2 Клеточный гомеостаз
Челябинская государственная медицинская академия
Кафедра гистологии и эмбриологии
Лекция
Клеточный гомеостаз и его регуляция
2002г.
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1.Понятие о клеточном гомеостазе
2.Апоптоз: понятие, биологический смысл, характеристика, значение
3.Клеточный цикл: определение, стадии и их продолжительность, биологическое значение.
4.Митоз: понятие, стадии и их характеристика
5.Регуляция клеточного цикла: понятие, классификация факторов, регулирующих пролиферативную активность
6.Межклеточные взаимодействия: представление, значение. Понятие об адгезивных молекулах, внеклеточном матриксе, растворимых медиаторах и онкогенах
7.Межклеточные контакты: понятие, значение, разновидности, строение
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ЛЕКЦИИ
Дать современное представление о клеточном гомеостазе.
Разобрать жизненный цикл клетки, биологический смысл каждого периода.
Ознакомить с различными факторами межклеточных взаимодействий.
Отметить сущность апоптоза, его отличительные особенности по сравнению с некрозом.
Разобрать разновидности межклеточных контактов и их значение в жизнедеятельности организма.
Одним из непременных условий для нормального функционирования организма является постоянство количественного и качественного состава клеточных элементов на разных уровнях организации. Явление постоянства количественного и качественного состава клеточных элементов организма называется клеточным гомеостазом. Клеточный гомеостаз определяется, прежде всего, интенсивностью двух биологических процессов: пролиферации и гибели клеточных элементов.
Для того, чтобы многоклеточный организм
выжил, некоторые его клетки должны
воздерживаться от деления (даже если
нет недостатка в питательных веществах).
Но когда возникает необходимость в
новых клетках (например, при репарации
повреждения) ранее неделившиеся клетки
должны быстро переключиться на цикл
деления.
Клеточный цикл принято изображать графически в виде круга, 1/10 продолжительности которого приходится на деление клетки, т.е. митоз. Этот период жизненного цикла получил название
Интерфаза включает в себя периоды G1,
S, G2. В
интерфазе происходят сложные приготовления
к митозу. В пресинтетическом
(постмитотическом) периоде происходит
подготовка к синтезу ДНК, увеличение
клетки, а также синтез ферментов,
усиливающих энергетический метаболизм
и необходимых для последующей репликации
ДНК, синтез белка и мРНК. Ядра клеток
содержат диплоидный набор хромосом
(2n), количество ДНК- 2с.
Основные различия клеточного цикла
разных клеток определяются продолжительностью
периода G1. Так, медлено
делящиеся клетки останавливаются после
митоза на несколько недель или лет,
сохраняя способность к делению, в то
время как продолжительнось остальных
периодов остается величиной постоянной.
Время нахождения клеток в непролиферирующем
состоянии называется периодом Go,
продолжительность которого зависит не
только от типа клеток (например, клетки
печени), но и от ряда обстоятельств.
Известно, что половые гормоны стимулируют
пролиферацию эпителия матки. Кроме
того, уменьшение числа клеток также
стимулирует процессы митотической
активности клеок.
Например, кровопотеря
(уменьшение числа клеток крови) усиливает
процессы гемопоэза. Однако, если клетка
пройдет фазу G1, то она
обязательно без задержки пройдет
последующие периоды клеточного цикла
независимо от условий микроокружения.
Как только создадутся благоприятные
условия для митоза, клетка возобновляет
свое продвижение по циклу. Момент
перехода клетки из периода G1
в период S называется
точкой рестрикции. Вместе с тем, клетки
многих типов в результате окончательной
дифференцировки переходят в Go
период (эритроциты, зрелые гранулоциты,
кардиомиоциты) и теряют способность
делиться независимо от внешних факторов.
В Go периоде репликация
ДНК не происходит, но может осуществляться
синтез РНК. Особености течения
метаболических процессов в таких
покоящихся клетках определяет их большую
резистентность к действию неблагоприятных
факторов. Период S
характеризуется продолжением синтеза
ферментов, белков, РНК, ДНК, в результате
чего происходит удвоение ДНК и хромосом.
Содержание ДНК при этом составляет
2с-4с. Без синтеза ДНК клетка не может
вступить в М-период, продолжительность
дпного периода колеблется в пределах
6-8 часов. Происходит конденсация хромосом.
В G2 периоде идет синтез
РНК, в том числе информационной РНК,
белков – тубулинов, необходимых для
формирования веретенаделения. В клетке
содержание ДНК в 2 раза больше, чем в
диплоидной клетке,т.е. ядра клеток
тетраплоидные (4с). Продолжительность
этого периода 2-3 часа. Таким образом,
для того чтобы клетка совершила очередное
деление необходимо, чтобы она преодолела
точку рестрикции, что возможно только
при действии внеклеточных факторов.
В митотическом
цикле можно выделить 2 периода, в которых
клетки могут задерживаться длительное
время – G1 и G2,
что способствует в тканях накоплению
клеток, замедлению прохождения всего
митотического цикла, а следовательно
завершению пролиферативных процессов.
В этом случае говорят о развитии в ткани
органа блока периодов G1
и G2. После снятия блока
такие клетки продолжают движение по
циклу.
На жизнедеятельность клетки, в том числе ее пролиферативную активность, дифференцировку, развитие, тканевую организацию и функционирование многочисленных организмов, существенное влияние оказывают
Адгезивные молекулы – адгезины обеспечивают межклеточные взаимодействия в определных условиях. Среди адгезинов различают несколько видов: интегрины, суперсемейство иммуноглобулинов, кадгерины и селектины.
Интегрины представляют собой рецепторные белки, которые являются связующим звеном между окружающим внеклеточным матриксом и цитоскелетом, т.е. они передают информацию, возникающую при взаимодействии с внеклеточным субстратом, внутрь клетки, влияя на организацию цитоскелета, форму клетки, ее подвижность.
Суперсемейство
иммуноглобулинов включает в себя,
прежде всего, располагающиеся на
поверхностной мембране иммуноглобулины,
которые обеспечивают связывание
растворимых соединений и поверхностных
молекул клетки.
Кадгерины – это белковые молекулы, играющие важную роль в межклеточных контактах, особенно на стадии морфогенеза и органогенеза ( т.е. на начальной стадии межклеточной адгезии).
