Hormonlar, organlardaki çeşitli düzenleyici mekanizmaları ve metabolik süreçleri birbirine bağlayan bütünleştirici unsurlar olarak işlev görür. Farklı organlarda ve merkezi sinir sisteminde meydana gelen sinyallerin transferini sağlayan kimyasal aracılar rolünü oynarlar. Hücreler hormonlara farklı tepki verir.
Adenilat siklaz sistemi aracılığıyla, elementler hedef hücredeki biyokimyasal süreçlerin hızını etkiler. Bu sistemi ayrıntılı olarak düşünün.
Fizyolojik etki
Hücrelerin hormonların etkisine tepkisi, kimyasal yapısına ve etkilediği hücre tipine bağlıdır.
Kandaki hormon konsantrasyonu oldukça düşüktür. Adenilat siklaz sisteminin katılımıyla enzimin aktivasyon mekanizmasını tetiklemek için, bunların tanınmaları ve daha sonra reseptörlerle ilişkilendirilmeleri gerekir - yüksek özgüllüğe sahip özel proteinler.
Fizyolojik etki, örneğin hormonun konsantrasyonu gibi çeşitli faktörler tarafından belirlenir. Hız tarafından belirleniresas olarak karaciğerde meydana gelen çürüme sırasında inaktivasyon ve metabolitlerle birlikte atılma hızı. Fizyolojik etki, hormonun taşıyıcı proteinlere olan afinitesinin derecesine bağlıdır. Tiroid ve steroid elementleri, proteinlerle birlikte kan dolaşımında hareket eder. Hedef hücrelerdeki reseptörlerin sayısı ve türü de belirleyici faktörlerdir.
Uyarıcı Sinyaller
Hormonların sentez ve salgılanma süreçleri, merkezi sinir sistemine yönlendirilen iç ve dış uyarılar tarafından uyarılır. Nöronlar bu sinyalleri hipotalamusa taşır. Burada onlardan dolayı statinlerin ve liberinlerin (peptid salan hormonlar) sentezi uyarılır. Bunlar da ön hipofiz bezindeki elementlerin sentezini ve salgılanmasını engeller (bastırır) veya uyarır. Bu kimyasal bileşenlere üçlü hormonlar denir. Periferik endokrin bezlerinde elementlerin üretimini ve salgılanmasını uyarırlar.
Hormon belirtileri
Diğer sinyal molekülleri gibi, bu elementler de bir dizi ortak özelliği paylaşır. Hormonlar:
- Kendilerini üreten hücrelerden hücre dışı boşluğa atılır.
- Enerji kaynağı olarak kullanılmaz.
- Hücrelerin yapısal elemanları değildirler.
- Belirli bir hormon için özel reseptörlere sahip hücrelerle belirli bir ilişki kurma yeteneğine sahiptir.
- Yüksek biyolojik aktivitede farklılık gösterir. Küçük konsantrasyonlarda bile hormonlar hücreleri etkili bir şekilde etkileyebilir.
Hedef Hücreler
Hormonlarla etkileşimleri özel reseptör proteinleri tarafından sağlanır. Dış zarda, sitoplazmada, nükleer zarda ve diğer organellerde bulunurlar.
Herhangi bir reseptör proteininde iki alan (bölge) vardır. Onlar sayesinde işlevler uygulanır:
- Hormon tanıma.
- Alınan dürtünün hücreye dönüştürülmesi ve iletilmesi.
Reseptörlerin özellikleri
Protein alanlarından birinde, sinyal molekülünün bazı elementlerini tamamlayıcı (karşılıklı tamamlayıcı) olan bir bölge vardır. Reseptörün ona bağlanması, enzim-substrat kompleksinin oluşum sürecine benzer ve afinite sabiti tarafından belirlenir.
Alıcıların çoğu şu anda iyi anlaşılmamıştır. Bu, izolasyon ve saflaştırmanın karmaşıklığının yanı sıra hücrelerdeki her bir reseptör tipinin son derece düşük içeriğinden kaynaklanmaktadır. Ancak hormonların reseptörlerle etkileşiminin fizikokimyasal nitelikte olduğu bilinmektedir. aralarında hidrofobik ve elektrostatik bağlar oluşur.
Bir hormon ve bir reseptörün etkileşimine, ikincisinde konformasyonel değişiklikler eşlik eder. Sonuç olarak, sinyal molekülünün reseptör ile kompleksi aktive edilir. Aktif durumda olmak, gelen sinyale belirli bir hücre içi yanıtı tetikleyebilir. Reseptörlerin sentezi veya sinyal molekülleri ile etkileşime girme yeteneği bozulduğunda, hastalıklar ortaya çıkar - endokrin bozuklukları.
