A szteroid hormonok hatásmechanizmusa. A hidrofil hormonok hatásmechanizmusai a célsejteken A szteroid hormonok célsejtjeinek hatásrendszere

A hidrofil hormonok nem képesek behatolni a sejtmembránba, ezért a jelátvitel membránreceptor-fehérjék segítségével történik.

Ezeknek a receptoroknak három típusa van.

Az első típus egy transzmembrán polipeptidlánccal rendelkező fehérje.

A hormonok, például a növekedési hormon, a prolaktin, az inzulin és számos hormonszerű anyag - növekedési faktor - kombinálódnak ilyen típusú receptorokkal. Ha egy hormon egy ilyen típusú receptorral kombinálódik, akkor ennek a receptornak a citoplazmatikus része foszforilálódik, amelynek eredményeként a köztes fehérjék (hírvivők) enzimatikus aktivitása aktiválódik. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a hírvivő fehérje behatoljon a sejtmagba, és ott aktiválja a megfelelő gének és mRNS transzkripciójában részt vevő nukleáris fehérjéket. Végül a sejt elkezd specifikus fehérjéket szintetizálni, amelyek megváltoztatják az anyagcseréjét. Az ezt a mechanizmust szemléltető ábra az 1. ábrán látható. tíz.

Ábra: 10. A hidrofil hormonok hatásmechanizmusa a célsejten,

amelyek első típusú receptorokkal rendelkeznek

A második típusú receptorok, amelyek érzékelik a hidrofil hormonok célsejtekre gyakorolt \u200b\u200bhatását, az úgynevezett "receptorok - ioncsatornák". Az ilyen típusú receptorok négy transzmembrán fragmentummal rendelkező fehérjék. A hormonmolekula és egy ilyen receptor kombinációja transzmembrán ioncsatornák megnyílásához vezet, amelyek miatt az elektrolitionok a koncentrációgradiens mentén bejuthatnak a sejt protoplazmájába. Ez egyrészt a sejtmembrán depolarizációjához vezethet (például a vázizomsejtek posztszinaptikus membránjával fordul elő az idegmotoros rosttól az izomig terjedő jelátvitel során), másrészt az elektrolitionok (például Ca ++) aktiválhatják a szerint tirozin kinázok, és az intracelluláris fehérjékre kifejtett enzimatikus hatásuk miatt változásokat okoznak a sejtek anyagcseréjében.

Az ezt a mechanizmust szemléltető ábra az 1. ábrán látható. tizenegy.

Ábra: 11. A hidrofil hormonok hatásmechanizmusa a célsejten,

amelyek második típusú receptorokkal rendelkeznek

A harmadik típusú receptort, amely érzékeli a hidrofil hormonok célsejtekre gyakorolt \u200b\u200bhatását, a „G-fehérjéhez kapcsolt receptorok” (rövidítve: „G-fehérjéhez kapcsolt receptorok”) határozzák meg.

G-receptorok segítségével neurotranszmitterek és neurotranszmitterek (adrenalin, norepinefrin, acetilkolin, szerotonin, hisztamin stb.), Hormonok és opioidok (adrenokortikotropin, szomatosztatin, vazopresszin, néhány növekedési faktor és angiotenzotropin) gerjesztett jelek satöbbi.). Ezenkívül a G-receptorok közvetítik az íz és a szagló receptorok által érzékelt kémiai jelek továbbítását.

A G-receptorok, mint a legtöbb membránreceptor, három részből állnak: az extracelluláris részből, a receptor sejtmembránba merített részéből és az intracelluláris részben, amely érintkezik a G-fehérjével. Ebben az esetben a receptor intramembrán része egy polipeptidlánc, amely hétszer keresztezi a membránt.

A G-fehérjék funkciója az ioncsatornák megnyitása (vagyis az elektrolitionok koncentrációjának megváltoztatása a célsejtek protoplazmájában) és a mediátor fehérjék (intracelluláris hírvivők) aktiválása. Ennek eredményeként egyrészt a sejt megfelelő enzimrendszerei (protein-kinázok, protein-foszfatázok, foszfolipázok) aktiválódnak, másrészt az erőteljes enzimatikus aktivitással rendelkező foszforilezett fehérjék képesek behatolni a sejtmagba, és ott foszforilálni és aktiválni a gén- és mRNS-transzkripcióban részt vevő fehérjéket. ... Végső soron a sejtek anyagcseréje megváltozik mind az intracelluláris fehérjék enzimatikus átalakulása, mind az új fehérjék bioszintézise miatt. Ábra mutatja be a hormonmolekula és a célsejt G-receptorával való kölcsönhatásának mechanizmusait. 12.

A szteroid hormonok (6.3. Ábra) kétféle módon hatnak a sejtekre: 1) klasszikus vagy lassú és 2) gyors, nem genomikus. Genomikus hatásmechanizmus
A célsejtek genomiális hatásmechanizmusa a szteroid hormon molekulák transzmembrán transzferjével kezdődik a sejtbe (a sejtmembrán lipid kétrétegében való oldhatóságuk miatt), majd a hormon kötődik a citoplazmatikus receptor fehérjéhez.

