Hormonların biyokimyası, V.250599

İnsan vücudu, aynı dokuda veya farklı dokular arasında bir hücreden diğerine bilgi aktarımını sağlayan bir iç bağlantılar sistemi sayesinde bir bütün olarak var olur. Bu sistem olmadan homeostazı sürdürmek imkansızdır. Çok hücreli canlılarda hücreler arası bilgi alışverişinde merkezi sinir sistemi (MSS), endokrin sistem (bezler) ve bağışıklık sistemi olmak üzere üç sistem görev alır.

Tüm bu sistemlerde bilgi aktarım yöntemleri kimyasaldır. Bilgi aktarımındaki aracılar SİNYAL molekülleri olabilir.

Bu sinyal molekülleri dört madde grubunu içerir: ENDOJEN BİYOLOJİK OLARAK AKTİF MADDELER (immün yanıt aracıları, büyüme faktörleri vb.), NÖROMEDİYATÖRLER, ANTİKORLAR (immünoglobulinler) ve HORMONLAR.

B I O CH I M I I G O R M O N O V

HORMONLAR biyolojik olarak aktif maddelerÖzelleşmiş hücrelerde küçük miktarlarda sentezlenirler. endokrin sistem ve dolaşımdaki sıvılar (örneğin kan) yoluyla, düzenleyici etkilerini gösterdikleri hedef hücrelere iletilir.

Diğer sinyal molekülleri gibi hormonlar da bazı ortak özelliklere sahiptir.

^ HORMONLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ.

1) onları üreten hücrelerden hücre dışı boşluğa salınır;

2) değil Yapısal bileşenler hücrelerdir ve enerji kaynağı olarak kullanılmazlar.

3) bu hormon için reseptörleri olan hücrelerle spesifik olarak etkileşime girebilirler.

4) çok yüksek bir biyolojik aktiviteye sahiptir - hücreler üzerinde çok etkili bir şekilde hareket eder düşük konsantrasyonlar(yaklaşık 10 -6 - 10 -11 mol/l).

^ HORMONLARIN ETKİ MEKANİZMALARI.

Hormonlar hedef hücreleri etkiler.

HEDEF HÜCRELER, özel reseptör proteinleri kullanarak hormonlarla spesifik olarak etkileşime giren hücrelerdir. Bu alıcı proteinler, hücrenin dış zarında veya sitoplazmada veya hücrenin nükleer zarında ve diğer organellerinde bulunur.

^ HORMONDAN HEDEF HÜCREYE SİNYAL İLETİMİNİN BİYOKİMYASAL MEKANİZMALARI.

Herhangi bir reseptör proteini, iki işlev sağlayan en az iki alandan (bölge) oluşur:

- hormonun "tanınması";

Alınan sinyalin dönüştürülmesi ve hücreye iletilmesi.

Reseptör protein, etkileşebileceği hormon molekülünü nasıl tanır?

Reseptör proteinin alanlarından biri, sinyal molekülünün bazı kısımlarına tamamlayıcı bir bölge içerir. Bir reseptörü bir sinyal molekülüne bağlama işlemi, bir enzim-substrat kompleksi oluşturma işlemine benzer ve afinite sabitinin değeri ile belirlenebilir.

Reseptörlerin çoğu, izolasyonları ve saflaştırmaları çok zor olduğu ve hücrelerdeki her bir reseptör tipinin içeriği çok düşük olduğu için iyi anlaşılamamıştır. Ancak hormonların reseptörleri ile fizikokimyasal bir şekilde etkileşime girdiği bilinmektedir. Hormon molekülü ile reseptör arasında elektrostatik ve hidrofobik etkileşimler oluşur. Reseptör hormona bağlandığında, reseptör proteininde konformasyonel değişiklikler meydana gelir ve sinyal molekülünün reseptör protein ile kompleksi aktive olur. Aktif durumda, alınan sinyale yanıt olarak spesifik hücre içi reaksiyonlara neden olabilir. Reseptör proteinlerinin sinyal moleküllerine bağlanma sentezi veya yeteneği bozulursa, hastalıklar ortaya çıkar - endokrin bozukluklar. Bu tür hastalıkların üç türü vardır:

1. Reseptör proteinlerinin yetersiz sentezi ile ilişkili.

2. Reseptörün yapısındaki değişikliklerle ilişkili - genetik kusurlar.

3. Reseptör proteinlerinin antikorlar tarafından bloke edilmesiyle ilişkilidir.

^ HORMONLARIN HEDEF HÜCRELER ÜZERİNDEKİ ETKİ MEKANİZMALARI.

Hormonun yapısına bağlı olarak iki tür etkileşim vardır. Hormon molekülü lipofilik ise (örneğin steroid hormonları), hedef hücrelerin dış zarının lipid tabakasına nüfuz edebilir. Molekül varsa büyük bedenler veya polar ise, hücreye nüfuz etmesi imkansızdır. Bu nedenle lipofilik hormonlar için reseptörler hedef hücrelerin içinde, hidrofilik hormonlar için reseptörler dış zarda bulunur.

Hidrofilik moleküller söz konusu olduğunda, bir hormonal sinyale hücresel bir yanıt elde etmek için bir hücre içi sinyal iletim mekanizması çalışır. Bu da “İKİNCİ ARACI” olarak adlandırılan maddelerin katılımı ile olur. Hormon molekülleri şekil olarak çok çeşitlidir, ancak "ikinci haberciler" değildir.

Sinyal iletiminin güvenilirliği, reseptör proteini için hormonun çok yüksek bir afinitesini sağlar.

Hümoral sinyallerin hücre içi iletiminde yer alan aracılar nelerdir? Bunlar siklik nükleotidler (cAMP ve cGMP), inositol trifosfat, kalsiyum bağlayıcı protein - kalmodulin, kalsiyum iyonları, siklik nükleotidlerin sentezinde yer alan enzimler ve ayrıca protein kinazlar - protein fosforilasyon enzimleridir. Tüm bu maddeler, hedef hücrelerde bireysel enzim sistemlerinin aktivitesinin düzenlenmesinde rol oynar.

Hormonların ve hücre içi aracıların etki mekanizmalarını daha ayrıntılı olarak inceleyelim. Bir membran etki mekanizmasına sahip sinyal moleküllerinden hedef hücrelere bir sinyal iletmenin iki ana yolu vardır:

^ 1. ADENİLAT SİKLAZ (VEYA GUANİL SİKLAZ) SİSTEMLERİ

2. FOSFOİNOSİTİT MEKANİZMASI

ADENİLAT SİKLAZ SİSTEMİ.

Ana bileşenler: membran protein reseptörü, G-proteini, adenilat siklaz enzimi, guanozin trifosfat, protein kinazlar.

Ayrıca, için normal işleyen adenilat siklaz sistemi, ATP gerektirir.

Adenilat siklaz sisteminin şeması şekilde gösterilmiştir:

Şekilden de görülebileceği gibi, yanında GTP ve enzimin (adenilat siklaz) bulunduğu reseptör proteini G-proteini hücre zarının içine yerleştirilmiştir.

Hormon etki anına kadar, bu bileşenler ayrışmış haldedir ve sinyal molekülünün reseptör proteini ile kompleksinin oluşumundan sonra G proteininin konformasyonunda değişiklikler meydana gelir. Sonuç olarak, G-protein alt birimlerinden biri GTP'ye bağlanma yeteneği kazanır.

G-protein-GTP kompleksi, adenilat siklazı aktive eder. Adenilat siklaz, ATP moleküllerini aktif olarak cAMP'ye dönüştürmeye başlar.