Şunlarla ilgili olabilir:
- Sentez eksikliği.
- Reseptör proteinlerinin yapısındaki değişiklikler (genetik bozukluklar).
- Reseptörleri antikorlarla bloke etme.
Etkileşim türleri
Hormon molekülünün yapısına göre farklılık gösterirler. Lipofilik ise, hedeflerin dış zarındaki lipid tabakasına nüfuz edebilir. Bir örnek steroid hormonlarıdır. Molekülün boyutu önemliyse, hücreye giremez. Buna göre, lipofilik hormonlar için alıcılar hedeflerin içinde ve hidrofilik hormonlar için - dışarıda, dış zarda bulunur.
İkinci aracılar
Hidrofilik moleküllerden hormonal bir sinyale yanıt almak, dürtü iletiminin hücre içi mekanizması tarafından sağlanır. Sözde ikinci aracılar aracılığıyla çalışır. Buna karşılık, hormon moleküllerinin şekilleri oldukça çeşitlidir.
Siklik nükleo titler (cGMP ve cAMP), kalmodulin (kalsiyum bağlayıcı protein), kalsiyum iyonları, inositol trifosfat, siklik nükleotidlerin sentezinde yer alan enzimler ve protein fosforilasyonu "ikinci haberciler" olarak işlev görür.
Adenilat siklaz sistemi yoluyla hormonların etkisi
Sinyal öğelerinden hedef hücrelere bir dürtü iletmenin 2 ana yolu vardır:
- Adenilat seklaz (guanilat siklaz) sistemi.
- Fosfoinositid mekanizması.
Hormonların adenilat siklaz sistemi yoluyla etki şeması şunları içerir: G proteini, protein kinazlar,reseptör proteini, guanozin trifosfat, adenilat çeklaz enzimi. Bu maddelere ek olarak, sistemin normal çalışması için ATP de gereklidir.
GTP ve adenilat siklazın yakınında bulunan reseptör, G proteini hücre zarında yerleşiktir. Bu unsurlar ayrışmış durumdadır. Sinyal molekülü ve reseptör protein kompleksinin oluşumundan sonra G proteininin yapısı değişir. Sonuç olarak, alt birimlerinden biri GTP ile etkileşim kurma yeteneği kazanır.
Oluşturulan kompleks "G proteini + GTP", adenilat siklazı aktive eder. O da ATP moleküllerini cAMP'ye dönüştürmeye başlar. Spesifik enzimleri - protein kinazları aktive edebilir. Bu nedenle, çeşitli protein moleküllerinin ATP'nin katılımıyla fosforilasyon reaksiyonları katalize edilir. Proteinlerin bileşimi aynı zamanda fosforik asit kalıntılarını da içerir.
Adenilat siklaz sistemindeki hormonların etki mekanizması nedeniyle, fosforile edilmiş proteinin aktivitesi değişir. Farklı hücre türlerinde, farklı fonksiyonel aktiviteye sahip proteinler etkilenir: nükleer veya membran molekülleri ve ayrıca enzimler. Fosforilasyonun bir sonucu olarak, proteinler fonksiyonel olarak aktif veya inaktif hale gelebilir.
Adenilat siklaz sistemi: biyokimya
Yukarıda açıklanan etkileşimler nedeniyle, hedefteki biyokimyasal süreçlerin oranı değişir.
Adenilat siklaz sisteminin aktivasyonunun önemsiz süresi hakkında söylemek gerekir. Kısalık, G proteininin enzime bağlandıktan sonraGTPase etkinliği görünmeye başlar. GTP hidrolizinden sonra konformasyonu geri yükler ve adenilat siklaz üzerinde hareket etmeyi bırakır. Bu, cAMP oluşum reaksiyonunun sona ermesine yol açar.
Engelleme
Adenilat siklaz sistemi şemasındaki doğrudan katılımcılara ek olarak, bazı hedeflerde enzimin inhibisyonuna yol açan G molekülleri ile ilişkili reseptörler vardır. Adenilasetklaz, "GTP + G proteini" kompleksi tarafından inhibe edilir.
cAMP üretimi durduğunda fosforilasyon hemen durmaz. Moleküller var olduğu sürece protein kinazların aktivasyonu devam edecektir. cAMP'nin etkisini durdurmak için hücreler özel bir enzim - fosfodiesteraz kullanır. 3', 5'-siklo-AMP'nin AMP'ye hidrolizini katalize eder.