Ez a kapcsolat a receptor fehérjével szükséges ahhoz, hogy a szteroid hormon belépjen a sejtmagba, ahol kölcsönhatásba lép a nukleáris receptorral. A hormon-nukleáris receptor komplex későbbi kölcsönhatása egy kromatin akceptorral, egy specifikus savas fehérjével és DNS-sel a következőket foglalja magában: a specifikus mRNS transzkripciójának aktiválása, a transzport és riboszomális RNS szintézise, \u200b\u200baz elsődleges RNS transzkriptumok feldolgozása és az mRNS transzportja a citoplazmába, az mRNS transzlációja megfelelő szintű transzporttal RNS fehérjék és enzimek szintézisével riboszómákban. Mindezek a jelenségek megkövetelik a hormon-receptor komplex hosszú (órák, napok) jelenlétét a magban. Nem genomikus hatásmechanizmus
A szteroid hormonok hatása nem csak néhány óra múlva jelentkezik, ami a nukleáris befolyásoláshoz szükséges, némelyikük nagyon gyorsan, néhány percen belül megjelenik. Ezek olyan hatások, mint a membrán permeabilitásának növekedése, a glükóz és az aminosavak transzportjának növekedése, a lizoszomális enzimek felszabadulása és a mitokondriumok energiájának eltolódása. A szteroid hormonok gyors, nem genomikus hatása magában foglalja például az aldoszteron személynek történő beadását követő 5 percen belüli növekedést a teljes perifériás vaszkuláris rezisztencia és vérnyomás, a nátrium transzportjának változása az eritrociták (általában mag nélküli) membránján keresztül az aldoszteron hatására in vitro kísérletekben, a Ca2 + gyors bejutása az endometrium sejtjeibe ösztrogének hatására stb. Szekunder hírvivő rendszerek reakciói, például foszfolipáz C, inozitol-3-foszfát, ionizált Ca2 +, protein kináz C. Szteroid hormonok hatására a cAMP és a cGMP tartalma növekedhet a sejtben. A szteroid hormonok nem genomikus hatása

Ábra: 6.3. A szteroid hormonok működésének útvonala.
1 - a klasszikus genomi hatásút (a hormon behatol a sejtmembránon és a citoplazmán keresztül a sejtmagba, ahol a magreceptorral való kölcsönhatás után befolyásolja a célgéneket, aktiválva őket). 2a és 26 - nem genomikus hatásút a membránreceptorokon keresztül; 2a - a membránenzimhez kapcsolódó útvonalak és egy másodlagos hírvivő képződése, amely a protein-kinázok aktivációjához vezet. Ez utóbbi a koaktivátor fehérje (BCA) sejtmagjában végzett foszforilezés útján aktiválja a célgéneket; 26 - a sejtmembrán ioncsatornáihoz kapcsolódó utak, amelyek eredményeként a hormon-receptor komplex aktiválja az ioncsatornákat, megváltoztatva a sejt ingerelhetőségét. 3 - egy alternatív, nem genomi hatású út (a hormonmolekula, behatolva a membránba a citoplazmába, kölcsönhatásba lép a citoszol-receptorral, ami a citoszol-kinázok aktivációjához vezet.

citoplazmatikus receptorokhoz való kötődésük után valósulhat meg. A szteroid hormonok nongenomikus hatásainak egy része az idegsejtmembránok ioncsatornáinak kapumechanizmusához kapcsolódó receptorokkal való kölcsönhatásuknak köszönhető, amelyek modulátorok, például a glicin, a szerotonin vagy a gamma-aminobutiratergikus neuronok. Végül a membrán lipid kettős rétegében feloldódva a szteroid hormonok megváltozhatnak fizikai tulajdonságok membrán, például folyékonyságának vagy hidrofil molekulákra való áteresztőképességének, ami szintén nem genomikus hatás.
Így a különböző kémiai szerkezetű hormonok hatásmechanizmusainak nemcsak eltérései vannak, hanem közös vonásaik is. A szteroidokhoz hasonlóan a peptidhormonok is képesek szelektíven befolyásolni a gén transzkripcióját a sejtmagban. A peptidhormonok ezen hatása nemcsak a sejtfelületről valósulhat meg a másodlagos hírvivők képződése során, hanem a peptidhormonok beáramlása révén is a sejtbe a hormon-receptor komplex internalizációja miatt.

További információ a szteroid hormonok hatásmechanizmusáról:

A hormonok kémiai jellege és általános hatásmechanizmusai
A hormontermelést és a nem endokrin funkciókat ötvöző sejtek hormonjainak szabályozó funkciói A placenta hormonok szabályozó funkciói

Az emberi test a belső kapcsolatok rendszerének köszönhetően egészében létezik, amely biztosítja az információk egyik sejtből a másikba történő átvitelét ugyanabban a szövetben vagy különböző szövetek között. E rendszer nélkül lehetetlen fenntartani a homeosztázist. A többsejtű élő szervezetek sejtjei közötti információátadás során három rendszer vesz részt: a KÖZPONTI IDEGRENDSZER (CNS), az ENDOKRIN RENDSZER (BELSŐ TITOK GLANDSAI) és az IMMUNRENDSZER.

Az információátadás módszere ezekben a rendszerekben kémiai. A SIGNAL molekulák közvetítők lehetnek az információ továbbításában.

Ezek a jelző molekulák négy anyagcsoportot foglalnak magukba: ENDOGÉN BIOLÓGIAI HATÓANYAGOK (az immunválasz közvetítői, növekedési faktorok stb.), NEUROMEDIÁTOROK, ELLENTESTEK (immunglobulinok) és HORMONOK.

