клетки, способные к сокращению

миоциты, кардиомиоциты, гладкомышечные клетки

Высвобождение Са²⁺ из депо (канал + рецептор рионадин (пример клеток).

Особая роль Са2+ как вторичного меcсенджера и большое количество Са2+- транспортирующих систем, принимающих участие в регуляции уровня Са2+ в клетке позволяют выделить кальциевую систему сигнализации в отдельную область внутриклеточной сигнализации.

Поддержание низкой концентрации ионов кальция чрезвычайно важно для нормального функционирования клетки, поскольку долговременное повышение уровня кальция в цитозоле приводит к гибели клетки. Большинство Са2+- регулируемых процессов в клетке происходит при изменении концентрации Са2+ в диапазоне 10-7 - 10-6 М, тогда как концентрация Са2+ во внеклеточной среде близка к 10-3 М. С другой стороны, мембранный потенциал эукариотических клеток в покое составляет от - 0 до -90 mV (внутри минус). Таким образом, катионы, такие как Са2+, будучи распределены согласно электрохимическому градиенту, должны присутствовать в цитоплазме в гораздо более высоких концентрациях, чем 10-7 М. Следовательно, в клетках имеются механизмы, которые выводят ионы Са2+ наружу. Эукариотические клетки содержат следующие Са2+ транспортные системы:

Ca2+ (КАЛЬЦИЕВЫЕ) КАНАЛЫ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ ,

Ca2+ (кальций)-транспортная система митохондрий

Ca2+ (кальций) транспортная система эндоплазматического ретикулума .

Как правило, плазматическая мембрана содержит три системы: Ca2+ (КАЛЬЦИЕВЫЕ) КАНАЛЫ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ , специфичную Ca2+-ATPАЗЫ ВНЕШНЕЙ МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ (PMCA, E1,E2, P типа) и Na+/Ca2+ - обменник .

Вход Са2+ в клетки по градиенту концентрации осуществляется, в основном, по Ca2+ (КАЛЬЦИЕВЫЕ) КАНАЛЫ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ .

Выход Са2+ осуществляется Ca2+-ATPазой и Na+-Сa2+ обменником .

Уровень Ca2+ поддерживается также Са2+-АТРазой (ЭР) и митохондриальными Са2+-транспортирующими системами. Повышение Ca2+ в цитоплазме происходит при открывании кальциевых каналов и входе кальция по градиенту концентраций. Повышение уровня Ca2+ опосредует такие реакции клетки как освобождение нейромедиатора в нервном синапсе, расщепление гликогена при воздействии адреналина на клетки мышц, апоптоз, сократительную активность мышечных волокон, и многие другие.

Некоторые патологии, такие как гипертония и сердечная недостаточность могут быть связаны с нарушением транспорта Ca2+. Однако, кратковременное повышение Ca2+ необходимо для регуляции активности Са2+-зависимых ферментов в ответ на разнообразные факторы: гормоны, нейромедиаторы, факторы роста и антигены. Ca2+-каналы-рецепторы являются рецепторами некоторых внеклеточных и внутриклеточных стимулов.

Кальций - не только структурный компонент костной ткани. Ионы кальция играют ключевую роль в мышечном сокращении, увеличивают проницаемость мембраны клеток для ионов калия, влияют на натриевую проводимость клеток, на работу ионных насосов, способствуют секреции гормонов, участвуют в каскадном механизме свёртывания крови. Кроме этого, они служат важнейшими посредниками во внутриклеточной передаче сигналов. Концентрация кальция внутри клеток зависит от его концентрации во внеклеточной жидкости. Пределы колебаний общей концентрации Са²⁺ в плазме крови здоровых людей составляют

• несвязанного, ионизированного кальция (около 50%);
• ионов кальция, соединённых с белками, главным образом, с альбумином (45%);
• недиссоциирующих комплексов с цитратом, сульфатом, фосфатом и карбонатом (5%).

Биологически активной фракцией является ионизированный кальций, концентрация которого поддерживается в пределах 1,1-1,3 ммоль/л.

Изменение уровня кальция может привести к нарушению многих процессов: изменению порога возбудимости нервных и мышечных клеток, нарушению функционирования кальциевого насоса, снижению активности ферментов и нарушению гормональной регуляции метаболизма. Концентрация Са²⁺ в плазме регулируется с высокой точностью: изменение её всего на 1% приводит в действие гомеостатические механизмы, восстанавливающие равновесие. Основными регуляторами обмена Са²⁺ в крови являются паратгормон, калыщтриол и кальцитонин.

Высвобождение Са²⁺ из депо (канал + рецептор инозитол трифосфат (пример клеток).

