RECEPTORY BŁONY

KOMÓRKOWEJ I ORGANELLI

- BUDOWA I FUNKCJE

Szkudlarek Natalia

Przybyla Ewa

Grzelak Ilona

Marek Karolina

RECEPTORY BŁONOWE

• Bardzo ważną rolę w odbiorze informacji przez komórki

odgrywają białka receptorowe. Syntetyzowane są w

siateczce śródplazmatycznej ziarnistej. Przyczepiają się do

wewnętrznej powierzchni błony komórkowej i następnie w

procesie eksternalizacji białek receptorowych przenoszone

są na zewnętrzną powierzchnię. Po związaniu się

przekaźników chemicznych (transmitery, hormony, i inne

substancje) występujące w płynie zewnątrzkomórkowym z

receptorami na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej

białka receptorowe oddziałują na inne białka błony

komórkowej. Wówczas białka nośnikowe przyśpieszają lub

zwalniają aktywny transport przez błony komórkowe,

otwierają się lub zamykają kanały dla dokomórkowych i

dokomórkowych prądów jonowych oraz następuje

aktywacja lub inaktywacja białek enzymatycznych.

• Białka receptorowe nie tylko oddziałują na

inne białka błony komórkowej, ale również
same transportują cząsteczki chemiczne z
płynu zewnątrzkomórkowego do cytoplazmy.
Cząsteczki insuliny, białka wytwarzane przez
komórki B wysp trzustkowych, po związaniu
się z receptorami insulinowymi na
zewnętrznej powierzchni błony komórkowej
dostają się do wnętrza komórki w procesie
internalizacji receptorów.

• Receptory błonowe mają zdolność swoistego wiązania się z

określonymi substancjami chemicznymi, zwanymi ligandami,

endogennymi oraz egzogennymi. W błonie komórkowej

występują białka receptorowe o najwyższym powinowactwie do

licznych substancji. Aktywne substancje chemiczne

występujące w płynie zewnątrzkomórkowym konkurują ze sobą

o miejsce wiązania się z receptorem. Z kilku substancji

chemicznych o podobnej budowie wiążą się z receptorem

cząsteczki tej substancji, która ma największe powinowactwo

do tego receptora. Może być niewiele receptorów wiążących

jedną substancję, w stosunku do jednostki powierzchni błony

komórkowej i nawet przy małym stężeniu cząsteczek w płynie

zewnątrzkomórkowym wszystkie receptory mogą być

połączone z ligandem. Dalsze zwiększenia stężenia cząsteczek

w płynie zewnątrzkomórkowym nie będzie miało przestają one

wiązać się z substancjami endogennymi. W ten sposób

receptory w błonie komórkowej wpływu na jej działanie na

komórkę, ze względu na małą pojemność wiązania.

• Po zadziałaniu na błonę komórkową

substancji egzogennych blokujących

określone receptory zostają na krótszy

lub dłuższy czas zablokowane i komórka

przestaje odbierać informacje za

pośrednictwem określonego receptora.

Biologicznie aktywne substancje

egzogenne wykazujące powinowactwo do

receptorów błonowych są antagonistami

określonych substancji endogennych.

ODBIOR INFORMACJI PRZEZ KOMÓRKĘ

Informacja odbierana przez receptory w błonie komórkowej

wywołuje reakcje:

-krótkotrwałe ( od ułamka milisekundy do kilkudziesięciu

milisekund) związane z ruchem jonów przez błonę komórkową, z

czym wiąże się z kolei wiąże się występowanie potencjału

elektrycznego;

-dłużej trwające (od milisekund do wielu godzin) w wyniku

aktywacji lub inaktywacji enzymów w błonie komórkowej i

wzmożenia lub osłabienia metabolizmu komórkowego;

-długotrwale (od wielu godzin do wielu tygodni ) kiedy dochodzi

ekspresji genów w jądrze komórkowym, w których zakodowana

jest informacja genetyczna potrzebna do syntezy enzymów

zmieniających metabolizm komórkowy.

Odbieranie i przetwarzanie informacji przez błonę

komórkową przebiega w trzech etapach:

• Rozróżnianie sygnałów – informację odbieraną stanowią

niezależne od siebie sygnały, czyli cząsteczki przekaźników

chemicznych, działające niezależnie od siebie na błonę

komórkową. Receptory błonowe odróżniają cząsteczki na nie

działające, np. cząsteczki acetylocholiny od cząsteczek

noradrenaliny;

• Przenoszenie sygnałów – białka receptorowe związane ze

swoistymi przekaźnikami chemicznymi oddziałują na białka

kanałów jonowych i białka enzymatyczne;

• Wzmacnianie sygnałów – sygnały odebrane przez komórkę,

czyli na wejściu układu, są zazwyczaj zbyt słabe, aby mogły

wpływać istotnie na metabolizm wewnątrzkomórkowy. Muszą

zostać odpowiednio wzmocnione. Takimi uniwersalnymi

wzmacniaczami licznych sygnałów odbieranych przez komórki

są enzymy wytwarzające drugi wewnątrzkomórkowy

przekaźnik chemiczny.

Drugi przekaźnik wewnątrzkomórkowy

• Krążące w płynach ustrojowych fizjologicznie aktywne,

endogenne substancje chemiczne, przede wszystkim hormony,
stanowią pierwszy przekaźnik informacji. Po odebraniu
przez receptory w błonie komórkowej informacji i jej
przeniesieniu dochodzi do aktywacji lub inaktywacji enzymów i
do zwiększenia lub zmniejszenia w komórkach stężenia
drugiego przekaźnika informacji.

• Do wewnątrzkomórkowych przekaźników informacji zalicza się:

cykliczny adenozynomonofosforan (cAMP), cykliczny
guanozynomonofosforan (cGMP), inozytolotrifosforan (IP3),
diacyloglicerol (DAG) i jony wapnia (Ca+).