B I O X I M I Z G O R M O N O V

A HORMONOK biológiailag hatóanyagokamelyeket kis mennyiségben szintetizálnak az endokrin rendszer speciális sejtjeiben, és keringő folyadékok (például vér) útján juttatják el a célsejtekhez, ahol azok szabályozó hatásukat gyakorolják.

A hormonok, mint más jelátviteli molekulák, közös tulajdonságokkal rendelkeznek.

A HORMONOK ÁLTALÁNOS TULAJDONSÁGAI.

1) felszabadulnak az őket termelő sejtekből az extracelluláris térbe;

2) nem a sejtek szerkezeti alkotóelemei, és nem energiaforrásként használják őket.

3) képesek specifikusan kölcsönhatásba lépni olyan sejtekkel, amelyek receptorai vannak erre a hormonra.

4) nagyon magas biológiai aktivitással rendelkeznek - nagyon alacsony koncentrációban (kb. 10 -6 - 10 -11 mol / l) hatékonyan hatnak a sejtekre.

A HORMONHATÁS MECHANIZMUSAI.

A hormonok befolyásolják a célsejteket.

A CÉLSEJTEK olyan sejtek, amelyek speciális receptor fehérjék alkalmazásával specifikusan kölcsönhatásba lépnek a hormonokkal. Ezek a receptorfehérjék a sejt külső membránján vagy a citoplazmában, vagy a sejtmembránon és a sejt más szervsejtjein helyezkednek el.

A SZIGNÁLIS ÁTVITEL BIOKÉMIAI MECHANIZMUSAI A HORMONTÓL A CÉL Sejtig.

Bármely receptor fehérje legalább két doménből (régióból) áll, amelyek két funkciót látnak el:

- a hormon "felismerése";

A vett jel átalakítása és továbbítása a cellába.

Hogyan ismeri fel a receptor fehérje azt a hormonmolekulát, amellyel kölcsönhatásba léphet?

A receptor fehérje egyik doménje tartalmaz egy régiót, amely komplementer a szignálmolekula bizonyos részével. A receptor kötési folyamata a szignálmolekulához hasonló az enzim-szubsztrát komplex képződésének folyamatához, és az affinitásállandó értéke alapján határozható meg.

A receptorok többségét nem jól értik, mert szekréciójuk és tisztulásuk nagyon összetett, és az egyes receptorok tartalma a sejtekben nagyon alacsony. De köztudott, hogy a hormonok fizikai-kémiai úton lépnek kölcsönhatásba a receptorukkal. Elektrosztatikus és hidrofób kölcsönhatások alakulnak ki a hormonmolekula és a receptor között. Amikor a receptor kötődik a hormonhoz, a receptor fehérje konformációs változásai következnek be, és aktiválódik a jelző molekula és a receptor fehérje komplexe. Aktív állapotban specifikus sejten belüli reakciókat válthat ki a beérkező jelre reagálva. Ha a receptor fehérjék szintézise vagy képessége a jelzőmolekulákhoz kötődik, akkor betegségek lépnek fel - endokrin rendellenességek. Ezeknek a betegségeknek három típusa van:

1. A receptor fehérjék elégtelen szintézisével társul.

2. Kapcsolódik a receptor szerkezetének változásához - genetikai hibák.

3. Kapcsolódik a fehérjereceptorok antitestek általi blokkolásához.

Hormonok biokémiája, B.250599

Az emberi test a belső kapcsolatok rendszerének köszönhetően egészében létezik, amely biztosítja az információk egyik sejtből a másikba történő átadását ugyanabban a szövetben vagy különböző szövetek között. E rendszer nélkül lehetetlen fenntartani a homeosztázist. A többsejtű élő szervezetek sejtjei közötti információátadás során három rendszer vesz részt: a KÖZPONTI IDEGRENDSZER (CNS), az ENDOKRIN RENDSZER (BELSŐ TITOK GLANDSAI) és az IMMUNRENDSZER.

Az információátadás módszere ezekben a rendszerekben kémiai. A SIGNAL molekulák közvetítők lehetnek az információ továbbításában.

Ezek a jelzőmolekulák négy anyagcsoportot foglalnak magukba: ENDOGÉN BIOLÓGIAI HATÓANYAGOK (az immunválasz közvetítői, növekedési faktorok stb.), NEUROMEDIÁTOROK, ELLENTESTEK (immunglobulinok) és HORMONOK.

B I O X I M I Z G O R M O N O V

A HORMONOK olyan biológiailag aktív anyagok, amelyeket kis mennyiségben szintetizálnak az endokrin rendszer speciális sejtjeiben, és keringő folyadékok (például vér) útján juttatják el a célsejtekhez, ahol szabályozó hatásukat gyakorolják.

A hormonok, mint más jelátviteli molekulák, közös tulajdonságokkal rendelkeznek.

^ A HORMONOK ÁLTALÁNOS TULAJDONSÁGAI.

1) felszabadulnak az őket termelő sejtekből az extracelluláris térbe;

2) nem a sejtek szerkezeti alkotóelemei, és nem energiaforrásként használják őket.

3) képesek specifikusan kölcsönhatásba lépni olyan sejtekkel, amelyek receptorai vannak erre a hormonra.

4) nagyon magas biológiai aktivitással rendelkeznek - nagyon alacsony koncentrációban (kb. 10-6 - 10-11 mol / l) hatékonyan hatnak a sejtekre.

^ A HORMONHATÁS MECHANIZMUSAI.

A hormonok befolyásolják a célsejteket.

^ A SZIGNÁLIS ÁTVITEL BIOKÉMIAI MECHANIZMUSAI A HORMONTÓL A CÉL Sejtig.

