Ang
Hormons ay kumikilos bilang pagsasama-sama ng mga elemento na nag-uugnay sa iba't ibang mekanismo ng regulasyon at metabolic na proseso sa mga organo. Ginagampanan nila ang papel na ginagampanan ng mga kemikal na tagapamagitan na nagsisiguro sa paglilipat ng mga signal na nangyayari sa iba't ibang organo at sa central nervous system. Iba ang pagtugon ng mga cell sa mga hormone.
Sa pamamagitan ng adenylate cyclase system, ang mga elemento ay nakakaapekto sa rate ng biochemical na proseso sa target na cell. Isaalang-alang ang sistemang ito nang detalyado.
Epekto sa pisikal
Ang tugon ng mga cell sa pagkilos ng mga hormone ay depende sa kemikal na istraktura nito, gayundin sa uri ng cell na naaapektuhan nito.
Ang konsentrasyon ng mga hormone sa dugo ay medyo mababa. Upang ma-trigger ang mekanismo ng pag-activate ng enzyme na may partisipasyon ng adenylate cyclase system, dapat silang kilalanin at pagkatapos ay iugnay sa mga receptor - mga espesyal na protina na may mataas na pagtitiyak.
Ang pisyolohikal na epekto ay tinutukoy ng iba't ibang salik, halimbawa, ang konsentrasyon ng hormone. Ito ay tinutukoy ng bilishindi aktibo sa panahon ng pagkabulok, na nangyayari pangunahin sa atay, at ang rate ng paglabas nito kasama ng mga metabolite. Ang pisyolohikal na epekto ay nakasalalay sa antas ng pagkakaugnay ng hormone para sa mga protina ng carrier. Ang mga elemento ng thyroid at steroid ay gumagalaw sa daloy ng dugo kasama ng mga protina. Ang bilang at uri ng mga receptor sa mga target na cell ay tumutukoy din sa mga salik.
Stimulating Signals
Ang mga proseso ng synthesis at pagtatago ng mga hormone ay pinasigla ng panloob at panlabas na mga impulses na nakadirekta sa central nervous system. Dinadala ng mga neuron ang mga senyas na ito sa hypothalamus. Dito, dahil sa kanila, ang synthesis ng statins at liberins (peptide releasing hormones) ay pinasigla. Sila, sa turn, ay humahadlang (sugpuin) o pasiglahin ang synthesis at pagtatago ng mga elemento sa anterior pituitary gland. Ang mga kemikal na sangkap na ito ay tinatawag na triple hormones. Pinasisigla nila ang paggawa at pagtatago ng mga elemento sa peripheral endocrine glands.
Mga palatandaan ng mga hormone
Tulad ng iba pang molekula ng pagbibigay ng senyas, ang mga elementong ito ay nagbabahagi ng ilang karaniwang feature. Mga Hormone:
- Inilabas mula sa mga cell na gumagawa sa kanila sa extracellular space.
- Hindi ginagamit bilang pinagmumulan ng enerhiya.
- Hindi sila mga elemento ng istruktura ng mga cell.
- Magkaroon ng kakayahang magtatag ng isang partikular na kaugnayan sa mga cell na may mga partikular na receptor para sa isang partikular na hormone.
- Magkaiba sa mataas na biological na aktibidad. Kahit na sa maliliit na konsentrasyon, epektibong makakaapekto ang mga hormone sa mga selula.
Mga Target na Cell
Ang kanilang pakikipag-ugnayan sa mga hormone ay ibinibigay ng mga espesyal na protina ng receptor. Matatagpuan ang mga ito sa panlabas na lamad, sa cytoplasm, sa nuclear membrane at iba pang organelles.
May dalawang domain (site) sa anumang receptor protein. Dahil sa kanila, ipinatupad ang mga function:
- Pagkilala sa hormone.
- Pagbabago at paghahatid ng natanggap na salpok sa cell.
Mga tampok ng mga receptor
Sa isa sa mga domain ng protina ay mayroong isang site na komplementaryo (mutual complementary) sa ilang elemento ng signal molecule. Ang pagbubuklod ng receptor dito ay katulad ng proseso ng pagbuo ng enzyme-substrate complex at tinutukoy ng affinity constant.
Karamihan sa mga receptor ay kasalukuyang hindi lubos na nauunawaan. Ito ay dahil sa pagiging kumplikado ng kanilang paghihiwalay at paglilinis, pati na rin ang napakababang nilalaman ng bawat uri ng receptor sa mga selula. Gayunpaman, alam na ang pakikipag-ugnayan ng mga hormone sa mga receptor ay may likas na physicochemical. hydrophobic at electrostatic bond ay nabuo sa pagitan nila.
Ang pakikipag-ugnayan ng isang hormone at isang receptor ay sinamahan ng mga pagbabago sa conformational sa huli. Bilang resulta, ang kumplikado ng molekula ng signal na may receptor ay isinaaktibo. Ang pagiging isang aktibong estado, nagagawa nitong pukawin ang isang tiyak na intracellular na tugon sa papasok na signal. Kapag ang synthesis o kakayahan ng mga receptor na makipag-ugnayan sa mga molekula ng pagbibigay ng senyas ay may kapansanan, lumalabas ang mga sakit - mga endocrine disorder.