• Pod wpływem cyklazy adenylanowej, występującej po

wewnętrznej stronie błony komórkowej, odczepiają się
pirofosforany od adenozynotrifosforanów i powstaje cykliczny
adenozyno-3’,5’-monofosforan, czyli cykliczny AMP .

• Krążące w płynach ustrojowych fizjologicznie aktywne,

endogenne substancje chemiczne, przede wszystkim

hormony, stanowią pierwszy przekaźnik informacji. Po

odebraniu przez receptory w błonie komórkowej informacji i

jej przeniesieniu dochodzi do aktywacji lub inaktywacji

enzymów i do zwiększenia lub zmniejszenia w komórkach

stężenia drugiego przekaźnika informacji.

• Do wewnątrzkomórkowych przekaźników informacji zalicza

się: cykliczny adenozynomonofosforan (cAMP), cykliczny

guanozynomonofosforan (cGMP), inozytolotrifosforan (IP3),

diacyloglicerol (DAG) i jony wapnia (Ca+).

• Pod wpływem cyklazy adenylanowej, występującej po

wewnętrznej stronie błony komórkowej, odczepiają się

pirofosforany od adenozynotrifosforanów i powstaje

cykliczny adenozyno-3’,5’-monofosforan, czyli cykliczny

AMP .

• W przenoszeniu sygnałów pomiędzy receptorem a

związanym z ligandem i enzymem pośredniczą białka

błonowe G występujące w wewnętrznej warstwie błony

komórkowej. Ich właściwością jest zdolność wiązania się i

hydrolizowania guanozynotrifosforanów. Białka G składają

się z trzech podjednostek β, α i γ. W zależności od typu

białka G, działają one aktywująco lub inaktywująco na

cyklozę adenylanową. Po odebraniu sygnału od receptora w

białku aktywującym Gs następuje zmiana związanego z

białkiem Gs guaznozynodifosforanu (GDP) na

guanozynotrifosforan (GTP), odłączenie się jednostek β i γ i

połączenie podjednostki α z cyklozą adenylanową, pod

której wpływem tworzy się cAMP. Uwolnienie ligandu od

receptora powoduje odwrotny proces – zamianę związanego

z białkiem Gs guanozynotrifosforanu na

guanozynodifosforan, odłączenie się ze sobą trzech

podjednostek białka G s , czyli powrót do stanu spoczynku.

• Związanie się innego ligandu z innym receptorem

wywołuje wytwarzanie się po wewnętrznej stronie

błony komórkowej inozytolotrifosforanu i

diacyloglicerolu. Receptory związane z ligandem

aktywują fosfolipazę C, która hydrolizuje 4,5-

difosforan fosfatyloninzytolu do

inozytolotrifosforanu (IP3) i diacylkoglicerolu (DAG).

W przenoszeniu sygnałów pomiędzy receptorem i

fosfolipazą C pośredniczy również białko błonowe

G. Inozynotrifosforan wywołuje w komórce przepływ

jonów wapnia z siateczki śródplazmatycznej do

cytoplazmy, diacyloglicerol aktywuje zaś kinazę

białkową C i zwiększa metabolizm komórki.

• Jony wapnia uważane są również za „drugi przekaźnik”

wewnątrzkomórkowej informacji. W płynie

zewnątrzkomórkowym (ECF) jony Ca2+ występują jako jony

wolne lub związane z zewnętrzną powierzchnią błony

komórkowej. Do komórek napływają co najmniej trzy różne

kanały dla dokomórkowego ich prądu. Wolne jony Ca2+ po

wejściu do komórki wiążą się z błoną komórkową po stronie

wewnętrznej oraz z błonami siateczki śródplazmatycznej i

błonami mitochondrialnymi, jak również z białkiem

występującym w cytoplazmie – kalmoduliną, zbudowana

ze 148 aminokwasów (16 700m.cz.). Kompleks kalmodulina

– jony wapnia przyłącza się do enzymów

wewnątrzkomórkowych, przede wszystkim do kinaz

białkowych i je aktywuje. Po wejściu do komórek jonów

Ca2+ następuje przyspieszenie egzocytozy, w tym również

uwalniania transmiterów z zakończeń komórek nerwowych.

Przetwarzanie i przenoszenie informacji

Zarówno w środowisku zewnętrznym jak i wewnętrznym

zachodzą stałe zmiany. Nieznaczna nawet zmiana w
środowisku jest źródłem sygnałów odbieranych przez
receptory.

Każdy sygnał niesie informacje ze środowiska zewnętrznego

lub wewnętrznego. W obrębie receptorów zachodzi
przetwarzanie informacji w sposób analogowy i cyfrowy, jak
również jest stale przenoszona – w procesie tym ilość
informacji się nie zmenia

Przenoszenie informacji w

sposób ciągły (analogowy)

Odbywa się np. za pośrednictwem

cząsteczek krążących we krwi
hormonów.

Proporcjonalnie do wzrostu koncentracji

cząsteczek hormonów w określonym
czasie wzrasta ilość przenoszonej
informacji.

Przenoszenie to zachodzi na drodze

hormonalnej.

Przetwarzanie i przenoszenie

informacji w sposób

przerywany (cyfrowy)

Zachodzi np. we włóknach nerwowych.
Narządy receptorowe spełniają funkcje

przetworników zmieniających informacje ze

środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego

na salwy impulsów nerwowych

przewodzonych przez włókna nerwowe.

Poszczególne impulsy przewodzone przez o

samo włókno nerwowe (kanały informacyjne)

nie różnią się między sobą. Informacja

zakodowana jest w częstotliwości z jaką

impulsy nerwowe przewodzone są przez

włókno nerwowe.