bu plakat o dövrdə xəstəliyin necə ötürülməsinin necə başa düşülmədiyini göstərir. (Kredit: Nyu York Şəhər Sanitar Komissiyası)

Fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə əlaqəli hüceyrədaxili domenləri olan hüceyrə səthi reseptorlarıdır. Bəzi hallarda, reseptorun hüceyrədaxili sahəsi bir fermentdir. Digər fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olan kiçik hüceyrədaxili sahəyə malikdir. Fermentlə əlaqəli reseptorlar adətən böyük hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili sahələrə malikdir, lakin membranı əhatə edən bölgə peptid zəncirinin tək alfa-spiral bölgəsindən ibarətdir. Bir liqand hüceyrədənkənar sahəyə bağlandıqda, fermenti aktivləşdirən bir siqnal membran vasitəsilə ötürülür. Fermentin aktivləşdirilməsi hüceyrə daxilində nəticədə reaksiyaya səbəb olan hadisələr zəncirini işə salır. Bu tip fermentlə əlaqəli reseptorların bir nümunəsi tirozin kinaz reseptorudur (Şəkil 9.8). Kinaz, fosfat qruplarını ATP-dən başqa bir zülala ötürən bir fermentdir. Tirozin kinaz reseptoru fosfat qruplarını tirozin molekullarına (tirozin qalıqları) köçürür. Birincisi, siqnal molekulları yaxınlıqdakı iki tirozin kinaz reseptorunun hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Sonra iki qonşu reseptor bir-birinə bağlanır və ya dimerləşir. Sonra fosfatlar reseptorların hüceyrədaxili sahəsindəki tirozin qalıqlarına əlavə olunur (fosforlaşma). Fosforlanmış qalıqlar daha sonra siqnalı sitoplazma daxilində növbəti xəbərçiyə ötürə bilər.

Şəkil 9.8. Bir reseptor tirozin kinaz, tək transmembran bölgəsi və hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili domenləri olan fermentlə əlaqəli reseptordur. Siqnal molekulunun hüceyrədənkənar sahəyə bağlanması reseptorun dimerləşməsinə səbəb olur. Hüceyrədaxili domendəki tirozin qalıqları daha sonra otofosforilləşərək aşağı axın hüceyrə reaksiyasına səbəb olur. Siqnal, fosfatları fosfotirozin qalıqlarından çıxaran bir fosfataz tərəfindən dayandırılır.


9.2.1 Siqnal yolları və siqnalın gücləndirilməsi

Siqnal molekulları çox vaxt çox aşağı konsentrasiyalarda tapılsa da, onlar dərin təsirlər yarada bilər. Liqand hüceyrə səthi reseptoru ilə bağlandıqdan sonra reseptorun hüceyrədaxili komponentlərinin aktivləşməsi adlanan hadisələr zəncirini yaradır. siqnal yolu və ya siqnal kaskadı. Bir siqnal yolunda ikinci xəbərçilər, fermentlər və/və ya aktivləşdirilmiş zülallar digər zülalları və ya xəbərçiləri aktivləşdirir (Şəkil 9.11). Yolun hər bir üzvü adlanan prosesdə yolun minlərlə növbəti üzvünü aktivləşdirə bilər siqnal gücləndirilməsi. Siqnal hər addımda gücləndirildiyi üçün bir liqand bağlayan tək reseptordan çox böyük reaksiya yarana bilər.

Şəkil 9.11 Epidermal böyümə faktoru reseptoru, EGFR, bir reseptor tirozin kinazdır. Üst. EGF öz reseptoruna bağlandıqda, iki zülal kiçik G-proteini olan RAS-ı aktivləşdirir. Aşağı. RAS, MEK-i fosforlaşdıran, ERK-ni fosforlaşdıran RAF-ı aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş ERK nüvəyə daxil olur və hüceyrə reaksiyasına səbəb olur.

