Hormonai veikia kaip integruojantys elementai, jungiantys įvairius reguliavimo mechanizmus ir medžiagų apykaitos procesus organuose. Jie atlieka cheminių tarpininkų vaidmenį, užtikrinantį signalų, atsirandančių skirtinguose organuose ir centrinėje nervų sistemoje, perdavimą. Ląstelės skirtingai reaguoja į hormonus.
Per adenilato ciklazės sistemą elementai veikia biocheminių procesų greitį tikslinėje ląstelėje. Apsvarstykite šią sistemą išsamiai.
Fiziologinis poveikis
Ląstelių reakcija į hormonų veikimą priklauso nuo jų cheminės struktūros, taip pat nuo ląstelės tipo, kurią ji veikia.
Hormonų koncentracija kraujyje yra gana maža. Norint suaktyvinti fermento aktyvavimo mechanizmą dalyvaujant adenilato ciklazės sistemai, jie turi būti atpažinti ir susieti su receptoriais – ypatingais didelio specifiškumo b altymais.
Fiziologinį poveikį lemia įvairūs veiksniai, pavyzdžiui, hormono koncentracija. Tai lemia greitisinaktyvacija skilimo metu, daugiausia vykstanti kepenyse, ir jo išsiskyrimo kartu su metabolitais greitis. Fiziologinis poveikis priklauso nuo hormono giminingumo laipsnio b altymams nešikliui. Skydliaukės ir steroidų elementai kartu su b altymais juda kartu su kraujotaka. Tikslinių ląstelių receptorių skaičius ir tipas taip pat yra lemiami veiksniai.
Stimuliuojantys signalai
Hormonų sintezės ir sekrecijos procesus skatina vidiniai ir išoriniai impulsai, nukreipti į centrinę nervų sistemą. Neuronai perduoda šiuos signalus į pagumburį. Čia jų dėka skatinama statinų ir liberinų (peptidus atpalaiduojančių hormonų) sintezė. Jie savo ruožtu slopina (slopina) arba skatina elementų sintezę ir sekreciją priekinėje hipofizėje. Šie cheminiai komponentai vadinami trigubais hormonais. Jie skatina elementų gamybą ir sekreciją periferinėse endokrininėse liaukose.
Hormonų požymiai
Kaip ir kitos signalinės molekulės, šie elementai turi daug bendrų bruožų. Hormonai:
- Iš ląstelių, kurios jas gamina, išsiskiria į tarpląstelinę erdvę.
- Nenaudojamas kaip energijos š altinis.
- Jie nėra ląstelių struktūriniai elementai.
- Turėti galimybę užmegzti specifinį ryšį su ląstelėmis, turinčiomis specifinius konkretaus hormono receptorius.
- Skiriasi dideliu biologiniu aktyvumu. Net ir nedidelėmis koncentracijomis hormonai gali veiksmingai paveikti ląsteles.
Tikslinės ląstelės
Jų sąveiką su hormonais užtikrina specialūs receptorių b altymai. Jų yra ant išorinės membranos, citoplazmoje, ant branduolio membranos ir kitų organelių.
Bet kuriame receptoriaus b altyme yra du domenai (vietos). Jų dėka diegiamos funkcijos:
- Hormonų atpažinimas.
- Gauto impulso transformavimas ir perdavimas į ląstelę.
Receptorių ypatybės
Viename iš b altymų domenų yra vieta, kuri papildo (abipusiai papildo) kurį nors signalinės molekulės elementą. Receptoriaus prisijungimas prie jo yra panašus į fermento-substrato komplekso susidarymo procesą ir yra nulemtas afiniteto konstantos.
Dauguma receptorių šiuo metu nėra gerai suprantami. Taip yra dėl jų išskyrimo ir valymo sudėtingumo, taip pat dėl itin mažo kiekvieno tipo receptorių kiekio ląstelėse. Tačiau žinoma, kad hormonų sąveika su receptoriais yra fizikinio ir cheminio pobūdžio. tarp jų susidaro hidrofobiniai ir elektrostatiniai ryšiai.
Hormono ir receptoriaus sąveiką lydi pastarųjų konformaciniai pokyčiai. Dėl to suaktyvėja signalinės molekulės kompleksas su receptoriumi. Būdamas aktyvioje būsenoje, jis gali išprovokuoti specifinį tarpląstelinį atsaką į gaunamą signalą. Kai sutrinka receptorių sintezė ar gebėjimas sąveikauti su signalinėmis molekulėmis, atsiranda ligos – endokrininiai sutrikimai.
