Hormonii - sunt substanțe biologic active care sunt sintetizate în cantități mici în celule specializate ale sistemului endocrin și prin fluid circulant (de exemplu, sânge) livrate la celulele țintă în care își exercită acțiunea de reglementare.
Hormoni, cum ar fi alte molecule de semnalizare au unele proprietăți comune.
PROPRIETĂȚI GENERALE ALE Hormoni.
1) separate de celulele care le produc în spațiul extracelular;
2) nu sunt componente structurale ale celulelor și nu sunt utilizate ca sursă de energie.
3) capabil să interacționeze în mod specific cu celule cu receptori pentru hormonul.
4) posedă activitate biologică foarte ridicată - acționează eficient asupra celulelor la concentrații foarte mici (aproximativ 10 -6 - 10 -11 mol / l).
Mecanismele de acțiune ale hormonului.
Hormonii afectează celulele țintă.
Celule țintă - o celulă care interacționează în mod specific cu hormoni prin proteine receptor speciale. Aceste proteine de receptori sunt situate pe membrana externă a celulei sau în citoplasmă sau membrana nucleară și alte organite celulare.
mecanisme biochimice de transmitere a semnalului emis de hormon în celulele țintă.
Orice proteină receptor este format din cel puțin două domenii (site-uri), care asigură două funcții:
- conversia și transmiterea semnalului rezultant în celulă.
Cum proteină receptor recunoaște molecula de hormon cu care poate interacționa cu?
Unul dintre proteine receptor-domeniu încorporează o regiune complementară cu orice parte a moleculei de semnalizare. Legarea receptorului cu molecula de semnalizare este similar cu procesul de formare a complexului enzimă-substrat este determinat de magnitudine și afinitate constantele.
1. sinteza proteinelor receptor deficient înrudite.
2. Asociat cu modificarea structurii receptorilor - defecte genetice.
3. Asociat cu blocarea anticorpilor proteină receptor.
Mecanismele de acțiune ale hormonilor asupra celulei țintă.
În funcție de structura hormonului are două tipuri de interacțiune. Dacă molecula lipofilă este un hormon, (de exemplu, hormoni steroizi), poate pătrunde prin stratul exterior al membranei lipidice a celulelor țintă. În cazul în care molecula este mare sau este polară, este imposibil să pătrundă în celulă. De aceea, receptorii hormonului lipofilă sunt în interiorul celulelor țintă și pentru hidrofile - receptori se găsesc în membrana externă.
Pentru răspunsul celular la semnalele hormonale în cazul moleculelor hidrofilice care acționează mecanismul de transducție a semnalului intracelular. Acest lucru se întâmplă cu participarea unei substanțe numite „al doilea mesager“. hormoni Molecule sunt foarte diverse în formă, iar „de al doilea mesager“ - nr.
fiabilitatea transmisiei semnalului oferă o foarte mare afinitate a hormonului la proteina receptor.
Care sunt mediatorii care sunt implicate în umoral intracelulară de transmitere a semnalului? Aceste nucleotide ciclice (AMPc și GMPc), inositol trifosfat, care leagă calciu proteină - calmodulină, ionii de calciu, enzime implicate în sinteza de nucleotide ciclice, precum și proteine - enzime de fosforilare a proteinelor. Toate aceste substanțe sunt implicate în reglarea activității unor sisteme enzimatice din celulele țintă.
Să examinăm mai în detaliu mecanismele de acțiune ale hormonilor și a mediatorilor intracelulari. Există două metode majore de transmitere a semnalului în celulele țintă prin molecule cu mecanism de acțiune cu membrană de semnalizare:
1. adenilat ciclaza (sau guanilat ciclazei) SISTEM
2. fosfoinozitidică MECANISM
Principalele componente: receptor de membrana de proteine, G-proteina enzimei adenilat ciclaza, guanozin trifosfat, protein kinaza.
Mai mult decât atât, pentru funcționarea normală a sistemului adenilatciclază necesită ATP.
Schema sistemului adenilat ciclaza este prezentat mai jos:
După cum se vede din figură, un receptor de proteină, G-proteine, care sunt aranjate lângă și enzimă GTP (adenilat ciclazei) sunt încorporate în membrana celulară.
Până la acțiunea hormonului, aceste componente sunt în stare dissotsiirovannnom, iar după formarea unei molecule de semnalizare complexat cu proteină receptor modificări conformaționale apar G-proteină. Ca urmare, una dintre subunități ale proteinei G dobândește capacitatea de a lega GTP.
Complexul "G-protein-GTP" activează adenilat ciclaza. Adenilat ciclaza începe să se transforme în mod activ molecula ATP în c-AMP.
c-AMP are capacitatea de a activa enzime specifice - protein kinaze care catalizează fosforilarea reacțiilor diferitelor proteine care implică ATP. În această parte a moleculei de proteină cuprinde resturi de acid fosforic. Rezultatul principal al acestui proces este schimbarea fosforilare a activității proteinelor fosforilate. In diferite tipuri de celule în fosforilarea activarea adenilat ciclazei sistemului proteine expuse cu diferite activități funcționale. De exemplu, poate fi enzime, proteine nucleare, proteine membrana. Ca rezultat al reacției fosforilării proteinelor poate deveni activă funcțional sau inactiv.
Astfel de procese vor duce la modificări ale ratei proceselor biochimice in celula tinta.
Activarea sisttemy adenilatciclaza durează un timp foarte scurt, deoarece proteina G la legarea la adenilat ciclaza începe să prezinte activitate GTPase. După hidroliza GTP G-proteina își recapătă conformația și încetează să activeze adenilil ciclaza. Ca urmare, se oprește formarea de răspuns AMPc.
