Hormon etkisinin temel mekanizmaları. Hormonların membran-hücre içi etki mekanizması

Üç tane var olası seçenekler Hormonların etki mekanizması.

Membran veya yerel mekanizma- bağlanma yerindeki hormonun hücre zarı glikoz, amino asitler ve bazı iyonlar gibi metabolitlere karşı geçirgenliğini değiştirir. Glikoz ve amino asitlerin temini de etkiler. biyokimyasal süreçler Hücre içindeki iyonların dağılımının değişmesi, hücre zarının her iki tarafındaki elektrik potansiyelini ve işlevini etkiler. Membran tipi hormon etkisi nadiren izole formda bulunur. Örneğin insülinin her iki zarı da vardır (neden olur) yerel değişiklikler iyonların, glikozun ve amino asitlerin taşınması) ve membran-hücre içi etki türü.

Membran-hücre içi Etki türü (veya dolaylı), hücreye nüfuz etmeyen ve dolayısıyla hücre içindeki hormonun yetkili temsilcisi olan hücre içi bir kimyasal haberci aracılığıyla metabolizmayı etkileyen hormonların karakteristiğidir. Hormon, membran reseptörleri aracılığıyla, hücre içi aracıların oluşumunu veya girişini tetikleyen sinyal sistemlerinin (genellikle enzimler) işlevini etkiler. İkincisi de aktiviteyi ve miktarı etkiler farklı enzimler ve böylece hücredeki metabolizmayı değiştirir.

Sitosolik mekanizma etki, zarın lipit tabakasından hücreye nüfuz edebilen ve burada sitozolik reseptörlerle bir komplekse girebilen lipofilik hormonların karakteristiğidir. Bu kompleks, hücredeki enzimlerin sayısını düzenler, nükleer kromozom genlerinin aktivitesini seçici olarak etkiler ve böylece hücrenin metabolizmasını ve fonksiyonlarını değiştirir. Bu tür hormon etkisine, hormon metabolizmayı yalnızca dolaylı olarak hücre içi aracılar aracılığıyla düzenlediğinde, membran-hücre içi etkinin aksine doğrudan denir.

Tiroid ve paratiroid bezlerinin hormonları

Hormonlar tiroid bezi

Tiroid bezi iki grup hormonu salgılar farklı etki metabolizma üzerine. Birinci grup iyodotironinlerdir: tiroksin ve triiyodotironin. Bu hormonlar enerji metabolizmasını düzenler ve hücre bölünmesini ve farklılaşmasını etkileyerek vücudun gelişimini belirler. İyodotironinler vücudun birçok dokusuna etki eder, ancak büyük ölçüde karaciğer, kalp, böbrek dokusunda, iskelet kasları ve daha az ölçüde yağ ve sinir dokusunda.

Tiroid bezinin hiperfonksiyonu (hipertiroidizm) ile aşırı iyodotironin oluşumu gözlenir. Karakteristik bir özellik tirotoksikoz, karbonhidratların ve yağların (yağ depolarından harekete geçirilen) hızlandırılmış parçalanmasıdır. Hızlı yanma yağ asitleri, gliserol ve glikoliz ürünleri yüksek oksijen tüketimi gerektirir. Mitokondrinin boyutu artar, şişer ve şekli değişir. Bu nedenle tirotoksikoz bazen "mitokondriyal hastalık" olarak da adlandırılır. Dışarıdan hipertiroidizm kendini şu şekilde gösterir: aşağıdaki belirtiler: bazal metabolizmanın artması, vücut sıcaklığının artması (ısı üretiminin artması), kilo kaybı, şiddetli taşikardi, sinirsel uyarılabilirliğin artması, gözlerin şişmesi vb. Bu bozukluklar, tiroid bezinin bir kısmının cerrahi olarak çıkarılmasıyla veya tiroid bezinin yardımıyla giderilebilir. aktivitesini engelleyen ilaçlar.

