Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu cơ chế tiếp nhận và xử lý thông tin của tế bào
Tên đề tài: Tìm hiểu chế tiếp nhận xử lý thông tin tế bào Lời mở đầu Tại bạn lại biết nóng biết lạnh? Tại ngã bạn biết bạn bị đau? Tại tế bào ung thư lại phát triển cách “vô tổ chức” Đó nhờ thể bạn nói chung tế bào thể bạn nói riêng tiếp nhận xử lý thông tin nhận từ bên thể/ tế bào bạn Vậy chế gì? Sau đây, tìm hiểu cách tổng quát chế tiếp nhận xử lý thông tin tế bào Những vấn đề chính: 1.Tín hiệu tế bào 1.1.Các loại tín hiệu tế bào 1.2 Mối liê Mối liên hệ kết nối tế bào 2.Cơ chế tiếp nhận xử lý thông tin 2.1 Tiếp nhận thơng tin 2.2 Truyền Khuyếch đại tín hiệu 2.3 Trả lời tín hiệu Q trình truyền xử lý tín hiệu điều hịa cương cứng dương vật 1.Tín hiệu tế bào 1.1 Các loại tín hiệu tế bào Tín hiệu điện học: tín hiệu điện hóa, chênh lêch điện ngồi màng, tín hiệu dẫn truyền sợi trục nơ-ron thần kinh Tín hiệu vật lý: nhiệt độ, ánh sáng tác động tiếp xúc trực tiếp hai tế bào Tín hiệu hóa học:các hóc-mơn, sản phẩm tuyến tiết, tín hiệu nội tiết (endocrine), ngoại tiết (paracrine), tự tiết (autocrine) Tín hiệu tổng hợp: Những tín hiệu hình thành giấc mơ, tưởng tượng… Ngồi ra, người ta chia tín hiệu tế bào thành hai nhóm : Tín hiệu sơ cấp: phân tử protein hooc-mon, chất hóa học, chất khí… nhân biết gắn với thụ thể Tín hiệu thứ cấp phân tử đặc hiệu có kích thước nhỏ cAMP, Ca++ … Trong tế bào cịn có nhiều loại phân tử tín hiệu khác : Nhóm tín hiệu peptid, hormon: insulin, glucagon, prolactic, FSH Nhóm phân tử neurohormon: oxytocin, endorphin Nhóm phân tử có chất hormon, nhân tố sinh trưởng, chất điều hòa hoạt động tế bào: EGF, FGF, IL-2, erythropoietin Nhóm phân tử tín hiệu có chất lipid steroid: testosteron, estradiol, cortisol Nhóm phân tử tín hiệu chất khí: NO, CO Nhóm phân tử tín hiệu thần kinh: acetylcholin, serotonin, dopamin Nhóm phân tử tín hiệu nucleotid, vitamin A, acid béo 1.2 Mối liên hệ kết nối tế bào 1.2.1 Liên kết hai tế bào: Kết nối chặt: thường gặp tế bào biểu mô Kết nối chặt làm cố định vị trí tế bào kề protein đặc hiệu Kết nối hai tế bào rãnh thông: gặp số tế bào động vật thực vật Các rãnh thông cấu tạo từ vài phân tử protein đặc hiệu, nối từ lưới nội chất tế bào với lưới nội chất tế bào khác Ở tế bào thực vật rãnh thơng cầu nguyên sinh tế bào Kết nối dạng neo: kiểu kết nối phổ biến tế bào Nhờ phân tử protein kết nối (cadherin, integrin, selectin ), làm cho tế bào có liên kết chặt chẽ với Hình 1.2.2 Liên kết với chất ngoại bào Nhờ phân tử protein neo dính nối thành phần chết ngoại bào với proteinn khung xương tế bào Hình 2.Cơ chế tiếp nhận