Bir siqnal yolunun nümunəsi göstərilir Şəkil 9.11. Epidermal böyümə faktoru (EGF) hüceyrə böyüməsinin tənzimlənməsində, yaraların sağalmasında və toxuma təmirində iştirak edən bir siqnal molekuludur. EGF (EGFR) üçün reseptor tirozin kinazdır. Aktivləşdirilmiş kinaz bir çox aşağı axın molekulunu fosforlaşdırır və aktivləşdirir. EGF EGFR ilə bağlandıqda, aşağı axınındakı fosforlaşma hadisələrinin kaskadı hüceyrənin böyüməsi və bölünməsi üçün siqnal verir. EGFR uyğun olmayan vaxtlarda aktivləşərsə, nəzarətsiz hüceyrə böyüməsi (xərçəng) baş verə bilər.

Bəzi xərçənglərdə RAS G-zülalının GTPase fəaliyyəti inhibə edilir. Bu o deməkdir ki, RAS proteini artıq GTP-ni ÜDM-ə hidroliz edə bilməz. Bunun aşağı axınındakı mobil hadisələrə hansı təsiri ola bilər?


Hüceyrə Əlaqəsi

Hüceyrələr arasında əlaqə onlara məlumat ötürməyə və digər hüceyrələrin fəaliyyətini tənzimləməyə imkan verir. O, həmçinin bir qrup hüceyrəyə öz fəaliyyətlərini koordinasiya etməyə imkan verir. Hüceyrələr kiçik molekulların dili ilə bir-biri ilə danışır. Bunlar amin, peptidlər, steroidlər, nukleotidlər və qazlar ola bilər. Bu molekulların bəziləri hüceyrədaxili hədəflərini bağlamaq üçün plazma membranı boyunca yayılır, lakin əksəriyyəti hüceyrənin səthi reseptoru ilə qarşılıqlı əlaqədə olmalıdır və sonra hüceyrə fəaliyyətində dəyişikliklərə səbəb olur. Reseptor və hüceyrə hədəfləri arasındakı əlaqə siqnal ötürülməsi adlanır və adətən bir neçə zülal, kiçik molekul və ionları əhatə edir. Hüceyrələrdə bir neçə siqnal ötürmə yolu var və yollar arasında çarpışma var. Yollar eyni proteini paylaşa bilər və ayrı-ayrı yollardakı zülallar bir-birinin fəaliyyətinə təsir göstərə bilər.

Bir siqnal molekulunun təsiri sürətli və ya yavaş ola bilər. Sürətli reaksiyalar adətən zülalların fəaliyyətində dəyişiklikləri (əzələlərin daralması, ifrazat veziküllərinin birləşməsi, maddələr mübadiləsində dəyişikliklər) əhatə edir, yavaş reaksiyalar isə yeni zülalların sintezini tələb edir. Sürətli reaksiyalar keçicidir və təsirləri sürətlə geri qaytarmaq olar. Yavaş reaksiyalar çox vaxt hüceyrə davranışında uzunmüddətli və ya daimi dəyişikliklər yaradır. Eyni siqnal molekulu tez-tez bir hüceyrədən sürətli, keçici bir reaksiya verəcək və bunun ardınca hüceyrə davranışında daha yavaş, uzunmüddətli dəyişiklik olacaq.

Hüceyrələr arasında siqnal müxtəlif məsafələrdə baş verə bilər. Parakrin siqnalı eyni yerdə və ya toxumada olan hüceyrələri əhatə edir və siqnal molekulu qan axınına daxil olmur. Avtokrin siqnalizasiya, siqnal molekulunun onu istehsal edən hüceyrəyə təsir etdiyi parakrin siqnalın bir formasıdır. Endokrin siqnalizasiya ayrı-ayrı orqan və toxumalardakı hüceyrələri əhatə edir və orqanlar arasında siqnal molekulunu daşımaq üçün qan axını tələb edir. Siqnal birbaşa fiziki təmasda olan hüceyrələr arasında da baş verir. Hüceyrələrin səthindəki zülallar arasındakı qarşılıqlı əlaqə hüceyrə davranışında dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Məsələn, T-hüceyrələrinin səthindəki zülallar və antigen təqdim edən hüceyrələr T-hüceyrələrində siqnal yollarını aktivləşdirmək üçün qarşılıqlı əlaqə qurur. Xüsusi bir siqnal növü neyrotransmissiyadır. Neyronlar hədəf hüceyrələri ilə qarşılıqlı əlaqədə olurlar, lakin hədəf hüceyrələri ilə əlaqə saxlamaq üçün nörotransmitterlər adlanan kiçik molekullardan istifadə edirlər.

