Hormon đóng vai trò tích hợp các yếu tố liên kết các cơ chế điều hòa khác nhau và các quá trình trao đổi chất trong các cơ quan. Chúng đóng vai trò trung gian hóa học đảm bảo việc chuyển các tín hiệu xảy ra trong các cơ quan khác nhau và trong hệ thần kinh trung ương. Các tế bào phản ứng khác nhau với hormone.
Thông qua hệ thống adenylate cyclase, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của các quá trình sinh hóa trong tế bào đích. Hãy xem xét hệ thống này một cách chi tiết.
Tác dụng sinh lý
Phản ứng của tế bào đối với hoạt động của hormone phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của nó, cũng như loại tế bào mà nó ảnh hưởng.
Nồng độ hormone trong máu khá thấp. Để kích hoạt cơ chế hoạt hóa của enzym với sự tham gia của hệ thống adenylate cyclase, chúng phải được nhận biết và sau đó liên kết với các thụ thể - các protein đặc biệt có tính đặc hiệu cao.
Hiệu quả sinh lý được xác định bởi các yếu tố khác nhau, ví dụ, nồng độ của hormone. Nó được xác định bởi tốc độbất hoạt trong quá trình phân hủy, xảy ra chủ yếu ở gan, và tốc độ bài tiết của nó cùng với các chất chuyển hóa. Hiệu quả sinh lý phụ thuộc vào mức độ ái lực của hormone đối với protein mang. Tuyến giáp và các yếu tố steroid di chuyển dọc theo dòng máu cùng với protein. Số lượng và loại thụ thể trên tế bào đích cũng là yếu tố quyết định.
Tín Hiệu Kích Thích
Quá trình tổng hợp và bài tiết hormone được kích thích bởi các xung động bên trong và bên ngoài dẫn đến hệ thần kinh trung ương. Tế bào thần kinh mang những tín hiệu này đến vùng dưới đồi. Tại đây, nhờ chúng, quá trình tổng hợp statin và liberins (kích thích tố giải phóng peptit) được kích thích. Đến lượt nó, chúng ức chế (ngăn chặn) hoặc kích thích sự tổng hợp và bài tiết các yếu tố trong tuyến yên trước. Các thành phần hóa học này được gọi là bộ ba kích thích tố. Chúng kích thích sản xuất và bài tiết các yếu tố trong các tuyến nội tiết ngoại vi.
Dấu hiệu của nội tiết tố
Giống như các phân tử tín hiệu khác, các phần tử này có một số đặc điểm chung. Nội tiết tố:
- Bài tiết từ các tế bào sản sinh ra không gian ngoại bào.
- Không được sử dụng làm nguồn năng lượng.
- Chúng không phải là yếu tố cấu trúc của tế bào.
- Có khả năng thiết lập mối quan hệ cụ thể với các tế bào có các thụ thể cụ thể đối với một loại hormone cụ thể.
- Khác biệt về hoạt tính sinh học cao. Ngay cả ở nồng độ nhỏ, hormone cũng có thể ảnh hưởng đến tế bào một cách hiệu quả.
Ô đích
Tương tác của chúng với hormone được cung cấp bởi các protein thụ thể đặc biệt. Chúng được tìm thấy trên màng ngoài, trong tế bào chất, trên màng nhân và các bào quan khác.
Có hai miền (vị trí) trong bất kỳ protein thụ thể nào. Do chúng, các chức năng được thực hiện:
- Nhận dạng hormone.
- Chuyển đổi và truyền xung lực đã nhận đến tế bào.
Đặc điểm của thụ
Trong một trong các vùng protein có một vị trí bổ sung (bổ sung cho nhau) cho một số phần tử của phân tử tín hiệu. Sự gắn kết của thụ thể với nó tương tự như quá trình hình thành phức hợp enzym-cơ chất và được xác định bởi hằng số ái lực.
Hầu hết các thụ thể hiện chưa được hiểu rõ. Điều này là do sự phức tạp của việc phân lập và thanh lọc chúng, cũng như hàm lượng cực kỳ thấp của mỗi loại thụ thể trong tế bào. Tuy nhiên, người ta biết rằng sự tương tác của hormone với các thụ thể có bản chất lý hóa. liên kết kỵ nước và liên kết tĩnh điện được hình thành giữa chúng.
Sự tương tác của hormone và thụ thể đi kèm với những thay đổi về cấu trúc ở hormone sau. Kết quả là, phức hợp của phân tử tín hiệu với thụ thể được kích hoạt. Ở trạng thái hoạt động, nó có thể kích hoạt phản ứng nội bào cụ thể đối với tín hiệu đến. Khi sự tổng hợp hoặc khả năng của các thụ thể tương tác với các phân tử tín hiệu bị suy giảm, các bệnh sẽ xuất hiện - rối loạn nội tiết.