Bármely receptor fehérje legalább két doménből (régióból) áll, amelyek két funkciót látnak el:

- a hormon "felismerése";

A vett jel átalakítása és továbbítása a cellába.

Hogyan ismeri fel a receptor fehérje azt a hormonmolekulát, amellyel kölcsönhatásba léphet?

A receptorok többségét nem jól értik, mert felszabadulásuk és tisztításuk nagyon összetett, és az egyes receptorok tartalma a sejtekben nagyon alacsony. De köztudott, hogy a hormonok fizikai-kémiai úton lépnek kölcsönhatásba a receptorukkal. Elektrosztatikus és hidrofób kölcsönhatások alakulnak ki a hormonmolekula és a receptor között. Amikor a receptor kötődik a hormonhoz, a receptor fehérje konformációs változásai következnek be, és aktiválódik a jelző molekula és a receptor fehérje komplexe. Aktív állapotban specifikus sejten belüli reakciókat válthat ki a beérkező jelre reagálva. Ha a receptor fehérjék szintézise vagy képessége a jelzőmolekulákhoz kötődik, akkor betegségek lépnek fel - endokrin rendellenességek. Ezeknek a betegségeknek három típusa van:

1. A receptor fehérjék elégtelen szintézisével társul.

2. Kapcsolódik a receptor szerkezetének változásához - genetikai hibák.

3. Kapcsolódik a fehérjereceptorok antitestek általi blokkolásához.

^ A CÉLSEJTEK HORMONHATÁSÁNAK MECHANIZMUSAI.

A hormon szerkezetétől függően kétféle interakció létezik. Ha a hormon molekula lipofil (például szteroid hormonok), akkor behatolhat a célsejtek külső membránjának lipidrétegébe. Ha a molekula nagy vagy poláros, akkor a sejtbe való behatolása lehetetlen. Ezért a lipofil hormonok esetében a receptorok a célsejtek belsejében, a hidrofil hormonoknál a receptorok a külső membránban helyezkednek el.

A hidrofil molekulák esetében a hormonális jelre adott sejtes válasz elérése érdekében intracelluláris jelátviteli mechanizmus működik. Erre a "MÁSODIK KÖZPONTOSÍTÓK" nevű anyagok részvételével kerül sor. A hormonmolekulák alakja nagyon változatos, a "második hírvivők" azonban nem.

A jelátvitel megbízhatósága biztosítja a hormon nagyon magas affinitását a receptor fehérjéjéhez.

Melyek azok a közvetítők, amelyek részt vesznek a humorális jelek intracelluláris továbbításában? Ezek ciklikus nukleotidok (cAMP és cGMP), inozitol-trifoszfát, kalcium-kötő fehérje - kalmodulin, kalciumionok, a ciklikus nukleotidok szintézisében részt vevő enzimek, valamint fehérje-kinázok - fehérje-foszforilációs enzimek. Mindezek az anyagok részt vesznek az egyes enzimrendszerek aktivitásának szabályozásában a célsejtekben.

Vizsgáljuk meg részletesebben a hormonok és az intracelluláris mediátorok hatásmechanizmusait. Két fő módja van a membrán hatásmechanizmusú jelző molekulákból történő jelzésnek a célsejtekhez:

^ 1. ADENYLATCYCLASE (VAGY GUANYLATCYCLASE) RENDSZEREK

2. FOSFOINOSZITID MECHANIZMUS

ADENYLATCYCLASE RENDSZER.

Főkomponensek: membránfehérje receptor, G-fehérje, adenilát-cikláz enzim, guanozin-trifoszfát, protein-kinázok.

Ezenkívül ATP szükséges az adenilát-cikláz rendszer normális működéséhez.

Az adenilát-cikláz rendszer diagramját az ábra mutatja:

Amint az ábrán látható, a receptor fehérje, a G-fehérje, amely mellett a GTP és az enzim (adenilát-cikláz) található, beágyazódik a sejtmembránba.

A hormon hatásáig ezek a komponensek disszociált állapotban vannak, és a fehérje-receptorral rendelkező szignálmolekula komplexének kialakulása után változások következnek be a G-fehérje konformációjában. Ennek eredményeként a G-fehérje egyik alegysége elsajátítja a GTP-hez való kötődés képességét.

A G-fehérje-GTP komplex aktiválja az adenilát-ciklázt. Az adenilát-cikláz elkezd aktívan átalakítani az ATP molekulákat c-AMP-vé.

A C-AMP képes speciális enzimeket - protein kinázokat - aktiválni, amelyek az ATP részvételével katalizálják a különféle fehérjék foszforilációját. Ebben az esetben a foszforsavmaradékok beletartoznak a fehérjemolekulák összetételébe. Ennek a foszforilezési folyamatnak a fő eredménye a foszforilezett fehérje aktivitásának megváltozása. Különböző típusú sejtekben az eltérő funkcionális aktivitású fehérjék az adenilát-cikláz rendszer aktiválása következtében foszforilálódnak. Például lehetnek enzimek, magfehérjék, membránfehérjék. A foszforilezési reakció eredményeként a fehérjék funkcionálisan aktívak vagy inaktívvá válhatnak.

Az ilyen folyamatok a biokémiai folyamatok sebességének változásához vezetnek a célsejtben.