În plus participanții la sistem adenilat ciclazei în anumite celule țintă sunt proteine receptor asociate cu proteinele G, care conduc la inhibarea adenilat ciclazei. În acest complex „GTP-G-proteină“ inhibă adenilat ciclaza.
Când se oprește formarea de reacții de fosforilare AMPc în celulă nu se oprește imediat: în timp ce persistă molecula cAMP - va continua procesul de activare a protein kinaze. Pentru a termina cAMP în celule există o enzimă specială - fosfodiesterazei care catalizează reacția de hidroliză a 3“, 5'-ciclic-AMP la AMP.
Unele substanțe cu acțiune inhibitoare asupra fosfodiesterazei (de exemplu, cafeină alcaloid, teofilina), contribuie la menținerea și creșterea concentrației de AMP ciclic în celule. Sub influența acestor substanțe în lungimea corpului de activarea sistemului adenilat ciclaza devine mai mare, care este îmbunătățită prin acțiunea hormonului.
Mai mult adenilat ciclaza sau sisteme guanilatciclazei există și mecanism de transmitere a informațiilor în interiorul celulelor țintă cu inositol trifosfat și ioni de calciu.
inositol trifosfat este o substanță care este derivată de lipide complexe - inozitol. Este format ca rezultat al enzimei speciale - fosfolipaza „C“, care este activat ca urmare a modificărilor conformaționale în receptor domeniul intracelular proteina de membrana.
Această enzimă hidrolizează legătura fosfoester într-o moleculă-fosfatidil inozitol-4,5-bifosfat și rezultat format diacylglycerol și inozitol trifosfat.
Este cunoscut faptul că formarea diacylglycerol și inositol trifosfat crește concentrația calciului ionizat din interiorul celulei. Acest lucru duce la activarea multor proteine dependente de calciu in interiorul celulelor, inclusiv protein kinaza activată diferită. Aici, ca și în activarea sistemului adenilat ciclaza, o etapă de transmitere a semnalului este fosforilarea proteinelor intracelulare, ceea ce conduce la un răspuns fiziologic al celulei la acțiunea hormonului.
In mecanismul fosfoinositid de semnalizare în celula țintă este implicată proteină specială de legare de calciu - calmodulin. Această proteină cu greutate moleculară mică (17 kDa), 30% constând din încărcate negativ aminoacizi (Glu, Asp), și, prin urmare, capabilă în mod activ lega Ca + 2. O molecula calmodulin are patru situsuri de legare de calciu. După reacția cu Ca + 2 molecule supuse unor modificări conformaționale și complexe calmodulin „-kalmodulin Ca + 2“ devine capabil să regleze activitatea (alosteric inhiba sau activa) Multe enzime - adenilciclazei, fosfodiesteraze, Ca + 2, Mg + 2 -ATPaza și diferite protein kinaze.
In diferite celule prin expunerea complexului „Ca +2 -kalmodulin“ pe izozime aceeași enzimă (de exemplu, adenilat ciclaza tip diferit), în unele cazuri, există activare, iar în altele - inhibarea reacției formării cAMP. Aceste efecte diferite apar deoarece centrele alosterice izoenzime pot include diverși radicali amino și reacția lor la acțiunea complexului de Ca +2 -kalmodulin va varia.
Astfel, ca un „al doilea mesager“ pentru transmiterea semnalelor de la hormoni in celule tinta pot fi:
- nucleotide ciclice (cAMP și cGMP);
mecanisme de transfer de informații de la hormoni în celulele țintă prin intermediul acestor intermediari au caracteristici comune:
1. o etapă de transmitere a semnalului este fosforilarea proteinelor
2. Încetarea activării are loc ca urmare a unor mecanisme speciale inițiate de participanții la procese - există mecanisme de feedback negativ.
Hormonii sunt reglatori umorale majore ale funcțiilor fiziologice, și sunt acum bine cunoscute pentru proprietățile lor, procesele și mecanismele de acțiune biosintetice.
Semne prin care hormonii sunt diferite de alte molecule de semnalizare:
1. Sinteza hormonilor apar în celulele endocrine specifice. În acest caz, sinteza hormonilor este funcția principală a celulelor endocrine.
2. Hormonii secretat in sange, de obicei în venoase și, uneori, limfă. Alte molecule de semnalizare pot ajunge la celulele țintă, fără secreție în lichidul circulant.
3. Efectul Telekrinny (sau actiune la distanta) - hormoni acționează asupra celulelor țintă la bolschoy distanță de locul sintezei.
Hormonii sunt substanțe foarte specifice în ceea ce privește celulele țintă și posedă o activitate biologică foarte ridicată.
Structura chimică a hormonilor.
Structura hormonului poate fi diferit. În prezent, acesta este descris și a alocat aproximativ 160 de hormoni diferite de la diferite organisme multicelulare. Pe structura chimică a hormonilor pot fi clasificate în trei categorii:
1. Hormonii de proteine și peptide;
2. Derivații de aminoacizi;
3. hormoni steroizi.
Prima clasă include hormonii hipotalamus si hipofizari (in aceste glande peptide sintetizate și anumite proteine) și hormoni pancreatici și glandele paratiroide și unul dintre hormonii tiroidieni.
A doua clasă include amine care sunt sintetizate în medulosuprarenalei și în epifiza și hormoni tiroidieni contin iod.
A treia clasa - hormoni steroizi, care sunt sintetizate în cortexul suprarenal și gonadelor. Conform cu numărul de atomi de carbon de steroizi se disting unele de altele:
C21 - hormoni suprarenalieni și progesteron;
C19 - hormoni masculini - androgeni si testosteron;
C18 - hormoni sexuali feminini - estrogeni.
Comună tuturor este steroidul nucleul prezenței ciclopentanoperhidrofenantren, care este reprezentată în figură.