هورمون ها به عنوان عناصر یکپارچه ای عمل می کنند که مکانیسم های تنظیمی مختلف و فرآیندهای متابولیک را در اندام ها به هم مرتبط می کنند. آنها نقش واسطه های شیمیایی را ایفا می کنند که انتقال سیگنال هایی را که در اندام های مختلف و در سیستم عصبی مرکزی رخ می دهد، تضمین می کنند. سلول ها به هورمون ها متفاوت پاسخ می دهند.
از طریق سیستم آدنیلات سیکلاز، عناصر بر سرعت فرآیندهای بیوشیمیایی در سلول هدف تأثیر می گذارند. این سیستم را با جزئیات در نظر بگیرید.
اثر فیزیولوژیکی
پاسخ سلول ها به عملکرد هورمون ها به ساختار شیمیایی آن و همچنین نوع سلولی که بر آن تأثیر می گذارد بستگی دارد.
غلظت هورمون ها در خون بسیار پایین است. برای تحریک مکانیسم فعال سازی آنزیم با مشارکت سیستم آدنیلات سیکلاز، باید آنها را شناسایی کرد و سپس با گیرنده ها - پروتئین های ویژه با ویژگی بالا مرتبط شد.
اثر فیزیولوژیکی توسط عوامل مختلفی تعیین می شود، به عنوان مثال، غلظت هورمون. با سرعت مشخص می شودغیرفعال شدن در هنگام پوسیدگی که عمدتاً در کبد اتفاق می افتد و سرعت دفع آن همراه با متابولیت ها. اثر فیزیولوژیکی بستگی به میزان میل ترکیبی هورمون با پروتئین های حامل دارد. عناصر تیروئید و استروئید همراه با پروتئین ها در امتداد جریان خون حرکت می کنند. تعداد و نوع گیرنده‌های روی سلولهای هدف نیز عوامل تعیین‌کننده هستند.
سیگنالهای محرک
فرآیندهای سنتز و ترشح هورمون ها توسط تکانه های داخلی و خارجی هدایت شده به سیستم عصبی مرکزی تحریک می شود. نورون ها این سیگنال ها را به هیپوتالاموس می برند. در اینجا، به دلیل آنها، سنتز استاتین ها و لیبرین ها (هورمون های آزاد کننده پپتید) تحریک می شود. آنها به نوبه خود سنتز و ترشح عناصر را در غده هیپوفیز قدامی مهار (سرکوب) یا تحریک می کنند. این اجزای شیمیایی هورمون های سه گانه نامیده می شوند. آنها تولید و ترشح عناصر را در غدد درون ریز محیطی تحریک می کنند.
علائم هورمون
مانند سایر مولکول های سیگنالینگ، این عناصر دارای تعدادی ویژگی مشترک هستند. هورمون ها:
- از سلولهایی که آنها را تولید می کنند به فضای خارج سلولی دفع می شود.
- به عنوان منبع انرژی استفاده نمی شود.
- آنها عناصر ساختاری سلول نیستند.
- توانایی برقراری ارتباط خاص با سلول هایی که گیرنده های خاصی برای یک هورمون خاص دارند.
- در فعالیت بیولوژیکی بالا متفاوت است. حتی در غلظت‌های کوچک، هورمون‌ها می‌توانند به طور موثر بر سلول‌ها تأثیر بگذارند.
سلولهای هدف
برهم کنش آنها با هورمون ها توسط پروتئین های گیرنده ویژه تامین می شود. آنها در غشای خارجی، در سیتوپلاسم، روی غشای هسته ای و سایر اندامک ها یافت می شوند.
در هر پروتئین گیرنده دو حوزه (محل) وجود دارد. با توجه به آنها، توابع پیاده سازی می شوند:
- تشخیص هورمون.
- تبدیل و انتقال تکانه دریافتی به سلول.
