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BIOL 373 (30)

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BIOL 373
Heidi Engelhardt

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• It applies to ALL the membrane receptors EXCEPT the ligand­gated ion channel, because all that does is open  up and let stuff in, which in itself IS the passing­on of the signal o Explain the concept of signal amplification and how cells do it. • Signal amplification some signal is made larger, or amplified This happens in the cell when the reception of a single first messenger molecule causes the activation of an  • amplifier enzyme which will create SEVERAL more molecules which in turn go and do stuff ­ thus it is NOT a  1:1 ratio between each step…instead everything has been amplified o State the basic pattern of a biological signal transduction pathway. See Figure 6.8, pg. 177 • • An extracellular SIGNAL MOLECULE binds to and activates a protein/glycoprotein MEMBRANE RECEPTOR • Then the receptor turns on its associated proteins, which can do a number of things:  Activate PROTEIN KINASES: these guys are enzymes which phosphorylate a protein, which either  activates or inactivates it  Activate AMPLIFIER ENZYMES: these guys create SECOND MESSENGERS which do stuff… • The second messengers (if they are created) can also do a VARIETY of things:  Alter the open state of ION CHANNELS: as you may expect, this will affect the cell's MEMBRANE  POTENTIAL  Increase INTRACELLULAR CALCIUM: either calcium will get let in from the OUTSIDE or we will  see its release from INTRACELLULAR STORES…either way calcium can bind to proteins and  change their function CHANGE ENZYME ACTIVITY: especially of protein kinases (discussed earlier) or protein   phosphatases (REMOVE a phosphate group from a protein) • And then the ultimate result: the proteins modified by calcium binding and (de)­phosphorylation control one or  more of the following: Metabolic enzymes   Motor proteins for muscle contraction/cytoskeletal movement  Regulate gene activity and protein synthesis  Membrane transport and receptor proteins o Explain the concept of a signal cascade, and how it is applicable here. The idea is that when a first messenger hits the cell, often there are many steps before the ultimate response.   • Each step involves the conversion of something from an inactive form to an active form, which then catalyzes  the conversion of another thing from inactive to active, and so on…hence our CASCADE • Receptor­enzymes have protein kinase or guanylyl cyclase activity o Don't cheat!  What are the enzymes of receptor­enzymes?  What happens as a result? • Either we have protein kinases as the enzyme (for example TYROSINE KINASE, in which case a tyrosine  residue of a protein will get phosphorylated) Or we can have GUANYLYL CYCLASE as the enzyme, which will get activated and convert GTP to cyclic GMP • • Most signal transduction uses G proteins o OK so explain how the whole G­protein coupled receptor system works in general. • Well first we have the RECEPTOR itself, which is generally a MEMBRANE­SPANNING PROTEIN that crosses  the phospholipid bilayer of the membrane SEVEN times, forward and back • And then the receptor is linked to a 3­part tranducer molecule which is our G PROTEIN.  This thing is called a  G protein because they are bound to guanosine nucleotides ­ either GDP or GTP  When it is a GDP, the protein is inactivated but when it gets exchanged for a GTP we get  activation, and the G protein takes further action either by: • Opening an ion channel in the membrane • Or altering enzyme activity ­ the most common enzyme is ADENYLYL CYCLASE or  PHOSPHOLIPASE C Adenylyl cyclase­cAMP is the signal transduction system for many lipophobic hormones • o Explain how the G protein­coupled adenylyl cyclase­cAMP system works. • See Figure 6.11, pg. 180 • G protein­linked receptors also use lipid­derived second messengers o Just quickly, what is the result of the G­protein coupled PL­C system?
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