Maaaring may kaugnayan sila sa:
- Kakulangan ng synthesis.
- Mga pagbabago sa istruktura ng receptor proteins (genetic disorders).
- Blocking receptors na may antibodies.
Mga uri ng pakikipag-ugnayan
Nag-iiba sila depende sa istruktura ng molekula ng hormone. Kung ito ay lipophilic, nagagawa nitong tumagos sa lipid layer sa panlabas na lamad ng mga target. Ang isang halimbawa ay steroid hormones. Kung ang laki ng molekula ay makabuluhan, hindi ito maaaring tumagos sa cell. Alinsunod dito, ang mga receptor para sa lipophilic hormones ay matatagpuan sa loob ng mga target, at para sa hydrophilic hormones - sa labas, sa panlabas na lamad.
Mga pangalawang tagapamagitan
Ang pagkuha ng tugon sa isang hormonal signal mula sa mga hydrophilic molecule ay ibinibigay ng intracellular na mekanismo ng impulse transmission. Gumagana ito sa pamamagitan ng tinatawag na pangalawang tagapamagitan. Sa kabaligtaran, ang mga molekula ng hormone ay medyo magkakaiba sa kanilang hugis.
Cyclic nucleotides (cGMP at cAMP), calmodulin (calcium-binding protein), calcium ions, inositol triphosphate, enzymes na kasangkot sa synthesis ng cyclic nucleotides at protein phosphorylation ay kumikilos bilang "second messenger".
Ang pagkilos ng mga hormone sa pamamagitan ng adenylate cyclase system
May 2 pangunahing paraan upang magpadala ng impulse sa mga target na cell mula sa mga elemento ng signal:
- Adenylate ceclase (guanylate cyclase) system.
- Mekanismo ng Phosphoinositide.
Ang pamamaraan ng pagkilos ng mga hormone sa pamamagitan ng adenylate cyclase system ay kinabibilangan ng: G protein, protein kinases,receptor protina, guanosine triphosphate, adenylate ceclase enzyme. Bilang karagdagan sa mga sangkap na ito, kinakailangan din ang ATP para sa normal na paggana ng system.
Receptor, G protein, malapit sa kung saan matatagpuan ang GTP at adenylate cyclase, ay itinayo sa cell membrane. Ang mga elementong ito ay nasa isang dissociated state. Matapos ang pagbuo ng complex ng signal molecule at ang receptor protein, nagbabago ang conformation ng G protein. Bilang resulta, ang isa sa mga subunit nito ay nakakuha ng kakayahang makipag-ugnayan sa GTP.
Ang nabuong complex na "G protein + GTP" ay nag-a-activate ng adenylate cyclase. Siya naman, ay nagsisimulang baguhin ang mga molekula ng ATP sa cAMP. Nagagawa nitong i-activate ang mga tiyak na enzyme - mga kinase ng protina. Dahil dito, ang mga reaksyon ng phosphorylation ng iba't ibang mga molekula ng protina na may pakikilahok ng ATP ay na-catalyzed. Kasama sa komposisyon ng mga protina ang mga labi ng phosphoric acid.
Dahil sa mekanismo ng pagkilos ng mga hormone sa adenylate cyclase system, nagbabago ang aktibidad ng phosphorylated protein. Sa iba't ibang uri ng mga cell, ang mga protina ng iba't ibang functional na aktibidad ay apektado: nuclear o membrane molecule, pati na rin ang mga enzyme. Bilang resulta ng phosphorylation, maaaring maging aktibo o hindi aktibo ang mga protina.
Adenylate cyclase system: biochemistry
Dahil sa mga pakikipag-ugnayan na inilarawan sa itaas, nagbabago ang rate ng mga prosesong biochemical sa target.
Kinakailangang sabihin ang tungkol sa hindi gaanong tagal ng pag-activate ng adenylate cyclase system. Ang kaiklian ay dahil sa ang katunayan na ang G protina, pagkatapos ng pagbubuklod sa enzymeNagsisimulang lumabas ang aktibidad ng GTPase. Ibinabalik nito ang conformation pagkatapos ng GTP hydrolysis at huminto sa pagkilos sa adenylate cyclase. Ito ay humahantong sa pagwawakas ng reaksyon sa pagbuo ng cAMP.
Pagpigil
Bilang karagdagan sa mga direktang kalahok sa scheme ng adenylate cyclase system, sa ilang mga target ay may mga receptor na nauugnay sa mga molekula ng G, na humahantong sa pagsugpo sa enzyme. Ang Adenylaceteclase ay inhibited ng "GTP + G protein" complex.
Kapag huminto ang paggawa ng cAMP, hindi agad tumitigil ang phosphorylation. Hangga't umiiral ang mga molekula, magpapatuloy ang pag-activate ng mga kinase ng protina. Upang ihinto ang pagkilos ng cAMP, ang mga cell ay gumagamit ng isang espesyal na enzyme - phosphodiesterase. Pinapagana nito ang hydrolysis ng 3', 5'-cyclo-AMP sa AMP.