xử lý thơng tin Hình 2.1 Tiếp nhận thông tin Thông qua loại thụ thể: thụ thể màng thụ thể nội bào Chúng đóng vai trị quan trọng việc chuyển tín hiệu thu cho tế bào xử lý Chúng thay đổi cấu trúc tính chất ,đảm bảo trình tiếp nhận tín hiệu có hiệu 2.1.1 Thụ thể màng: Thụ thể kênh vận chuyển ion ( ion-channel-link receptor) Thụ thể G-protein (G-protein-linked receptor) Thụ thể enzyme (enzyme-linked receptors) 2.1.2 Thụ thể nội bào Thụ thể nội bào cấu tạo từ thụ thể nằm tế bào chất, nhân bào quan tế bào Chúng cấu tạo từ phân tử protein, lipoprotein, enzym Thụ thể nội bào tiếp nhận tín hiệu khác steroid, loại cortinoid, tetosterol, progesterol Hình Mỗi loại thụ thể nội bào khác tiếp nhận loại tín hiệu định Ví dụ, thụ thể Acetylcholin tiếp nhận tín hiệu phân tử acetylcholin, thụ thể IP3 tiếp nhận ion Ca2+, thụ thể PPAR tiếp nhận chất tăng sinh peroxiom, tham gia điều hịa q trình phiên mã tế bào 2.2 Truyền tín hiệu Thực chất q trình truyền tín hiệu chuỗi phản ứng sinh hóa tế bào, điều hịa hoạt động sống tế bào thể 2.2.1 Các kiểu truyền tín hiệu: Truyền tín hiệu tiếp xúc trực tiếp tế bào: +Truyền tín hiệu trực tiếp qua rãnh thơng +Truyền tín hiệu trực tiếp qua thụ thể màng: • tế bào tiếp xúc • thơng qua gian bào +Truyền tín hiệu trực tiếp qua thụ thể nội bào Truyền tín hiệu từ tuyến tiết: nội tiết ,ngoại tiết, tự tiết Truyền tín hiệu qua synap thần kinh Hình Hình 2.2.2 Bản chất q trình truyền tín hiệu • Bản chất q trình truyền tín hiệu phosphoryl hóa “protein mang” • Phosphoryl hóa có loại : phosphoryl hóa trực tiếp: nhờ enzyme kinase chất khác gắn trực tiếp gốc phosphat vào protein Phosphoryl hóa gián tiếp: nhờ thay phân tử GTP phân tử GDP • Phần lớn loại tín hiệu sơ cấp tiếp nhận thụ thể, chuyển hóa thành tín hiệu thứ cấp đuợc khuếch đại sơ sau chuyển tới protein truyền.Nhờ trình phosphoryl hóa làm cho tín hiệu tiếp tục khuếch đại truyền đến phận, bào quan tế bào, truyền từ tế bào sang tế bào khác Hình 10 2.2.5 Các đường dẫn truyền tín hiệu 2.2.5.1 Con đường cAMP Tín hiệu sơ cấp thụ thể G-protein tiếp nhận, hoạt hóa tiểu phần anpha protein-G Nhờ tiểu phần anpha hoạt hóa, enzym adenynyl cyclase từ vơ hoạt trở nên có hoạt tính, xúc tác cho q trình từ ATP tạo thành cAMP (tín hiệu thứ cấp).Các phân tử cAMP khuếch tán tế bào, xúc tác protein serin/thểonin kinase thành dạng hoạt tính (gọi protein kinase A) Protein kinase A xúc ác q trình phosphoryl hóa phân tử protein khác Hình 12 13 2.2.5.2 Kênh Ca2+ Hình 13 Thụ thể G-protein tiếp nhận tín hiệu sơ cấp, phân tử hoạt hóa kích thích enzym phospholipase C Enzym xúc tác trình phản ứng phân cắt PIP2 tạo thành