C-AMP, fosforilasyon reaksiyonlarını katalize eden özel enzimleri - protein kinazları aktive etme yeteneğine sahiptir. çeşitli proteinler ATP ile. Aynı zamanda, protein moleküllerinin bileşimine fosforik asit kalıntıları dahil edilir. Bu fosforilasyon işleminin ana sonucu, fosforile edilmiş proteinin aktivitesinde bir değişikliktir. İÇİNDE çeşitli tipler hücreler, proteinler farklı fonksiyonel aktivite. Örneğin bunlar enzimler, nükleer proteinler, zar proteinleri olabilir. Fosforilasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak, proteinler fonksiyonel olarak aktif veya inaktif hale gelebilir.

Bu tür işlemler, hedef hücredeki biyokimyasal işlemlerin hızında değişikliklere yol açacaktır.

Adenilat siklaz sisteminin aktivasyonu çok uzun sürer. Kısa bir zaman, çünkü G-proteini, adenilat siklaza bağlandıktan sonra GTPaz aktivitesi sergilemeye başlar. GTP'nin hidrolizinden sonra, G-proteini konformasyonunu geri kazanır ve adenilat siklazı aktive etmeyi durdurur. Sonuç olarak, cAMP oluşum reaksiyonu durur.

Adenilat siklaz sistemindeki katılımcılara ek olarak, bazı hedef hücreler, adenilat siklazın inhibisyonuna yol açan G-proteinleri ile ilişkili reseptör proteinlerine sahiptir. Aynı zamanda, "GTP-G-protein" kompleksi adenilat siklazı inhibe eder.

cAMP oluşumu durduğunda, hücredeki fosforilasyon reaksiyonları hemen durmaz: cAMP molekülleri var olmaya devam ettiği sürece protein kinaz aktivasyonu süreci devam eder. cAMP'nin etkisini durdurmak için hücrelerde özel bir enzim vardır - 3,5"-siklo-AMP'nin AMP'ye hidroliz reaksiyonunu katalize eden fosfodiesteraz.

Fosfodiesteraz üzerinde inhibitör etkisi olan bazı maddeler (örneğin alkaloidler kafein, teofilin), hücrede siklo-AMP konsantrasyonunun korunmasına ve artmasına yardımcı olur. Vücutta bu maddelerin etkisi altında adenilat siklaz sisteminin aktivasyon süresi uzar, yani hormonun etkisi artar.

Adenilat siklaz veya guanilat siklaz sistemlerine ek olarak, kalsiyum iyonları ve inositol trifosfatın katılımıyla hedef hücre içinde bilgi iletme mekanizması da vardır.

İnositol trifosfat, karmaşık bir lipit - inositol fosfatidin bir türevi olan bir maddedir. Membran reseptör proteininin hücre içi alanındaki konformasyonel değişikliklerin bir sonucu olarak aktive edilen özel bir enzim - fosfolipaz "C" nin etkisinin bir sonucu olarak oluşur.

Bu enzim fosfatidil-inositol-4,5-bifosfat molekülündeki fosfoester bağını hidrolize ederek diasilgliserol ve inositol trifosfat oluşumuna neden olur.

Diasilgliserol ve inositol trifosfat oluşumunun hücre içindeki iyonize kalsiyum konsantrasyonunda artışa yol açtığı bilinmektedir. Bu, çeşitli protein kinazların aktivasyonu da dahil olmak üzere, hücre içindeki birçok kalsiyuma bağımlı proteinin aktivasyonuna yol açar. Ve burada, adenilat siklaz sisteminin aktivasyonu durumunda olduğu gibi, hücre içindeki sinyal iletiminin aşamalarından biri, hücrenin hormonun etkisine fizyolojik bir tepkisine yol açan protein fosforilasyonudur.

Özel bir kalsiyum bağlayıcı protein olan kalmodulin, hedef hücredeki fosfoinositid sinyal mekanizmasının çalışmasında yer alır. Bu düşük moleküler ağırlıklı bir proteindir (17 kDa), %30'u negatif yüklü amino asitlerden (Glu, Asp) oluşur ve bu nedenle Ca+2'yi aktif olarak bağlayabilir. Bir kalmodulin molekülü, 4 kalsiyum bağlama bölgesine sahiptir. Ca +2 ile etkileşimden sonra, kalmodulin molekülünde konformasyonel değişiklikler meydana gelir ve "Ca +2 -kalmodulin" kompleksi, birçok enzimin - adenilat siklaz, fosfodiesteraz, Ca +2, Mg + - aktivitesini düzenleyebilir (allosterik olarak inhibe eder veya aktive eder) hale gelir. 2 -ATPase ve çeşitli protein kinazlar.

Farklı hücrelerde “Ca +2-kalmodulin” kompleksi aynı enzimin izoenzimlerine (örneğin adenilat siklaz) maruz kaldığında farklı tip) bazı durumlarda aktivasyon gözlenir ve diğerlerinde cAMP oluşum reaksiyonunun inhibisyonu görülür. Çok çeşitli efektler izoenzimlerin allosterik merkezleri çeşitli amino asit radikallerini içerebileceğinden ve bunların Ca+2-kalmodulin kompleksinin etkisine karşı reaksiyonları farklı olacağından meydana gelir.

Dolayısıyla, hedef hücrelerde hormonlardan gelen sinyallerin iletilmesinde "ikinci habercilerin" rolü şunlar olabilir:

Siklik nükleotidler (c-AMP ve c-GMP);

Ca iyonları;

Kompleks "Sa-kalmodulin";

diasilgliserin;

inositol trifosfat

Bu mediatörlerin yardımıyla hedef hücrelerdeki hormonlardan bilgi iletme mekanizmaları gelişmiştir. ortak özellikler:

1. sinyal iletiminin aşamalarından biri protein fosforilasyonudur

2. aktivasyonun sona ermesi, katılımcıların süreçlerde kendileri tarafından başlatılan özel mekanizmaların bir sonucu olarak gerçekleşir - olumsuz mekanizmalar vardır geri bildirim.

Hormonlar ana hümoral düzenleyicilerdir. fizyolojik fonksiyonlar organizma ve bunların özellikleri, biyosentetik süreçleri ve etki mekanizmaları artık iyi bilinmektedir.

Hormonların diğer sinyal moleküllerinden farklı olduğu belirtiler:

1. Hormonların sentezi, endokrin sistemin özel hücrelerinde gerçekleşir. Hormonların sentezi, endokrin hücrelerin ana işlevidir.

2. Hormonlar kana, daha sıklıkla venöze, bazen de lenflere salgılanır. Diğer sinyal molekülleri, dolaşımdaki sıvılara salgılanmadan hedef hücrelere ulaşabilir.

3. Telekrin etkisi (veya uzak etki) - hormonlar, sentez yerinden çok uzaktaki hedef hücreler üzerinde hareket eder.

Hormonlar, hedef hücrelere göre oldukça spesifik maddelerdir ve çok yüksek biyolojik aktiviteye sahiptirler.

^ HORMONLARIN KİMYASAL YAPISI.

Hormonların yapısı farklıdır. Şu anda yaklaşık 160 farklı hormon tanımlanmış ve farklı kaynaklardan izole edilmiştir. Çok hücreli organizmalar. İle kimyasal yapı Hormonlar üç sınıfa ayrılabilir:

1. Protein-peptit hormonları;

2. Amino asit türevleri;

3. Steroid hormonları.

Birinci sınıf, hipotalamus ve hipofiz bezi hormonlarını (peptitler ve bazı proteinler bu bezlerde sentezlenir) ve ayrıca pankreas hormonlarını ve paratiroid bezleri ve hormonlardan biri tiroid bezi.

İkinci sınıf, adrenal medulla ve epifizde sentezlenen aminler ile iyot içeren tiroid hormonlarını içerir.