Вход Са2+ может происходить через рецептор-оперируемые каналы ( ROC ), G-белок-оперируемые каналы ( Ca2+ (кальциевые) каналы G-белок-оперируемые(GOC) ), каналы, активируемые вторичными мессенджерами - second-messennger-operated channel ( SMOC ) и каналы, регулируемые высвобождением Са2+ из внутриклеточных депо - Са2+-release-activated channel ( CRAC ). Представлены 3 типа SMOC:

1) активируемые инозитол-1,4,5-трисфосфатом (IP3) ;

2) инозитол-1,3,4,5-тетракисфосфатом (IP4) ; и

3) Ca2+ . CRAC каналы могут быть активированы фактором входа Са2+ ( CIF ) или прямым взаимодействием с мембранным рецептором (R).

Ион кальция служит посредником множества клеточных реакций, в том числе секреторных процессов и пролиферации .

Изменение концентрации ионов кальция в специализированных клетках приводит к множеству биологических эффектов на уровне органов и тканей.

Концентрация ионов кальция в межклеточной жидкости примерно 10^-3 М, а в цитоплазме клеток около 10^-7М. Это обусловлено быстрым выводом кальция из клеток и поглощением его во внутриклеточных кальциевых депо.

Выявлено два типа передачи сигнала при посредстве ионов кальция.

Первый из них осуществляется в электро-возбудимых, преимущественно нервных клетках. В них деполяризация плазматической мембраны вызывает поглощение нервным окончанием кальция через потенциал-зависимые кальциевые каналы что приводит к секреции нейромедиатора

Второй способ передачи сигнала при посредстве ионов кальция осуществляется практически во всех типах эукариотических клеток. При этом сигнальная молекула связывается с рецептором на поверхности клетки, что приводит к синтезу вторичных посредников, высвобождению ионов кальция из внутриклеточных депо , активации эффекторных ферментов и запуску кальций-опосредованных внутриклеточных реакций

54.ТЕРМИНЫ

Пролиферация клеток лежит в основе регенерации (восстановления) утраченных частей.Пролиферация (от лат. proles — отпрыск, потомство и fero — несу) — разрастание ткани организма путём размножения клеток делением. Термин в медицине впервые ввел немецкий ученый Вирхов для обозначения новообразования клеток путем их размножения делением.

дифференцировка — процесс прогрессивной химической, структурной и функциональной специализации клетки.

• Главные направления дифференцировки клеток:

— электрогенез (способность к генерации электрических им­пульсов);

— сокращение;

— секреция;

— экскреция (способность избирательно накапливать из внут­ренней среды организма конечные продукты обмена и выделять их во внешнюю среду);

— всасывание.

• Биохимическая основа: дифференцированные клетки харак­теризуются строго определенным набором белков (ферментных, транс­портных, рецепторных, сократительных и др.), которые позволяют им выполнять свои специфические физиологические функ­ции.

• Морфологические проявления: уменьшение ядерно-плазмен­ного отношения (в основном, за счет нарастания объема цитоп­лазмы), увеличение количества органелл, в том числе и специ­ального значения, появление включений, приобретение клеткой формы, соответствующей выполняемой функции.

• Формы гибели клетки.

Некро́з — это патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного её повреждения.—

Причинные факторы: резкое изменение окружающей клет­ку среды (ожог, обморожение, дефицит кислорода, изменение рН, контакт с кислотами, щелочами и др.).

— Высокая скорость процесса (от нескольких минут до одного часа).

— Структурные преобразования начинаются с цитоплазмы (на­рушение структуры митохондрий, разрушение лизосом), затем нарушается проницаемость плазмалеммы для ионов и воды, клет­ка набухает, мембрана разрушается, клетка гибнет.

Апоптоз — регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной.

— Причинный фактор: генетическая запрограммированность (в результате действия специальных генов, контролирующих дан­ный процесс).

— Низкая скорость процесса (1—12 ч).

Реплика́ция, редупликации — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.

Клеточная адгезия (cell adhesion) — способность клеток слипаться друг с другом и с различными субстратами, которая обусловлена специфическими белками, связанными с плазматической мембраной; эти белки часто пронизывают мембрану и присоединяются к цитоскелету. Существуют два основных типа К.а.: клетка-внеклеточный матрикс и клетка-клетка. К белкам К.а. относятся: интегрины), функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; селектины— адгезивные молекулы, обеспечивающие адгезию лейкоцитов к клеткам эндотелия; кадгерины — кальций-зависимые гомофильные межклеточные белки; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов, которые особенно важны в эмбриогенезе, при заживлении ран и иммунном ответе; хоминговые рецепторы) — молекулы, обеспечивающие попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань. Для большинства клеток характерна избирательная К.а.: после искусственной диссоциации клеток из разных организмов или тканей в суспензии собираются (агрегируют) в обособленные скопления преимущественно однотипные клетки. К.а. нарушается при удалении из среды ионов Ca²⁺ и при обработке клеток специфическими ферментами. С нарушением избирательности К.а. связана способность опухолевых клеток к метастазированию. К.а. быстро восстанавливается после удаления диссоциирующего агента.