Az adenilát-cikláz rendszer aktiválása nagyon rövid ideig tart, mivel a G-fehérje az adenilát-ciklázhoz való kötődést követően kezd GTPáz-aktivitást mutatni. A GTP hidrolízise után a G-fehérje helyreállítja a konformációját és leállítja az adenilát-cikláz aktiválását. Ennek eredményeként a cAMP képződési reakció leáll.

Az adenilát-cikláz rendszer résztvevőin kívül néhány célsejtben vannak a G-fehérjékhez kapcsolódó receptor fehérjék, amelyek az adenilát-cikláz gátlásához vezetnek. A GTP-G-fehérje komplex gátolja az adenilát-ciklázt.

Amikor a cAMP képződése leáll, a foszforilációs reakciók a sejtben nem állnak meg azonnal: mindaddig, amíg a cAMP molekulák továbbra is léteznek, a protein-kinázok aktiválódási folyamata folytatódik. A cAMP működésének megállítása érdekében a sejtekben egy speciális enzim létezik - foszfodiészteráz, amely katalizálja a 3 ", 5" -ciklo-AMP és az AMP hidrolízis reakcióját.

Néhány olyan anyag, amely gátló hatást fejt ki a foszfodiészterázra (például a koffein-alkaloidok, a teofillin) segítenek fenntartani és növelni a ciklo-AMP koncentrációját a sejtben. Ezen anyagok hatása alatt a testben az adenilát-cikláz rendszer aktiválódásának időtartama hosszabbá válik, vagyis a hormon hatása fokozódik.

Az adenilát-cikláz vagy guanilát-cikláz rendszerek mellett létezik egy mechanizmus az információ továbbítására a célsejten belül kalciumionok és inozit-trifoszfát részvételével.

Az inozit-trifoszfát olyan anyag, amely egy komplex lipid - inozit-foszfatid - származéka. Ez egy speciális enzim - a "C" foszfolipáz - hatására jön létre, amely a membránfehérje receptor intracelluláris doménjében bekövetkező konformációs változások eredményeként aktiválódik.

Ez az enzim hidrolizálja a foszfoészter kötést a foszfatidil-inozit-4,5-biszfoszfát molekulában, így diacil-glicerint és inozit-trifoszfátot eredményezve.

Ismeretes, hogy a diacilglicerin és az inozit-trifoszfát képződése az ionizált kalcium koncentrációjának növekedéséhez vezet a sejt belsejében. Ez számos kalciumfüggő fehérje aktiválódásához vezet a sejtben, beleértve a különféle protein kinázok aktiválódását is. És itt, csakúgy, mint az adenilát-cikláz rendszer aktiválásakor, a sejten belüli jelátvitel egyik szakasza a fehérjék foszforilezése, amely a sejt fiziológiai reakciójához vezet a hormon hatására.

Egy speciális kalciumkötő fehérje, a kalmodulin vesz részt a foszfoinozidid jelátviteli mechanizmusában a célsejtben. Ez egy alacsony molekulatömegű fehérje (17 kDa), 30% -ban negatív töltésű aminosavakból áll (Glu, Asp), ezért képes aktívan megkötni a Ca + 2-t. Az egyik kalmodulin molekulának 4 kalciumkötő helye van. A Ca + 2-vel való kölcsönhatás után a kalmodulin molekula konformációs változásai következnek be, és a „Ca + 2-kalmodulin” komplex képes lesz számos enzim - adenilát-cikláz, foszfodiészteráz, Ca +2, Mg +2 -ATPáz és különféle protein-kinázok - aktivitásának szabályozására (alloszterikusan gátolja vagy aktiválja).

NÁL NÉL különböző sejtek amikor a "Ca + 2-kalmodulin" komplex ugyanazon enzim izozimjeire hat (például különböző típusú adenilát-ciklázokra), egyes esetekben aktiváció figyelhető meg, másokban pedig a cAMP-képződési reakció gátlása. Ezek a különböző hatások azért fordulnak elő, mert az izoenzimek alloszterikus centrumai különböző aminosav gyököket tartalmazhatnak, és a Ca + 2-kalmodulin komplex működésére adott válaszuk eltérő lesz.

Így a "második hírvivők" szerepe a hormonokból származó jelek továbbításában a célsejtekben lehet:

Ciklikus nukleotidok (c-AMP és c-GMP);

Ions Sa;

"Ca-calmodulin" komplex;

Diacil-glicerin;

Inozitol-trifoszfát

A felsorolt \u200b\u200bmediátorok segítségével a célsejtekben lévő hormonokból származó információ továbbításának mechanizmusai közös jellemzőkkel rendelkeznek:

1. a jelátvitel egyik szakasza a fehérje foszforilációja

2. az aktiváció megszűnése sajátos mechanizmusok eredményeként következik be, amelyeket maguk a folyamatok résztvevői kezdeményeznek - vannak negatív visszacsatolási mechanizmusok.

A hormonok a test fiziológiai funkcióinak fő humorális szabályozói, jelenleg tulajdonságaik, bioszintézisük és hatásmechanizmusaik jól ismertek.

Jelek, amelyekkel a hormonok eltérnek a többi jelzőmolekulától:

1. A hormonok szintézise az endokrin rendszer speciális sejtjeiben történik. Sőt, a hormonok szintézise az endokrin sejtek fő feladata.

2. A hormonok kiválasztódnak a vérbe, gyakrabban a vénába, néha a nyirokba. Más jelzőmolekulák a cirkuláló folyadékokba nem válthatják ki a célsejteket.