Chúng có thể liên quan đến:
- Thiếu tổng hợp.
- Thay đổi cấu trúc của protein thụ thể (rối loạn di truyền).
- Chặn các thụ thể bằng kháng thể.
Kiểu tương tác
Chúng khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc của phân tử hormone. Nếu nó là chất ưa béo, nó có thể xâm nhập vào lớp lipid ở màng ngoài của các mục tiêu. Một ví dụ là hormone steroid. Nếu kích thước của phân tử là đáng kể, nó không thể xâm nhập vào tế bào. Theo đó, các thụ thể đối với hormone ưa béo nằm bên trong các mục tiêu, và đối với hormone ưa nước - bên ngoài, trên màng ngoài.
Trung gian thứ hai
Nhận phản ứng với tín hiệu nội tiết tố từ các phân tử ưa nước được cung cấp bởi cơ chế truyền xung động nội bào. Nó hoạt động thông qua cái gọi là trung gian thứ hai. Ngược lại, các phân tử hormone có hình dạng khá đa dạng.
Các nucleotide chu kỳ (cGMP và cAMP), calmodulin (protein liên kết canxi), ion canxi, inositol triphosphate, các enzym tham gia vào quá trình tổng hợp nucleotide chu kỳ và quá trình phosphoryl hóa protein hoạt động như "sứ giả thứ hai".
Hoạt động của hormone thông qua hệ thống adenylate cyclase
Có 2 cách chính để truyền xung động đến các tế bào đích từ các phần tử tín hiệu:
- Hệ thống ceclase Adenylate (guanylate cyclase).
- Phosphoinositide.
Cơ chế
Cơ chế hoạt động của các hormone thông qua hệ thống adenylate cyclase bao gồm: G protein, protein kinase,protein thụ thể, guanosine triphosphate, enzym adenylate ceclase. Ngoài những chất này, ATP cũng cần thiết cho hoạt động bình thường của hệ thống.
Receptor, protein G, gần vị trí của GTP và adenylate cyclase, được xây dựng trong màng tế bào. Các phần tử này ở trạng thái phân ly. Sau khi hình thành phức hợp của phân tử tín hiệu và protein thụ thể, cấu trúc của protein G sẽ thay đổi. Do đó, một trong các đơn vị con của nó có được khả năng tương tác với GTP.
Phức hợp được hình thành "G protein + GTP" sẽ kích hoạt adenylate cyclase. Đến lượt mình, cô ấy bắt đầu biến đổi các phân tử ATP thành cAMP. Nó có thể kích hoạt các enzym cụ thể - protein kinase. Do đó, các phản ứng phosphoryl hóa của các phân tử protein khác nhau với sự tham gia của ATP được xúc tác. Thành phần của protein đồng thời bao gồm phần còn lại của axit photphoric.
Do cơ chế hoạt động của hormone trong hệ thống adenylate cyclase làm thay đổi hoạt động của protein phosphoryl hóa. Trong các loại tế bào khác nhau, các protein có hoạt động chức năng khác nhau bị ảnh hưởng: các phân tử nhân hoặc màng, cũng như các enzym. Kết quả của quá trình phosphoryl hóa, các protein có thể trở nên hoạt động về mặt chức năng hoặc không hoạt động.
Hệ thống adenylate cyclase: hóa sinh
Do các tương tác được mô tả ở trên, tốc độ của các quá trình sinh hóa trong mục tiêu thay đổi.
Cần phải nói về thời gian kích hoạt không đáng kể của hệ thống adenylate cyclase. Sự ngắn gọn là do protein G sau khi liên kết với enzimHoạt động GTPase bắt đầu xuất hiện. Nó phục hồi hình dạng sau khi thủy phân GTP và ngừng hoạt động trên adenylate cyclase. Điều này dẫn đến việc chấm dứt phản ứng hình thành cAMP.
Ức chế
Ngoài những người tham gia trực tiếp vào sơ đồ của hệ thống adenylate cyclase, ở một số mục tiêu có các thụ thể liên kết với các phân tử G, dẫn đến ức chế enzym. Adenylaceteclase bị ức chế bởi phức hợp "GTP + protein G".
Khi quá trình sản xuất cAMP ngừng, quá trình phosphoryl hóa không dừng lại ngay lập tức. Miễn là các phân tử còn tồn tại, sự hoạt hóa của các kinase protein sẽ tiếp tục. Để ngăn chặn hoạt động của cAMP, các tế bào sử dụng một loại enzym đặc biệt - phosphodiesterase. Nó xúc tác quá trình thủy phân 3 ', 5'-cyclo-AMP thành AMP.
