Hormon bertindak sebagai unsur penyepaduan yang menghubungkan pelbagai mekanisme pengawalseliaan dan proses metabolik dalam organ. Mereka memainkan peranan sebagai perantara kimia yang memastikan pemindahan isyarat yang berlaku dalam organ yang berbeza dan dalam sistem saraf pusat. Sel bertindak balas secara berbeza terhadap hormon.
Melalui sistem adenylate cyclase, unsur-unsur mempengaruhi kadar proses biokimia dalam sel sasaran. Pertimbangkan sistem ini secara terperinci.
Kesan fisiologi
Tindak balas sel terhadap tindakan hormon bergantung pada struktur kimianya, serta jenis sel yang dipengaruhinya.
Kepekatan hormon dalam darah agak rendah. Untuk mencetuskan mekanisme pengaktifan enzim dengan penyertaan sistem adenilat siklase, mereka mesti dikenali dan kemudian dikaitkan dengan reseptor - protein khas dengan kekhususan tinggi.
Kesan fisiologi ditentukan oleh pelbagai faktor, contohnya, kepekatan hormon. Ia ditentukan oleh kelajuanketidakaktifan semasa pereputan, berlaku terutamanya di hati, dan kadar perkumuhannya bersama-sama dengan metabolit. Kesan fisiologi bergantung pada tahap pertalian hormon untuk protein pembawa. Unsur tiroid dan steroid bergerak sepanjang aliran darah bersama-sama dengan protein. Bilangan dan jenis reseptor pada sel sasaran juga merupakan faktor penentu.
Isyarat Merangsang
Proses sintesis dan rembesan hormon dirangsang oleh impuls dalaman dan luaran yang diarahkan ke sistem saraf pusat. Neuron membawa isyarat ini ke hipotalamus. Di sini, disebabkan oleh mereka, sintesis statin dan liberin (hormon pelepas peptida) dirangsang. Mereka, seterusnya, menghalang (menindas) atau merangsang sintesis dan rembesan unsur-unsur dalam kelenjar pituitari anterior. Komponen kimia ini dipanggil hormon triple. Mereka merangsang pengeluaran dan rembesan unsur dalam kelenjar endokrin periferi.
Tanda-tanda hormon
Seperti molekul isyarat lain, elemen ini berkongsi beberapa ciri biasa. Hormon:
- Diekskresikan daripada sel yang menghasilkannya ke dalam ruang ekstraselular.
- Tidak digunakan sebagai sumber tenaga.
- Ia bukan unsur struktur sel.
- Mempunyai keupayaan untuk mewujudkan hubungan khusus dengan sel yang mempunyai reseptor khusus untuk hormon tertentu.
- Berbeza dalam aktiviti biologi yang tinggi. Walaupun dalam kepekatan yang kecil, hormon boleh menjejaskan sel dengan berkesan.
Sel Sasaran
Interaksi mereka dengan hormon disediakan oleh protein reseptor khas. Ia ditemui pada membran luar, dalam sitoplasma, pada membran nuklear dan organel lain.
Terdapat dua domain (tapak) dalam mana-mana protein reseptor. Disebabkan oleh mereka, fungsi dilaksanakan:
- Pengecaman hormon.
- Transformasi dan penghantaran impuls yang diterima ke sel.
Ciri reseptor
Dalam salah satu domain protein terdapat tapak yang saling melengkapi (saling melengkapi) kepada beberapa unsur molekul isyarat. Pengikatan reseptor kepadanya adalah serupa dengan proses pembentukan kompleks enzim-substrat dan ditentukan oleh pemalar pertalian.
Kebanyakan reseptor pada masa ini tidak difahami dengan baik. Ini disebabkan oleh kerumitan pengasingan dan penulenan mereka, serta kandungan yang sangat rendah bagi setiap jenis reseptor dalam sel. Walau bagaimanapun, diketahui bahawa interaksi hormon dengan reseptor adalah bersifat fizikokimia. ikatan hidrofobik dan elektrostatik terbentuk di antara mereka.
Interaksi hormon dan reseptor disertai dengan perubahan konformasi pada kedua. Akibatnya, kompleks molekul isyarat dengan reseptor diaktifkan. Berada dalam keadaan aktif, ia mampu mencetuskan tindak balas intrasel tertentu kepada isyarat masuk. Apabila sintesis atau keupayaan reseptor untuk berinteraksi dengan molekul isyarat terjejas, penyakit muncul - gangguan endokrin.