Siqnal yolları komponentlərin sayına və müxtəlif siqnal yolları arasında keçidə görə mürəkkəb ola bilər. Bundan əlavə, siqnal yolları çox vaxt müsbət və mənfi rəylərlə tənzimlənir. Müsbət rəy, siqnal molekulu çıxarıldıqda belə aktiv qalan siqnal yollarını aktivləşdirə bilər. Mənfi rəy yolları hüceyrə fəaliyyətində müxtəlif nümunələr yaradır.

Steroidlər

Steroidlər plazma membranı boyunca yayıla bilən kiçik hidrofobik molekullardır. Steroidlər hüceyrə daxilində müxtəlif genlərin transkripsiya fəaliyyətini dəyişdirən reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Adətən, bu genlərin transkripsiyası steroid olmadıqda inhibə edilir. Çox vaxt bu transkripsiya faktorları steroid olmadıqda sitoplazmada saxlanılır, onların hədəf genlərinə bağlanmasına mane olur. Steroidi bağladıqdan sonra reseptorlar bəzi hallarda onların nüvəyə idxal edilməsinə imkan verən və inhibitor zülal buraxan konformasiya dəyişikliyinə məruz qalırlar. Steroid reseptorları ikincili cavab genlərinin ifadəsini işə salan transkripsiya faktorlarını kodlayan erkən cavab genlərinin ifadəsini aktivləşdirir. İkinci dərəcəli cavab genləri tərəfindən kodlanan zülallar adətən hüceyrə davranışında dəyişikliklər yaradır.

Liqanda qapılı ion kanalları

Plazma membranındakı bəzi ion kanalları siqnal molekulları üçün reseptorlardır. Siqnal molekulunu bağladıqdan sonra ion kanalları açılır və ionların keçməsinə imkan verir. İonların axını membranı depolarizasiya edərək fəaliyyət potensialını işə salır. Fəaliyyət potensialı hüceyrənin səthi boyunca hərəkət edə bilər və digər hüceyrə hadisələrini tetikler. İon kanalları vasitəsilə siqnal adətən çox sürətlidir və skelet əzələsinin büzülməsi üçün stimullaşdırılan mexanizmdir.

G-protein ilə əlaqəli reseptorlar

Plazma membranındakı bəzi reseptorlar plazma membranının sitoplazmatik səthində yerləşən heterotrimerik G-zülalları ilə fiziki olaraq qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Heterotrimerik G-zülalları GTP-ni bağlayan və hidroliz edən alfa alt bölməsindən (Gα) və Gα-nı inhibə edən, lakin siqnal reaksiyalarında da iştirak edə bilən beta və qamma alt bölmələrindən (Gβγ) ibarətdir. Reseptorlar diqqətəlayiqdir, çünki onlar membranı 7 dəfə əhatə edir və guanin nukleotid mübadiləsi (GEF) domenini ehtiva edir. Onlar liqand bağladıqda, GEF domeni GTP-ni bağlamaq üçün Gα-nı katalizləyir. Gα-GTP Gβγ-dan ayrılır və müxtəlif aşağı axın fermentlərinin fəaliyyətini dəyişdirə bilər. Bəzi Gα alt bölmələri (Gs) aşağı axın fermentlərini aktivləşdirir, digərləri isə (Gi) aşağı axın fermentlərinin fəaliyyətini maneə törədir.