Üçüncü sınıf, adrenal kortekste ve gonadlarda sentezlenen steroid hormonlardır. Karbon atomlarının sayısına göre, steroidler birbirinden farklıdır:

C21 - adrenal korteks ve progesteron hormonları;

C 19 - erkek seks hormonları - androjenler ve testosteron;

18 yaşından itibaren - kadın seks hormonları - östrojenler.

Tüm steroidlerde ortak olan, şekilde gösterilen bir steran çekirdeğinin varlığıdır.

^ ENDOKRİN SİSTEMİN ETKİ MEKANİZMALARI.

Endokrin sistem, endokrin bezlerin ve dokulardaki bazı özelleşmiş endokrin hücrelerin bir koleksiyonudur. endokrin fonksiyon tek değil (örneğin, pankreas sadece endokrin değil, aynı zamanda ekzokrin fonksiyonlar). Herhangi bir hormon, katılımcılarından biridir ve belirli metabolik reaksiyonları kontrol eder. Aynı zamanda, endokrin sistem içinde düzenleme seviyeleri vardır - bazı bezlerin diğerlerini kontrol etme yeteneği vardır.

^ VÜCUTTA ENDOKRİN FONKSİYONLARININ UYGULANMASININ GENEL ŞEMASI.

Bu şema içerir yüksek seviyeler endokrin sistemdeki düzenleme - diğer endokrin hücrelerin hormonlarının sentez ve salgılanma süreçlerini etkileyen hormonları üreten hipotalamus ve hipofiz bezi.

Aynı şema, hormonların sentez ve salgılanma hızının, diğer bezlerden gelen hormonların etkisi altında veya hormonal olmayan metabolitlerin uyarılmasının bir sonucu olarak da değişebileceğini göstermektedir.

Ayrıca negatif geri bildirimlerin (-) varlığını görüyoruz - eliminasyondan sonra sentez ve (veya) salgılamanın inhibisyonu birincil faktör, bu da hormon üretiminin hızlanmasına neden oldu.

Sonuç olarak, kandaki hormon içeriği belirli bir seviyede tutulur ve buna bağlı olarak değişir. fonksiyonel durum organizma.

Ek olarak, vücut genellikle kanda küçük bir bireysel hormon rezervi oluşturur (bu şemada görülmez). Böyle bir rezervin varlığı, kandaki birçok hormonun özel taşıma proteinleri ile ilişkili bir durumda olmasından kaynaklanmaktadır. Örneğin, tiroksin, tiroksin bağlayıcı globulin ile ilişkilidir ve glukokortikosteroidler, transkortin proteini ile ilişkilidir. Bu tür hormonların iki formu - taşıma proteinleriyle ilişkili ve serbest - kanda dinamik bir denge durumundadır.

Bu, bu tür hormonların serbest formları yok edildiğinde, bağlı formun ayrışacağı ve kandaki hormon konsantrasyonunun nispeten sabit bir seviyede tutulacağı anlamına gelir. Bu nedenle, bir taşıma proteini ile bir hormon kompleksi, vücutta bu hormonun bir rezervi olarak kabul edilebilir.

En iyilerinden biri önemli konular- bu, hormonların etkisi altında metabolik süreçlerde hangi değişikliklerin gözlendiği sorusudur. Bu bölümü arayalım:

^ HORMONLARIN ETKİSİ ALTINDA HEDEF HÜCRELERDE GÖZLENEN ETKİLER.

Hormonların herhangi bir hastalığa neden olmaması çok önemlidir. yeni Hedef hücrede metabolik reaksiyonlar. Sadece reseptör proteini ile kompleks oluştururlar. Hedef hücrede hormonal bir sinyalin iletilmesi sonucunda, hücresel reaksiyonlar açılıp kapatılarak hücresel bir yanıt sağlanır.

Bu durumda hedef hücrede aşağıdaki ana etkiler gözlemlenebilir:

1) Bireysel proteinlerin (enzim proteinleri dahil) biyosentez hızındaki değişiklik;

2) Halihazırda var olan enzimlerin aktivitesindeki değişiklik (örneğin, fosforilasyonun bir sonucu olarak - adenilat siklaz sistemi örneğinde zaten gösterildiği gibi;

3) Tek tek maddeler veya iyonlar için hedef hücrelerdeki zarların geçirgenliğindeki değişiklik (örneğin, Ca +2 için).

Hormon tanıma mekanizmaları hakkında daha önce söylendi - hormon, hedef hücre ile yalnızca özel bir reseptör proteinin varlığında etkileşime girer (reseptörlerin yapısı ve hücre içindeki yerleşimleri daha önce tartışılmıştır). Hormonun reseptöre bağlanmasının ortamın fizikokimyasal parametrelerine - pH'a ve çeşitli iyonların konsantrasyonuna bağlı olduğunu ekliyoruz.

Dış zardaki veya hedef hücre içindeki reseptör protein moleküllerinin sayısı özellikle önemlidir. Organizmanın fizyolojik durumuna göre, hastalıklarda veya tesir altında değişir. ilaçlar. Ve bu şu anlama gelir: farklı koşullar ve hedef hücrenin hormonun etkisine tepkisi farklı olacaktır.

Farklı hormonların farklı fiziksel ve kimyasal özellikler ve belirli hormonlar için reseptörlerin konumu buna bağlıdır. Hormonların hedef hücrelerle etkileşiminin iki mekanizması arasında ayrım yapmak gelenekseldir:

Membran mekanizması - hormon, hedef hücrenin dış zarının yüzeyindeki bir reseptöre bağlandığında;

Hücre içi mekanizma - hormon reseptörü hücre içinde bulunduğunda, yani. Sitoplazmada veya hücre içi zarlarda.

Membran etki mekanizmasına sahip hormonlar:

Tüm protein ve peptit hormonlarının yanı sıra aminler (adrenalin, norepinefrin);

Hücre içi etki mekanizması:

Steroid hormonları ve amino asit türevleri - tiroksin ve triiyodotironin.

Bir hormonal sinyalin hücre yapılarına iletimi, mekanizmalardan birine göre gerçekleşir. Örneğin, adenilat siklaz sistemi aracılığıyla veya Ca +2 ve fosfoinositidlerin katılımıyla. Bu, membran etki mekanizmasına sahip tüm hormonlar için geçerlidir. Ancak, genellikle protein biyosentezinin hızını düzenleyen ve hedef hücrenin çekirdeğinin yüzeyinde bir reseptörü bulunan hücre içi etki mekanizmasına sahip steroid hormonları, hücrede ek habercilere ihtiyaç duymazlar.

^ Steroidler için protein reseptörlerinin yapısının özellikleri.

En çok çalışılan, adrenal korteks - glukokortikosteroidlerin (GCS) hormonları için reseptördür. Bu proteinin üç fonksiyonel bölgesi vardır:

1 - hormona bağlanmak için (C-terminali)

2 - DNA bağlanması için (merkezi)

3 - transkripsiyon sürecinde (N-terminal) promotörün işlevini aynı anda modüle edebilen antijenik bölge.

Böyle bir alıcının her bir yerinin işlevleri adlarından anlaşılır. Açıkçası, steroid reseptörünün bu yapısı, onların hücredeki transkripsiyon oranını etkilemelerine izin verir. Bu, steroid hormonlarının etkisi altında hücredeki belirli proteinlerin biyosentezinin seçici olarak uyarılması (veya inhibe edilmesi) gerçeğiyle doğrulanır. Bu durumda mRNA oluşumunun hızlanması (veya yavaşlaması) gözlenir. Sonuç olarak, belirli proteinlerin (genellikle enzimlerin) sentezlenen moleküllerinin sayısı değişir ve metabolik süreçlerin hızı değişir.