Селектины представляют собой адгезивные молекулы, которые обеспечивают адгезию лейкоцитов к эндотелиальным клеткам сосудов. Среди них наиболее изучен L-селектин (лимфоцитарный хоминговый рецептор), обеспечивающий попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань.
Внеклеточный матрикс представляет
собой супрамолекулярный комплекс,
образующий клеточное окружение, которое
влияет на пролиферацию, дифференцировку,
организацию и прикрепление клеток.
Внеклеточный матрикс играет ключевую
роль в органогене, эмбриогенезе,
посттравматическом заживлении и
опухолевом росте. Одним из компонентов
внеклеточного матрикса являются
стромальные компоненты. Так, содержание
коллагена в тканях есть величина более
или менее постоянна. Дело в том, что
коллаген оказывает влияние на
пролиферативную активность и функциональное
состояние фибробластов, продуцирующих
коллаген, и макрофагов, вырабатывающих
фермент- коллагеназу, разрущающий
коллаген.
Межклеточные взаимодествия во многом определяются действием различных растворимых медиаторов, которые оказывают преимущественно локальное (паракринное) действие. К этим медиаторам относятся кейлоны, антикейлоны, простагландины, цитокины, факторы роста, протеолитические ферменты, а также продукты аутокринных и паракринных систем и недавно открытый фактор, вызывающий релаксацию эндотелия- оксид азота.
Известно, что переход клетки к пролиферации обычно происходит в результате специфического связывания определенных сигнальных молекул (лигандов) рецепторами плазматической мембраны. К сигнальным лигандам относятся многочисленные биологически активные соединения, среди которых выделяют, прежде всего, кейлоны.
Кейлоны обнаружены во многих тканях.
Они вырабатываются в небольших кличествах
и действуют кратковременно.
Кейлоны
вырабатываются теми же клетками, на
которые они действуют, т.е. кейлоны
обладают тканеспецифичностью, но не
видоспецифичностью. В силу того, что
они являются водорастворимыми,
обеспечивается их легкое поступление
в межклеточную среду или кровь. Клетками
эпидермиса вырабатываются G1,
G2 и S
кейлоны. При этом, G1- кейлон
блокирует переход клетки из периода G1
в S; кейлон G2
задерживает клетки в этом периоде;
кейлон S блокирует синтез
ДНК. Такие же кейлоны обнаружены в других
тканях. Вместе с тем, в тканях вырабатываются
Цитокины представляют собой
низкомолекулярные полипептиды,
вырабатываемые различными клетками
(лимфоцитами – лимфокины, макрофагами
– монокины и др.
). Первоначально было
установлено, что они вырабатываются
лимфоцитами и макрофагами, а затем
выяснилось, что цитокины вырабатываются
различными клетками. Однако, в силу
того, что почти все цитокины вырабатываются
лейкоцитами и действуют на лейкоциты,
они были названы интерлейкинами. Цитокины
могут оказывать влияние на соседние
клетки (паракринное действие), на клетку,
продуцирующую этот тканевой гормон (
аутокринное действие) или подобно
гормонам могут всасываться в кровь и
действовать на клетки, удаленные от
места выработки цитокина (эндокринное
действие). Цитокины могут усиливать или
ингибировать друг друга и даже приводить
к формированию нового эффекта. Среди
интерлейкинов различают воспалительные,
антивоспалительные, факторы, вызывающие
рост и дифференцировку лимфоцитов, рост
мезенхимальных клеток. Так, ИЛ2 усиливает
пролиферацию Т-лимфоцитов, ИЛ4 стимулирует
синтез ДНК в В-лимфоцитах, а ИЛ6 усиливает
выработку антител В-лимфоцитами. На
сегодняшний день известно более 20 видов
цитокинов.
Важно, что в отличии от
гормонов, цитокины пракически не попадают
в системную циркуляцию и действуют
локально. Цитокины не депонируюся в
клетках, а вырабатываются импульсно
(по запросу). Цитокины взаимодействуют
друг с другом. При этом, воздействие
одного цитокина на клетку вызывает
выработку этой клеткой других цитокинов
(явление цитокинового каскада). Особую
группу цитокинов составляют хемокины,
являющиеся цитокинами специального
назначения: они привлекают в очаг
воспаления лимфоциты и лейкоциты из
крови.
Факторы роста – это полипептиды,
которые стимулируют или ингибируют
пролиферацию, хемотаксис и дифференцировку
клеток. Факторы роста продуцируются
неспециализироваными клетками,
находящимися во всех тканях. Достигая
своей цели (эндокринной, паракринной,
аутокринной или интракринной) они
взаимодействуют с рецепторами. Большинство
факторов роста оказывают паракринный
эффект, достигая цели путем диффузии,
или аутокринный эффект. Однако некоторые
из них (инсулиноподобный фактор роста)
способны оказывать эндокринное действие.
Кроме того, известны факторы роста,
которые не секретируются и не нуждаются
в поверхностных рецепторах: они остаются
внутри клетки и действуют непосредствено
как внутриклеточные мессенджеры,
регулируя клеточные функции. Такой
эффект называется интракринным. Наиболее
изученными являются инсулиноподобный
фактор роста, тромбоцитарный, эпидермальный,
фактор роста крови, фактор роста нервов.
Инсулиноподобный фактор роста усиливает
пролиферацию жировых и соединительнотканных
клеток. Тромбоцитарный фактор роста
участвует в регуляции процессов острого
воспаления, заживления ран и образования
рубца. Эпидермальный фактор роста
вырабатывается в основном слюнными
железами и регулирует процессы
пролиферации эпителиальных и эндотелиальных
клеток. Этот фактор имеет большое
значение в малигнизации клеток и
канцерогенезе. Фактор роста крови
(эритропоэтин) регулирует процессы
эритроцитопоэза. Фактор роста нервов
и нервных клеток воздействует на рост,
метаболизм холинергических нейронов,
стимулирует рост аксонов.
