Hormonet veprojnë si elementë integrues që lidhin mekanizma të ndryshëm rregullues dhe procese metabolike në organe. Ata luajnë rolin e ndërmjetësve kimikë që sigurojnë transferimin e sinjaleve që ndodhin në organe të ndryshme dhe në sistemin nervor qendror. Qelizat reagojnë ndryshe ndaj hormoneve.
Nëpërmjet sistemit adenilate ciklazë, elementët ndikojnë në shpejtësinë e proceseve biokimike në qelizën e synuar. Konsideroni këtë sistem në detaje.
Efekt fiziologjik
Përgjigja e qelizave ndaj veprimit të hormoneve varet nga struktura e saj kimike, si dhe nga lloji i qelizës që ajo ndikon.
Përqendrimi i hormoneve në gjak është mjaft i ulët. Për të nxitur mekanizmin e aktivizimit të enzimës me pjesëmarrjen e sistemit adenilate ciklazë, ato duhet të njihen dhe më pas të lidhen me receptorët - proteina speciale me specifikë të lartë.
Efekti fiziologjik përcaktohet nga faktorë të ndryshëm, për shembull, përqendrimi i hormonit. Ajo përcaktohet nga shpejtësiainaktivizimi gjatë kalbjes, që ndodh kryesisht në mëlçi, dhe shpejtësia e sekretimit të saj së bashku me metabolitët. Efekti fiziologjik varet nga shkalla e afinitetit të hormonit për proteinat bartëse. Elementet tiroide dhe steroide lëvizin përgjatë qarkullimit të gjakut së bashku me proteinat. Numri dhe lloji i receptorëve në qelizat e synuara janë gjithashtu faktorë përcaktues.
Sinjale stimuluese
Proceset e sintezës dhe sekretimit të hormoneve stimulohen nga impulse të brendshme dhe të jashtme të drejtuara në sistemin nervor qendror. Neuronet i bartin këto sinjale në hipotalamus. Këtu, falë tyre, stimulohet sinteza e statinave dhe liberinave (hormonet çliruese të peptideve). Ata, nga ana tjetër, pengojnë (shtypin) ose stimulojnë sintezën dhe sekretimin e elementeve në gjëndrën e përparme të hipofizës. Këta përbërës kimikë quhen hormone të trefishta. Ato stimulojnë prodhimin dhe sekretimin e elementeve në gjëndrat endokrine periferike.
Shenjat e hormoneve
Ashtu si molekulat e tjera sinjalizuese, këta elementë ndajnë një sërë veçorish të përbashkëta. Hormonet:
- Ekskretohet nga qelizat që i prodhojnë ato në hapësirën jashtëqelizore.
- Nuk përdoret si burim energjie.
- Ato nuk janë elementë strukturorë të qelizave.
- Kanë aftësinë për të vendosur një marrëdhënie specifike me qelizat që kanë receptorë specifikë për një hormon të caktuar.
- Ndryshojnë në aktivitet të lartë biologjik. Edhe në përqendrime të vogla, hormonet mund të ndikojnë efektivisht në qelizat.
Qelizat e synuara
Ndërveprimi i tyre me hormonet sigurohet nga proteinat receptore speciale. Ato gjenden në membranën e jashtme, në citoplazmë, në membranën bërthamore dhe organele të tjera.
Ka dy domene (vende) në çdo proteinë receptori. Falë tyre, funksionet zbatohen:
- Njohja e hormoneve.
- Transformimi dhe transmetimi i impulsit të marrë në qelizë.
Veçoritë e receptorëve
Në një nga domenet e proteinave ekziston një vend që është plotësues (reciprokisht plotësues) me disa elementë të molekulës së sinjalit. Lidhja e receptorit me të është e ngjashme me procesin e formimit të kompleksit enzimë-substrat dhe përcaktohet nga konstanta e afinitetit.
Shumica e receptorëve aktualisht nuk janë kuptuar mirë. Kjo është për shkak të kompleksitetit të izolimit dhe pastrimit të tyre, si dhe përmbajtjes jashtëzakonisht të ulët të secilit lloj receptori në qeliza. Megjithatë, dihet se ndërveprimi i hormoneve me receptorët është i natyrës fiziko-kimike. ndërmjet tyre krijohen lidhje hidrofobike dhe elektrostatike.
Ndërveprimi i një hormoni dhe një receptori shoqërohet me ndryshime konformative në këtë të fundit. Si rezultat, aktivizohet kompleksi i molekulës së sinjalit me receptorin. Duke qenë në një gjendje aktive, është në gjendje të provokojë një përgjigje specifike ndërqelizore ndaj sinjalit në hyrje. Kur sinteza ose aftësia e receptorëve për të bashkëvepruar me molekulat sinjalizuese është e dëmtuar, shfaqen sëmundje - çrregullime endokrine.