Tiroid bezinin hipofonksiyonu (hipotiroidizm) ile iyodotironin eksikliği vardır. Erken dönemde hipotiroidizm çocuklukçocuklarda kretinizm veya miksödem, yetişkinlerde ise sadece miksödem denir. Kretinizm belirgin fiziksel ve zeka geriliği. Bu, iyodotironinlerin hücre bölünmesi ve farklılaşması üzerindeki etkisinin azalmasıyla açıklanır, bu da yavaş ve anormal büyümeyi gerektirir. kemik dokusu, nöronların bozulmuş farklılaşması. Yetişkinlerde miksödem, bazal metabolizma ve vücut ısısında azalma, hafıza bozukluğu ve bozulma ile kendini gösterir. deri(kuruluk, soyulma) vb. Vücudun dokularında karbonhidrat ve yağ metabolizması ve tüm enerji süreçleri azalır. Hipotiroidizm, iyodotironin ilaçlarıyla tedavi edilerek ortadan kaldırılır.

İkinci grup kalsiotonin (30.000 moleküler ağırlığa sahip bir protein) içerir; fosfor-kalsiyum metabolizması, eylemi aşağıda tartışılmaktadır.

Hormonların etki mekanizmaları.

Hormonların etki mekanizmasının ona bağlı olduğunu lütfen unutmayın. kimyasal doğa ve özellikleri - suda veya yağlarda çözünürlük. Etki mekanizmasına göre hormonlar iki gruba ayrılabilir: doğrudan ve uzak etki.

1. Hormonlar doğrudan eylem. Bu grup lipofilik (yağda çözünen) hormonları içerir - steroidler ve iyodotironinler. Bu maddeler suda az çözünür ve bu nedenle kandaki plazma proteinleriyle kompleks bileşikler oluşturur. Bu proteinler hem spesifik taşıma proteinlerini (örneğin adrenal korteksin hormonlarını bağlayan transkortin) hem de spesifik olmayan proteinleri (albümin) içerir.

Doğrudan etkili hormonlar, lipofilisiteleri nedeniyle, hedef hücre zarlarının lipit çift katmanından yayılabilirler. Bu hormonların reseptörleri sitozolde bulunur. Hormonun reseptörle ortaya çıkan kompleksi, kromatine bağlandığı ve DNA'yı etkilediği hücre çekirdeğine hareket eder. Bunun sonucunda DNA matrisi üzerindeki RNA sentez hızı (transkripsiyon) ve RNA matrisi üzerinde spesifik enzimatik proteinlerin oluşma hızı (translasyon) değişir. Bu, hedef hücrelerdeki enzimatik proteinlerin miktarında ve yönlerinde bir değişikliğe yol açar. kimyasal reaksiyonlar(bkz. Şekil 2).

Şekil 2. Doğrudan etkili hormonların hücre üzerindeki etki mekanizması.

Bildiğiniz gibi protein sentezinin düzenlenmesi, indüksiyon ve baskı mekanizmaları kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Protein sentezinin indüksiyonu, karşılık gelen haberci RNA'nın sentezinin uyarılmasının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Aynı zamanda belirli bir enzim proteininin hücredeki konsantrasyonu artar ve onun katalize ettiği kimyasal reaksiyonların hızı artar.

Protein sentezinin baskılanması, karşılık gelen haberci RNA'nın sentezinin baskılanmasıyla gerçekleşir. Baskılamanın bir sonucu olarak, hücredeki belirli bir protein-enzimin konsantrasyonu seçici olarak azalır ve onun tarafından katalize edilen kimyasal reaksiyonların hızı azalır. Aynı hormonun bazı proteinlerin sentezini indükleyebileceğini ve diğer proteinlerin sentezini baskılayabildiğini unutmayın. Doğrudan etkili hormonların etkisi genellikle hücreye girdikten sadece 2-3 saat sonra ortaya çıkar.

2. Uzak eylem hormonları. Uzak etkili hormonlar arasında hidrofilik (suda çözünür) hormonlar - katekolaminler ve protein-peptid yapısındaki hormonlar bulunur. Bu maddeler yağda çözünmeyen maddeler olduğundan hücre zarlarına nüfuz edemezler. Bu hormonların reseptörleri dış yüzey plazma zarı hedef hücreleri. Uzak etkili hormonlar, hücre üzerindeki etkilerini çoğunlukla siklik AMP (cAMP) olan ikincil bir habercinin yardımıyla gösterirler.