В зависимости от количества, концентрации и комбинации различных факторов роста может меняться интенсивность пролиферативных процессов и дифференцировка. Факторы роста способствуют прохождению клеткой точки рестрикции. При их недостаточности клетка не делится. С возрастом человека происходит старение клетки, что сопровождается снижением ее пролиферативной активности, что обусловлено угнетением выработки факторов роста в тканях. Установлено, что фибробласты плода совершают около 50 делений, у взрослого человека – 40, а у старика – всего 30 делений. В то же время, если в питательную среду без фактора роста поместить эпидермальные клетки, то они совершают около 50 делений, а затем стареют и гибнут. Если же эпидермальные клетки поместить в питательную среду, содержащую фактор роста, то клетки совершают около 150 делений, а затем подвергаются старению.
Онкогены – это гены, кодирующие
внутриклеточный белок, обеспечивающий
пролиферацию и дифференцировку клеточных
популяций.
Онкогены могут быть факторами
роста или служить рецепторами для
факторов роста.
Помимо уровня пролиферативной активности на постоянство количественного и качественного состава клеточных элементов (клеточный гомеостаз) существенное влияние оказывает уровень гибели клеток. В организме клетки могут гибнуть двумя путями: с помощью некроза и апоптоза. Некроз представляет собой длительный процесс гибели клеток на фоне воспалительной реакции.
Апоптоз – это высокорегулируемая
форма запрограммированной смерти клетки
с характерными морфологическими и
биохимическими признаками. Клетки,
подвергающиеся такой программированной
смерти, активно используют генетически
контролируемую программу, нацеленную
на собственную гибель, совершая тем
самым своего рода суицид. Благодаря
апоптозу, из организма удаляются
поврежденые, завершившие свой жизненный
путь или «нежелательные» клетки, при
этом без повреждения клеточного
микроокружения. Апоптозу подвергаются
клетки, инфицированные вирусами,
благодаря чему предотвращается их
репликация.
Образующиеся в результате
апоптоза апоптозные тельца быстро
фагоцитируются макрофагами.
В связи с тем, что на всех этапах апоптоза
мембраны сохранены, внутриклеточное
содержимое не попадает во внеклеточное
пространство, чем и объясняется отсутствие
нейтрофильной воспалительной реакции.
Таким образом, для апоптоза, в отличие
от некроза, характерен ряд специфических
признаков. Прежде всего, апоптоз протекает
очень быстро: всего несколько часов.
При апоптозе отсутствует воспалительная
реакция, являющаяся характерным маркером
некроза. Важной особенностью апоптоза
является также то, что несмотря на
тяжелые изменения ядер, это активный
процесс, требующий от клетки больших
затрат энергии. При апоптозе не происходит
разрушение биологических мембран, в то
время как при некрозе наблюдается
разрушение мембран в том числе
внутриклеточных, в результате чего
высвобождаются лизосомаьные ферменты,
которые вызывают лизис цитоплазматических
структур, а затем и кариолизис. Апоптоз
характеризуется также усилением синтеза
РНК и белка, усилением активности ряда
внутриклеточных ферментов, в том числе
эндонуклеаз, что и ведет к тяжелым
изменениям ядерной ДНК с фрагментацией
ее на нуклеосомы.
Подобные изменения
расцениваются как биохимический маркер
апоптоза. На этом основаны современные
методы ранней морфологической диагностики
апоптоза, выявляющие фрагментацию ДНК
гистологически и иммунногистохимически.
Инициируют апоптоз многие факторы. К ним относятся различные патогены и токсины, оксидативный стресс, оксид азота, нарушения метаболизма, повреждения ДНК, устранение факторов роста, активация специфических рецепторов, иммунологически опосредованые воздействия.
Важнейшим проапоптозным фактором признан белок р53. Он способен также блокировать синтез ДНК при повреждениях ее, что обеспечивает возможность для репарации и тем самым для предотвращения фиксации генетических повреждений в клонах пролиферирующих клеток. Эти свойства белка р53 объясняют его роль в защите от онкогенных водействий, а мутации р53, которые возникают в большинстве злокачественных опухолей, рассматриваются как один из ведущих факторов канцерогенеза.
Т-лимфоциты также могут вызывать апоптоз
двумя путями.
Первый реализуется за
счет выброса из Т-лимфоцитов гранул
перфорина, который образует поры в
плазматических мембранах гепатоцитов.
Через эти поры в печеночные клетки
проникают Т-лимфоцитарные гранулы,
которые являются одним из важнейших
проапоптозных факторов. Второй путь
стимуляции апоптоза с участием
Т-лимфоцитов связан с их действием на
Fas- антигены, экспрессия
которых происходит на поверхности
инфицированных гепатоцитов. Fas-антиген
принадлежит к большому семейству
рецепторов для факторов роста и факторов
некроза опухолей. В печени он служит
рецептором для Fas-лигандов,
которые вырабатываются активированными
Т-лимфоцитами. Присоединение лиганда
к Fas-рецептору на гепатоцитах
служит причиной апоптоза клетки мишени.
Fas- антигены обнаружены
в печеночных клетках при хронических
активных гепатитах, особенно часто в
гепатоцитах, окруженных лимфоцитами,
так как на их поверхности значительно
усилена экспрессия Fas-лигандов.
В клинике внутренних болезней встречаются
заболевания, в основе которых лежит
либо усиление, либо подавление апоптоза.
Так, установлено, что усиление апоптоза
обусловливает клинику мышечной атрофии.
Кроме того, при СПИДе происходит резкий
рост гибнущих лимфоцитов в результате
апоптоза, что приводит к лимфопении.
Вероятно блокирование апоптоза при
СПИДе – реальный путь лечения этого
смертельного заболевания.
При нарушении программы клеточной смерти развиваются различные паологические состояния. Так, установлено, что атеросклеротические изменения в сосудах начинаются с бесконтрольной пролиферации гладкомышечных клеток, а уровень их гибели в связи с нарушением программы клеточной смерти очень низок.
Вместе с тем, на регуляцию межклеточных
взаимодействий существенное влияние
оказывают межклеточные контакты. Существуют многочисленые типы межклеточных
контактов. Адгезивные контакты обусловлены наличием в клеточной
оболочке особых рецепторов- адгезинов,
обусловливающих прилипание одной клетки
к поверхности другой. Адгезивные контакты
являются очень непрочными.