FARKLI YAPIDAKİ HORMONLARIN BİYOSENTEZİ VE SAĞLANMASI

^ Protein-peptit hormonları.

Hücrelerde protein ve peptit hormonlarının oluşumu sırasında endokrin bezleri hormonal aktiviteye sahip olmayan bir polipeptit oluşur. Ancak böyle bir molekülün bileşiminde bu hormonun amino asit dizisini (e) içeren fragman(lar) bulunur. Böyle bir protein molekülüne pre-pro-hormon denir ve (genellikle N-terminalinde) lider veya sinyal dizisi (pre-) olarak adlandırılan bir yapıya sahiptir. Bu yapı hidrofobik radikallerle temsil edilir ve bu molekülün ribozomlardan zarların lipid tabakalarından endoplazmik retikulumun (ER) sarnıçlarına geçmesi için gereklidir. Aynı zamanda molekülün zardan geçişi sırasında sınırlı proteoliz sonucunda lider (pre-) sekans yarılır ve ER içinde bir prohormon belirir. Daha sonra EPR sistemi aracılığıyla prohormon Golgi kompleksine taşınır ve burada hormonun olgunlaşması sona erer. Yine, spesifik proteinazların etkisi altındaki hidrolizin bir sonucu olarak, kalan (N-terminal) fragman (pro-site) yarılır. Spesifik biyolojik aktiviteye sahip oluşan hormon molekülü salgı keseciklerine girer ve salgılanma anına kadar birikir.

Glikoproteinlerin kompleks proteinlerinden (örneğin, hipofiz bezinin folikül uyarıcı (FSH) veya tiroid uyarıcı (TSH) hormonları) hormonların sentezi sırasında, olgunlaşma sürecinde, karbonhidrat bileşeni yapıya dahil edilir. hormonun.

Ekstraribozomal sentez de meydana gelebilir. Tripeptit tiroliberin (hipotalamus hormonu) bu şekilde sentezlenir.

^ Hormonlar - amino asit türevleri

Tirozinden adrenal medulla ADRENALİN ve NORAdrenalin hormonları ile İYOT İÇEREN TİROİD HORMONLARI sentezlenir. Epinefrin ve norepinefrin sentezi sırasında, tirozin, metionin amino asidinin aktif formunun katılımıyla hidroksilasyon, dekarboksilasyon ve metilasyona uğrar.

İÇİNDE tiroid bezi iyot içeren hormonlar triiyodotironin ve tiroksin (tetraiyodotironin) sentezi vardır. Sentez sırasında, fenolik tirozin grubunun iyodinasyonu meydana gelir. Özellikle ilgi çekici olan, tiroid bezindeki iyotun metabolizmasıdır. Glikoprotein tiroglobulin (TG) molekülünün moleküler ağırlığı 650 kDa'dan fazladır. Aynı zamanda TG molekülünün bileşiminde kütlenin yaklaşık %10'u karbonhidrat ve %1'e kadar iyottur. Gıdadaki iyot miktarına bağlıdır. TG polipeptidi, özel bir enzim olan tiroperoksidaz yardımıyla oksitlenen iyot tarafından iyotlanan 115 tirozin kalıntısı içerir. Bu reaksiyona iyot organizasyonu denir ve tiroid foliküllerinde meydana gelir. Sonuç olarak, tirozin kalıntılarından mono- ve di-iyodotirozin oluşur. Bunlardan, kalıntıların yaklaşık %30'u yoğunlaşma sonucunda tri- ve tetra-iyodotironinlere dönüştürülebilir. Yoğuşma ve iyodinasyon, aynı enzim olan tiroperoksidazın katılımıyla devam eder. Tiroid hormonlarının daha fazla olgunlaşması glandüler hücrelerde meydana gelir - TG, hücreler tarafından endositoz yoluyla emilir ve lizozomun emilen TG proteini ile füzyonunun bir sonucu olarak ikincil bir lizozom oluşur.

Lizozomların proteolitik enzimleri, TG'nin hidrolizini ve hücre dışı boşluğa salınan T3 ve T4 oluşumunu sağlar. Ve mono- ve diiyodotirozin, özel bir deiyodinaz enzimi kullanılarak deiyodinlenir ve iyot yeniden organize edilebilir. Tiroid hormonlarının sentezi için, negatif geri besleme tipine göre sekresyonun inhibisyon mekanizması karakteristiktir (T3 ve T4, TSH salınımını inhibe eder).

^ Steroid hormonları.

Steroid hormonlar kolesterolden (27 karbon atomu) sentezlenir ve kolesterol asetil-CoA'dan sentezlenir.

Kolesterol, aşağıdaki reaksiyonlar sonucunda steroid hormonlarına dönüştürülür:

Yan radikalin bölünmesi

Özel monooksijenaz enzimleri (hidroksilazlar) yardımıyla hidroksilasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak ek yan radikallerin oluşumu - çoğunlukla 11., 17. ve 21. pozisyonlarda (bazen 18. sırada). Steroid hormonlarının sentezinin ilk aşamasında, önce prekürsörler (pregnenolon ve progesteron) ve ardından diğer hormonlar (kortizol, aldosteron, seks hormonları) oluşur. Aldosteron, kortikosteroidlerden mineralokortikoidler oluşturabilir.

^ HORMONLARIN SAĞLANMASI.

CNS tarafından düzenlenir. Sentezlenen hormonlar salgı granüllerinde birikir. Etkisi altında sinir uyarıları veya diğer endokrin bezlerden gelen sinyallerin (tropik hormonlar) etkisiyle ekzositoz sonucunda degranülasyon meydana gelir ve hormon kana salınır.

Bir bütün olarak düzenleme mekanizmaları, endokrin fonksiyonun uygulanması için mekanizma şemasında sunuldu.

^ HORMONLARIN TAŞINMASI.

Hormonların taşınması, çözünürlükleri ile belirlenir. Doğası gereği hidrofilik olan hormonlar (örneğin, protein-peptit hormonları) genellikle kan yoluyla serbest çalışma. Steroid hormonları, iyot içeren tiroid hormonları, kan plazma proteinleri ile kompleksler halinde taşınır. Bunlar spesifik nakil proteinleri (taşıyıcı düşük moleküler ağırlıklı globulinler, tiroksin bağlayıcı protein; taşıyıcı kortikosteroidler protein transkortin) ve spesifik olmayan nakil (albüminler) olabilir.

Kan dolaşımındaki hormon konsantrasyonunun çok düşük olduğu zaten söylendi. Ve vücudun fizyolojik durumuna göre değişebilir. Bireysel hormonların içeriğinde bir azalma ile, karşılık gelen bezin hipofonksiyonu olarak karakterize edilen bir durum gelişir. Tersine, hormon içeriğindeki bir artış bir hiperfonksiyondur.

Kandaki hormon konsantrasyonunun sabitliği, hormonların katabolizma süreçleriyle de sağlanır.

^ HORMONLARIN KATABOLİZMASI.

Protein-peptit hormonları proteolize uğrar, bireysel amino asitlere ayrılır. Bu amino asitler ayrıca deaminasyon, dekarboksilasyon, transaminasyon reaksiyonlarına girer ve nihai ürünlere ayrışır: NH3, CO2 ve H20.

Hormonlar - amino asit türevleri oksidatif deaminasyona ve ayrıca CO2 ve H20'ye oksidasyona maruz kalır. Steroid hormonları farklı şekilde parçalanır. Vücutta bunların parçalanmasını sağlayacak enzim sistemleri yoktur. Katabolizmaları sırasında ne olur?