ویژگی های گیرنده
در یکی از حوزه های پروتئینی، جایگاهی وجود دارد که مکمل (متقابل مکمل) برخی از عناصر مولکول سیگنال است. اتصال گیرنده به آن شبیه فرآیند تشکیل کمپلکس آنزیم-سوبسترا است و با ثابت میل تعیین می شود.
اکثر گیرنده ها در حال حاضر به خوبی شناخته نشده اند. این به دلیل پیچیدگی جداسازی و خالص سازی آنها و همچنین محتوای بسیار کم هر نوع گیرنده در سلول ها است. با این حال، مشخص شده است که تعامل هورمون ها با گیرنده ها ماهیت فیزیکی و شیمیایی دارد. پیوندهای آبگریز و الکترواستاتیک بین آنها تشکیل می شود.
برهم کنش یک هورمون و یک گیرنده با تغییرات ساختاری در دومی همراه است. در نتیجه، مجموعه مولکول سیگنال با گیرنده فعال می شود. با قرار گرفتن در حالت فعال، قادر به تحریک یک پاسخ درون سلولی خاص به سیگنال ورودی است. هنگامی که سنتز یا توانایی گیرنده‌ها برای تعامل با مولکول‌های سیگنال‌دهنده مختل می‌شود، بیماری‌ها ظاهر می‌شوند - اختلالات غدد درون ریز.
ممکن است مربوط به:
- فقدان سنتز.
- تغییر در ساختار پروتئین های گیرنده (اختلالات ژنتیکی).
- انسداد گیرنده ها با آنتی بادی.
انواع تعامل
بسته به ساختار مولکول هورمون متفاوت هستند. اگر چربی دوست باشد، قادر است به لایه لیپیدی در غشای خارجی اهداف نفوذ کند. یک مثال هورمون های استروئیدی است. اگر اندازه مولکول قابل توجه باشد، نمی تواند به داخل سلول نفوذ کند. بر این اساس، گیرنده‌های هورمون‌های لیپوفیل در داخل هدف و برای هورمون‌های آبدوست در خارج، روی غشای خارجی قرار دارند.
واسطه دوم
دریافت پاسخ به سیگنال هورمونی از مولکول های آبدوست توسط مکانیسم درون سلولی انتقال تکانه فراهم می شود. از طریق به اصطلاح واسطه های دوم عمل می کند. در مقابل، مولکول های هورمون از نظر شکل کاملاً متنوع هستند.
نوکلئوتیدهای حلقوی (cGMP و cAMP)، کالمودولین (پروتئین اتصال دهنده به کلسیم)، یون های کلسیم، اینوزیتول تری فسفات، آنزیم های دخیل در سنتز نوکلئوتیدهای حلقوی و فسفوریلاسیون پروتئین به عنوان "پیام رسان دوم" عمل می کنند.
عمل هورمون ها از طریق سیستم آدنیلات سیکلاز
2 راه اصلی برای انتقال یک ضربه به سلول های هدف از عناصر سیگنال وجود دارد:
- سیستم آدنیلات سکلاز (گوانیلات سیکلاز).
- مکانیسم فسفوئینوزیتید.
طرح عمل هورمون ها از طریق سیستم آدنیلات سیکلاز شامل: پروتئین G، پروتئین کینازها،پروتئین گیرنده، گوانوزین تری فسفات، آنزیم آدنیلات سکلاز. علاوه بر این مواد، ATP نیز برای عملکرد طبیعی سیستم ضروری است.
گیرنده، پروتئین G، که در نزدیکی آن GTP و آدنیلات سیکلاز قرار دارند، در غشای سلولی ساخته می شوند. این عناصر در حالت تفکیک قرار دارند. پس از تشکیل کمپلکس مولکول سیگنال و پروتئین گیرنده، ترکیب پروتئین G تغییر می کند. در نتیجه، یکی از زیر واحدهای آن توانایی تعامل با GTP را به دست می‌آورد.