Ia mungkin berkaitan dengan:
- Kurang sintesis.
- Perubahan dalam struktur protein reseptor (gangguan genetik).
- Menyekat reseptor dengan antibodi.
Jenis interaksi
Ia berbeza bergantung pada struktur molekul hormon. Jika ia lipofilik, ia mampu menembusi lapisan lipid dalam membran luar sasaran. Contohnya ialah hormon steroid. Jika saiz molekul adalah ketara, ia tidak boleh menembusi ke dalam sel. Oleh itu, reseptor untuk hormon lipofilik terletak di dalam sasaran, dan untuk hormon hidrofilik - di luar, pada membran luar.
Pengantara kedua
Mendapatkan tindak balas kepada isyarat hormon daripada molekul hidrofilik disediakan oleh mekanisme penghantaran impuls intraselular. Ia berfungsi melalui apa yang dipanggil perantara kedua. Sebaliknya, molekul hormon agak pelbagai dalam bentuknya.
Nukleotida kitaran (cGMP dan cAMP), calmodulin (protein pengikat kalsium), ion kalsium, inositol trifosfat, enzim yang terlibat dalam sintesis nukleotida kitaran dan fosforilasi protein bertindak sebagai "pengutusan kedua".
Tindakan hormon melalui sistem siklase adenilat
Terdapat 2 cara utama untuk menghantar impuls kepada sel sasaran daripada unsur isyarat:
- Sistem adenylate ceclase (guanylate cyclase).
- Mekanisme Phosphoinositide.
Skema tindakan hormon melalui sistem siklase adenilat melibatkan: protein G, protein kinase,protein reseptor, guanosin trifosfat, enzim adenylate ceclase. Sebagai tambahan kepada bahan ini, ATP juga diperlukan untuk fungsi normal sistem.
Reseptor, protein G, yang berdekatan dengan GTP dan adenylate cyclase terletak, dibina ke dalam membran sel. Unsur-unsur ini berada dalam keadaan berpisah. Selepas pembentukan kompleks molekul isyarat dan protein reseptor, konformasi protein G berubah. Akibatnya, salah satu subunitnya memperoleh keupayaan untuk berinteraksi dengan GTP.
Kompleks "G protein + GTP" yang terbentuk mengaktifkan adenilat siklase. Dia, seterusnya, mula mengubah molekul ATP menjadi cAMP. Ia mampu mengaktifkan enzim tertentu - kinase protein. Disebabkan ini, tindak balas fosforilasi pelbagai molekul protein dengan penyertaan ATP dimangkinkan. Komposisi protein pada masa yang sama termasuk sisa asid fosforik.
Disebabkan oleh mekanisme tindakan hormon dalam sistem adenilat siklase, aktiviti protein terfosforilasi berubah. Dalam pelbagai jenis sel, protein aktiviti fungsi yang berbeza terjejas: molekul nuklear atau membran, serta enzim. Hasil daripada fosforilasi, protein boleh menjadi aktif atau tidak aktif secara berfungsi.
Sistem siklase adenilat: biokimia
Disebabkan interaksi yang diterangkan di atas, kadar proses biokimia dalam sasaran berubah.
Adalah perlu untuk mengatakan tentang tempoh pengaktifan sistem adenilat siklase yang tidak ketara. Singkatnya adalah disebabkan oleh fakta bahawa protein G, selepas mengikat enzimAktiviti GTPase mula muncul. Ia memulihkan konformasi selepas hidrolisis GTP dan berhenti bertindak pada adenilat siklase. Ini membawa kepada penamatan tindak balas pembentukan cAMP.
Rencatan
Selain peserta langsung dalam skema sistem siklase adenilat, dalam beberapa sasaran terdapat reseptor yang dikaitkan dengan molekul G, yang membawa kepada perencatan enzim. Adenylaceteclase dihalang oleh kompleks "GTP + G protein".
Apabila pengeluaran cAMP berhenti, fosforilasi tidak berhenti serta-merta. Selagi molekul wujud, pengaktifan kinase protein akan berterusan. Untuk menghentikan tindakan cAMP, sel menggunakan enzim khas - fosfodiesterase. Ia memangkinkan hidrolisis 3', 5'-cyclo-AMP kepada AMP.