При щелевидном
контакте (нексусе) в структуре
плазмолеммы двух клеток располагаются
специальные белковые комплексы,
образующие своеобразные микроканальцы,
обеспечивающие перенос ионов и мелких
молекул из одной клетки в другую
(например, между кардиомиоцитами). Простой контакт – это сближение
плазмолемм соседних клеток на расстоянии
15-20нм. В этой зоне располагается вещество
с низкой электроной плотностью. Простой
контакт обеспечивает транспорт веществ
между клетками, поэтому такие контакты
можно рассматривать как тканевые
микроциркуляторные пути. Простые
контакты являются высокодинамичными
структурами, так как структура их
изменяется при функциональных нагрузках,
при дистрофических процессах, при
действии метаболических ядов.
Разновидностью простого контакта
является контакт по типу замка,
который является своеобразным резервом
контактных поверхностей. Плотный
контакт образуется в результате
максимального сближения двух плазмолемм
и их слияния. Такие соединения выполняют
функцию межклеточных барьеров,
препятствующих движению веществ (ионов,
макромолекул).
Кроме того, они обеспечивают
прочность контакта. Десмосома представляет контакт двух плазмолемм,
когда в области контакта по обе стороны
плазмолемм накапливается электронноплотное
вещество. Десмосома является самым
прочным котактом. Синапс — это
разновидность межклеточного контакта,
характерная для нервных клеток и
специализирующаяся на одностороннем
проведении импульса.
ЛИТЕРАТУРА
1.Программированная клеточная гибель/Под ред.В.С.Дорохова.-Спб.1996.
2.Ярилин А.А.Апоптоз. Природа феномена и его роль в целостном организме /Патол.физиология, 1988.-N2.- С.38-48.
3.Пальцев М.А., Иванов А.А. Межклеточные взаимодействия.1995.
4.Аруин Л.И. Апоптоз и патология печени /Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, калопроктологии,1998.-N2.
Н. И. Лобачевского С. В. Сидоренко Ю. Е. Францева И. М. Швец Использование активных методов обучения в курсе «Концепции современного естествознания» Учебно-методическое пособие
Скачать 4,24 Mb.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 16
- Навигация по данной странице:
- Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского С. В. Сидоренко Ю.Е. Францева И.М. Швец
| Министерство образования и науки Российской Федерации Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского С.В. Сидоренко Ю.Е. Францева И.М. Швец Использование активных методов обучения в курсе «Концепции современного естествознания» Нижний Новгород 2014 УДК 50(075.8) ББК Бя73 С34 Рецензент: проф. К.Д. Дятлова Курс «Концепции современного естествознания», выстроенный на основе системного подхода, имеет своей целью обосновать целостность окружающего мира, показать в нем место и значение биологических объектов, жизни как таковой, а также определить значение знаний о жизни и биоэтике в общей системе знаний об окружающем мире. В курсе «Концепции современного естествознания» в большей степени будут привлекаться индивидуальные работы с текстами, позволяющие уточнять значение того или иного знания во внешней картине мира. Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Биология», биологического факультета ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Ответственный за выпуск: председатель методической комиссии биологического факультета ННГУ д.п.н., проф. И.М. Швец УДК 50(075.8) ББК Бя73 © Нижегородский государственный университет им. © С.В. Сидоренко, Ю.Е. Францева, И.М. Швец СОДЕРЖАНИЕ
Каталог: books -> met files Скачать 4,24 Mb. Поделитесь с Вашими друзьями: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет. – 2014. – 223 с.
Н.И. Лобачевского, 2014
«Введение» в естественнонаучный мир. 
Мегамир. 
Концепция времени. 
Понятие о гомеостазе. 
Особенности современного этапа развития науки. 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 16
База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2023
обратиться к администрации
Связь клеточного гомеостаза: взаимодействие между метаболическими путями и путями передачи сигнала
1. Wellen KE, Thompson CB. Улица с двусторонним движением: взаимная регуляция метаболизма и передачи сигналов. Обзоры природы Молекулярно-клеточная биология. 2012;13 (4):270–276. [PubMed] [Google Scholar]
2. Lu C, Thompson CB. Метаболическая регуляция эпигенетики. Метаболизм клеток. 2012;16(1):9–17. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
3. Vanhaesebroeck B, Stephens L, Hawkins P. Сигнализация Pi3k: путь к открытию и пониманию. Обзоры природы Молекулярно-клеточная биология. 2012;13 (3):195–203. [PubMed] [Google Scholar]
4. Hemmings BA, Restuccia DF. Путь Pi3k-pkb/akt. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии.
2012;4(9):a011189. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
5. Whiteman EL, Cho H, Birnbaum MJ. Роль акт/протеинкиназы b в метаболизме. Тенденции в эндокринологии и метаболизме: ТЭМ. 2002;13(10):444–451. [PubMed] [Google Scholar]
6. Kim DI, Lim SK, Park MJ, Han HJ, Kim GY, Park SH. Участие передачи сигналов фосфатидилинозитол-3-киназы /akt в индуцированном высоким уровнем глюкозы подавлении экспрессии Glu-1 в клетках arpe. Естественные науки. 2007; 80 (7): 626–632. [PubMed] [Академия Google]
7. Roberts DJ, Tan-Sah VP, Smith JM, Miyamoto S. Akt фосфорилирует hk-ii по thr-473 и увеличивает митохондриальную ассоциацию hk-ii для защиты кардиомиоцитов. Журнал биологической химии. 2013;288(33):23798–23806. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
8. Deprez J, Vertommen D, Alessi DR, Hue L, Rider MH. Фосфорилирование и активация 6-фосфофрукто-2-киназы сердца протеинкиназой b и другими протеинкиназами инсулиновых сигнальных каскадов. Журнал биологической химии.