Jie gali būti susiję su:
- Sintezės trūkumas.
- Receptorių b altymų struktūros pokyčiai (genetiniai sutrikimai).
- Receptorių blokavimas antikūnais.
Sąveikos tipai
Jie skiriasi priklausomai nuo hormono molekulės struktūros. Jei jis yra lipofilinis, jis gali prasiskverbti į lipidų sluoksnį išorinėje taikinių membranoje. Pavyzdys yra steroidiniai hormonai. Jei molekulės dydis yra reikšmingas, ji negali prasiskverbti į ląstelę. Atitinkamai, lipofilinių hormonų receptoriai yra taikinių viduje, o hidrofilinių – išorėje, išorinėje membranoje.
Antri tarpininkai
Reakciją į hormoninį signalą iš hidrofilinių molekulių užtikrina viduląstelinis impulsų perdavimo mechanizmas. Ji veikia per vadinamuosius antruosius tarpininkus. Priešingai, hormonų molekulės yra gana įvairios formos.
Cikliniai nukleotidai (cGMP ir cAMP), kalmodulinas (kalcį surišantis b altymas), kalcio jonai, inozitolio trifosfatas, fermentai, dalyvaujantys ciklinių nukleotidų sintezėje ir b altymų fosforilinime, veikia kaip „antrieji pasiuntiniai“.
Hormonų veikimas per adenilato ciklazės sistemą
Yra 2 pagrindiniai būdai perduoti impulsą į tikslines ląsteles iš signalo elementų:
- Adenilato ceklazės (guanilato ciklazės) sistema.
- Fosfoinozitido mechanizmas.
Hormonų veikimo adenilato ciklazės sistemoje schema apima: G b altymą, proteinkinazes,receptoriaus b altymas, guanozino trifosfatas, adenilato ceklazės fermentas. Be šių medžiagų, normaliam sistemos funkcionavimui būtinas ir ATP.
Receptorius, G b altymas, šalia kurio yra GTP ir adenilato ciklazė, yra įmontuoti į ląstelės membraną. Šie elementai yra disocijuoti. Susidarius signalinės molekulės ir receptoriaus b altymo kompleksui, pasikeičia G b altymo konformacija. Dėl to vienas iš jo subvienetų įgyja galimybę sąveikauti su GTP.
Susidaręs kompleksas „G proteinas + GTP“aktyvuoja adenilato ciklazę. Ji, savo ruožtu, pradeda transformuoti ATP molekules į cAMP. Jis sugeba aktyvuoti specifinius fermentus – proteinkinazes. Dėl šios priežasties katalizuojamos įvairių b altymų molekulių fosforilinimo reakcijos, dalyvaujant ATP. B altymų sudėtis tuo pat metu apima fosforo rūgšties likučius.
Dėl hormonų veikimo mechanizmo adenilato ciklazės sistemoje kinta fosforilinto b altymo aktyvumas. Įvairių tipų ląstelėse paveikiami skirtingo funkcinio aktyvumo b altymai: branduolių ar membranų molekulės, taip pat fermentai. Dėl fosforilinimo b altymai gali tapti funkciškai aktyvūs arba neaktyvūs.
Adenilato ciklazės sistema: biochemija
Dėl aukščiau aprašytų sąveikų keičiasi biocheminių procesų greitis taikinyje.
Būtina pasakyti apie nereikšmingą adenilato ciklazės sistemos aktyvavimo trukmę. Trumpumas yra dėl to, kad G b altymas, prisijungęs prie fermentoGTPazės aktyvumas pradeda ryškėti. Jis atkuria konformaciją po GTP hidrolizės ir nustoja veikti adenilato ciklazę. Dėl to cAMP susidarymo reakcija baigiasi.
Slopinimas
Be tiesioginių adenilato ciklazės sistemos dalyvių, kai kuriuose taikiniuose yra receptorių, susijusių su G molekulėmis, dėl kurių fermentas slopinamas. Adenilaceteklazę slopina „GTP + G b altymo“kompleksas.
Kai cAMP gamyba sustoja, fosforilinimas nesibaigia iš karto. Kol egzistuoja molekulės, b altymų kinazių aktyvinimas tęsis. Kad sustabdytų cAMP veikimą, ląstelės naudoja specialų fermentą – fosfodiesterazę. Jis katalizuoja 3', 5'-ciklo-AMP hidrolizę į AMP.