Một số hợp chất có tác dụng ức chế men phosphodiesterase (ví dụ: theophylline, caffeine) giúp duy trì và tăng nồng độ của cyclo-AMP. Dưới ảnh hưởng của các chất này, thời gian hoạt hóa của hệ thống truyền tin adenylate cyclase. Nói cách khác, hoạt động của hormone được tăng cường.
Inositol triphosphate
Bên cạnh hệ thống truyền tín hiệu adenylate cyclase, còn có một cơ chế truyền tín hiệu khác. Nó liên quan đến các ion canxi và inositol triphosphat. Chất thứ hai là một chất có nguồn gốc từ inositol phosphatide (một loại lipid phức tạp).
Inositol triphosphate được hình thành dưới ảnh hưởng của phospholipase "C", một loại enzyme đặc biệt được kích hoạt trong quá trình thay đổi cấu trúc trong miền nội bàothụ thể màng tế bào.
Do tác động của enzym này, liên kết phosphoester của phân tử phosphatidyl-inositol-4,5-bisphosphate bị thủy phân. Kết quả là, inositol triphosphat và diacylglycerol được hình thành. Đến lượt mình, sự hình thành của chúng dẫn đến sự gia tăng hàm lượng canxi ion hóa trong tế bào. Điều này góp phần kích hoạt các phân tử protein phụ thuộc canxi khác nhau, bao gồm cả protein kinase.
Trong trường hợp này, cũng như khi khởi động hệ thống adenylate cyclase, quá trình phosphoryl hóa protein hoạt động như một trong những giai đoạn truyền xung động bên trong tế bào. Nó dẫn đến phản ứng sinh lý của tế bào đối với tác động của hormone.
Phần tử kết nối
Một loại protein đặc biệt, calmodulin, tham gia vào hoạt động của cơ chế phosphoinositide. Một phần ba thành phần của nó được hình thành bởi các axit amin tích điện âm (Asp, Glu). Về mặt này, nó có thể chủ động liên kết Ca + 2.
Có 4 vị trí liên kết trong một phân tử calmodulin. Kết quả của sự tương tác với Ca + 2, những thay đổi về cấu trúc bắt đầu trong phân tử calmodulin. Kết quả là, phức hợp Ca + 2-calmodulin có được khả năng điều chỉnh hoạt động của nhiều enzym: phosphodiesterase, adenylate cyclase, Ca + 2, Mg + 2 - ATPase, cũng như các protein kinase khác nhau.
Sắc thái
Trong các tế bào khác nhau, dưới ảnh hưởng của phức hợp Ca + 2-calmodulin trên isoenzyme của một loại enzyme (ví dụ, trên adenylate cyclase của nhiều loại khác nhau), trong một trường hợp sẽ quan sát thấy sự hoạt hóa, và trong trường hợp khác - ức chế sự hình thành cAMP. Điều này là do thực tế là các trung tâm allosteric trong isoenzymecó thể bao gồm các gốc axit amin khác nhau. Do đó, phản ứng của họ trước tác động của khu phức hợp sẽ khác nhau.
Thêm
Như bạn có thể thấy, "sứ giả thứ hai" tham gia vào hệ thống adenylate cyclase và trong các quy trình được mô tả ở trên. Khi cơ chế phosphoinositide hoạt động, chúng là:
- nucleotide tuần hoàn. Như trong hệ thống adenylate cyclase, chúng là c-GMP và c-AMP.
- Các ion canxi.
- Phức hợp sa-calmodulin.
- Diacylglycerol.
- Inositol triphosphat. Yếu tố này cũng tham gia vào quá trình truyền tín hiệu trong hệ thống adenylate cyclase.
Cơ chế truyền tín hiệu từ các phân tử hormone bên trong các mục tiêu liên quan đến các chất trung gian ở trên có một số đặc điểm chung:
- Một trong những giai đoạn truyền thông tin là quá trình phosphoryl hóa protein.
- Kích hoạt dừng dưới ảnh hưởng của các cơ chế đặc biệt. Chúng được đưa ra bởi chính những người tham gia quá trình (dưới tác động của các cơ chế phản hồi tiêu cực).
Kết
Hormon đóng vai trò là chất điều hòa thể dịch chính của các chức năng sinh lý trong cơ thể. Chúng được sản xuất trong các tuyến nội tiết hoặc được sản xuất bởi các tế bào nội tiết cụ thể. Hormone được giải phóng vào bạch huyết, máu và có tác động từ xa (nội tiết) đến các tế bào đích.
Hiện tại, đặc tính của các phân tử nàynghiên cứu đủ tốt. Các quá trình sinh tổng hợp của chúng đã được biết đến, cũng như các cơ chế chính ảnh hưởng đến cơ thể. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều bí ẩn chưa được giải đáp liên quan đến đặc thù của sự tương tác của các hormone và các hợp chất khác.