3. Telekrin hatás (vagy távoli hatás) - a hormonok a szintézis helyétől nagy távolságra hatnak a célsejtekre.

A hormonok a célsejtekhez képest nagyon specifikus anyagok, és nagyon magas biológiai aktivitással rendelkeznek.

^ A HORMONOK KÉMIAI SZERKEZETE.

A hormonok szerkezete más. Jelenleg mintegy 160 különböző hormont írtak le és különítettek el különféle többsejtű szervezetekből. Kémiai szerkezetük alapján a hormonok három osztályba sorolhatók:

1. Fehérje-peptid hormonok;

2. aminosavak származékai;

3. Szteroid hormonok.

Az első osztályba tartoznak a hipotalamusz és az agyalapi mirigy hormonjai (peptidek és néhány fehérje szintetizálódik ezekben a mirigyekben), valamint a hasnyálmirigy és a mellékpajzsmirigy hormonjai, valamint az egyik pajzsmirigyhormon.

A második osztályba tartoznak az aminok, amelyek szintetizálódnak a mellékvesében és a tobozmirigyben, valamint a jódtartalmú pajzsmirigyhormonok.

A harmadik osztály a szteroid hormonok, amelyek szintetizálódnak a mellékvesekéregben és a nemi mirigyekben. A szénatomok száma szerint a szteroidok különböznek egymástól:

C 21 - a mellékvesekéreg és a progeszteron hormonjai;

C 19 - férfi nemi hormonok - androgének és tesztoszteron;

18 - női nemi hormon - ösztrogénnel.

Valamennyi szteroid esetében közös a szterán mag jelenléte, amelyet az ábra mutat.

^ AZ ENDOKRIN RENDSZER HATÁSI MECHANIZMUSAI.

Az endokrin rendszer az endokrin mirigyek és egyes speciális endokrin sejtek összessége a szövetekben, amelyeknél nem csak az endokrin funkció működik (például a hasnyálmirigy nemcsak endokrin, hanem exokrin funkciókat is ellát). Bármely hormon résztvevője, és szabályozza bizonyos anyagcsere-reakciókat. Ugyanakkor az endokrin rendszerben vannak szabályozási szintek - egyes mirigyek képesek kontrollálni másokat.

^ AZ ENDOKRIN FUNKCIÓK TESTBEN VÉGREHAJTÁSÁNAK ÁLTALÁNOS RENDJE.

Ez a rendszer magában foglalja a legmagasabb szintű szabályozást 2005 - ben endokrin rendszer - a hipotalamusz és az agyalapi mirigy, olyan hormonokat termel, amelyek maguk is befolyásolják más endokrin sejtek hormonjainak szintézisét és szekrécióját.

Ugyanebből a diagramból látható, hogy a hormonok szintézisének és szekréciójának sebessége is megváltozhat más mirigyekből származó hormonok hatására, vagy a nem hormonális metabolitok általi stimuláció eredményeként.

Látunk negatív visszacsatolásokat is (-) - a szintézis és (vagy) szekréció gátlása a hormontermelés gyorsulását okozó elsődleges tényező kiküszöbölése után.

Ennek eredményeként a vér hormontartalma bizonyos szinten megmarad, ami a test funkcionális állapotától függ.

Ezenkívül a test általában kis mennyiségű hormont hoz létre a vérben (ez nem látható a bemutatott ábrán). Ilyen tartalék létezése azért lehetséges, mert a vérben sok hormon olyan állapotban van, amelyhez speciális transzportfehérjék társulnak. Például a tiroxin a tiroxint kötő globulinnal, a glükokortikoszteroidok pedig a transzkortin fehérjével társulnak. Az ilyen hormonok két formája - a transzportfehérjékkel társítva és szabadon - dinamikus egyensúlyi állapotban van a vérben.

Ez azt jelenti, hogy amikor az ilyen hormonok szabad formái megsemmisülnek, a kötött forma disszociációja bekövetkezik, és a hormon koncentrációja a vérben viszonylag állandó szinten marad. Így egy hormon komplex és egy transzportfehérje a hormon tartalékának tekinthető a szervezetben.

Az egyik legfontosabb kérdés az a kérdés, hogy az anyagcsere folyamatokban milyen változások figyelhetők meg a hormonok hatása alatt. Nevezzük ezt a részt:

^ A CÉGSEJTEKBEN MEGFIGYELŐ HATÁSOK A HORMONOK HATÁSA ALATT.

Nagyon fontos, hogy a hormonok ne okozzanak semmit újmetabolikus reakciók a célsejtben. Csak receptorfehérjével alkotnak komplexet. A hormonális jelnek a célsejtben történő továbbítása eredményeként be- vagy kikapcsolják azokat a sejtreakciókat, amelyek a sejtválaszt adják.

Ebben az esetben a következő fő hatások figyelhetők meg a célsejtben:

1) Az egyes fehérjék (köztük az enzimfehérjék) bioszintézisének sebességének változása;

2) A már létező enzimek aktivitásának változásai (például a foszforilezés eredményeként - amint azt már az adenilát-cikláz rendszer példáján bemutattuk)

3) A membránok permeabilitásának változásai a célsejtekben egyes anyagok vagy ionok esetében (például Ca + 2 esetében).

A hormonfelismerés mechanizmusairól már szóltak - a hormon csak egy speciális receptor fehérje jelenlétében lép kölcsönhatásba a célsejtdel (a receptorok szerkezetét és a sejtben való elhelyezkedését már megértették). Hozzátesszük, hogy a hormon kötődése a receptorhoz a környezet fizikai-kémiai paramétereitől - a pH-tól és a különböző ionok koncentrációjától - függ.

