Гомеостаз. Механизмы его поддержания. Регуляция клеточного цикла Заведующий кафедрой биологии профессор Колесников О.Л.

Карл Ландштейнер (1868–1943) Нобелевская Премия 1930

Клод Бернар (1813 – 1878)

Уолтер Кеннон (1871 – 1945)

Гомеостаз – это относительное постоянство внутренней среды организмов и других биосистем в процессе их функционирования и при наличии внешних или внутренних возмущений.

Уровни организации живого На каждом уровне используются свои механизмы поддержания гомеостаза. Для каждого нижележащего уровня вышележащий уровень является внешней средой (митохондрия и клетка)

Механизмы поддержания гомеостаза Организм является самоорганизующейся системой Информация - это все, что несет в себе отражение фактов или событий, которые произошли, происходят или могут произойти.

Управляющая система (система регуляции) Элементы

1) датчики, воспринимающие информацию на входе системы (сенсорные рецепторы) 2) входной канал связи 3) управляющее устройство 4) выходной канал связи 5) образования, располагающиеся на исполнительных органах

Управление по возмущению

Управление по отклонению

Положительная обратная связь Выходной сигнал системы регуляции усиливает входной, активация какой- либо функции вызывает усиление механизмов регуляции еще больше ее активирующих. Такая обратная связь усиливает процессы жизнедеятельности.

Отрицательная обратная связь Выходной сигнал уменьшает входной, активация какой-либо функции подавляет механизмы регуляции, усиливающие эту функцию. Отрицательные обратные связи способствуют сохранению устойчивого, стационарного состояния системы.

Регуляция клеточного цикла Циклины – особые белки, активность и количество которых изменяется на разных фазах клеточного цикла Циклинзависимые протеинкиназы (Cdk) Эти ферменты обеспечивают фосфорилирование определенных белков. Для проявления своей ферментативной активности этим ферментам необходимо образование связи с циклином

Нобелевская премия 2001 года Леланд Хартвелл, Тимоти Хант, Пол Нерс «Открытие ключевых регуляторов клеточного цикла»

Леланд Хартвелл

Тимоти Хант

Пол Нерс

S Циклин А Cdk2 Циклин В Cdk1 G2 Циклин D1–D3 Cdk4-6 G1 Митоз. G1 Циклин Е Cdk2

Страж генома Ген р53 и кодируемый им белок р53 Продукт нормального гена р53 постоянно синтезируется во всех нормальных клетках организма. Однако этот белок очень неустойчив, быстро разрушается и поэтому присутствует в клетке в очень небольшом количестве.

Условия для стабилизации р53 ионизирующее облучение УФО Химические мутагены Уменьшение уровня нуклеотидов в клетке Гипоксия Одно- и двуцепочечные разрывы ДНК оснований

Активация генов 1) р21 – белок р21-WAF1 ингибирует Cdk. р21-WAF1 в основном связывается с комплексами циклин-Cdk фаз G1 и синтетической б)GADD45 - продукт снижает процессивность ДНК-полимеразы (S) в) предотвращает активацию циклина В (G2) г) гены BAX – кодируют белки, способствующий активации каспаз и запускают апоптоз