Kai kurie junginiai, kurie slopina fosfodiesterazę (pavyzdžiui, teofilinas, kofeinas), padeda palaikyti ir padidinti ciklo-AMP koncentraciją. Šių medžiagų įtakoje adenilato ciklazės pasiuntinių sistemos aktyvavimo trukmė. Kitaip tariant, sustiprėja hormono veikimas.
Inozitolio trifosfatas
Be adenilato ciklazės signalo perdavimo sistemos, yra ir kitas signalo perdavimo mechanizmas. Tai apima kalcio jonus ir inozitolio trifosfatą. Pastaroji yra medžiaga, gaunama iš inozitolio fosfatido (sudėtingo lipido).
Inozitolio trifosfatas susidaro veikiant fosfolipazei „C“– ypatingam fermentui, kuris aktyvuojamas vykstant konformaciniams pokyčiams tarpląsteliniame domene.ląstelės membranos receptorius.
Dėl šio fermento veikimo hidrolizuojasi fosfatidilinozitolio-4,5-bisfosfato molekulės fosfoesterio jungtis. Dėl to susidaro inozitolio trifosfatas ir diacilglicerolis. Jų susidarymas savo ruožtu padidina jonizuoto kalcio kiekį ląstelėje. Tai prisideda prie įvairių nuo kalcio priklausomų b altymų molekulių, įskaitant b altymų kinazes, aktyvavimo.
Šiuo atveju, kaip ir paleidžiant adenilato ciklazės sistemą, b altymų fosforilinimas veikia kaip vienas iš impulsų perdavimo ląstelės viduje etapų. Tai sukelia fiziologinę ląstelės reakciją į hormono poveikį.
Jungiamasis elementas
Fosfoinositido mechanizmo veikime dalyvauja specialus b altymas kalmodulinas. Trečdalį jo sudėties sudaro neigiamą krūvį turinčios aminorūgštys (Asp, Glu). Šiuo atžvilgiu jis gali aktyviai surišti Ca+2.
Vienoje kalmodulino molekulėje yra 4 surišimo vietos. Dėl sąveikos su Ca + 2 kalmodulino molekulėje prasideda konformaciniai pokyčiai. Dėl to Ca + 2-kalmodulino kompleksas įgyja gebėjimą reguliuoti daugelio fermentų: fosfodiesterazės, adenilato ciklazės, Ca + 2, Mg + 2 - ATPazės, taip pat įvairių proteinkinazių aktyvumą.
Niuansai
Skirtingose ląstelėse, veikiant Ca + 2-kalmodulino kompleksui vieno fermento izofermentams (pavyzdžiui, įvairių tipų adenilato ciklazei), vienu atveju bus stebimas aktyvavimas, o kitu - cAMP susidarymo slopinimas. Taip yra dėl to, kad alosteriniai centrai yra izofermentuosegali būti įvairių aminorūgščių radikalų. Atitinkamai jų reakcija į komplekso poveikį bus skirtinga.
Papildoma
Kaip matote, „antrieji pasiuntiniai“dalyvauja adenilato ciklazės sistemoje ir aukščiau aprašytuose procesuose. Kai veikia fosfoinozitido mechanizmas, jie yra:
- Cikliniai nukleotidai. Kaip ir adenilato ciklazės sistemoje, jie yra c-GMP ir c-AMP.
- Kalcio jonai.
- Sa-kalmodulino kompleksas.
- Diacilglicerolis.
- Inozitolio trifosfatas. Šis elementas taip pat dalyvauja perduodant signalą adenilato ciklazės sistemoje.
Signalų perdavimo iš hormonų molekulių taikiniuose mechanizmai, kuriuose dalyvauja pirmiau minėti tarpininkai, turi keletą bendrų bruožų:
- Vienas informacijos perdavimo etapų yra b altymų fosforilinimo procesas.
- Aktyvinimas sustoja veikiant specialiiems mechanizmams. Juos paleidžia patys proceso dalyviai (veikiami neigiamo grįžtamojo ryšio mechanizmų).
Išvada
Hormonai veikia kaip pagrindiniai humoraliniai fiziologinių organizmo funkcijų reguliatoriai. Jie gaminami endokrininėse liaukose arba gaminami specifinių endokrininių ląstelių. Hormonai išsiskiria į limfą, kraują ir daro tolimą (endokrininį) poveikį tikslinėms ląstelėms.
Šiuo metu šių molekulių savybėspakankamai gerai išstudijavo. Žinomi jų biosintezės procesai, pagrindiniai poveikio organizmui mechanizmai. Tačiau vis dar yra daug neįmintų paslapčių, susijusių su hormonų ir kitų junginių sąveikos ypatumais.