1997;272(28):17269–17275. [PubMed] [Google Scholar]
9. Majewski N, Nogueira V, Bhaskar P, Coy PE, Skeen JE, Gottlob K, Chandel NS, Thompson CB, Robey RB, Hay N. Требуется взаимодействие гексокиназы и митохондрий, опосредованное akt ингибировать апоптоз в присутствии или в отсутствие bax и bak. Молекулярная клетка. 2004;16(5):819–830. [PubMed] [Google Scholar]
10. Berwick DC, Hers I, Heesom KJ, Moule SK, Tavare JM. Идентификация атп-цитратлиазы в качестве субстрата протеинкиназы b (akt) в первичных адипоцитах. Журнал биологической химии. 2002;277(37):33895–33900. [PubMed] [Google Scholar]
11. Zaidi N, Swinnen JV, Smans K. Атф-цитратлиаза: ключевой игрок в метаболизме рака. Исследования рака. 2012;72(15):3709–3714. [PubMed] [Google Scholar]
12. Грегори М.А., Qi Y, Hann SR. Фосфорилирование киназой-3 гликогенсинтазы контролирует протеолиз c-myc и субнуклеарную локализацию. Журнал биологической химии. 2003;278(51):51606–51612. [PubMed] [Google Scholar]
13.
Моррисон Д.К. Карта путей киназы. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 2012;4(11) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
14. Gaglio D, Metallo CM, Gameiro PA, Hiller K, Danna LS, Balestrieri C, Alberghina L, Stephanopoulos G, Chiaradonna F. Онкогенный k-ras разделяет метаболизм глюкозы и глютамина для поддержки роста раковых клеток. Молекулярная системная биология. 2011;7:523. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
15. Chiaradonna F, Sacco E, Manzoni R, Giorgio M, Vanoni M, Alberghina L. Ras-зависимый углеродный метаболизм и трансформация в фибробластах мыши. Онкоген. 2006;25(39):5391–5404. [PubMed] [Академия Google]
16* Ин Х., Киммельман А.С., Лиссиотис К.А., Хуа С., Чу Г.К., Флетчер-Сананиконе Э., Локасале Дж.В., Сон Дж., Чжан Х., Колофф Дж.Л., Ян Х. и др. Онкогенный крас поддерживает опухоли поджелудочной железы за счет регуляции анаболического метаболизма глюкозы. Клетка. 2012;149(3):656–670. В этом отчете авторы впервые показывают, что активация онкогенного K-Ras индуцирует связанную с глюкозой метаболическую перестройку в сторону анаболических процессов, подпитывая рост и пролиферацию опухолевых клеток поджелудочной железы.
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
17* Yang W, Zheng Y, Xia Y, Ji H, Chen X, Guo F, Lyssiotis CA, Aldape K, Cantley LC, Lu Z. Зависимое от Erk1/2 фосфорилирование и ядерная транслокация pkm2 способствует эффекту Варбурга. Природа клеточной биологии. 2012;14(12):1295–1304. Здесь впервые сообщается о прямой связи между передачей сигналов ERK и регуляцией метаболизма. Авторы показывают, что ERK2 непосредственно фосфорилирует PKM2, тем самым индуцируя анаболический метаболизм глюкозы и поддерживая пути биосинтеза. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
18** Son J, Lyssiotis CA, Ying H, Wang X, Hua S, Ligorio M, Perera RM, Ferrone CR, Mullarky E, Shyh-Chang N, Kang Y, et al. Глютамин поддерживает рост рака поджелудочной железы посредством kras-регулируемого метаболического пути. Природа. 2013;496(7443):101–105. Эта работа показывает новый путь, с помощью которого глютамин подпитывает анаболические процессы в ответ на активацию K-Ras. Авторы демонстрируют, что аспартат, полученный из глютамина, метаболизируется в пируват через малатно-аспартатный челнок, обеспечивающий окислительно-восстановительный потенциал и поддерживающий цикл TCA, тем самым поддерживая K-Ras-опосредованное анаболическое перепрограммирование, а также рост и пролиферацию клеток.
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
19. Лапланте М., Сабатини Д.М. Передача сигналов Mtor в контроле роста и заболеваниях. Клетка. 2012;149(2):274–293. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
20. Cai SL, Tee AR, Short JD, Bergeron JM, Kim J, Shen J, Guo R, Johnson CL, Kiguchi K, Walker CL. Активность tsc2 ингибируется akt-опосредованным фосфорилированием и разделением мембраны. Журнал клеточной биологии. 2006;173(2):279–289. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]
21. Roux PP, Ballif BA, Anjum R, Gygi SP, Blenis J. Опухолестимулирующие сложные эфиры форбола и активированный ras инактивируют комплекс супрессора опухоли туберозного склероза через p9.0 рибосомальная s6 киназа. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2004;101(37):13489–13494. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
22. Huang J, Manning BD. Комплекс tsc1-tsc2: молекулярный переключатель, контролирующий рост клеток. Биохимический журнал.
2008;412(2):179–190. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
23. Carriere A, Romeo Y, Acosta-Jaquez HA, Moreau J, Bonneil E, Thibault P, Fingar DC, Roux PP. Erk1/2 фосфорилирует raptor, чтобы способствовать ras-зависимой активации mtor комплекса 1 (mtorc1) Журнал биологической химии. 2011;286(1):567–577. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
24. Карьер А., Карньелло М., Жюльен Л.А., Гао Х., Боннель Э., Тибо П., Ру П.П. Онкогенная передача сигналов mapk стимулирует активность mtorc1, способствуя rsk-опосредованному фосфорилированию raptor. Текущая биология: CB. 2008;18(17):1269–1277. [PubMed] [Google Scholar]
25. Howell JJ, Manning BD. Mtor связывает клеточное восприятие питательных веществ с метаболическим гомеостазом организма. Тенденции в эндокринологии и метаболизме: ТЭМ. 2011;22 (3):94–102. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
26. Dibble CC, Manning BD. Интеграция сигналов с помощью mtorc1 координирует поступление питательных веществ с выходом биосинтеза.
Природа клеточной биологии. 2013;15(6):555–564. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
27. Holz MK, Ballif BA, Gygi SP, Blenis J. Mtor и s6k1 опосредуют сборку комплекса преинициации трансляции посредством динамического обмена белками и событий упорядоченного фосфорилирования. Клетка. 2005;123(4):569–580. [PubMed] [Google Scholar]
28. Черкезян Дж., Карньелло М., Ромео Ю., Хаттлин Э.Л., Лавуа Г., Гиги С.П., Ру Р.П. Протеомный анализ кэп-зависимой трансляции идентифицирует larp1 как ключевой регулятор трансляции 5′-верхней мРНК. Гены и развитие. 2014;28(4):357–371. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
29. Ma XM, Blenis J. Молекулярные механизмы mtor-опосредованного контроля трансляции. Обзоры природы Молекулярно-клеточная биология. 2009;10(5):307–318. [PubMed] [Google Scholar]
30** Zhang Y, Nicholatos J, Dreier JR, Ricoult SJ, Widenmaier SB, Hotamisligil GS, Kwiatkowski DJ, Manning BD. Координированная регуляция синтеза и деградации белка с помощью mtorc1.