Temel olarak, yan radikaller değiştirilir. Ek hidroksil grupları eklenir. Hormonlar daha hidrofilik hale gelir. Keto grubunun 17. pozisyonda bulunduğu bir steranın yapısı olan moleküller oluşur. Bu formda, steroid seks hormonlarının katabolizma ürünleri idrarla atılır ve 17-KETOSTEROİDLER olarak adlandırılır. İdrar ve kandaki miktarlarının belirlenmesi vücuttaki seks hormonlarının içeriğini gösterir.

Tiroid hormonlarının hedef hücreler üzerindeki etki mekanizması

T3 ve T4 hormonları, zardan geçerek hedef hücrenin sitoplazmasına taşınan (adım 1) ve çekirdekteki tiroid reseptörlerine bağlanan (adım 2) yağda çözünen hormonlardır. Oluşan GR kompleksi, DNA ile etkileşime girer (adım 3), transkripsiyon işlemlerini - mRNA'nın oluşumunu (adım 4) ve sonuç olarak, fonksiyonda bir değişikliğe yol açan ribozomlar üzerinde yeni proteinlerin sentezini (adım 5) uyarır. hedef hücrenin (adım 6) (Şekil 6.13).

Tiroid hormonlarının büyüme süreçlerindeki rolü, zihinsel gelişim ve metabolizma

Hormonların büyüme üzerindeki etkisi. Fizyolojik konsantrasyonlarda büyüme hormonu ve somatomedinlerin (IGF-I) sinerjistleri olarak tiroid hormonları, kondrositler ve iskelet kasları dahil olmak üzere hedef hücrelerde protein sentezini güçlendirerek iskeletin büyümesini ve gelişmesini uyarır.

Hormonlar ayrıca epifiz büyüme bölgelerinin kapanması olan kemik kemikleşmesine de katkıda bulunur. Eksiklikleri ile büyüme bölgeleri uzun süre kapanmaz ve kemik gelişimi kronolojik yaşın gerisinde kalır.

Hormonların CNS üzerindeki etkisi. Doğumdan sonra çocuklarda merkezi sinir sisteminin gelişimi zorunlu katılım ile gerçekleştirilir.

PİRİNÇ. 6.13. Tiroid hormonlarının etki mekanizmasının şeması ve vücut fonksiyonları üzerindeki ana etkileri. 1-6 - hormonun çekirdeğin yapıları ve yeni proteinlerin sentezi için sistem ile reaksiyon dizisi

Tiroid hormonları. Beyin nöronlarının süreçlerinin miyelinasyonuna ve dallanmasına, zihinsel işlevlerin gelişmesine katkıda bulunurlar. En büyük etki kortekste kendini gösterir. büyük beyin, bazal ganglionlar, kıvrılma. Perinatal dönemde tiroid hormonlarının yokluğunda zeka geriliği - kretinizm.çok var kısa süre doğumdan sonraki zaman ne zaman ikame tedavisi hormonlar normal zihinsel gelişime katkıda bulunabilir. Bu nedenle hormon eksikliğinin daha çocuk doğmadan tespit edilmesi önemlidir.

Erişkinlerde MSS nöronlarındaki adrenoreseptör sayısındaki artışa bağlı olarak tiroid hormonlarının doğrudan ve dolaylı olarak katılımıyla normal zihinsel işlevler, hafıza ve refleks reaksiyonların hızı korunur.

Aşırı tiroid hormonu olan kişiler sinirli, huzursuz olur, düşünce süreçlerinin hızı artar. Tiroid süreçleri olmayan kişilerde düşünce süreçleri yavaşlar, hafıza bozulur ve refleks reaksiyonlarının hızı düşer.

Hormonların metabolik hız üzerindeki etkisi. Hormonların etkisi altında dinlenme halindeki metabolizmanın yoğunluğu artar, bu özellikle aşırı tiroid hormonları koşullarında fark edilir. Beyin, testisler hariç hemen hemen tüm hedef hücrelerde metabolizma yoğunluğunda bir artış meydana gelir. Lenf düğümleri, dalak, adenohipofiz. Oksijen emilimi, ısı oluşumu artar.

Tiroid hormonlarının etkisi altında metabolizmanın yoğunluğundaki bir artış, temel olarak hücre zarlarında bulunan bir hücresel enzim proteini - sodyum-potasyum ATP-az sentezi üzerinde etkili olabilir. Buna karşılık, sodyum-potasyum pompalarının yoğun çalışması metabolizmanın yoğunluğunu arttırır.

Hormonların karbonhidrat metabolizmasına etkisi. Fizyolojik konsantrasyonlardaki tiroid hormonları, insülinin etkisini güçlendirir ve glikojenezi ve glukoz kullanımını destekler.

Hormon konsantrasyonundaki artışla (stres sırasında veya farmakolojik olarak), güçlenme nedeniyle hiperglisemi gelişir. glikojenoliz, adrenalinden kaynaklanır. büyüyen glukoneogenez, glikoz oksidasyonu ve emilimi ikincil aktif taşıma ile bağırsakta.

Hormonların protein metabolizmasına etkisi. Fizyolojik konsantrasyonlardaki tiroid hormonları anabolik bir etkiye sahiptir - proteinlerin sentezini uyarırlar, ancak yüksek konsantrasyonlarda katabolizmalarına neden olurlar.

Hormonların yağ metabolizmasına etkisi. Tiroid hormonları tüm yönleriyle uyarır Yağ metabolizması- lipid sentezi, mobilizasyonu ve kullanımı. Konsantrasyonlarında bir artışa yol açar lipoliz- kandaki trigliseritlerin, fosfolipitlerin konsantrasyonunda bir azalma ve serbestte bir artış yağ asitleri ve gliserin. Hormonların etkisi altında düşük yoğunluklu lipoprotein (LDL) reseptörlerinin sayısı artar ve karaciğerdeki kolesterol sayısı azalır. Bu, atılımda bir artışa yol açar kolesterol vücuttan, kandaki seviyesini azaltır.

Metabolizma yağda çözünen vitaminler ayrıca tiroid hormonlarının etkisi altındadır - karotenden A vitamini sentezi ve bunun retinene dönüşümü için gereklidirler.

Hormonların otonom üzerine etkisi gergin sistem hedef hücrelerde tiroid hormonlarının etkisi altında sentezlenen beta-adrenerjik reseptörlerin sayısının artması ve bu da efektör hücrelerde katekolaminlerin etkisinin artmasına neden olmasıdır.

Hormonların iç organ sistemleri üzerindeki etkisi. kan dolaşım sistemi. Kalp pilindeki β-adrenerjik reseptörlerin sayısındaki artış ve katekolaminlerin etkisindeki artış nedeniyle kalp atış hızı hızlanır; kasılma kuvveti - yüksek ATPaz aktivitesine sahip kardiyomiyositlerdeki a-miyozin ağır zincir havuzundaki artışın bir sonucu olarak artar.

Solunum sistemi. Metabolik hızdaki artışla oksijen alımındaki artışa adaptif bir yanıt olan akciğer ventilasyonu derinleşir.

Hormonlar hedef hücreleri etkiler.

hedef hücreler- Bunlar, özel reseptör proteinleri kullanarak hormonlarla spesifik olarak etkileşime giren hücrelerdir. Bu alıcı proteinler, hücrenin dış zarında veya sitoplazmada veya hücrenin nükleer zarında ve diğer organellerinde bulunur.

Hormondan hedef hücreye sinyal iletiminin biyokimyasal mekanizmaları.

Herhangi bir reseptör proteini, iki işlev sağlayan en az iki alandan (bölge) oluşur:

hormon tanıma;

alınan sinyalin dönüştürülmesi ve hücreye iletilmesi.

Reseptör protein, etkileşebileceği hormon molekülünü nasıl tanır?

Reseptör proteinin alanlarından biri, sinyal molekülünün bazı kısımlarına tamamlayıcı bir bölge içerir. Bir reseptörü bir sinyal molekülüne bağlama işlemi, bir enzim-substrat kompleksi oluşturma işlemine benzer ve afinite sabitinin değeri ile belirlenebilir.