Különösen fontos a receptor fehérje molekulák száma a külső membránon vagy a célsejt belsejében. A test fiziológiai állapotától függően változik, betegségekkel vagy befolyás alatt gyógyszerek... Ez azt jelenti, hogy különböző körülmények között a célsejt reakciója a hormon működésére eltérő lesz.

A különböző hormonoknak különböző fizikai és kémiai tulajdonságaik vannak, és ettől függ bizonyos hormonok receptorainak elhelyezkedése. Szokás különbséget tenni a hormonok és a célsejtek kölcsönhatásának két mechanizmusa között:

Membránmechanizmus - amikor egy hormon egy receptorhoz kötődik a célsejt külső membránjának felületén;

Intracelluláris mechanizmus - amikor a hormon receptor a sejt belsejében van, azaz a citoplazmában vagy az intracelluláris membránokon.

Hormonok membrán hatásmechanizmusával:

Minden fehérje- és peptidhormon, valamint aminok (adrenalin, noradrenalin);

Az intracelluláris hatásmechanizmus:

Szteroid hormonok és aminosav származékok - tiroxin és trijód-tironin.

A hormonális jel sejt struktúrákba történő továbbítása az egyik mechanizmus révén történik. Például az adenilát-cikláz rendszeren keresztül vagy a Ca + 2 és a foszfoinozididok részvételével. Ez minden olyan membránra érvényes, amelyek membrános hatásmechanizmusúak. De az intracelluláris hatásmechanizmussal rendelkező szteroid hormonoknak, amelyek általában szabályozzák a fehérje bioszintézis sebességét, és receptorral rendelkeznek a célsejt magjának felületén, nincs szükségük további hírvivőkre a sejtben.

^ A szteroidok fehérjereceptorainak szerkezetének jellemzői.

A legtöbbet a mellékvese kéreg hormonjainak - a glükokortikoszteroidoknak (GCS) - a receptorai tanulmányozzák. Ennek a fehérjének három funkcionális régiója van:

1 - a hormonhoz való kötődéshez (C-terminális)

2 - a DNS-hez való kötődéshez (központi)

3 - antigén hely, amely egyszerre képes a promoter működésének modulálására a transzkripció során (N-terminális).

Az ilyen receptorok egyes helyeinek funkciói egyértelműen kiderülnek a nevükből. Nyilvánvaló, hogy a szteroidok receptorának ilyen szerkezete lehetővé teszi számukra, hogy befolyásolják a transzkripció sebességét a sejtben. Ezt megerősíti az a tény, hogy a szteroid hormonok hatására a sejt bizonyos fehérjéinek bioszintézise szelektíven stimulálódik (vagy gátolható). Ebben az esetben az mRNS képződésének gyorsulása (vagy lassulása) figyelhető meg. Ennek eredményeként bizonyos fehérjék (gyakran enzimek) szintetizált molekuláinak száma és az anyagcsere folyamatok sebessége változik.

A KÜLÖNBÖZŐ SZERKEZETŰ HORMONOK BIOSZINTÉZISE ÉS TITKÁLÁSA

^ Fehérje-peptid hormonok.

A fehérje és peptid hormonok képződése során az endokrin mirigyek sejtjeiben olyan polipeptid képződik, amely nem rendelkezik hormonális aktivitás... De egy ilyen molekula összetételében van egy fragmens (ek), amelyek tartalmazzák ennek a hormonnak az aminosav-szekvenciáját. Egy ilyen fehérjemolekulát pre-pro-hormonnak neveznek, és összetételében (általában az N-végén található) szerkezete van, amelyet vezetőnek vagy szignálszekvenciának neveznek (pre-). Ezt a szerkezetet hidrofób gyökök képviselik, és ez szükséges a molekula átjutásához a riboszómákból a membrán lipidrétegein keresztül az endoplazmatikus retikulum (EPR) ciszternáiba. Ugyanakkor a molekula membránon átmenő átmenete során a korlátozott proteolízis eredményeként a vezető (pre) szekvencia leválik, és egy prohormon jelenik meg az EPR-ben. Ezután az EPR rendszeren keresztül a prohormon a Golgi komplexbe kerül, és itt véget ér a hormon érése. A specifikus proteinázok hatására történő hidrolízis eredményeként a maradék (N-terminális) fragmens (pro-site) lehasad. A kialakult, specifikus biológiai aktivitású hormonmolekula bejut a szekréciós vezikulákba, és a szekréció pillanatáig felhalmozódik.

Ha a glikoproteinek komplex fehérjéiből (például az agyalapi mirigy follikulus-stimuláló (FSH) vagy pajzsmirigy-stimuláló (TSH) hormonjai) szintetizálódnak a hormonok az érés során, akkor a szénhidrát-komponens bekerül a hormon szerkezetébe.

Extrariboszomális szintézis is előfordulhat. Így szintetizálódik a tripeptid tiroliberin (hipotalamusz hormon).

^ Hormonok - aminosav-származékok

A mellékvesemag hormonjait ADRENALIN és NORADRENALIN szintetizálják a tirozinból, valamint a tiroid jódtartalmú hormonjait. Az adrenalin és a norepinefrin szintézise során a tirozin hidroxilezésen, dekarboxilezésen és metilezésen megy keresztül a metionin aminosav aktív formájának részvételével.