Природа. 2014 Авторы показывают, что в дополнение к хорошо установленной роли mTORC1 в синтезе белка, передача сигналов mTORC1 также регулирует протеосомно-опосредованную деградацию белка, тем самым способствуя протеостазу и, следовательно, поддерживая гомеостаз белка. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
31. Howell JJ, Ricoult SJH, Ben-Sahra I, Manning BD. Растущая роль mtor в стимулировании анаболического метаболизма. Труды биохимического общества. 2013;41:906–912. [PubMed] [Google Scholar]
32. Yecies JL, Manning BD. Транскрипционный контроль клеточного метаболизма с помощью передачи сигналов mtor. Исследования рака. 2011;71(8):2815–2820. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
33* Ben-Sahra I, Howell JJ, Asara JM, Manning BD. Стимуляция синтеза пиримидина de novo посредством передачи сигналов роста через mtor и s6k1. Наука. 2013;339(6125): 1323–1328. В этой работе совместно с Robitaille et al. (Ref. 33) впервые показаны посттрансляционные механизмы регуляции анаболического метаболизма с помощью передачи сигналов mTORC1.
Эти отчеты показывают, что mTORC1 через S6K1 фосфорилирует CAD, индуцируя пиримидиновый биосинтез, тем самым подпитывая биосинтез нуклеиновых кислот и способствуя анаболическому росту. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
34. West MJ, Stoneley M, Willis AE. Трансляционная индукция онкогена c-myc посредством активации сигнального пути frap/tor. Онкоген. 1998;17 (6):769–780. [PubMed] [Google Scholar]
35. Duvel K, Yecies JL, Menon S, Raman P, Lipovsky AI, Souza AL, Triantafellow E, Ma QC, Gorski R, Cleaver S, Heiden MGV, et al. Активация сети регуляции метаболических генов ниже комплекса mtor 1. Молекулярная клетка. 2010;39(2):171–183. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
36. Robitaille AM, Christen S, Shimobayashi M, Cornu M, Fava LL, Moes S, Prescianotto-Baschong C, Sauer U, Jenoe P, Hall MN. Количественная фосфопротеомика показывает, что mtorc1 активирует синтез пиримидина de novo. Наука. 2013;339(6125): 1320–1323. [PubMed] [Google Scholar]
37.
Миллер Д.М., Томас С.Д., Ислам А., Мюнх Д., Седорис К. C-myc и раковый метаболизм. Клинические исследования рака: официальный журнал Американской ассоциации исследований рака. 2012;18(20):5546–5553. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
38. Choo AY, Kim SG, Vander Heiden MG, Mahoney SJ, Vu H, Yoon SO, Cantley LC, Blenis J. Глюкозозависимость нулевых клеток tsc вызвана неудачный mtorc1-зависимый баланс метаболического спроса с предложением. Молекулярная клетка. 2010; 38 (4): 487–49.9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
39. Csibi A, Lee G, Yoon S-O, Tong H, Ilter D, Elia I, Fendt S-M, Roberts TM, Blenis J. Путь mtorc1/s6k1 регулирует метаболизм глутамина посредством eif4b-зависимого контроля трансляции c-myc. Текущая биолобия. 2014 В печати. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
40** Csibi A, Fendt SM, Li C, Poulogiannis G, Choo AY, Chapski DJ, Jeong SM, Dempsey JM, Parkhitko A, Morrison T, Henske EP, и другие. Путь mtorc1 стимулирует метаболизм глутамина и пролиферацию клеток путем подавления sirt4.
Клетка. 2013;153(4):840–854. В этом отчете впервые показано, что mTORC1 зависит от анаплероза глутамина для пополнения промежуточных продуктов цикла ТСА и обеспечения окислительно-восстановительного потенциала для подпитки анаболических процессов, тем самым способствуя росту и пролиферации клеток. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
41. Eberle D, Hegarty B, Bossard P, Ferre P, Foufelle F. Факторы транскрипции Srebp: основные регуляторы липидного гомеостаза. Биохимия. 2004;86(11):839–848. [PubMed] [Google Scholar]
42. Петерсон Т.Р., Сенгупта С.С., Харрис Т.Е., Кармак А.Е., Канг С.А., Балдерас Э., Гертин Д.А., Мэдден К.Л., Карпентер А.Е., Финк Б.Н., Сабатини Д.М. Комплекс Mtor 1 регулирует локализацию липина 1, чтобы контролировать путь srebp. Клетка. 2011;146(3):408–420. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
43. Hardie DG, Ross FA, Hawley SA. Ampk: датчик питательных веществ и энергии, поддерживающий энергетический гомеостаз. Обзоры природы Молекулярно-клеточная биология.
2012;13 (4):251–262. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
44. Chang HC, Guarente L. Sirt1 и другие сиртуины в обмене веществ. Тенденции в эндокринологии и метаболизме: ТЭМ. 2014;25(3):138–145. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
45. Haigis MC, Sinclair DA. Сиртуины млекопитающих: биологические идеи и актуальность болезней. Ежегодный обзор патологии. 2010;5:253–295. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
46. Рудерман Н.Б., Сюй XJ, Нельсон Л., Касиседо Дж.М., Саха А.К., Лан Ф., Идо Ю. Ампк и sirt1: давнее партнерство? Американский журнал физиологии Эндокринология и метаболизм. 2010;298 (4): E751–760. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
47. Canto C, Jiang LQ, Deshmukh AS, Mataki C, Coste A, Lagouge M, Zierath JR, Auwerx J. Взаимозависимость ampk и sirt1 для метаболической адаптации к голоданию и упражнения на скелетные мышцы. Метаболизм клеток. 2010;11(3):213–219. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
48.
