Les hormones actuen com a elements integradors que uneixen diversos mecanismes reguladors i processos metabòlics en els òrgans. Fan el paper d'intermediaris químics que asseguren la transferència de senyals que es produeixen en diferents òrgans i en el sistema nerviós central. Les cèl·lules responen de manera diferent a les hormones.
A través del sistema d'adenilat ciclasa, els elements afecten la velocitat dels processos bioquímics a la cèl·lula diana. Considereu aquest sistema en detall.
Efecte fisiològic
La resposta de les cèl·lules a l'acció de les hormones depèn de la seva estructura química, així com del tipus de cèl·lula que afecta.
La concentració d'hormones a la sang és força baixa. Per activar el mecanisme d'activació de l'enzim amb la participació del sistema d'adenilat ciclasa, s'han de reconèixer i després associar-los amb receptors: proteïnes especials amb alta especificitat.
L'efecte fisiològic està determinat per diversos factors, per exemple, la concentració de l'hormona. Està determinada per la velocitatla inactivació durant la descomposició, que es produeix principalment al fetge, i la velocitat de la seva excreció juntament amb els metabòlits. L'efecte fisiològic depèn del grau d'afinitat de l'hormona per les proteïnes portadores. Els elements de la tiroide i els esteroides es mouen al llarg del torrent sanguini juntament amb les proteïnes. El nombre i el tipus de receptors a les cèl·lules diana també són factors determinants.
Señals estimulants
Els processos de síntesi i secreció d'hormones són estimulats per impulsos interns i externs dirigits al sistema nerviós central. Les neurones porten aquests senyals a l'hipotàlem. Aquí, gràcies a ells, s'estimula la síntesi d'estatines i liberines (hormones alliberadores de pèptids). Al seu torn, inhibeixen (suprimeixen) o estimulen la síntesi i la secreció d'elements a la glàndula pituïtària anterior. Aquests components químics s'anomenen hormones triples. Estimulan la producció i secreció d'elements a les glàndules endocrines perifèriques.
Signes d'hormones
Com altres molècules de senyalització, aquests elements comparteixen una sèrie de característiques comunes. Hormones:
- Excretat de les cèl·lules que les produeixen a l'espai extracel·lular.
- No s'utilitza com a font d'energia.
- No són elements estructurals de les cèl·lules.
- Tenir la capacitat d'establir una relació específica amb cèl·lules que tenen receptors específics per a una hormona concreta.
- Difereixen en una activitat biològica elevada. Fins i tot en concentracions petites, les hormones poden afectar les cèl·lules de manera efectiva.
Cèl·lules objectiu
La seva interacció amb les hormones la proporcionen proteïnes receptores especials. Es troben a la membrana externa, al citoplasma, a la membrana nuclear i altres orgànuls.
Hi ha dos dominis (llocs) en qualsevol proteïna receptora. A causa d'ells, s'implementen les funcions:
- Reconeixement d'hormones.
- Transformació i transmissió de l'impuls rebut a la cèl·lula.
Característiques dels receptors
En un dels dominis proteics hi ha un lloc que és complementari (mútuament complementari) a algun element de la molècula senyal. La unió del receptor a aquest és similar al procés de formació del complex enzim-substrat i està determinada per la constant d'afinitat.
La majoria dels receptors actualment no s'entenen bé. Això es deu a la complexitat del seu aïllament i purificació, així com al contingut extremadament baix de cada tipus de receptor a les cèl·lules. Tanmateix, se sap que la interacció de les hormones amb els receptors és de naturalesa fisicoquímica. Es formen enllaços hidrofòbics i electrostàtics entre ells.
La interacció d'una hormona i un receptor va acompanyada de canvis conformacionals en aquest últim. Com a resultat, s'activa el complex de la molècula senyal amb el receptor. En estar en un estat actiu, és capaç de provocar una resposta intracel·lular específica al senyal entrant. Quan la síntesi o la capacitat dels receptors d'interaccionar amb les molècules de senyalització es veu afectada, apareixen mal alties: trastorns endocrins.
Poden estar relacionats amb:
- Manca de síntesi.
- Canvis en l'estructura de les proteïnes receptores (trastorns genètics).