Reseptörlerin çoğu, izolasyonları ve saflaştırmaları çok zor olduğu ve hücrelerdeki her bir reseptör tipinin içeriği çok düşük olduğu için iyi anlaşılamamıştır. Ancak hormonların reseptörleri ile fizikokimyasal bir şekilde etkileşime girdiği bilinmektedir. Hormon molekülü ile reseptör arasında elektrostatik ve hidrofobik etkileşimler oluşur. Reseptör hormona bağlandığında, reseptör proteininde konformasyonel değişiklikler meydana gelir ve sinyal molekülünün reseptör protein ile kompleksi aktive olur. Aktif durumda, alınan sinyale yanıt olarak spesifik hücre içi reaksiyonlara neden olabilir. Reseptör proteinlerinin sinyal moleküllerine bağlanma sentezi veya yeteneği bozulursa, hastalıklar ortaya çıkar - endokrin bozukluklar.

Bu tür hastalıkların üç türü vardır.

Reseptör proteinlerinin yetersiz sentezi ile ilişkilidir.

Reseptörün yapısındaki bir değişiklikle ilişkili - genetik kusurlar.

Reseptör proteinlerinin antikorlar tarafından bloke edilmesiyle ilişkilidir.

Hormonların hedef hücreler üzerindeki etki mekanizmaları.

Hormonun yapısına bağlı olarak iki tür etkileşim vardır. Hormon molekülü lipofilik ise (örneğin steroid hormonları), hedef hücrelerin dış zarının lipid tabakasına nüfuz edebilir. Molekül büyük veya polar ise, hücreye nüfuz etmesi imkansızdır. Bu nedenle, lipofilik hormonlar için reseptörler hedef hücrelerin içinde bulunurken, hidrofilik hormonlar için reseptörler dış zarda bulunur.

Hidrofilik moleküller söz konusu olduğunda, bir hormonal sinyale hücresel bir yanıt elde etmek için bir hücre içi sinyal iletim mekanizması çalışır. Bu, ikinci aracı olarak adlandırılan maddelerin katılımıyla olur. Hormon molekülleri şekil olarak çok çeşitlidir, ancak "ikinci haberciler" değildir.

Sinyal iletiminin güvenilirliği, reseptör proteini için hormonun çok yüksek bir afinitesini sağlar.

Hümoral sinyallerin hücre içi iletiminde yer alan aracılar nelerdir?

Bunlar siklik nükleotidler (cAMP ve cGMP), inositol trifosfat, kalsiyum bağlayıcı protein - kalmodulin, kalsiyum iyonları, siklik nükleotidlerin sentezinde yer alan enzimler ve ayrıca protein kinazlar - protein fosforilasyon enzimleridir. Tüm bu maddeler, hedef hücrelerde bireysel enzim sistemlerinin aktivitesinin düzenlenmesinde rol oynar.

Hormonların ve hücre içi aracıların etki mekanizmalarını daha ayrıntılı olarak inceleyelim.

Bir membran etki mekanizmasına sahip sinyal moleküllerinden hedef hücrelere bir sinyal iletmenin iki ana yolu vardır:

adenilat siklaz (veya guanilat siklaz) sistemleri;

fosfoinositid mekanizması.

adenilat siklaz sistemi.

Ana bileşenler: membran protein reseptörü, G-proteini, adenilat siklaz enzimi, guanozin trifosfat, protein kinazlar.

Ek olarak, adenilat siklaz sisteminin normal çalışması için ATP gereklidir.

Yanında GTP ve enzimin (adenilat siklaz) bulunduğu reseptör proteini G-proteini hücre zarına yerleştirilmiştir.

Hormon etki anına kadar, bu bileşenler ayrışmış haldedir ve sinyal molekülünün reseptör proteini ile kompleksinin oluşumundan sonra G proteininin konformasyonunda değişiklikler meydana gelir. Sonuç olarak, G-protein alt birimlerinden biri GTP'ye bağlanma yeteneği kazanır.

G-protein-GTP kompleksi, adenilat siklazı aktive eder. Adenilat siklaz, ATP moleküllerini aktif olarak cAMP'ye dönüştürmeye başlar.

cAMP, ATP'nin katılımıyla çeşitli proteinlerin fosforilasyon reaksiyonlarını katalize eden özel enzimleri - protein kinazları aktive etme yeteneğine sahiptir. Aynı zamanda, protein moleküllerinin bileşimine fosforik asit kalıntıları dahil edilir. Bu fosforilasyon işleminin ana sonucu, fosforile edilmiş proteinin aktivitesinde bir değişikliktir. Farklı hücre tiplerinde, farklı fonksiyonel aktivitelere sahip proteinler, adenilat siklaz sisteminin aktivasyonu sonucunda fosforilasyona uğrarlar. Örneğin bunlar enzimler, nükleer proteinler, zar proteinleri olabilir. Fosforilasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak, proteinler fonksiyonel olarak aktif veya inaktif hale gelebilir.

Bu tür işlemler, hedef hücredeki biyokimyasal işlemlerin hızında değişikliklere yol açacaktır.

Adenilat siklaz sisteminin aktivasyonu çok kısa sürer çünkü G-proteini, adenilat siklaza bağlandıktan sonra GTPaz aktivitesi sergilemeye başlar. GTP'nin hidrolizinden sonra, G-proteini konformasyonunu geri kazanır ve adenilat siklazı aktive etmeyi durdurur. Sonuç olarak, cAMP oluşum reaksiyonu durur.

Adenilat siklaz sistemindeki katılımcılara ek olarak, bazı hedef hücreler, adenilat siklazın inhibisyonuna yol açan G-proteinleri ile ilişkili reseptör proteinlerine sahiptir. Aynı zamanda, GTP-G-protein kompleksi adenilat siklazı inhibe eder.

cAMP oluşumu durduğunda, hücredeki fosforilasyon reaksiyonları hemen durmaz: cAMP molekülleri var olmaya devam ettiği sürece protein kinaz aktivasyonu süreci devam eder. cAMP'nin etkisini durdurmak için hücrelerde özel bir enzim vardır - 3',5'-siklo-AMP'nin AMP'ye hidroliz reaksiyonunu katalize eden fosfodiesteraz.

Fosfodiesteraz üzerinde inhibitör etkisi olan bazı maddeler (örneğin alkaloidler kafein, teofilin), hücrede siklo-AMP konsantrasyonunun korunmasına ve artmasına yardımcı olur. Bu maddelerin vücuttaki etkisi altında adenilat siklaz sisteminin aktivasyon süresi uzar, yani hormonun etkisi artar.

Adenilat siklaz veya guanilat siklaz sistemlerine ek olarak, kalsiyum iyonları ve inositol trifosfatın katılımıyla hedef hücre içinde bilgi aktarımı için bir mekanizma da vardır.

inositol trifosfat kompleks bir lipit - inositol fosfatidin türevi olan bir maddedir. Membran reseptör proteininin hücre içi alanındaki konformasyonel değişikliklerin bir sonucu olarak aktive edilen özel bir enzim - fosfolipaz "C" nin etkisinin bir sonucu olarak oluşur.

Bu enzim fosfatidil-inositol-4,5-bifosfat molekülündeki fosfoester bağını hidrolize ederek diasilgliserol ve inositol trifosfat oluşumuna neden olur.