کمپلکس تشکیل شده "پروتئین G + GTP" آدنیلات سیکلاز را فعال می کند. او به نوبه خود شروع به تبدیل مولکول های ATP به cAMP می کند. این می تواند آنزیم های خاص - پروتئین کینازها را فعال کند. به همین دلیل، واکنش های فسفوریلاسیون مولکول های مختلف پروتئین با مشارکت ATP کاتالیز می شود. ترکیب پروتئین ها به طور همزمان شامل بقایای اسید فسفریک است.
به دلیل مکانیسم اثر هورمون ها در سیستم آدنیلات سیکلاز، فعالیت پروتئین فسفریله تغییر می کند. در انواع مختلف سلول ها، پروتئین های فعالیت عملکردی متفاوت تحت تأثیر قرار می گیرند: مولکول های هسته ای یا غشایی و همچنین آنزیم ها. در نتیجه فسفوریلاسیون، پروتئین ها می توانند از نظر عملکردی فعال یا غیر فعال شوند.
سیستم آدنیلات سیکلاز: بیوشیمی
به دلیل فعل و انفعالاتی که در بالا توضیح داده شد، سرعت فرآیندهای بیوشیمیایی در هدف تغییر می کند.
باید در مورد مدت زمان ناچیز فعال شدن سیستم آدنیلات سیکلاز گفت. اختصار به این دلیل است که پروتئین G پس از اتصال به آنزیمفعالیت GTPase شروع به ظاهر شدن می کند. این ترکیب را پس از هیدرولیز GTP بازیابی می کند و روی آدنیلات سیکلاز عمل نمی کند. این منجر به خاتمه واکنش تشکیل cAMP می شود.
مهار
علاوه بر شرکت کنندگان مستقیم در طرح سیستم آدنیلات سیکلاز، در برخی از اهداف گیرنده های مرتبط با مولکول های G وجود دارد که منجر به مهار آنزیم می شود. آدنیل استکلاز توسط کمپلکس "GTP + G protein" مهار می شود.
وقتی تولید cAMP متوقف می شود، فسفوریلاسیون بلافاصله متوقف نمی شود. تا زمانی که مولکول ها وجود دارند، فعال شدن پروتئین کینازها ادامه خواهد داشت. برای متوقف کردن عمل cAMP، سلول ها از یک آنزیم ویژه - فسفودی استراز استفاده می کنند. هیدرولیز 3'، 5'-cyclo-AMP را به AMP کاتالیز می کند.
برخی ترکیباتی که اثر مهاری بر فسفودی استراز دارند (مثلاً تئوفیلین، کافئین) به حفظ و افزایش غلظت سیکلو-AMP کمک می کنند. تحت تأثیر این مواد، مدت زمان فعال شدن سیستم پیام رسان آدنیلات سیکلاز است. به عبارت دیگر، عملکرد هورمون افزایش می یابد.
اینوزیتول تری فسفات
علاوه بر سیستم انتقال سیگنال آدنیلات سیکلاز، مکانیسم انتقال سیگنال دیگری نیز وجود دارد. این شامل یون های کلسیم و اینوزیتول تری فسفات است. دومی ماده ای است که از اینوزیتول فسفاتید (یک لیپید پیچیده) به دست می آید.
اینوزیتول تری فسفات تحت تأثیر فسفولیپاز "C"، آنزیم ویژه ای که در طی تغییرات ساختاری در حوزه داخل سلولی فعال می شود، تشکیل می شود.گیرنده غشای سلولی.
در اثر عمل این آنزیم، پیوند فسفواستری مولکول فسفاتیدیل-اینوزیتول-4،5-بیس فسفات هیدرولیز می شود. در نتیجه، اینوزیتول تری فسفات و دی آسیل گلیسرول تشکیل می شود. تشکیل آنها به نوبه خود منجر به افزایش محتوای کلسیم یونیزه شده در سلول می شود. این به فعال شدن مولکول های مختلف پروتئین وابسته به کلسیم، از جمله پروتئین کینازها کمک می کند.
