Informacija

9.3C: Ląstelių signalizacija ir ląstelių metabolizmas - biologija


Adrenalino antplūdis, dėl kurio padidėja gliukozės prieinamumas, yra metabolizmo padidėjimo pavyzdys.

Mokymosi tikslai

  • Paaiškinkite, kaip galima pakeisti ląstelių metabolizmą

Pagrindiniai klausimai

  • Raumenų ląstelėse suaktyvinus β-adrenerginius receptorius adrenalinas, padidėja ciklinis AMP.
  • Ciklinis AMP aktyvuoja PKA (baltymų kinazę A), kuri fosforilina du fermentus.
  • Pirmojo fermento fosforilinimas skatina glikogeno skilimą, suaktyvindamas tarpinį GPK, kuris savo ruožtu aktyvina GP, kuris katabolizuoja glikogeną į gliukozę.
  • Antrojo fermento - glikogeno sintazės (GS) - fosforilinimas slopina jo gebėjimą formuoti glikogeną iš gliukozės.
  • Slopinant gliukozę susidaryti glikogenui, užkertamas kelias bergždžiam glikogeno skilimo ir sintezės ciklui, todėl gliukozę galima naudoti raumenų ląstelėms.

Pagrindinės sąlygos

  • ciklinis adenozino monofosfatas: cAMP, antrasis pasiuntinys, gautas iš ATP, kuris dalyvauja aktyvinant baltymų kinazes ir reguliuoja adrenalino poveikį
  • epinefrinas: (adrenalinas) iš aminorūgščių kilęs hormonas, kurį išskiria antinksčiai, reaguodami į stresą
  • baltymų kinazė A: fermentų šeima, kurios aktyvumas priklauso nuo cikliško AMP (cAMP) ląstelių lygio

Ląstelių metabolizmo padidėjimas

Kadangi daugumos organizmų aplinka nuolat kinta, metabolizmo reakcijos turi būti tiksliai sureguliuotos, kad ląstelėse būtų išlaikytas pastovus sąlygų rinkinys. Metabolinis reguliavimas taip pat leidžia organizmams reaguoti į signalus ir aktyviai bendrauti su savo aplinka. Dvi glaudžiai susijusios sąvokos yra svarbios norint suprasti, kaip kontroliuojami medžiagų apykaitos keliai. Pirma, reglamentavimas fermento kelyje yra tai, kaip jo aktyvumas padidėja ir sumažėja reaguojant į signalus. Antra, kontrolėšio fermento poveikis yra šių jo veiklos pokyčių poveikis bendram kelio greičiui. Pavyzdžiui, fermento aktyvumas gali labai pasikeisti (t.y. jis yra labai reguliuojamas), tačiau jei šie pokyčiai mažai veikia metabolizmo kelio greitį, šis fermentas nedalyvauja kelio kontrolėje.

Vieno tokio signalizacijos kelio rezultatas veikia raumenų ląsteles ir yra geras ląstelių metabolizmo padidėjimo pavyzdys. Adrenalinas aktyvina β-adrenerginius receptorius raumenų ląstelėse, todėl ląstelėje padidėja ciklinis adenozino monofosfatas (dar žinomas kaip ciklinis AMP arba cAMP). Taip pat žinomas kaip epinefrinas, adrenalinas yra hormonas (gaminamas prie inksto pritvirtintos antinksčių), kuris paruošia organizmą trumpalaikiams ekstremaliems atvejams. Ciklinis AMP aktyvuoja PKA (baltymų kinazę A), kuri savo ruožtu fosforilina du fermentus. Pirmasis fermentas skatina glikogeno skilimą, aktyvuodamas tarpinę glikogeno fosforilazės kinazę (GPK), kuri savo ruožtu aktyvina glikogeno fosforilazę (GP), kuri katabolizuoja glikogeną į gliukozę. (Prisiminkite, kad jūsų organizmas gliukozės perteklių paverčia glikogenu trumpam laikui laikyti. Kai reikia energijos, glikogenas greitai paverčiamas gliukoze.) Antrojo fermento-glikogeno sintazės (GS)-fosforilinimas slopina jo gebėjimą formuoti glikogeną iš gliukozės. Tokiu būdu raumenų ląstelė gauna paruoštą gliukozės telkinį, suaktyvindama jo susidarymą skaidydama glikogeną ir slopindama gliukozės naudojimą glikogenui susidaryti, taip užkertant kelią bergždžiam glikogeno skilimo ir sintezės ciklui. Tada gliukozę gali naudoti raumenų ląstelės, reaguodamos į staigų adrenalino antplūdį - „kovok arba bėk“ refleksą.