Heterotrimerik G-zülallarının Aşağı Effektorları

Bəzi Gs subunitləri ATP-ni cAMP-yə çevirən adenilil siklazı aktivləşdirir. Adenilil siklaza plazma membranının sitoplazmik səthində yerləşir və cAMP konsentrasiyasını 20 dəfə artıra bilər. Artan cAMP konsentrasiyası protein kinaz A-nı aktivləşdirir, onun tənzimləyici subunitlərinin dissosiasiyasına səbəb olur. Protein kinaz A çox sayda hüceyrə hədəfinə malikdir. Qlikogeni parçalayan fermentləri aktivləşdirməklə maddələr mübadiləsinə təsir göstərir və transkripsiya faktorlarını aktivləşdirməklə gen ifadəsini dəyişdirir. G-dən fərqli olaraq bəzi Gi subunitləri adenilil siklazanın fəaliyyətini maneə törədir. cAMP vasitəsilə siqnalın həcmini məhdudlaşdırmaq üçün hüceyrələr cAMP-ni hidroliz edən fosfodiesterazı ifadə edərək protein kinaz A-nın aktivliyini azaldır.

Digər Gs subunitləri fosfolipazları aktivləşdirir. Fosfolipazlar fosfatidilinositollar adlanan bir sinif lipidləri parçalayır.Gs inositol 3-fosfat (IP3) və diasilqliserorl (DAG) əmələ gətirən fosfolipaz C-ni aktivləşdirməyə meyllidir. IP3 endoplazmik retikulumdakı kalsium kanallarına bağlanır və onların açılmasına və kalsiumun sitoplazmaya buraxılmasına səbəb olur. Bir çox hüceyrə hadisələri əzələ daralması da daxil olmaqla kalsium səviyyələri ilə tənzimlənir. Kalsium, DAG-ın köməyi ilə çoxlu hüceyrə hədəfləri olan protein kinaz C-ni də aktivləşdirir. DAG həmçinin iltihab və ağrı vasitəçiləri olan prostaqladinləri sintez etmək üçün istifadə olunan araxidon turşusuna çevrilə bilər.

Reseptor tirozin kinazları

Bəzi siqnal molekulları adətən membranı bir dəfə əhatə edən reseptorları bağlayır. Bu reseptorların sitoplazmik quyruğunda bir kinaz sahəsi var. Liqanda bağlandıqda kinaz sahəsi aktivləşir və reseptorlar digər oxşar reseptorları fosforlaşdırır. Reseptorların fosforlanmış quyruqları bir sıra müxtəlif siqnal zülalları tərəfindən tanınır. Reseptorlar bu siqnal zülallarını cəmləşdirərək onları substratlarına yaxınlaşdıraraq aktivləşdirirlər. Normalda bu siqnal zülalları sitozolda aşağı konsentrasiyada yerləşir və onların substratları ilə nadir hallarda qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Siqnal zülallarını substratlarına yaxınlaşdırmaqla, reseptor tirozin kinazları siqnal reaksiyalarını xeyli artırır. Reseptor tirozin kinazalarını bağlayan siqnal zülallarından bəziləri fosfolipazlar, GTP bağlayan zülalları tənzimləyən fermentlər və fosfatidilinositol kinazlardır.

Fosfatidilinositol kinazları fosfatidilinositolları fosforlaşdırır və plazma membranının daxili vərəqində xüsusi fosftidilinositol yamaqlarını yarada bilər. Bəzi siqnal zülallarında spesifik fosfatidilinositolları bağlayan və plazma membranında cəmləşən domenlər var. Bu zülallardan biri adətən digərini aktivləşdirir, ikinci zülal isə xüsusi hüceyrə hadisələrini dəyişdirir.