Canto C, Gerhart-Hines Z, Feige JN, Lagouge M, Noriega L, Milne JC, Elliott PJ, Puigserver P, Auwerx J. Ampk регулирует расход энергии с помощью модулируя метаболизм nad+ и активность sirt1. Природа. 2009 г.;458(7241):1056–1060. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
49. Canto C, Auwerx J. Pgc-1alpha, sirt1 и ampk, сеть измерения энергии, которая контролирует расход энергии. Современное мнение в липидологии. 2009;20(2):98–105. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
50. Lee WJ, Kim M, Park HS, Kim HS, Jeon MJ, Oh KS, Koh EH, Won JC, Kim MS, Oh GT, Yoon M, et др. Активация AMPK увеличивает окисление жирных кислот в скелетных мышцах за счет активации pparalpha и pgc-1. Связь биохимических и биофизических исследований. 2006;340(1):291–295. [PubMed] [Google Scholar]
51. Харди Д.Г., Пан Д.А. Регуляция синтеза и окисления жирных кислот с помощью амп-активируемой протеинкиназы. Труды биохимического общества. 2002; 30 (часть 6): 1064–1070. [PubMed] [Google Scholar]
52.
Li Y, Xu S, Mihaylova MM, Zheng B, Hou X, Jiang B, Park O, Luo Z, Lefai E, Shyy JY, Gao B, et al. Ampk фосфорилирует и ингибирует активность srebp, чтобы ослабить стеатоз печени и атеросклероз у инсулинорезистентных мышей, индуцированных диетой. Метаболизм клеток. 2011;13(4):376–388. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
53. Ponugoti B, Kim DH, Xiao Z, Smith Z, Miao J, Zang M, Wu SY, Chiang CM, Veenstra TD, Kemper JK. Sirt1 деацетилирует и ингибирует активность srebp-1c в регуляции метаболизма липидов в печени. Журнал биологической химии. 2010;285(44):33959–33970. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
54. Марсин А.С., Бертран Л., Райдер М.Х., Депре Дж., Болуайе С., Винсент М.Ф., Ван ден Берге Г., Карлинг Д., Хью Л. Фосфорилирование и активация сердца pfk-2 с помощью ampk играет роль в стимуляции гликолиза во время ишемии. Текущая биология: CB. 2000;10(20):1247–1255. [PubMed] [Академия Google]
55. Xi X, Хань J, Чжан JZ. Стимуляция транспорта глюкозы амп-активируемой протеинкиназой посредством активации митоген-активируемой протеинкиназы p38.
Журнал биологической химии. 2001;276(44):41029–41034. [PubMed] [Google Scholar]
56. Wu N, Zheng B, Shaywitz A, Dagon Y, Tower C, Bellinger G, Shen CH, Wen J, Asara J, McGraw TE, Kahn BB, et al. Ампк-зависимая деградация txnip при энергетическом стрессе приводит к повышенному поглощению глюкозы через Glu1. Молекулярная клетка. 2013;49(6):1167–1175. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
57. Лим Дж. Х., Ли Ю. М., Чун Ю. С., Чен Дж., Ким Дж. Э., Пак Дж. В. Сиртуин 1 модулирует клеточные ответы на гипоксию путем деацетилирования индуцируемого гипоксией фактора 1альфа. Молекулярная клетка. 2010;38(6):864–878. [PubMed] [Google Scholar]
58** Gomes AP, Price NL, Ling AJ, Moslehi JJ, Montgomery MK, Rajman L, White JP, Teodoro JS, Wrann CD, Hubbard BP, Mercken EM и др. Снижение уровня nad(+) вызывает псевдогипоксическое состояние, нарушающее ядерно-митохондриальную связь при старении. Клетка. 2013;155(7):1624–1638. Здесь авторы демонстрируют, что датчик энергии SIRT1 регулирует HIF-1alpha для точной настройки баланса между анаболическими и катаболическими процессами.
Эта работа впервые показывает важность поддержания этого баланса для процесса старения. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
59. Liu Y, Dentin R, Chen D, Hedrick S, Ravnskjaer K, Schenk S, Milne J, Meyers DJ, Cole P, Yates J, 3rd, Olefsky J, et al. Индуцируемый голоданием переключатель модулирует глюконеогенез посредством обмена активатор/коактиватор. Природа. 2008;456(7219):269–273. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
60. Lee JM, Seo WY, Song KH, Chanda D, Kim YD, Kim DK, Lee MW, Ryu D, Kim YH, Noh JR, Lee CH и др. др. Ампк-зависимая репрессия печеночного глюконеогенеза посредством разрушения creb. Комплекс Crtc2 с малым гетеродимерным партнером орфанного ядерного рецептора. Журнал биологической химии. 2010;285(42):32182–32191. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
61 * Price NL, Gomes AP, Ling AJ, Duarte FV, Martin-Montalvo A, North BJ, Agarwal B, Ye L, Ramadori G, Teodoro JS, Хаббард Б.П. и др. Sirt1 необходим для активации ampk и благотворного влияния ресвератрола на функцию митохондрий.
Метаболизм клеток. 2012;15(5):675–690. Этот отчет показывает важность перекрестных помех между датчиками энергии SIRT1 и AMPK для регуляции катаболических процессов и поддержания клеточного гомеостаза. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
62. Bell EL, Emerling BM, Ricoult SJ, Guarente L. Sirt3 подавляет индуцируемый гипоксией фактор 1альфа и рост опухоли путем ингибирования митохондриальной продукции ros. Онкоген. 2011;30(26):2986–2996. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
63. Finley LW, Carracedo A, Lee J, Souza A, Egia A, Zhang J, Teruya-Feldstein J, Moreira PI, Cardoso SM, Clish CB, Pandolfi PP , и другие. Sirt3 противостоит перепрограммированию метаболизма раковых клеток посредством дестабилизации hif1alpha. Раковая клетка. 2011;19(3): 416–428. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
64. Sebastian C, Zwaans BM, Silberman DM, Gymrek M, Goren A, Zhong L, Ram O, Truelove J, Guimaraes AR, Toiber D, Cosentino C, et др. Гистондеацетилаза sirt6 является супрессором опухоли, который контролирует метаболизм рака.
