تعمل الهرمونات كعناصر تكاملية تربط الآليات التنظيمية المختلفة وعمليات التمثيل الغذائي في الأعضاء. يلعبون دور الوسطاء الكيميائيون الذين يضمنون نقل الإشارات التي تحدث في الأعضاء المختلفة وفي الجهاز العصبي المركزي. تستجيب الخلايا بشكل مختلف للهرمونات.
من خلال نظام إنزيم الأدينيلات ، تؤثر العناصر على معدل العمليات الكيميائية الحيوية في الخلية المستهدفة. النظر في هذا النظام بالتفصيل.
التأثير الفسيولوجي
تعتمد استجابة الخلايا لعمل الهرمونات على تركيبتها الكيميائية وكذلك نوع الخلية التي تؤثر عليها.
تركيز الهرمونات في الدم منخفض جدا. لتشغيل آلية تنشيط الإنزيم بمشاركة نظام محلقة الأدينيلات ، يجب التعرف عليها ثم ربطها بالمستقبلات - بروتينات خاصة ذات خصوصية عالية.
يتم تحديد التأثير الفسيولوجي من خلال عوامل مختلفة ، على سبيل المثال ، تركيز الهرمون. يتحدد بالسرعةتثبيط أثناء التسوس ، يحدث بشكل رئيسي في الكبد ، ومعدل إفرازه مع المستقلبات. يعتمد التأثير الفسيولوجي على درجة انجذاب الهرمون للبروتينات الحاملة. تتحرك عناصر الغدة الدرقية والستيرويد على طول مجرى الدم مع البروتينات. عدد ونوع المستقبلات في الخلايا المستهدفة هي أيضًا عوامل محددة.
تحفيز الإشارات
يتم تحفيز عمليات تخليق وإفراز الهرمونات بواسطة نبضات داخلية وخارجية موجهة إلى الجهاز العصبي المركزي. تحمل الخلايا العصبية هذه الإشارات إلى منطقة ما تحت المهاد. هنا ، بسببهم ، يتم تحفيز تخليق الستاتين والليبرينات (هرمونات إطلاق الببتيد). وهي بدورها تمنع (تثبط) أو تحفز تخليق وإفراز العناصر في الغدة النخامية الأمامية. تسمى هذه المكونات الكيميائية الهرمونات الثلاثية. أنها تحفز إنتاج وإفراز العناصر في الغدد الصماء المحيطية.
علامات الهرمونات
مثل جزيئات الإشارة الأخرى ، تشترك هذه العناصر في عدد من السمات المشتركة. الهرمونات:
- تفرز من الخلايا التي تنتجها في الفضاء خارج الخلية.
- لا تستخدم كمصدر للطاقة.
- ليست عناصر هيكلية للخلايا.
- لديك القدرة على إقامة علاقة محددة مع الخلايا التي لديها مستقبلات محددة لهرمون معين.
- تختلف في النشاط البيولوجي العالي. حتى في التركيزات الصغيرة ، يمكن للهرمونات أن تؤثر بشكل فعال على الخلايا.
الخلايا المستهدفة
يتم توفير تفاعلهم مع الهرمونات بواسطة بروتينات مستقبلات خاصة. توجد على الغشاء الخارجي ، في السيتوبلازم ، على الغشاء النووي والعضيات الأخرى.
هناك مجالان (مواقع) في أي بروتين مستقبِل. بسببهم ، يتم تنفيذ الوظائف:
- التعرف على الهرمونات.
- تحويل ونقل النبضات المستلمة إلى الخلية.
ملامح المستقبلات
في أحد مجالات البروتين ، يوجد موقع مكمل (مكمل بشكل متبادل) لبعض عناصر جزيء الإشارة. يشبه ارتباط المستقبلات به عملية تكوين مركب الركيزة الإنزيمية ويتم تحديده بواسطة ثابت التقارب.
معظم المستقبلات ليست مفهومة جيدًا حاليًا. ويرجع ذلك إلى تعقيد عزلها وتنقيتها ، فضلاً عن المحتوى المنخفض للغاية لكل نوع من المستقبلات في الخلايا. ومع ذلك ، فمن المعروف أن تفاعل الهرمونات مع المستقبلات له طبيعة فيزيائية كيميائية. تتشكل الروابط الكارهة للماء والكهرباء الساكنة بينهما.
يصاحب تفاعل الهرمون والمستقبل تغيرات توافقية في الأخير. نتيجة لذلك ، يتم تنشيط مجمع جزيء الإشارة مع المستقبل. كونها في حالة نشطة ، فهي قادرة على إثارة استجابة محددة داخل الخلايا للإشارة الواردة. عندما يتم إعاقة تخليق أو قدرة المستقبلات على التفاعل مع جزيئات الإشارة ، تظهر الأمراض - اضطرابات الغدد الصماء.
قد تكون مرتبطة بـ:
- نقص التوليف.
