20. Способы регуляции биохимической передачи информации.

В живых организмах, в первую очередь у многоклеточных, по функциональной роли все вещества можно разделить на две основные группы: утилизоны и информоны.

Утилизонами называются соединения, используемые клетками в качестве строительных и топливных материалов, т.е. утилизируемые вещества. В многоклеточных системах ткани и клетки, из которых состоят эти ткани, дифференцированы и

специализируются на определённых этапах метаболизма. Эти этапы объединяются системой межклеточной передачи веществ-метаболитов и энергии в виде веществ-энергоносителей, т.е. коммуникативной системой взаимодействия утилизонов, - всем известных белков, жиров и углеводов, воды, витаминов, минеральных веществ, аминокислот.

Информоны (регулины, эргоны) – это носители, передатчики информации, основная роль которых заключается в координации функций разнообразных клеток и их интеграции в единый организм, в управлении им. Информоны используются специализированными коммуникативными системами передачи информации (сигнальными системами). Это, прежде всего, гормоны эндокринной системы и нейромедиаторы, нейромодуляторы и вторичные посредники нервной системы (промежуточные вещества, возникающие после воздействия информона, называются вторичными посредниками. Первичным посредником между регулирующей и регулируемой клетками в этом случае будет информон).

(Гормоны - биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь, связывающиеся с рецепторами клеток-мишеней и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции

Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры, посредники) — биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам. Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций, вызывающих изменение трансмембранного тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия.

Нейромодуляторы - химические вещества, которые действуют как нейромедиаторы, но не ограничиваются синаптической щелью, а рассредотачиваются повсюду, модулируя действие многих нейронов в определенной области.

Кроме медиаторов и гормонов роль информонов выполняют нуклеиновые кислоты, - ранние и поздние гены, матричная (информационная), транспортная и рибосомная РНК.))

Недавние открытия биологии позволяют отнести к информонам сигнальные молекулы, запускающие те или иные стадии клеточной дифференцировки и специализации, например, “факторы роста”, вещества, ведущие к экспрессии ранних генов, и продукты этой экспрессии, приводящие в итоге к экспрессии поздних генов и синтезу заключительных веществ-утилизонов. Роль таких сигнальных молекул, по-видимому, могут осуществлять некоторые соединения, известные нам как медиаторы. Они появляются в онтогенезе значительно раньше нервной системы, т.е. тогда, когда нет синаптических связей, в которых эти вещества могли бы действовать как медиаторы.

Во многих работах обнаружено влияние будущих медиаторов на дифференцировку клеток, на развитие различных органов, в том числе нервной системы, на разных стадиях в раннем онтогенезе до начала функционирования этих веществ как нейромедиаторов. По-видимому, в онтогенезе эти соединения выполняют роль химических сигналов-регуляторов развития.

На основании этого уже давно высказывалась идея смены функций биологически активными веществами в эволюции и в отчасти повторяющем её онтогенезе, - медиаторы на донервном этапе выполняли другие, регулирующие функции, которые сейчас называют трофическими, а в отношении медиаторов промедиаторными. Предполагается, что изменения функциональной роли этих веществ цикличны: от гаметогенеза до регуляции половой зрелости и вновь до гаметогенеза у взрослой особи. Такие соединения могут выступать в роли трофических факторов развития других нейронных систем и должны присутствовать в ЦНС постоянно для её созревания. Необходимость такого действия может быть причиной очень раннего появления этих веществ в клетке. такие вещества могут как гормоны регулировать не только процессы роста, но и сами функции соответствующего участка тела, органа наравне с медиаторами нервной системы.

Утилизоны, как и информоны, также переносят информацию, но это не специализированные формы управления организмом. Избыток или недостаток утилизонов приводит к смещению биохимических реакций для поддержания единства организма, его внутренней среды (гомеостаза). Это смещение концентрации утилизона тоже является сигналом.

Дефицит в крови глюкозы, основного энергетического вещества (“топлива”), оценивается глюкорецепторами на специализированный клетках в гипоталамусе. Мы ощущаем это как чувство голода. Жажда возникает при уменьшении количества воды в организме и как следствии повышении концентрации хлорида натрия.

Однако для такого сигнала необходимы относительно большие изменения в количестве утилизонов. Да и самих утилизонов организму требуется неизмеримо больше, чем информонов. Наше тело по существу состоит из утилизонов.

Многие информоны синтезируются и потребляются в микроколичествах. Тем не менее, существует точка зрения, что и информоны могут использоваться клеткой как метаболиты, т.е. как и утилизоны.