Клетка. 2012;151(6):1185–1199. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
65. Василопулос А., Пеннингтон Дж. Д., Андрессон Т., Рис Д. М., Босли А. Д., Фернли И. М., Хэм А., Флинн К. Р., Хилл С., Роуз К. Л., Ким Х. С. и др. др. Sirt3 деацетилирует комплексные белки АТФ-синтазы f1 в ответ на стресс, вызванный питательными веществами и физической нагрузкой. Антиоксиданты и передача сигналов окислительно-восстановительного потенциала. 2014;21(4):551–564. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
66. Финли Л.В., Хаас В., Дескире-Дюма В., Уоллес Д.С., Прокаччо В., Гиги С.П., Хейгис М.С. Сукцинатдегидрогеназа является прямой мишенью активности сиртуин-3-деацетилазы. ПлоС один. 2011;6(8):e23295. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
67. Laurent G, de Boer VC, Finley LW, Sweeney M, Lu H, Schug TT, Cen Y, Jeong SM, Li X, Sauve AA, Haigis MC. Sirt4 подавляет активность альфа-рецептора, активируемого пролифератором пероксисом, для подавления окисления жира в печени.
Молекулярная и клеточная биология. 2013;33(22):4552–4561. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
68. Laurent G, German NJ, Saha AK, de Boer VC, Davies M, Koves TR, Dephoure N, Fischer F, Boanca G, Vaitheesvaran B, Lovitch SB, et al. Sirt4 координирует баланс между синтезом липидов и катаболизмом путем подавления малонил-коа-декарбоксилазы. Молекулярная клетка. 2013;50(5):686–698. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
69. Иноки К., Чжу Т., Гуан К.Л. Tsc2 опосредует клеточную энергетическую реакцию, чтобы контролировать рост и выживание клеток. Клетка. 2003;115(5):577–590. [PubMed] [Академия Google]
70. Гвинн Д.М., Шакелфорд Д.Б., Иган Д.Ф., Михайлова М.М., Мери А., Васкес Д.С., Терк Б.Е., Шоу Р.Дж. Фосфорилирование ampk raptor опосредует метаболическую контрольную точку. Молекулярная клетка. 2008;30(2):214–226. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
71** Kim SG, Hoffman GR, Poulogiannis G, Buel GR, Jang YJ, Lee KW, Kim BY, Erikson RL, Cantley LC, Choo AY, Blenis J.
Метаболический стресс контролирует лизосомальную локализацию и димеризацию mtorc1, регулируя комплекс ttt-ruvbl1/2. Молекулярная клетка. 2013;49(1): 172–185. Эта работа показывает, что комплекс TTT-RUVBL1/2 регулирует функциональную сборку mTORC1. Авторы показывают, что TTT-RUVLB1/2 является АТФ-зависимым комплексом, который отвечает на метаболическое состояние клетки, тем самым подтверждая идею mTORC1 как клеточного реостата, который диктует клеточную судьбу. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
Как клетки поддерживают гомеостаз
Гомеостаз на клеточном уровне имеет решающее значение для поддержания гомеостаза во всем организме. У клеток животных есть несколько способов помочь им оставаться в равновесии.
Клеточная мембрана и фосфолипидный бислой
Клеточная мембрана функционирует как граница, отделяющая внутреннюю клеточную среду от внешней среды. Он избирательно проницаем, что означает, что он пропускает одни материалы, но регулирует прохождение других материалов.
Бислой фосфолипидов представляет собой двухслойную структуру, которая образует клеточную мембрану, окружающую клетку. Он включает молекулы фосфатов и молекулы липидов, при этом гидрофобные концы молекул липидов обращены внутрь, а гидрофильные фосфатные концы обращены наружу. Его толщина составляет около 7,5 нм. Помимо молекул фосфолипидов, мембрана также содержит углеводы, гликопротеины, белковые каналы, холестерин и филаменты, составляющие цитоскелет и поддерживающие его.
Существует два механизма транспорта молекул через клеточную мембрану: активный транспорт и пассивный транспорт. Активный транспорт требует затрат энергии, тогда как пассивный возникает в результате случайного движения молекул. Осмос и диффузия — два типа пассивного транспорта. При осмосе вода перемещается из областей с большей концентрацией в области с меньшей концентрацией, пока не будет достигнуто равновесие. Это самый важный процесс, посредством которого вода поступает в клетку и выходит из нее. Небольшие молекулы проходят через клеточную мембрану путем диффузии, также используя градиент концентрации.
На изображении выше показаны детали фосфолипидного двойного слоя клеточной мембраны.
Механизмы транспорта ионов
В клеточной мембране имеется несколько механизмов транспорта ионов, которые поддерживают надлежащие уровни растворенных веществ внутри и снаружи клетки. Одним из наиболее важных является натрий-калиевый АТФазный насос. Эта система использует энергию, запасенную в АТФ, для перекачивания калия в клетку и выведения натрия из клетки. Еще одним важным насосом является насос кальциевой АТФазы, который перемещает кальций из клетки или перекачивает его в эндоплазматический ретикулум. Этот перенос ионов вперед и назад через мембрану создает мембранный потенциал, который управляет ионными токами. Кроме того, вода входит и выходит из клетки в зависимости от концентрации ионов. Таким образом, ионный транспорт помогает регулировать как объем клетки, так и мембранный потенциал.
На изображении выше показаны компоненты натрий-калиевого насоса в фосфолипидном бислое клеточной мембраны.
Сотовая связь
Существует три основных вида межклеточной связи, используемых для поддержания гомеостаза. Во-первых, когда между мембранами двух клеток происходит непосредственный контакт, и они подают сигналы друг другу. Во-вторых, когда клетки используют химические сигналы ближнего действия на коротких расстояниях. Третье — это сигналы дальнего действия, которые секретируются в кровоток и могут переноситься в любую часть тела.
Щелевые контакты — это структуры, которые позволяют клеткам общаться друг с другом в процессе, называемом межклеточным распознаванием. Эмбриональное развитие и иммунный ответ — два примера того, где используется эта коммуникация. Паракринная передача сигналов относится к химической передаче сигналов, которая изменяет поведение соседних клеток. Примером этого является нейротрансмиттер ацетилхолин, который передает химическое сообщение от одной нервной клетки к другой.
Гормоны — это то, как клетки общаются на больших расстояниях, что известно как эндокринная передача сигналов.