Sesetengah sebatian yang mempunyai kesan perencatan pada fosfodiesterase (contohnya, teofilin, kafein) membantu mengekalkan dan meningkatkan kepekatan siklo-AMP. Di bawah pengaruh bahan-bahan ini, tempoh pengaktifan sistem adenylate cyclase messenger. Dalam erti kata lain, tindakan hormon dipertingkatkan.
Inositol trifosfat
Selain sistem transduksi isyarat adenilat siklase, terdapat satu lagi mekanisme transduksi isyarat. Ia melibatkan ion kalsium dan inositol trifosfat. Yang terakhir ialah bahan yang diperoleh daripada inositol phosphatide (lipid kompleks).
Inositol trifosfat terbentuk di bawah pengaruh fosfolipase "C", enzim khas yang diaktifkan semasa perubahan konformasi dalam domain intraselularreseptor membran sel.
Disebabkan oleh tindakan enzim ini, ikatan fosfoester molekul fosfatidil-inositol-4,5-bifosfat dihidrolisiskan. Akibatnya, inositol trifosfat dan diasilgliserol terbentuk. Pembentukan mereka membawa, seterusnya, kepada peningkatan kandungan kalsium terion dalam sel. Ini menyumbang kepada pengaktifan pelbagai molekul protein yang bergantung kepada kalsium, termasuk kinase protein.
Dalam kes ini, seperti pelancaran sistem siklase adenilat, fosforilasi protein bertindak sebagai salah satu peringkat penghantaran impuls di dalam sel. Ia membawa kepada tindak balas fisiologi sel terhadap kesan hormon.
Elemen penyambung
Protein khas, calmodulin, terlibat dalam fungsi mekanisme phosphoinositide. Satu pertiga daripada komposisinya dibentuk oleh asid amino bercas negatif (Asp, Glu). Dalam hal ini, ia dapat mengikat Ca+2 secara aktif.
Terdapat 4 tapak pengikat dalam satu molekul calmodulin. Hasil daripada interaksi dengan Ca + 2, perubahan konformasi bermula dalam molekul calmodulin. Akibatnya, kompleks Ca + 2-calmodulin memperoleh keupayaan untuk mengawal aktiviti banyak enzim: fosfodiesterase, adenilat siklase, Ca + 2, Mg + 2 - ATPase, serta pelbagai kinase protein.
Nuansa
Dalam sel yang berbeza, di bawah pengaruh kompleks Ca + 2-calmodulin pada isoenzim satu enzim (contohnya, pada adenilat siklase pelbagai jenis), dalam satu kes pengaktifan akan diperhatikan, dan dalam satu lagi - perencatan pembentukan cAMP. Ini disebabkan oleh fakta bahawa pusat alosterik dalam isoenzimmungkin termasuk radikal asid amino yang berbeza. Sehubungan itu, reaksi mereka terhadap kesan kompleks akan berbeza.
Tambahan
Seperti yang anda lihat, "pengutusan kedua" terlibat dalam sistem siklase adenilat dan dalam proses yang diterangkan di atas. Apabila mekanisme fosfoinositide berfungsi, ia adalah:
- Nukleotida kitaran. Seperti dalam sistem siklase adenilat, ia adalah c-GMP dan c-AMP.
- Ion kalsium.
- Kompleks Sa-calmodulin.
- Diacylglycerol.
- Inositol trifosfat. Unsur ini juga terlibat dalam transduksi isyarat dalam sistem siklase adenilat.
Mekanisme isyarat daripada molekul hormon dalam sasaran yang melibatkan mediator di atas mempunyai beberapa ciri umum:
- Salah satu peringkat pemindahan maklumat ialah proses fosforilasi protein.
- Pengaktifan berhenti di bawah pengaruh mekanisme khas. Ia dilancarkan oleh peserta proses sendiri (di bawah pengaruh mekanisme maklum balas negatif).
Kesimpulan
Hormon bertindak sebagai pengawal selia humoral utama fungsi fisiologi dalam badan. Ia dihasilkan dalam kelenjar endokrin atau dihasilkan oleh sel endokrin tertentu. Hormon dilepaskan ke dalam limfa, darah dan mempunyai kesan jauh (endokrin) pada sel sasaran.
Pada masa ini, sifat-sifat molekul inicukup baik dipelajari. Proses biosintesis mereka diketahui, serta mekanisme utama pengaruh pada badan. Walau bagaimanapun, masih terdapat banyak misteri yang tidak dapat diselesaikan berkaitan dengan keistimewaan interaksi hormon dan sebatian lain.