Ato mund të lidhen me:
- Mungesa e sintezës.
- Ndryshimet në strukturën e proteinave të receptorit (çrregullime gjenetike).
- Bllokimi i receptorëve me antitrupa.
Llojet e ndërveprimit
Ato ndryshojnë në varësi të strukturës së molekulës së hormonit. Nëse është lipofil, është në gjendje të depërtojë në shtresën lipidike në membranën e jashtme të objektivave. Një shembull janë hormonet steroide. Nëse madhësia e molekulës është e rëndësishme, ajo nuk mund të depërtojë në qelizë. Prandaj, receptorët për hormonet lipofile janë të vendosur brenda objektivave, dhe për hormonet hidrofile - jashtë, në membranën e jashtme.
Ndërmjetësit e dytë
Marrja e një përgjigjeje ndaj një sinjali hormonal nga molekulat hidrofile sigurohet nga mekanizmi ndërqelizor i transmetimit të impulseve. Ajo funksionon nëpërmjet të ashtuquajturve ndërmjetësues të dytë. Në të kundërt, molekulat e hormoneve janë mjaft të ndryshme në formën e tyre.
Nukleotidet ciklike (cGMP dhe cAMP), kalmodulina (proteina lidhëse e kalciumit), jonet e kalciumit, trifosfati inositol, enzimat e përfshira në sintezën e nukleotideve ciklike dhe fosforilimi i proteinave veprojnë si "lajmëtarë të dytë"..
Veprimi i hormoneve nëpërmjet sistemit adenilate ciklazë
Ka 2 mënyra kryesore për të transmetuar një impuls në qelizat e synuara nga elementët e sinjalit:
- Sistemi adenilate ceklase (guanilate ciklaza).
- Mekanizmi fosfoinositid.
Skema e veprimit të hormoneve përmes sistemit adenilate ciklazë përfshin: proteinën G, protein kinazat,proteina receptore, guanosine trifosfat, enzima adenilate ceclase. Përveç këtyre substancave, ATP është gjithashtu i nevojshëm për funksionimin normal të sistemit.
Receptori, proteina G, pranë të cilit ndodhen GTP dhe adenilate ciklaza, janë ndërtuar në membranën qelizore. Këta elementë janë në një gjendje të shkëputur. Pas formimit të kompleksit të molekulës së sinjalit dhe proteinës së receptorit, ndryshon konformacioni i proteinës G. Si rezultat, një nga nënnjësitë e saj fiton aftësinë për të bashkëvepruar me GTP.
Kompleksi i formuar "G protein + GTP" aktivizon adenilate ciklazën. Ajo, nga ana tjetër, fillon të transformojë molekulat ATP në cAMP. Ai është në gjendje të aktivizojë enzima specifike - protein kinaza. Për shkak të kësaj, katalizohen reagimet e fosforilimit të molekulave të ndryshme të proteinave me pjesëmarrjen e ATP. Përbërja e proteinave në të njëjtën kohë përfshin mbetjet e acidit fosforik.
Për shkak të mekanizmit të veprimit të hormoneve në sistemin e adenilate ciklazës, aktiviteti i proteinës së fosforiluar ndryshon. Në lloje të ndryshme qelizash preken proteinat me aktivitet të ndryshëm funksional: molekulat bërthamore ose membranore, si dhe enzimat. Si rezultat i fosforilimit, proteinat mund të bëhen funksionalisht aktive ose joaktive.
Sistemi i ciklazës adenilate: biokimi
Për shkak të ndërveprimeve të përshkruara më sipër, shkalla e proceseve biokimike në objektiv ndryshon.
Është e nevojshme të thuhet për kohëzgjatjen e parëndësishme të aktivizimit të sistemit adenilate ciklazë. Shkurtësia është për faktin se proteina G, pasi lidhet me enzimënAktiviteti GTPase fillon të shfaqet. Rikthen konformacionin pas hidrolizës së GTP dhe pushon së vepruari në adenilate ciklazën. Kjo çon në përfundimin e reaksionit të formimit të cAMP.
Inhibimi
Përveç pjesëmarrësve të drejtpërdrejtë në skemën e sistemit adenilate ciklazë, në disa objektiva ka receptorë të lidhur me molekulat G, duke çuar në frenimin e enzimës. Adenilaceteklaza frenohet nga kompleksi "GTP + proteina G".
Kur prodhimi i cAMP ndalon, fosforilimi nuk ndalet menjëherë. Për sa kohë që molekulat ekzistojnë, aktivizimi i protein kinazave do të vazhdojë. Për të ndaluar veprimin e cAMP, qelizat përdorin një enzimë të veçantë - fosfodiesterazën. Katalizon hidrolizën e 3', 5'-ciklo-AMP në AMP.