- التغييرات في بنية البروتينات المستقبلة (الاضطرابات الوراثية).
- حجب المستقبلات بالأجسام المضادة.
أنواع التفاعل
تختلف باختلاف بنية جزيء الهرمون. إذا كانت محبة للدهون ، فهي قادرة على اختراق الطبقة الدهنية في الغشاء الخارجي للأهداف. مثال على ذلك هو هرمونات الستيرويد. إذا كان حجم الجزيء مهمًا ، فلن يتمكن من اختراق الخلية. وفقًا لذلك ، توجد مستقبلات للهرمونات المحبة للدهون داخل الأهداف ، وللهرمونات المحبة للماء - بالخارج ، على الغشاء الخارجي.
الوسطاء الثانيون
يتم توفير استجابة للإشارة الهرمونية من الجزيئات المحبة للماء من خلال آلية داخل الخلايا لنقل النبضات. وهي تعمل من خلال ما يسمى بالوسطاء الثانيين. في المقابل ، جزيئات الهرمونات متنوعة تمامًا في شكلها.
النوكليوتيدات الحلقية (cGMP و cAMP) ، كالودولين (بروتين ملزم للكالسيوم) ، أيونات الكالسيوم ، إينوزيتول ثلاثي الفوسفات ، والإنزيمات المشاركة في تخليق النيوكليوتيدات الحلقية وفسفرة البروتين بمثابة "رُسُل ثانٍ".
عمل الهرمونات من خلال نظام إنزيم الأدينيلات
هناك طريقتان رئيسيتان لنقل نبضة إلى الخلايا المستهدفة من عناصر الإشارة:
نظام
يتضمن مخطط عمل الهرمونات من خلال نظام إنزيم الأدينيلات: بروتين G ، كينازات البروتين ،بروتين المستقبل ، غوانوزين ثلاثي الفوسفات ، إنزيم أدينيلات سيسلاز. بالإضافة إلى هذه المواد ، فإن ATP ضروري أيضًا للتشغيل الطبيعي للنظام.
مستقبلات ، بروتين G ، بالقرب من GTP و adenylate cyclase ، مبنية في غشاء الخلية. هذه العناصر في حالة منفصلة. بعد تكوين مركب جزيء الإشارة وبروتين المستقبل ، يتغير شكل البروتين G. نتيجة لذلك ، تكتسب إحدى وحداتها الفرعية القدرة على التفاعل مع GTP.
المركب المركب "G protein + GTP" ينشط محلقة الأدينيلات. وهي بدورها تبدأ في تحويل جزيئات ATP إلى cAMP. إنه قادر على تنشيط إنزيمات معينة - كينازات البروتين. نتيجة لذلك ، يتم تحفيز تفاعلات الفسفرة لجزيئات البروتين المختلفة بمشاركة ATP. يتضمن تكوين البروتينات في نفس الوقت بقايا حمض الفوسفوريك.
بسبب آلية عمل الهرمونات في نظام محلقة الأدينيلات ، يتغير نشاط البروتين الفسفوري. في أنواع مختلفة من الخلايا ، تتأثر البروتينات ذات النشاط الوظيفي المختلف: الجزيئات النووية أو الغشائية ، وكذلك الإنزيمات. نتيجة لعملية الفسفرة ، يمكن أن تصبح البروتينات نشطة وظيفيًا أو غير نشطة.
نظام محلقة Adenylate: الكيمياء الحيوية
بسبب التفاعلات الموصوفة أعلاه ، يتغير معدل العمليات البيوكيميائية في الهدف.
من الضروري أن نقول عن المدة الضئيلة لتفعيل نظام إنزيم الأدينيلات. يرجع الإيجاز إلى حقيقة أن البروتين G بعد الارتباط بالإنزيميبدأ نشاط GTPase في الظهور. يستعيد التشكل بعد التحلل المائي GTP ويتوقف عن العمل على محلقة adenylate. هذا يؤدي إلى إنهاء تفاعل تشكيل cAMP.
تثبيط
بالإضافة إلى المشاركين المباشرين في مخطط نظام adenylate cyclase ، توجد في بعض الأهداف مستقبلات مرتبطة بجزيئات G ، مما يؤدي إلى تثبيط الإنزيم. يتم إعاقة Adenylaceteclase بواسطة مركب "GTP + G protein".
عندما يتوقف إنتاج المخيم ، لا تتوقف الفسفرة على الفور. ما دامت الجزيئات موجودة ، سيستمر تنشيط البروتين كيناز. لإيقاف عمل cAMP ، تستخدم الخلايا إنزيمًا خاصًا - فوسفوديستيراز. إنه يحفز التحلل المائي لـ 3 '، 5'-cyclo-AMP إلى AMP.