در این مورد، مانند راه اندازی سیستم آدنیلات سیکلاز، فسفوریلاسیون پروتئین به عنوان یکی از مراحل انتقال تکانه در داخل سلول عمل می کند. این منجر به پاسخ فیزیولوژیکی سلول به اثر هورمون می شود.
عنصر اتصال
یک پروتئین ویژه، کالمودولین، در عملکرد مکانیسم فسفوئینوزیتید نقش دارد. یک سوم از ترکیب آن توسط اسیدهای آمینه با بار منفی (Asp، Glu) تشکیل شده است. در این راستا، قادر است به طور فعال Ca+2 را متصل کند.
در یک مولکول کالمودولین 4 محل اتصال وجود دارد. در نتیجه برهمکنش با Ca + 2، تغییرات ساختاری در مولکول کالمودولین شروع می شود. در نتیجه، مجموعه Ca + 2-calmodulin توانایی تنظیم فعالیت بسیاری از آنزیم ها را به دست می آورد: فسفودی استراز، آدنیلات سیکلاز، Ca + 2، Mg + 2 - ATPase، و همچنین پروتئین کینازهای مختلف.
Nuances
در سلول های مختلف، تحت تأثیر کمپلکس Ca + 2-کالمودولین بر روی ایزوآنزیم های یک آنزیم (مثلاً روی آدنیلات سیکلاز انواع مختلف) در یک مورد فعال سازی و در مورد دیگر مشاهده می شود. - ممانعت از تشکیل cAMP این به این دلیل است که مراکز آلوستریک در ایزوآنزیم ها وجود داردممکن است شامل رادیکال های اسید آمینه مختلف باشد. بر این اساس، واکنش آنها به تاثیر مجموعه متفاوت خواهد بود.
اضافی
همانطور که می بینید، "پیام رسان های دوم" در سیستم آدنیلات سیکلاز و در فرآیندهایی که در بالا توضیح داده شد درگیر هستند. هنگامی که مکانیسم فسفوئینوزیتید عمل می کند، آنها عبارتند از:
- نوکلئوتیدهای حلقوی. همانطور که در سیستم آدنیلات سیکلاز، آنها c-GMP و c-AMP هستند.
- یونهای کلسیم.
- کمپلکس Sa-calmodulin.
- دی آسیل گلیسرول.
- اینوزیتول تری فسفات. این عنصر همچنین در انتقال سیگنال در سیستم آدنیلات سیکلاز نقش دارد.
مکانیسم های سیگنال دهی از مولکول های هورمون در اهدافی که واسطه های فوق را درگیر می کنند چندین ویژگی مشترک دارند:
- یکی از مراحل انتقال اطلاعات، فرآیند فسفوریلاسیون پروتئین است.
- فعال سازی تحت تأثیر مکانیسم های خاص متوقف می شود. آنها توسط خود شرکت کنندگان در فرآیند (تحت تأثیر مکانیسم های بازخورد منفی) راه اندازی می شوند.
نتیجه گیری
هورمون ها به عنوان تنظیم کننده اصلی هومورال عملکردهای فیزیولوژیکی در بدن عمل می کنند. آنها در غدد درون ریز تولید می شوند یا توسط سلول های غدد درون ریز خاص تولید می شوند. هورمون‌ها در لنف، خون آزاد می‌شوند و اثر دور (غدد درون‌ریز) روی سلولهای هدف دارند.
در حال حاضر خواص این مولکول هابه اندازه کافی خوب مطالعه شده است فرآیندهای بیوسنتز آنها و همچنین مکانیسم های اصلی تأثیر بر بدن شناخته شده است. با این حال، هنوز بسیاری از اسرار حل نشده در رابطه با ویژگی های تعامل هورمون ها و سایر ترکیبات وجود دارد.