Disa komponime që kanë një efekt frenues në fosfodiesterazën (për shembull, teofilina, kafeina) ndihmojnë në ruajtjen dhe rritjen e përqendrimit të ciklo-AMP. Nën ndikimin e këtyre substancave, kohëzgjatja e aktivizimit të sistemit të dërguarit të adenilat ciklazës. Me fjalë të tjera, veprimi i hormonit përmirësohet.
Inositol trifosfat
Përveç sistemit të transduksionit të sinjalit të adenilate ciklazës, ekziston një mekanizëm tjetër i transduksionit të sinjalit. Ai përfshin jonet e kalciumit dhe inositol trifosfat. Ky i fundit është një substancë që rrjedh nga inositol fosfatidi (një lipid kompleks).
Inositol trifosfati formohet nën ndikimin e fosfolipazës "C", një enzimë e veçantë që aktivizohet gjatë ndryshimeve konformative në domenin ndërqelizor.receptori i membranës qelizore.
Për shkak të veprimit të kësaj enzime, lidhja fosfosterike e molekulës fosfatidil-inositol-4,5-bisfosfat hidrolizohet. Si rezultat, formohen trifosfat inositol dhe diacilglicerol. Formimi i tyre çon, nga ana tjetër, në një rritje të përmbajtjes së kalciumit të jonizuar në qelizë. Kjo kontribuon në aktivizimin e molekulave të ndryshme të proteinave të varura nga kalciumi, duke përfshirë proteina kinazat.
Në këtë rast, ashtu si me lëshimin e sistemit adenilate ciklazë, fosforilimi i proteinave vepron si një nga fazat e transmetimit të impulseve brenda qelizës. Ajo çon në një përgjigje fiziologjike të qelizës ndaj efektit të hormonit.
Elementi lidhës
Një proteinë e veçantë, kalmodulin, është e përfshirë në funksionimin e mekanizmit të fosfoinositidit. Një e treta e përbërjes së tij formohet nga aminoacide të ngarkuara negativisht (Asp, Glu). Në këtë drejtim, ai është në gjendje të lidhë në mënyrë aktive Ca+2.
Ka 4 vende lidhëse në një molekulë kalmodulin. Si rezultat i ndërveprimit me Ca + 2, ndryshimet konformacionale fillojnë në molekulën e kalmodulinës. Si rezultat, kompleksi Ca + 2-kalmodulin fiton aftësinë për të rregulluar aktivitetin e shumë enzimave: fosfodiesterazës, adenilate ciklazës, Ca + 2, Mg + 2 - ATPazës, si dhe proteina kinazave të ndryshme.
Nuanca
Në qeliza të ndryshme, nën ndikimin e kompleksit Ca + 2-kalmodulin në izoenzimat e njërës enzimë (për shembull, në adenilate ciklazën e llojeve të ndryshme), në një rast do të vërehet aktivizimi, dhe në tjetrin - frenimi i formimit të cAMP. Kjo për faktin se qendrat alosterike në izoenzimamund të përfshijë radikale të ndryshme aminoacide. Prandaj, reagimi i tyre ndaj ndikimit të kompleksit do të jetë i ndryshëm.
Extra
Siç mund ta shihni, "lajmëtarët e dytë" janë të përfshirë në sistemin e ciklazës adenilate dhe në proceset e përshkruara më sipër. Kur funksionon mekanizmi i fosfoinositideve, ato janë:
- Nukleotide ciklike. Ashtu si në sistemin e ciklazës adenilate, ato janë c-GMP dhe c-AMP.
- Jone kalciumi.
- Kompleksi Sa-calmodulin.
- Diacilglicerol.
- Trifosfat inositol. Ky element është gjithashtu i përfshirë në transduksionin e sinjalit në sistemin adenilate ciklazë.
Mekanizmat e sinjalizimit nga molekulat e hormoneve brenda objektivave që përfshijnë ndërmjetësuesit e mësipërm kanë disa veçori të përbashkëta:
- Një nga fazat e transferimit të informacionit është procesi i fosforilimit të proteinave.
- Aktivizimi ndalon nën ndikimin e mekanizmave të veçantë. Ato nisen nga vetë pjesëmarrësit e procesit (nën ndikimin e mekanizmave të reagimit negativ).
Përfundim
Hormonet veprojnë si rregullatorët kryesorë humoralë të funksioneve fiziologjike në trup. Ato prodhohen në gjëndrat endokrine ose prodhohen nga qeliza specifike endokrine. Hormonet lëshohen në limfë, gjak dhe kanë një efekt të largët (endokrin) në qelizat e synuara.
Aktualisht, vetitë e këtyre molekulavei studiuar mjaft mirë. Njihen proceset e biosintezës së tyre, si dhe mekanizmat kryesorë të ndikimit në trup. Megjithatë, ka ende shumë mistere të pazgjidhura që lidhen me veçoritë e ndërveprimit të hormoneve dhe përbërjeve të tjera.