- Bloqueig dels receptors amb anticossos.
Tipus d'interacció
Difereixen segons l'estructura de la molècula hormonal. Si és lipòfil, és capaç de penetrar la capa lipídica de la membrana externa de les dianes. Un exemple són les hormones esteroides. Si la mida de la molècula és important, no pot penetrar a la cèl·lula. En conseqüència, els receptors per a les hormones lipòfiles es troben a l'interior dels objectius, i per a les hormones hidròfiles - fora, a la membrana externa.
Segons intermediaris
Obtenir una resposta a un senyal hormonal a partir de molècules hidròfiles és proporcionada pel mecanisme intracel·lular de transmissió d'impulsos. Funciona a través dels anomenats segons intermediaris. En canvi, les molècules hormonals són força diverses en la seva forma.
Els nucleòtids cíclics (cGMP i cAMP), la calmodulina (proteïna que s'uneix al calci), els ions de calci, el trifosfat d'inositol, els enzims implicats en la síntesi de nucleòtids cíclics i la fosforilació de proteïnes actuen com a "segons missatgers".
L'acció de les hormones a través del sistema d'adenilat ciclasa
Hi ha dues maneres principals de transmetre un impuls a les cèl·lules objectiu des dels elements del senyal:
- Sistema d'adenilat ceclasa (guanilat ciclasa).
- Mecanisme de fosfoinosítids.
L'esquema d'acció de les hormones a través del sistema d'adenilat ciclasa inclou: proteïna G, proteïnes cinases,proteïna receptora, trifosfat de guanosina, enzim adenilat ceclasa. A més d'aquestes substàncies, l'ATP també és necessari per al funcionament normal del sistema.
El receptor, la proteïna G, a prop de la qual es troben el GTP i l'adenilat ciclasa, estan integrats a la membrana cel·lular. Aquests elements es troben en estat dissociat. Després de la formació del complex de la molècula senyal i la proteïna receptora, la conformació de la proteïna G canvia. Com a resultat, una de les seves subunitats adquireix la capacitat d'interaccionar amb GTP.
El complex format "proteïna G + GTP" activa l'adenilat ciclasa. Ella, al seu torn, comença a transformar molècules d'ATP en AMPc. És capaç d'activar enzims específics: proteïnes quinases. A causa d'això, es catalitzen les reaccions de fosforilació de diverses molècules de proteïnes amb la participació d'ATP. La composició de les proteïnes inclou al mateix temps les restes d'àcid fosfòric.
A causa del mecanisme d'acció de les hormones del sistema de l'adenilat ciclasa, l'activitat de la proteïna fosforilada canvia. En diferents tipus de cèl·lules es veuen afectades proteïnes de diferent activitat funcional: molècules nuclears o de membrana, així com enzims. Com a resultat de la fosforilació, les proteïnes poden tornar-se funcionalment actives o inactives.
Sistema d'adenilat ciclasa: bioquímica
A causa de les interaccions descrites anteriorment, la taxa de processos bioquímics a l'objectiu canvia.
Cal dir sobre la durada insignificant d'activació del sistema d'adenilat ciclasa. La brevetat es deu al fet que la proteïna G, després d'unir-se a l'enzimComença a aparèixer l'activitat GTPase. Restaura la conformació després de la hidròlisi del GTP i deixa d'actuar sobre l'adenilat ciclasa. Això condueix a la finalització de la reacció de formació de cAMP.
Inhibició
A més dels participants directes en l'esquema del sistema d'adenilat ciclasa, en algunes dianes hi ha receptors associats a molècules G, que condueixen a la inhibició de l'enzim. L'adenilaceteclasa està inhibida pel complex "GTP + proteïna G".
Quan s'atura la producció d'AMPc, la fosforilació no s'atura immediatament. Mentre existeixin les molècules, l'activació de les proteïnes quinases continuarà. Per aturar l'acció de l'AMPc, les cèl·lules utilitzen un enzim especial: la fosfodiesterasa. Catalitza la hidròlisi de 3', 5'-ciclo-AMP a AMP.