DAG IP3 IP3 nộ tín hiệu thứ cấpm tác động vào thụ thể ion Ca2+ màng lưới nội chất, giải phóng ion Ca2+ tế bào chất.Các ion Ca2+ tín hiệu thứ cấp, lại tiếp tục kích hoạt protein truyền khác theo mục đích truyền tín hiệu 14 2.2.5.3 Con đường Ras => MAP kinase Hình 14 Sau tín hiệu thụ thể RTK tiếp nhận, tín hiệu truyền đến phân tử protein Ras hoạt tính Qua số giai đoạn trung gian, tín hiệu khuếch đại chuyển đến protein MAP kinase (MAPK) Nhờ ATP tế bào làm cho MAP kinase có hoạt tính MAPK đưa vào nhân kích hoạt nhân tố phiên mã 15 2.3 Trả lời tín hiệu Là q trình điều hịa hoạt động sống tế bào Trả lời phản ứng phân cắt hợp chất, tổng hợp, vận chuyển chất từ phận đến phận khác Kích thích ức chế hoạt động gen… 2.3.1 Các kiểu trả lời tín hiệu Hình 15 a) Mỗi loại thụ thể tiếp nhận loại tín hiệu tương ứng Các loại tế bào khác có protein thụ thể khác nhau, protein tế bào chất khác trả lời khác b) Một thụ thể tiếp nhận tín hiệu khác c) Một loại tín hiệu nhiều loại thụ thể khác tiếp nhận 16 d)Một loại tế bào nhận tín hiệu tác động khác trả lời khác Ví dụ giai đoạn khác nhau, tín hiệu khác tác động dẫn đến phản ứng trả lời khác nhau: sinh trưởng, phân chia, biệt hóa, chết… e) Các tế bào khác trả lời tín hiệu khác 17 (f) f) Nhiều loại tín hiệu tác động đến phản ứng trả tế bào 2.3.2 Tốc độ trả lời tín hiệu Tùy theo loại tín hiệu tác động, loại tế bào nhận thụ thể khác nhau, tốc độ trả lời tín hiệu khác Q trình trả lời tín hiệu chia làm nhóm: trả lời nhanh trả lời chậm - Tín hiệu từ thụ thể màng đưa đến protein truyền tế bào chất, tiếp đến phận trả lời: nhanh (1 giây đến vài phút) - Tín hiệu từ thụ thể màng truyền vào nhân, huy tông hợp protein truyền tế bào chất, tiếp đến phận trả lời: chậm (vài phút đến hàng giờ) 18 Q trình truyền xử lý tín hiệu điều hịa cương cứng dương vật Hình 16 Dương vật cương cứng giãn tế bào trơn( thể hang), làm cho máu lưu thông tới nhiều hơn,chèn ép gần hết tĩnh mạch khiến máu tập trung lượng lớn dương vật Khiến dương vật cương cứng 19 3.1 Cơ chế truyền tín hiệu Hình 17 Khi “hưng phấn”, não kích thích tạo NO, hoạt hóa Guanylate cyclase xúc tác q trình tạo cGMP tác nhân gây cương cứng Nhờ có chất PDE-5 bất hoạt cGMP thành GMP phosphoryl hóa thành GTP dự trữ lượng.Do vậy, tượng cương dương bị loại bỏ Chính nhờ chế trên, nhà khoa học chế tạo loại thuốc “cương cứng” Và trôi thị trường Viagra 20 3.2 Cơ chế Viagra: 21 Hình 18 22 3.3 Ảnh hưởng Ca2+ : 3.3.1 Cấu tạo trơn: Gồm có myosin, actin với Ca2+ Các hạt Actin gắn với đầu myosin, kết hợp với Ca2+ tạo nên cấu trúc trơn Hình 19 23 3.3.2 Ảnh hưởng Ca2+ tới dãn trơn thể xoang Hình 20 Khi NO