Fosfodiesteraz üzerinde inhibitör etkisi olan bazı bileşikler (örneğin, teofilin, kafein), siklo-AMP konsantrasyonunun korunmasına ve artmasına yardımcı olur. Bu maddelerin etkisi altında adenilat siklaz haberci sisteminin aktivasyon süresi. Başka bir deyişle, hormonun etkisi artar.
İnositol trifosfat
Adenilat siklaz sinyal iletim sisteminin yanı sıra başka bir sinyal iletim mekanizması daha vardır. Kalsiyum iyonları ve inositol trifosfat içerir. İkincisi, inositol fosfatidden (karmaşık bir lipid) türetilen bir maddedir.
İnositol trifosfat, hücre içi alandaki konformasyonel değişiklikler sırasında aktive olan özel bir enzim olan fosfolipaz "C"nin etkisi altında oluşur.hücre zarı reseptörü.
Bu enzimin etkisiyle, fosfatidil-inositol-4,5-bifosfat molekülünün fosfoester bağı hidrolize olur. Sonuç olarak, inositol trifosfat ve diaçilgliserol oluşur. Bunların oluşumu, hücrede iyonize kalsiyum içeriğinde bir artışa yol açar. Bu, protein kinazlar dahil olmak üzere çeşitli kalsiyuma bağımlı protein moleküllerinin aktivasyonuna katkıda bulunur.
Bu durumda, adenilat siklaz sisteminin başlatılmasında olduğu gibi, protein fosforilasyonu hücre içinde uyarı iletiminin aşamalarından biri olarak işlev görür. Hormonun etkisine hücrenin fizyolojik bir tepki vermesine yol açar.
Bağlantı elemanı
Fosfoinositid mekanizmasının işleyişinde özel bir protein olan kalmodulin yer alır. Bileşiminin üçte biri, negatif yüklü amino asitlerden (Asp, Glu) oluşur. Bu bakımdan Ca+2'yi aktif olarak bağlayabilmektedir.
Bir kalmodulin molekülünde 4 bağlanma yeri vardır. Ca + 2 ile etkileşim sonucunda kalmodulin molekülünde konformasyonel değişiklikler başlar. Sonuç olarak, Ca + 2-kalmodulin kompleksi birçok enzimin aktivitesini düzenleme yeteneği kazanır: fosfodiesteraz, adenilat siklaz, Ca + 2, Mg + 2 - ATPaz ve ayrıca çeşitli protein kinazlar.
Nüanslar
Farklı hücrelerde, Ca + 2-kalmodulin kompleksinin bir enzimin izoenzimleri üzerindeki etkisi altında (örneğin, çeşitli tiplerde adenilat siklaz üzerinde), bir durumda aktivasyon gözlenir ve diğerinde - cAMP oluşumunun inhibisyonu. Bunun nedeni, izoenzimlerdeki allosterik merkezlerinfarklı amino asit radikallerini içerebilir. Buna göre, kompleksin etkisine tepkileri farklı olacaktır.
Ekstra
Gördüğünüz gibi, "ikinci haberciler" adenilat siklaz sisteminde ve yukarıda açıklanan süreçlerde yer alır. Fosfoinositid mekanizması çalıştığında, bunlar:
- Döngüsel nükleotidler. Adenilat siklaz sisteminde olduğu gibi bunlar c-GMP ve c-AMP'dir.
- Kalsiyum iyonları.
- Sa-kalmodulin kompleksi.
- Diasilgliserol.
- İnositol trifosfat. Bu element aynı zamanda adenilat siklaz sistemindeki sinyal iletiminde de yer alır.
Yukarıdaki aracıları içeren hedefler içindeki hormon moleküllerinden sinyal verme mekanizmalarının birkaç ortak özelliği vardır:
- Bilgi aktarımının aşamalarından biri protein fosforilasyonu sürecidir.
- Aktivasyon, özel mekanizmaların etkisi altında durur. Süreç katılımcılarının kendileri tarafından başlatılırlar (olumsuz geribildirim mekanizmalarının etkisi altında).
Sonuç
Hormonlar, vücuttaki fizyolojik fonksiyonların ana hümoral düzenleyicileri olarak hareket eder. Endokrin bezlerinde üretilirler veya spesifik endokrin hücreler tarafından üretilirler. Hormonlar lenf, kana salınır ve hedef hücreler üzerinde uzak (endokrin) bir etkiye sahiptir.
Şu anda bu moleküllerin özellikleriyeterince iyi çalışılmış. Biyosentezlerinin süreçleri ve vücut üzerindeki ana etki mekanizmaları bilinmektedir. Bununla birlikte, hormonların ve diğer bileşiklerin etkileşiminin özellikleriyle ilgili hala çözülmemiş birçok gizem vardır.