تساعد بعض المركبات التي لها تأثير مثبط على فسفودايستراز (على سبيل المثال ، الثيوفيلين والكافيين) في الحفاظ على تركيز سيكلو- AMP وزيادته. تحت تأثير هذه المواد ، مدة تفعيل نظام رسول أدينيلات سيكليز. بمعنى آخر ، يتم تحسين عمل الهرمون
إينوزيتول ثلاثي الفوسفات
إلى جانب نظام تحويل إشارة adenylate cyclase ، هناك آلية أخرى لنقل الإشارة. أنه يشتمل على أيونات الكالسيوم وثلاثي فوسفات الإينوزيتول. الأخير عبارة عن مادة مشتقة من فوسفاتيد الإينوزيتول (دهون معقدة).
يتكون Inositol triphosphate تحت تأثير phospholipase "C" ، وهو إنزيم خاص يتم تنشيطه أثناء التغييرات التوافقية في المجال داخل الخلايامستقبلات غشاء الخلية.
بسبب عمل هذا الإنزيم ، يتم تحلل رابطة الفوسفاتي لجزيء فوسفاتيديل-إينوزيتول-4،5-بيسفوسفات. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل إينوزيتول ثلاثي الفوسفات وداي أسيل جلسرين. يؤدي تكوينها ، بدوره ، إلى زيادة محتوى الكالسيوم المتأين في الخلية. هذا يساهم في تنشيط جزيئات البروتين المختلفة المعتمدة على الكالسيوم ، بما في ذلك البروتين كينازات.
في هذه الحالة ، كما هو الحال مع إطلاق نظام adenylate cyclase ، تعمل فسفرة البروتين كإحدى مراحل انتقال النبضات داخل الخلية. يؤدي إلى استجابة فسيولوجية للخلية لتأثير الهرمون
ربط العنصر
بروتين خاص ، كموديولين ، يشارك في عمل آلية الفوسفوينوزيتيد. يتكون ثلث تركيبته من الأحماض الأمينية سالبة الشحنة (Asp ، Glu). في هذا الصدد ، فهي قادرة على ربط Ca بنشاط + 2.
هناك 4 مواقع ربط في جزيء كالمودولين واحد. نتيجة للتفاعل مع Ca + 2 ، تبدأ التغييرات التوافقية في جزيء الكموديولين. نتيجة لذلك ، يكتسب مجمع Ca + 2-calodulin القدرة على تنظيم نشاط العديد من الإنزيمات: phosphodiesterase ، adenylate cyclase ، Ca + 2 ، Mg + 2 - ATPase ، وكذلك العديد من كينازات البروتين.
الفروق الدقيقة
في خلايا مختلفة ، وتحت تأثير مركب Ca + 2-calodulin على الإنزيمات المتساوية من إنزيم واحد (على سبيل المثال ، على إنزيم الأدينيلات من أنواع مختلفة) ، في إحدى الحالات ، سيتم ملاحظة التنشيط ، وفي الحالة الأخرى - تثبيط تكوين cAMP. هذا يرجع إلى حقيقة أن مراكز الخيف في الإنزيمات المتشابهةقد تحتوي على جذور مختلفة من الأحماض الأمينية. وفقًا لذلك ، سيكون رد فعلهم على تأثير المجمع مختلفًا.
إضافي
كما ترى ، يشارك "الرسل الثانيون" في نظام إنزيم الأدينيلات وفي العمليات الموضحة أعلاه. عندما تعمل آلية الفوسفوينوزيتيد فهي:
- نيوكليوتيدات حلقية. كما هو الحال في نظام cyclase adenylate ، فهي c-GMP و c-AMP.
- أيونات الكالسيوم.
- مجمع سا كالموديولين.
- دياسيل جلسرين.
- إينوزيتول ثلاثي الفوسفات. يشارك هذا العنصر أيضًا في تحويل الإشارة في نظام محلقة الأدينيلات.
تتميز آليات إرسال الإشارات من جزيئات الهرمونات ضمن الأهداف التي تتضمن الوسطاء أعلاه بعدة سمات مشتركة:
- إحدى مراحل نقل المعلومات هي عملية فسفرة البروتين.
- توقف التنشيط تحت تأثير الآليات الخاصة. يتم إطلاقها من قبل المشاركين في العملية أنفسهم (تحت تأثير آليات التغذية الراجعة السلبية).
الخلاصة
الهرمونات بمثابة المنظم الخلطي الرئيسي للوظائف الفسيولوجية في الجسم. يتم إنتاجها في الغدد الصماء أو تنتجها خلايا محددة من الغدد الصماء. يتم إطلاق الهرمونات في الدم الليمفاوي ولها تأثير بعيد (الغدد الصماء) على الخلايا المستهدفة.
حاليًا ، خصائص هذه الجزيئاتدراسة جيدة بما فيه الكفاية. تُعرف عمليات تركيبها الحيوي ، وكذلك الآليات الرئيسية للتأثير على الجسم. ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من الألغاز التي لم يتم حلها والمتعلقة بخصائص تفاعل الهرمونات والمركبات الأخرى.