A pajzsmirigyben a jódtartalmú trijódtironin és tiroxin (tetraiodotironin) hormonok szintetizálódnak. A szintézis során a tirozin fenolos csoportját jódozzák. Különösen érdekes a jód metabolizmusa a pajzsmirigyben. A tiroglobulin-glikoprotein (TG) molekula molekulatömege meghaladja a 650 kDa-t. Ugyanakkor a TG-molekula tömegének körülbelül 10% -a szénhidrát, és legfeljebb 1% -a jód. Ez az ételben lévő jód mennyiségétől függ. A TG polipeptid 115 tirozin maradékot tartalmaz, amelyeket jód jódol, speciális enzim, tiroperoxidáz oxidál. Ezt a reakciót nevezzük jódszervezésnek, és a pajzsmirigy tüszőiben fordul elő. Ennek eredményeként a tirozin maradványaiból mono- és di-jodotirozin képződik. Ezek közül a kondenzáció eredményeként keletkező maradékok mintegy 30% -a átalakítható tri- és tetra-jod-tironinokká. A kondenzációt és a jódozást ugyanazon enzim, a pajzsmirigy-peroxidáz részvételével hajtják végre. A pajzsmirigyhormonok további érése bekövetkezik a mirigysejtekben - a TG-t a sejtek endocitózis révén felszívják, és egy másodlagos lizoszóma képződik a lizoszóma és az abszorbeált TG fehérje fúziójának eredményeként.

A lizoszómák proteolitikus enzimjei biztosítják a TG hidrolízisét, valamint a T3 és a T4 képződését, amelyek az extracelluláris térbe választódnak ki. A mono- és a dijód-tirozint egy speciális enzim, a jód-dináz segítségével jódmentesítik, és a jód újraszervezhető. A pajzsmirigyhormonok szintézisére a szekréció gátlásának mechanizmusa a negatív visszacsatolás típusa alapján jellemző (T 3 és T 4 gátolja a TSH felszabadulását).

^ Szteroid hormonok.

A szteroid hormonokat a koleszterinből (27 szénatom), a koleszterint az acetil-CoA szintetizálja.

A koleszterin szteroid hormonokká alakul a következő reakciók révén:

Az oldalsó radikális hasítása

További mellékgyökök képződése a hidroxilezési reakció eredményeként speciális monooxigenáz-enzimek (hidroxilázok) felhasználásával - leggyakrabban a 11., 17. és 21. pozícióban (néha a 18. helyen). A szteroid hormonok szintézisének első szakaszában először prekurzorok (pregnenolon és progeszteron) képződnek, majd más hormonok (kortizol, aldoszteron, nemi hormonok). A kortikoszteroidok aldoszteront, mineralokortikoidokat képezhetnek.

^ HORMONOK Titka.

A központi idegrendszer szabályozza. A szintetizált hormonok szekréciós granulátumokban halmozódnak fel. Idegimpulzusok hatására vagy más endokrin mirigyekből (trópusi hormonok) érkező jelek hatására exocitózis következtében degranuláció és a hormon vérbe történő felszabadulása következik be.

A szabályozás mechanizmusait általában az endokrin funkció megvalósításának mechanizmusának diagramja mutatja be.

^ HORMONOK SZÁLLÍTÁSA.

A hormonok transzportját az oldhatóságuk határozza meg. A hidrofil természetű hormonokat (például fehérje-peptid hormonokat) általában szabad formában szállítja a vér. A szteroid hormonok, a jódot tartalmazó pajzsmirigyhormonok a vérplazma fehérjeivel komplexek formájában szállulnak. Ezek lehetnek specifikus transzportfehérjék (alacsony molekulatömegű transzport globulinok, tiroxint kötő fehérjék; transzkortint szállító kortikoszteroidok) és nem specifikus transzport (albumin).

Már elmondták, hogy a hormonok koncentrációja a véráramban nagyon alacsony. És a test fiziológiai állapotának megfelelően változhat. Az egyes hormonok tartalmának csökkenésével olyan állapot alakul ki, amelyet a megfelelő mirigy hipofunkciójának jellemez. Ezzel szemben a hormontartalom növekedése hiperfunkció.

A hormonok koncentrációjának állandóságát a vérben a hormon katabolizmus folyamatai is biztosítják.

^ A HORMONOK KATABOLIZMUSA.

A fehérje-peptid hormonok proteolízison mennek keresztül, és egyes aminosavakra bomlanak. Ezek az aminosavak tovább jutnak a dezaminálás, a dekarboxilezés, a transzaminálás és a végtermékekké bomlanak: NH 3, CO 2 és H 2 O.

Hormonok - az aminosavszármazékok oxidatív dezaminálódáson és további oxidáción mennek keresztül CO 2 és H 2 O szintre. A szteroid hormonok különböző módon bomlanak le. A szervezetnek nincsenek olyan enzimrendszerei, amelyek biztosítanák lebontásukat. Mi történik katabolizmusuk alatt?

Alapvetõen a mellékgyökök módosulása következik be. További hidroxilcsoportokat vezetünk be. A hormonok hidrofilebbé válnak. Molekulák képződnek, amelyek a szterán szerkezete, amelynek keto csoportja a 17. pozícióban van. Ebben a formában a szteroid nemi hormonok katabolizmusának termékei kiválasztódnak a vizelettel, és 17-KETOSTEROIDOK-nak nevezik őket. Mennyiségük meghatározása a vizeletben és a vérben megmutatja a nemi hormonok tartalmát a szervezetben.