Šūnu receptori — definīcija, funkcijas un signāla pārnese
Šūnu receptori: definīcija, funkcijas un signāla pārnese — uzzini, kā membrānas receptori saista signalus un pārvērš tos šūnas reakcijās ar skaidriem piemēriem.
Šūnu bioloģijā receptori ir īpašas struktūras, kas atrodas šūnu membrānās. Tie ir veidoti no olbaltumvielu molekulām, piemēram, glikoproteīniem. Receptori saistās (pievienojas) ar specializētām molekulām. Ja receptoram ir šī molekula, tas tiek aktivizēts, bet, ja tās nav, tas tiek deaktivizēts. Atkarībā no tā stāvokļa notiek izmaiņas šūnā.
Šūnu virsmas receptori (membrānas receptori, transmembrānu receptori) piedalās komunikācijā starp šūnu un ārpasauli. Āršūnu signālu molekulas (parasti hormoni, neirotransmiteri, citokīni, augšanas faktori vai šūnu atpazīšanas molekulas) pievienojas receptoriem. Tas izraisa izmaiņas šūnas funkcijās. Šo procesu sauc par signāla pārnesi: Saistīšanās izraisa ķīmiskas pārmaiņas membrānas iekšpusē.
Īsāk sakot, receptori darbojas kā slēdzenes un atslēgas. Ar atslēgu slēdzeni var aizslēgt vai atslēgt. Ja tā ir atbloķēta, tai piederošās durvis var atvērt.
Kas notiek, kad ligands saistās ar receptoru?
Saites veidošanās parasti izraisa receptoram konformācijas (telpiskās formas) maiņu. Šī maiņa var:
Receptoru galvenie veidi un to darbības principi
Ligandu-gaitēti jonu kanāli (piem., nikotīna acetilholīna receptori) darbojas ātri — liganda piesaistīšana tūlīt atver vai aizver kanālu un maina membrānas potenciālu.
G-proteīnu piesaistītie receptori (GPCR) ir viena no lielākajām receptoru ģimenēm. Liganda piesaiste aktivizē G-proteīnu, kas savukārt regulē efektorus — jonkanālus vai fermentus, piemēram, adenilāts ciklāzi, kas maina cAMP līmeni. GPCR signāla ķēdes var būt plaši modulētas un sniedz daudz iespēju signālu integrācijai.
Fermentaktīvās (enzīmu) receptori, tostarp receptoru tirozīnkināzes (RTK), piemēram, insulīna receptors, aktivē fosforilācijas kaskādes, kas regulē šūnu dalīšanos, diferenciāciju un metabolismu. Šo receptoru darbība ir īpaši svarīga augšanas faktoru signālos.
Intrakšūnu (nukleārie) receptori atrodas citoplazmā vai kodolā un saistās ar lipofilām (taukos šķīstošām) molekulām, piemēram, steroīdhormoniem. Activēti tie darbojas kā transkripcijas faktori, tieši ietekmējot gēnu ekspresiju un tādējādi bremzējot vai aktivizējot proteīnu sintēzi.
Receptoru specifiskums, afinitāte un farmakoloģija
Receptoram ir noteikta afinitāte pret savu ligandu — cik stipri tas sasaistās. Agonisti ir molekulas, kas aktivizē receptoru (dabiski vai mākslīgi), bet antagonisti saistās, neaktivizējot un tādējādi bloķējot liganda darbību. Farmakoloģijā receptori ir svarīgi mērķi: daudzi medikamenti darbojas, modulējot receptoru aktivitāti.
Receptoru regulācija un adaptācija
Šūnas regulē receptorus dažādos līmeņos:
Fizioloģiskā un klīniskā nozīme
Receptori regulē gandrīz visus organismu procesus — no nervu impulsu pārnese līdz hormonālai kontrolei un imūnās atbildes vadībai. Mutācijas receptoru gēnos var radīt slimības (piemēram, dažas endokrīnās vai neiroloģiskas slimības), bet pārmērīga receptoru aktivitāte ir saistīta ar vēzi (bieži RTK pāraktivācija). Imūnsistēmas receptoru traucējumi var izraisīt autoimūnas reakcijas.
Praktiski piemēri:
Kopsavilkums
Receptori ir šūnu “uztveramie” elementi, kas tulko ārējos signālus par intracelulāriem atbildes mehānismiem. Tie strādā ar slēdzenes—atslēgas metaforu, bet to darbība ir daudzveidīga: signāls var tikt ātri pārnests, pastiprināts, izplatīts vai ierobežots atkarībā no receptoru veida un intracelulārajiem ceļiem. Sapratne par receptoru darbību ir būtiska gan pamatbioloģijā, gan medicīnā, jo tā ļauj izstrādāt mērķtiecīgas ārstēšanas stratēģijas.
E = ārpus šūnas P = plazmas membrāna I = šūnas iekšpusē
Struktūra
Daļa no receptora izvirzās ārpus šūnas membrānas. Tas pats attiecas uz šūnu organoīdu membrānām. Receptora galvenā funkcija ir atpazīt un reaģēt uz konkrētu ligandu, piemēram, neirotransmiteru vai hormonu. Daži receptori reaģē uz izmaiņām "transmembrānpotenciālā" (elektriskā potenciāla starpība starp šūnas iekšpusi un ārpusi).
Vidējā daļa membrānas iekšpusē ir caur membrānu izklāta ar olbaltumvielām izklāta pora jeb "jonu kanāls". Kad ligands saistās ar virsmu, poras kļūst pieejamas joniem, kas izplūst cauri. Citos gadījumos, kad rodas elektrisko potenciālu atšķirības, receptoram mainās forma, kas izraisa izmaiņas šūnas iekšienē.
Receptora iekšējā (jeb citoplazmas) daļa mijiedarbojas ar šūnas vai organellas iekšpusi. Pastāv vairāki dažādi receptoru veidi, un katrs no tiem darbojas atšķirīgā veidā.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas šūnu bioloģijā ir receptori?
A: Receptors ir īpaša struktūra no olbaltumvielu molekulām, kas atrodas šūnu membrānās un kas saistās ar specializētām molekulām.
J: Kā receptorus aktivizē vai deaktivizē?
A: Ja receptoram ir specializētā molekula, tas tiek aktivizēts, bet, ja tās nav, tas tiek deaktivizēts.
Kāda loma ir šūnu virsmas receptoriem (membrānu receptoriem, transmembrānu receptoriem)?
A: Šūnu virsmas receptori piedalās saziņā starp šūnu un ārpasauli.
J: Kāda veida molekulas pievienojas receptoriem?
A: Āršūnu signalizācijas molekulas, piemēram, hormoni, neirotransmiteri, citokīni, augšanas faktori vai šūnu atpazīšanas molekulas, pievienojas receptoriem.
J: Kas izraisa izmaiņas šūnas funkcijās?
A: Kad ārpusšūnu signālmolekulas pieslēdzas receptoriem, tās izraisa izmaiņas šūnas funkcijās procesā, ko sauc par signāla pārnesi.
J: Kā darbojas receptori?
A: Receptori darbojas kā slēdzenes un atslēgas. Tie saistās ar specializētām molekulām kā atslēga slēdzenē. Ja slēdzene ir atbloķēta, var atvērt tai piederošās durvis.
J: Kādas pārmaiņas notiek šūnā, kad receptoru aktivizē?
A: Kad receptoru aktivizē, tas izraisa ķīmiskas pārmaiņas membrānas iekšpusē.
Meklēt