Alguns compostos que tenen un efecte inhibidor sobre la fosfodiesterasa (per exemple, teofilina, cafeïna) ajuden a mantenir i augmentar la concentració de ciclo-AMP. Sota la influència d'aquestes substàncies, la durada de l'activació del sistema missatger d'adenilat ciclasa. En altres paraules, l'acció de l'hormona es millora.
Inositol trifosfat
A més del sistema de transducció de senyals d'adenilat ciclasa, hi ha un altre mecanisme de transducció de senyals. Implica ions de calci i trifosfat d'inositol. Aquesta última és una substància derivada del fosfatid d'inositol (un lípid complex).
El trifosfat d'inositol es forma sota la influència de la fosfolipasa "C", un enzim especial que s'activa durant els canvis conformacionals en el domini intracel·lularreceptor de la membrana cel·lular.
A causa de l'acció d'aquest enzim, l'enllaç fosfoèster de la molècula de fosfatidil-inositol-4,5-bisfosfat està hidrolitzat. Com a resultat, es formen trifosfat d'inositol i diacilglicerol. La seva formació comporta, al seu torn, un augment del contingut de calci ionitzat a la cèl·lula. Això contribueix a l'activació de diverses molècules de proteïnes dependents del calci, incloses les proteïnes quinases.
En aquest cas, igual que amb el llançament del sistema d'adenilat ciclasa, la fosforilació de proteïnes actua com una de les etapes de la transmissió d'impuls a l'interior de la cèl·lula. Condueix a una resposta fisiològica de la cèl·lula a l'efecte de l'hormona.
Element de connexió
Una proteïna especial, la calmodulina, està implicada en el funcionament del mecanisme dels fosfoinosítids. Un terç de la seva composició està formada per aminoàcids carregats negativament (Asp, Glu). En aquest sentit, és capaç d'unir activament Ca+2.
Hi ha 4 llocs d'unió en una molècula de calmodulina. Com a resultat de la interacció amb Ca + 2, comencen els canvis conformacionals a la molècula de calmodulina. Com a resultat, el complex Ca + 2-calmodulina adquireix la capacitat de regular l'activitat de molts enzims: fosfodiesterasa, adenilat ciclasa, Ca + 2, Mg + 2 - ATPasa, així com diverses proteïnes quinases.
Matisos
En diferents cèl·lules, sota la influència del complex Ca + 2-calmodulina sobre els isoenzims d'un enzim (per exemple, sobre adenilat ciclasa de diversos tipus), en un cas s'observarà l'activació i en l' altre. - Inhibició de la formació d'AMPc. Això es deu al fet que els centres al·lostèrics es troben en isoenzimspoden incloure diferents radicals d'aminoàcids. En conseqüència, la seva reacció davant l'impacte del complex serà diferent.
Extra
Com podeu veure, els "segons missatgers" estan implicats en el sistema d'adenilat ciclasa i en els processos descrits anteriorment. Quan el mecanisme fosfoinosítid funciona, són:
- Nucleòtids cíclics. Com en el sistema d'adenilat ciclasa, són c-GMP i c-AMP.
- Ions de calci.
- Complex de sa-calmodulina.
- Diacilglicerol.
- Inositol trifosfat. Aquest element també està implicat en la transducció del senyal en el sistema d'adenilat ciclasa.
Els mecanismes de senyalització de les molècules hormonals dins de les dianes que involucren els mediadors anteriors tenen diverses característiques comunes:
- Una de les etapes de la transferència d'informació és el procés de fosforilació de proteïnes.
- L'activació s'atura sota la influència de mecanismes especials. Són llançats pels mateixos participants del procés (sota la influència de mecanismes de retroalimentació negativa).
Conclusió
Les hormones actuen com a principals reguladors humorals de les funcions fisiològiques del cos. Es produeixen a les glàndules endocrines o produïdes per cèl·lules endocrines específiques. Les hormones s'alliberen a la limfa, la sang i tenen un efecte distant (endocrí) sobre les cèl·lules diana.
Actualment, les propietats d'aquestes molèculesprou ben estudiat. Es coneixen els processos de la seva biosíntesi, així com els principals mecanismes d'influència sobre l'organisme. Tanmateix, encara hi ha molts misteris sense resoldre relacionats amb les peculiaritats de la interacció d'hormones i altres compostos.