MAP kinazları

MAP kinaz yolu bir-birini nizamlı şəkildə fosforlaşdıran bir sıra kinazlardır. Aktivləşdirildikdə, üst kinaz, MAP-kinaz kinaz kinaz (MAP-KKK), MAP-kinaz kinazını fosforlaşdırır, sonra MAP-kinazı fosforlaşdırır. Fosforlanmış MAP-kinaz müxtəlif hüceyrə hədəflərini fosforlaşdırır. Bir çox siqnal yolları MAP kinaz kaskadını istifadə edir, lakin MAP kinazlarını aktivləşdirmək üçün ən ümumi mexanizmlərdən biri Ras vasitəsilədir. Ras plazma membranında yerləşən kiçik GTP bağlayıcı zülallardır. Reseptor tirozin kinazları, onun GTP-yə bağlanmasını kataliz edən Ras üçün GEF-i cəlb edə bilər. GTP ilə əlaqəli vəziyyətdə Ras MAP-kinaz kinaz kinazının aktivliyini işə salır.

MAP-KKK, MAP-KK və ya MAP-K kimi fəaliyyət göstərən bir neçə müxtəlif növ zülal var və problemlərdən biri MAP kinazlarını başqa bir yolda MAP kinazalarını aktivləşdirməkdən bir yolda saxlamaqdır. Hüceyrələr iskele zülallarının istifadəsi ilə MAP kinaz yollarının bütövlüyünü qoruyur. İskele zülalları eyni yolda iştirak edən MAP kinazalarını bağlayır və bununla da onların MAP kinazlarını başqa bir yolda fosforilləşdirməsi ehtimalını azaldır.

Siqnalın Söndürülməsi

Qeyd edildiyi kimi, hüceyrələr siqnal hadisələrini dayandırmalıdır, çünki uzun müddətli stimullaşdırma hüceyrələrə zərər verə bilər və hüceyrə ölümünə səbəb ola bilər. Bəzi siqnal yolları, yolu aktivləşdirən reseptoru plazma membranından çıxararaq təsirsiz hala gətirilir. Reseptor vasitəçiliyi ilə endositoz plazma membranının bir hissəsini klatrinlə örtülmüş veziküllərdə tutur. Bu veziküllər reseptorları cəlb edə və bununla da onları plazma membranından çıxara bilər. Veziküllər adətən liqandı reseptordan ayıran aşağı pH endosomları ilə birləşir və reseptor yenidən plazma membranına çevrilə bilər. Bəzi hallarda, reseptoru pozulduğu lizosomlara köçürməklə, reseptor plazma membranından daimi olaraq çıxarılır.

Plazma membranında qalan reseptorlar da təsirsiz hala gələ bilər. Bəzi aktivləşdirilmiş reseptorlar reseptoru dəyişdirən zülalları işə salır (fosforlaşma). Reseptorun dəyişdirilmiş forması daha sonra reseptorun aşağı axın siqnal yollarını aktivləşdirməsinə mane olan inhibitor zülallarla bağlanır.

Bəzi hallarda siqnal molekulu hüceyrənin xaricindən çıxarılır. Bəzi hüceyrələr hüceyrənin xaricində siqnal molekullarını parçalayan fermentləri ehtiva edir. Digər hallarda hüceyrələr endositoz yolu ilə hüceyrədən kənarda siqnal molekullarını qəbul edə bilirlər.



Şərhlər:

  1. Cullin

    Üzr istəyirəm, amma mənim fikrimcə, səhv edirsən. Mən əminəm. Mənə baş nazirlə yaz, müzakirə edin.

  2. Tesar

    İçində bir şey var. İndi hamısı aydındır, məlumat üçün təşəkkür edirəm.

  3. Kinris

    Məncə, doğru deyilsən. Bunu sübut edə bilərəm. PM-də mənə yazın, müzakirə edəcəyik.

  4. Hillel

    Necəsən

  5. Sarn

    Mən təsadüfən foruma girdim və bu mövzunu gördüm. Mən sizə məsləhətlə kömək edə bilərəm. Biz birlikdə düzgün cavaba gələ bilərik.

  6. Goldwine

    Siz nişanı vurdunuz.



Mesaj yazmaq