Ang ilang mga compound na may nakakahadlang na epekto sa phosphodiesterase (halimbawa, theophylline, caffeine) ay nakakatulong na mapanatili at mapataas ang konsentrasyon ng cyclo-AMP. Sa ilalim ng impluwensya ng mga sangkap na ito, ang tagal ng pag-activate ng adenylate cyclase messenger system. Sa madaling salita, pinahuhusay ang pagkilos ng hormone.
Inositol triphosphate
Bukod sa adenylate cyclase signal transduction system, may isa pang signal transduction mechanism. Kabilang dito ang mga calcium ions at inositol triphosphate. Ang huli ay isang substance na nagmula sa inositol phosphatide (isang kumplikadong lipid).
Inositol triphosphate ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng phospholipase "C", isang espesyal na enzyme na isinaaktibo sa panahon ng mga pagbabago sa conformational sa intracellular domainreceptor ng cell membrane.
Dahil sa pagkilos ng enzyme na ito, na-hydrolyzed ang phosphoester bond ng phosphatidyl-inositol-4,5-bisphosphate molecule. Bilang resulta, nabuo ang inositol triphosphate at diacylglycerol. Ang kanilang pagbuo ay humahantong, sa turn, sa isang pagtaas sa nilalaman ng ionized calcium sa cell. Nag-aambag ito sa pag-activate ng iba't ibang mga molekula ng protina na umaasa sa calcium, kabilang ang mga kinase ng protina.
Sa kasong ito, tulad ng paglulunsad ng adenylate cyclase system, ang protein phosphorylation ay gumaganap bilang isa sa mga yugto ng impulse transmission sa loob ng cell. Ito ay humahantong sa isang pisyolohikal na tugon ng selula sa epekto ng hormone.
Connecting element
Ang isang espesyal na protina, ang calmodulin, ay kasangkot sa paggana ng mekanismo ng phosphoinositide. Ang ikatlong bahagi ng komposisyon nito ay nabuo sa pamamagitan ng negatibong sisingilin na mga amino acid (Asp, Glu). Kaugnay nito, nagagawa nitong aktibong magbigkis ng Ca+2.
May 4 na binding site sa isang molecule ng calmodulin. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa Ca + 2, ang mga pagbabago sa conformational ay nagsisimula sa molecule ng calmodulin. Bilang resulta, ang Ca + 2-calmodulin complex ay nakakakuha ng kakayahang i-regulate ang aktibidad ng maraming enzymes: phosphodiesterase, adenylate cyclase, Ca + 2, Mg + 2 - ATPase, pati na rin ang iba't ibang mga kinase ng protina.
Nuances
Sa iba't ibang mga cell, sa ilalim ng impluwensya ng Ca + 2-calmodulin complex sa mga isoenzymes ng isang enzyme (halimbawa, sa adenylate cyclase ng iba't ibang uri), sa isang kaso ay masusunod ang activation, at sa isa pa - pagsugpo sa pagbuo ng cAMP. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang allosteric center sa isoenzymesmaaaring magsama ng iba't ibang mga amino acid radical. Alinsunod dito, mag-iiba ang kanilang reaksyon sa epekto ng complex.
Extra
Tulad ng nakikita mo, ang "mga pangalawang mensahero" ay kasangkot sa adenylate cyclase system at sa mga prosesong inilarawan sa itaas. Kapag gumagana ang mekanismo ng phosphoinositide, ang mga ito ay:
- Cyclic nucleotides. Tulad ng sa adenylate cyclase system, ang mga ito ay c-GMP at c-AMP.
- Calcium ions.
- Sa-calmodulin complex.
- Diacylglycerol.
- Inositol triphosphate. Ang elementong ito ay kasangkot din sa signal transduction sa adenylate cyclase system.
Ang mga mekanismo ng pagbibigay ng senyas mula sa mga molekula ng hormone sa loob ng mga target na kinasasangkutan ng mga tagapamagitan sa itaas ay may ilang karaniwang tampok:
- Isa sa mga yugto ng paglilipat ng impormasyon ay ang proseso ng protein phosphorylation.
- Ang pag-activate ay humihinto sa ilalim ng impluwensya ng mga espesyal na mekanismo. Ang mga ito ay inilulunsad mismo ng mga kalahok sa proseso (sa ilalim ng impluwensya ng mga negatibong mekanismo ng feedback).
Konklusyon
Ang
Hormones ay nagsisilbing pangunahing humoral regulators ng physiological functions sa katawan. Ginagawa ang mga ito sa mga glandula ng endocrine o ginawa ng mga partikular na selula ng endocrine. Ang mga hormone ay inilalabas sa lymph, dugo at may malayong (endocrine) na epekto sa mga target na selula.
Sa kasalukuyan, ang mga katangian ng mga molekulang itopinag-aralan ng mabuti. Ang mga proseso ng kanilang biosynthesis ay kilala, pati na rin ang mga pangunahing mekanismo ng impluwensya sa katawan. Gayunpaman, marami pa ring hindi nalutas na misteryo na may kaugnayan sa mga kakaibang pakikipag-ugnayan ng mga hormone at iba pang mga compound.