tạo ra, đưa vào tế bào trơn NO hoạt hóa enzym guanynyl cylcase xúc tác q trình chuyển hóa GTP thành cGMP , kích thích q trình Ca2+ di chuyển vào màng lưới nội chất qua kênh Ca2+ Nồng độ Ca2+ tế bào trơn giảm khiến cho phần đầu myosin tách khỏi actin, gây tượng dãn 24 Kết luận Việc tìm hiểu, nghiên cứu chế tiếp nhận xử lý thông tin tế bào cần thiết để đem lại hiểu biết phương hướng ứn dụng đa dạng cơng nghệ sinh học Khi nắm rõ chất cấu hoạt động trao đổi thông tin tế bào, thật hữu ích muốn can thiệp vào hoạt động sống chủng mô hoạt động theo ý muốn Chúng thúc đẩy phát triển ngành sinh học phân tử, đặc biệt việc tìm kiếm phương pháp chữa trị bệnh tật củng cố sức khỏe cho người Thế kỷ 21, kỷ công nghệ sinh học, để làm chủ kiến thức liên quan đến sống hiểu biết trao đổi thơng tin tế bào thiếu Tài liệu tham khảo 1.Giáo trình sinh học tế bào –PGS.TS Khuất Hữu Thanh 2.http://www.google.com.vn 3.http://www.sciencedirect.com Discover Biology Michael L Cain (Author), Hans Damman (Author), Robert Lue (Author), Carol Kaesuk Yoon (Author), Richard Morel (Contributor) http://en.wikipedia.org Molecular Cell Biology 5th ed - Lodish et al 25 Lời mở đầu 1.Tín hiệu tế bào 1.1 Các loại tín hiệu tế bào 1.2 Mối liên hệ kết nối tế bào 1.2.1 Liên kết hai tế bào 1.2.2 Liên kết với chất ngoại bào 2.Cơ chế tiếp nhận xử lý thông tin 2.1 Tiếp nhận thông tin 2.1.1 Thụ thể màng 2.1.2 Thụ thể nội bào 2.2 Truyền tín hiệu 2.2.1 Các kiểu truyền tín hiệu 2.2.2 Bản chất q trình truyền tín hiệu 2.2.3 Khuếch đại tín hiệu 2.2.4.Q trình truyền tín hiệu 2.2.5 Các đường dẫn truyền tín hiệu 2.2.5.1 Con đường cAMP 2.2.5.2 Kênh Ca2+ 2.2.5.3 Con đường Ras => MAP kinase 2.3 Trả lời tín hiệu 2.3.1 Các kiểu trả lời tín hiệu 2.3.2 Tốc độ trả lời tín hiệu Quá trình truyền xử lý tín hiệu điều hịa cương cứng dương vật 3.1 Cơ chế truyền tín hiệu 3.2 Cơ chế Viagra 3.3 Ảnh hưởng Ca2+ 3.3.1 Cấu tạo trơn 3.3.2 Ảnh hưởng Ca2+ tới dãn trơn thể xoang Kết luận 2 3 6 8 11 12 13 13 14 15 16 16 18 19 19 19 23 23 24 25 26 27 ... hiệu tế bào 1.1 Các loại tín hiệu tế bào 1.2 Mối liên hệ kết nối tế bào 1.2.1 Liên kết hai tế bào 1.2.2 Liên kết với chất ngoại bào 2 .Cơ chế tiếp nhận xử lý thông tin 2.1 Tiếp nhận thông tin 2.1.1... nối thành phần chết ngoại bào với proteinn khung xương tế bào Hình 2 .Cơ chế tiếp nhận xử lý thơng tin Hình 2.1 Tiếp nhận thông tin Thông qua loại thụ thể: thụ thể màng thụ thể nội bào Chúng... chuyển vào màng lưới nội chất qua kênh Ca2+ Nồng độ Ca2+ tế bào trơn giảm khiến cho phần đầu myosin tách khỏi actin, gây tượng dãn 24 Kết luận Việc tìm hiểu, nghiên cứu chế tiếp nhận xử lý thông tin