Diasilgliserol ve inositol trifosfat oluşumunun hücre içindeki iyonize kalsiyum konsantrasyonunda artışa yol açtığı bilinmektedir. Bu, çeşitli protein kinazların aktivasyonu da dahil olmak üzere, hücre içindeki birçok kalsiyuma bağımlı proteinin aktivasyonuna yol açar. Ve burada, adenilat siklaz sisteminin aktivasyonu durumunda olduğu gibi, hücre içindeki sinyal iletiminin aşamalarından biri, hücrenin hormonun etkisine fizyolojik bir tepkisine yol açan protein fosforilasyonudur.

Özel bir kalsiyum bağlayıcı protein olan kalmodulin, hedef hücredeki fosfoinositid sinyal mekanizmasının çalışmasında yer alır. Bu düşük moleküler ağırlıklı bir proteindir (17 kDa), %30'u negatif yüklü amino asitlerden (Glu, Asp) oluşur ve bu nedenle Ca+2'yi aktif olarak bağlayabilir. Bir kalmodulin molekülü, 4 kalsiyum bağlama bölgesine sahiptir. Ca + 2 ile etkileşimden sonra, kalmodulin molekülünde konformasyonel değişiklikler meydana gelir ve Ca + 2-kalmodulin kompleksi, birçok enzimin - adenilat siklaz, fosfodiesteraz, Ca + 2, Mg + 2 - aktivitesini düzenleyebilir (allosterik olarak inhibe eder veya aktive eder) hale gelir. -ATPase ve çeşitli protein kinazlar.

Farklı hücrelerde Ca+2-kalmodulin kompleksi aynı enzimin izoenzimlerine (örneğin farklı tipteki adenilat siklaza) maruz kaldığında bazı durumlarda aktivasyon, bazılarında ise cAMP oluşum reaksiyonunun inhibisyonu gözlenir. . Bu tür farklı etkiler, izoenzimlerin allosterik merkezlerinin farklı amino asit radikalleri içerebilmesi ve Ca + 2-kalmodulin kompleksinin etkisine tepkilerinin farklı olması nedeniyle ortaya çıkar.

Dolayısıyla, hedef hücrelerde hormonlardan gelen sinyallerin iletilmesinde "ikinci habercilerin" rolü şunlar olabilir:

siklik nükleotitler (c-AMP ve c-GMP);

1. karmaşık "Sa-kalmodulin";

   diasilgliserol;

   inositol trifosfat.

Yukarıdaki aracıların yardımıyla hedef hücrelerdeki hormonlardan bilgi aktarma mekanizmaları ortak özelliklere sahiptir:

sinyal iletiminin aşamalarından biri protein fosforilasyonudur;

aktivasyonun sona ermesi, katılımcıların süreçlerde kendileri tarafından başlatılan özel mekanizmaların bir sonucu olarak gerçekleşir - olumsuz geri bildirim mekanizmaları vardır.

Hormonlar, vücudun fizyolojik fonksiyonlarının ana hümoral düzenleyicileridir ve özellikleri, biyosentetik süreçleri ve etki mekanizmaları artık iyi bilinmektedir.

Hormonları diğer sinyal moleküllerinden ayıran özellikler aşağıdaki gibidir.

Hormonların sentezi, endokrin sistemin özel hücrelerinde gerçekleşir. Hormonların sentezi, endokrin hücrelerin ana işlevidir.

Hormonlar kana, daha sıklıkla venöze, bazen de lenflere salgılanır. Diğer sinyal molekülleri, dolaşımdaki sıvılara salgılanmadan hedef hücrelere ulaşabilir.

Telecrine etkisi (veya uzak eylem)- hormonlar, sentez bölgesinden çok uzaktaki hedef hücrelere etki eder.

Hormonlar, hedef hücrelere göre oldukça spesifik maddelerdir ve çok yüksek biyolojik aktiviteye sahiptirler.

Steroid hormonlarının (Şekil 6.3) hücreler üzerinde iki etki yolu vardır: 1) klasik genomik veya yavaş ve 2) genomik olmayan hızlı. Genomik mekanizma hareketler
Hedef hücreler üzerindeki genomik etki mekanizması, steroid hormon moleküllerinin hücre içine transmembran transferi ile başlar (lipit çift tabakasındaki çözünürlüklerinden dolayı). hücre zarı), ardından hormonun sitoplazmik reseptör proteinine bağlanması.

Reseptör proteini ile olan bu bağlantı, steroid hormonunun nükleer reseptör ile etkileşime girdiği çekirdeğe girmesi için gereklidir. Hormon-nükleer reseptör kompleksinin kromatin akseptörü, spesifik asidik protein ve DNA ile müteakip etkileşimi şunları içerir: spesifik mRNA transkripsiyonunun aktivasyonu, taşıma ve ribozomal RNA'ların sentezi, birincil RNA transkriptlerinin işlenmesi ve mRNA'nın sitoplazmaya taşınması, translasyonu mRNA proteinlerin ve enzimlerin ribozomlarda sentezi ile yeterli düzeyde taşıma RNA. Tüm bu fenomenler, çekirdekte hormon-reseptör kompleksinin uzun süreli (saatler, günler) varlığını gerektirir. Genomik olmayan etki mekanizması
Steroid hormonlarının etkileri nükleer etki için gerekli olan birkaç saat sonra ortaya çıkmamakta, bazıları çok hızlı bir şekilde birkaç dakika içinde ortaya çıkmaktadır. Bunlar, zar geçirgenliğinin artması, glukoz ve aminoasitlerin taşınmasının artması, lizozomal enzimlerin salınması, mitokondri enerjisinde kaymalar gibi etkilerdir. Steroid hormonlarının genomik olmayan hızlı etkileri arasında, örneğin insan total periferal aldosteronun uygulanmasından sonraki 5 dakika içinde bir artış vardır. vasküler direnç Ve tansiyon, in vitro deneylerde aldosteronun etkisi altında eritrositlerin (genellikle bir çekirdekten yoksun) zarı boyunca sodyum taşınmasındaki değişiklikler, östrojenlerin etkisi altında endometriyal hücrelere Ca2 + 'nın hızlı girişi, vb. Steroid hormonlarının etkisi, bağlanmak içindir. hücre zarı spesifik reseptörlere sahip hücreler ve örneğin fosfolipaz C, inositol-3-fosfat, iyonize Ca2+, protein kinaz C gibi ikincil haberci sistemlerin kademeli reaksiyonlarının aktivasyonu. Steroid hormonlarının etkisi altında, cAMP ve cGMP içeriği hücre. Steroid hormonlarının genomik olmayan etkisi

Pirinç. 6.3. Steroid hormonlarının etki yollarının şeması.
1 - klasik genomik etki yolu (hormon hücre zarından ve sitoplazmadan çekirdeğe nüfuz eder, burada nükleer reseptör ile etkileşime girdikten sonra hedef genler üzerinde etki ederek onları aktive eder). 2a ve 26 - membran reseptörleri yoluyla genomik olmayan etki yolları: 2a - membran enzimi ve protein kinazların aktivasyonuna yol açan ikinci bir haberci oluşumu ile ilişkili yollar. İkincisi, koaktivatör proteinin (CKA) çekirdeğindeki fosforilasyon yoluyla hedef genleri aktive eder; 26 - hormon-reseptör kompleksinin iyon kanallarını aktive ederek hücrenin uyarılabilirliğini değiştirmesinin bir sonucu olarak hücre zarının iyon kanallarıyla ilişkili yollar. 3 - alternatif genomik olmayan etki yolu (zardan sitoplazmaya nüfuz eden hormon molekülü, sitozolik kinazların aktivasyonuna yol açan sitozolik reseptör ile etkileşime girer.

sitoplazmik reseptörlere bağlandıktan sonra da gerçekleştirilebilir. Steroid hormonlarının genomik olmayan etkilerinin bir kısmı, membran iyon kanallarının kapı mekanizmasıyla ilişkili reseptörlerle etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır. sinir hücreleri, bu nedenle, örneğin glisin-, serotonin- veya gama-aminobutiratejik nöronların modülatörleridir. Son olarak, steroid hormonları, zarın lipid çift tabakasında çözünerek değişebilir. fiziki ozellikleri akışkanlığı veya hidrofilik moleküllere karşı geçirgenliği gibi, bu da genomik olmayan bir etkidir.
Bu nedenle, farklı kimyasal yapılara sahip hormonların etki mekanizmaları sadece farklılıklara değil, aynı zamanda ortak özelliklere de sahiptir. Steroidler gibi peptit hormonları da hücre çekirdeğindeki gen transkripsiyonunu seçici olarak etkileme yeteneğine sahiptir. Peptit hormonların bu etkisi, ikinci habercilerin oluşumu sırasında sadece hücre yüzeyinden değil, hormon-reseptör kompleksinin içselleştirilmesi nedeniyle peptit hormonların hücreye girmesi yoluyla da gerçekleşebilir.

Steroid hormonlarının etki mekanizması hakkında daha fazla bilgi:

1. Hormonların kimyasal yapısı ve genel etki mekanizmaları
2. Hormon üretimini ve endokrin olmayan işlevleri birleştiren hücrelerde hormonların düzenleyici işlevleri Plasental hormonların düzenleyici işlevleri

Hormonların hücresel düzeydeki nihai etkileri, metabolizmadaki değişiklikler, çeşitli maddeler (iyonlar, glikoz vb.) için zar geçirgenliği, büyüme süreçleri, hücrelerin farklılaşması ve bölünmesi, kasılma veya salgılama aktivitesi vb. etkiler, hormonun spesifik hücresel reseptör proteinlerine bağlanmasıyla başlar: zar veya hücre içi (sitoplazmik ve nükleer). Hormonların membran reseptörleri yoluyla etkisinin etkisi, nispeten hızlı (birkaç dakika içinde) ve hücre içi reseptörler aracılığıyla - yavaş yavaş (yarım saat veya daha fazla) kendini gösterir.

Membran reseptörleri yoluyla etki, protein-peptit hormonları ve amino asit türevleri için tipiktir. Bu hormonlar (tiroid hormonları hariç) hidrofiliktir ve plazmalemmanın bilipid tabakasından geçemezler. Bu nedenle, hormonal sinyal, genel durumda şuna benzeyen nispeten uzun bir zincir boyunca hücreye iletilir: hormon -> zar reseptörü -> zar enzimi -> ikinci haberci -> protein kinaz -> hücre içi fonksiyonel proteinler -> fizyolojik etki.

Buna göre, hormonun zar reseptörleri yoluyla etkisi birkaç aşamada gerçekleştirilir:

1) hormonun membran reseptörü ile etkileşimi, reseptörün konformasyonunda ve aktivasyonunda bir değişikliğe yol açar;

2) reseptör, kendisiyle ilişkili zar enzimini aktive eder (nadiren inhibe eder);

3) enzim, bir veya başka bir düşük moleküler ağırlıklı maddenin sitoplazmasındaki konsantrasyonu değiştirir - ikincil bir haberci,

4) ikincil haberci, belirli bir sitoplazmik protein kinazı aktive eder - fosforilasyonu katalize eden ve proteinlerin fonksiyonel özelliklerini değiştiren bir enzim;

5) protein kinaz, hücre içi süreçleri düzenleyen (enzimler, iyon kanalları, kasılma proteinleri, vb.) kas kasılmasının başlatılması, vb.

Şu anda, zar hormonu reseptörleri ve beş ana ikinci haberci ile ilişkili dört tip enzim bilinmektedir (Şekil 1, Tablo 1).

Pirinç. 1. Hormonal sinyalin transmembran iletiminin ana sistemleri.

Tanımlamalar: G - hormonlar; R - membran reseptörleri; G - G proteinleri; F - tirozin-

kinaz; GC - guanilat siklaz; AC~ adenilat siklaz; F.P C - fosfolipaz C; fl - membran fosfolipidleri; ITP - inositol trifosfat, DAT - diasilgliserol; EPR - endoplazmik retikulum; PC - çeşitli protein kinazlar.

tablo 1

Membran reseptörleri yoluyla hormonların etkisine aracılık eden membran enzimleri ve ikinci haberciler

zar enzimi		İkincil aracılar	Başlıca aktive edici hormonlar
tirozin kinaz			insülin, büyüme hormonu, prolaktin
guanilat siklaz			atriyal natriüretik hormon
adenilat siklaz			birçok hormon, örneğin 3-adrenerjik reseptörler aracılığıyla adrenalin
fosforilaz C			birçok hormon, örneğin adrenerjik reseptörler aracılığıyla adrenalin

Reseptör ile membran enzimi arasındaki bağlantının nasıl gerçekleştirildiğine bağlı olarak, iki tip reseptör ayırt edilir: 1) katalitik reseptörler; 2) G-proteinlerine bağlı reseptörler.

Katalitik reseptörler: reseptör ve enzim doğrudan bağlıdır (iki fonksiyonel bölgeye sahip bir molekül olabilir). Bu reseptörlerdeki membran enzimleri şunlar olabilir:

Tirozin kinaz (bir tür protein kinaz); hormonların tirozin kinaz reseptörleri yoluyla etkisi, ikincil habercilerin varlığını gerektirmez;

Guanilat siklaz, GTP'den siklik GMP ikinci habercinin (cGMP) oluşumunu katalize eder.

G proteinine bağlı reseptörler: reseptör molekülünden gelen sinyal önce spesifik bir membran G proteinine1 iletilir, bu daha sonra aşağıdakiler olabilen spesifik bir membran enzimini aktive eder veya inhibe eder:

Adenilat siklaz - ATP'den ikincil bir siklik AMP (cAMP) habercisi oluşumunu katalize eder;

Fosfolipaz C, membran fosfolipidlerinden iki ikincil habercinin oluşumunu katalize eder: inositol trifosfat (ITP) ve diasilgliserol (DAG). DAG, protein kinazı uyarır ve ayrıca prostaglandinler ve benzeri biyolojik olarak aktif maddelerin öncüsüdür. ITP'nin ana etkisi, sitozole plazma zarı iyon kanalları (hücre dışı ortamdan) veya hücre içi Ca2 + depoları (endoplazmik retikulum ve mitokondri) yoluyla giren başka bir ikincil habercinin - Ca2+ iyonlarının sitoplazmasındaki içeriği arttırmaktır. . Ca2+ iyonları fizyolojik etkilerini kural olarak kalmodulin proteini ile birlikte gerçekleştirirler.

Hücre içi reseptörler yoluyla etki, lipid çözünürlükleri nedeniyle hücre zarlarından hücreye ve çekirdeğine nüfuz edebilen steroid ve tiroid hormonları için tipiktir (Şekil 2).

Nükleer reseptörlerle etkileşime giren bu hormonlar, hücre bölünmesi süreçlerini ve genetik bilginin (gen ekspresyonu) uygulanmasını etkiler, özellikle fonksiyonel hücresel proteinlerin - enzimler, reseptörler, peptit hormonları, vb.

Hormonların sitoplazmik reseptörler üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak, hücre organellerinin aktivitesi, örneğin mitokondride biyolojik oksidasyonun yoğunluğu veya ribozomlarda protein sentezi değişir.

Sitoplazmik reseptörlerle kombinasyon halinde hormonlar, nükleer reseptörlerle aynı şekilde hareket ederek çekirdeğe nüfuz edebilir.

İncir. 2. Hormonların hücre içi etki mekanizmaları.

Tanımlamalar: G - hormonlar; Rh - nükleer reseptörler; Rif - sitoplazmik reseptörler.