Siklik AMP, adenilat siklazın etkisiyle ATP'den sentezlenir:

Hormonların uzaktan etki mekanizması Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3. Uzak etkili hormonların hücre üzerindeki etki mekanizması.

Bir hormonun spesifik reseptörüyle etkileşimi, hücre zarındaki G proteininin aktivasyonuna yol açar. G proteini GTP'ye bağlanır ve adenilat siklazı aktive eder.

Aktif adenilat siklaz, ATP'yi cAMP'ye dönüştürür, cAMP, protein kinazı aktive eder.

Aktif olmayan protein kinaz, iki düzenleyici (R) ve iki katalitik (C) alt birimden oluşan bir tetramerdir. cAMP ile etkileşim sonucunda tetramer ayrışır ve enzimin aktif merkezi serbest kalır.

Protein kinaz, ATP'yi kullanarak enzim proteinlerini fosforile eder, onları aktive eder veya etkisiz hale getirir. Bunun sonucunda hedef hücrelerdeki kimyasal reaksiyonların hızı değişir (bazı durumlarda artar, bazılarında azalır).

CAMP'nin inaktivasyonu, fosfodiesteraz enziminin katılımıyla gerçekleşir.

Bezlerin salgıladığı hormonlar iç salgı Plazma taşıma proteinlerine bağlanır veya bazı durumlarda kan hücrelerine adsorbe edilir ve organlara ve dokulara iletilerek onların fonksiyonlarını ve metabolizmasını etkiler. Bazı organ ve dokular çok yüksek hassasiyet hormonlara, bu yüzden onlara denir hedef organlar veya kumaşlar -hedefler. Hormonlar kelimenin tam anlamıyla vücuttaki metabolizmanın, fonksiyonun ve yapının her yönünü etkiler.

Buna göre modern fikirler Hormonların etkisi, belirli enzimlerin katalitik fonksiyonunun uyarılmasına veya engellenmesine dayanır. Bu etki, hücrelerdeki mevcut enzimlerin gen aktivasyonu yoluyla sentezlerinin hızlandırılarak aktive edilmesi veya inhibe edilmesiyle sağlanır. Hormonlar, hücresel ve hücre altı membranların enzimlere ve diğer biyolojik maddelere karşı geçirgenliğini artırabilir veya azaltabilir. aktif maddeler Bu sayede enzimin etkisi kolaylaştırılır veya inhibe edilir. hormon organik vücut demiri

Diyafram mekanizması . Hormon hücre zarına bağlanır ve bağlanma yerinde glikoza, amino asitlere ve bazı iyonlara karşı geçirgenliğini değiştirir. Bu durumda hormon efektör görevi görür. Araçlar membranlar. İnsülin bu etkiye glikoz taşınmasını değiştirerek sahiptir. Ancak bu tür hormon taşınması nadiren izole biçimde meydana gelir. Örneğin insülin hem membran hem de membran-hücre içi etki mekanizmasına sahiptir.

Membran-hücre içi mekanizma . Hormonlar, hücre içine nüfuz etmeyen ve dolayısıyla hücre içi bir kimyasal aracı yoluyla metabolizmayı etkileyen membran-hücre içi tipine göre etki gösterir. Bunlar protein-peptit hormonlarını (hipotalamus, hipofiz bezi, pankreas ve hipofiz hormonları) içerir. paratiroid bezleri, tiroid bezinin tirokalsitonini); amino asit türevleri (adrenal medulla hormonları - adrenalin ve noradrenalin, tiroid bezinin hormonları - tiroksin, triiyodotironin).

Hücre içi (sitosolik) etki mekanizması . Steroid hormonlarının (kortikosteroidler, seks hormonları - androjenler, östrojenler ve gestagenler) karakteristiğidir. Steroid hormonları sitoplazmada bulunan reseptörlerle etkileşime girer. Ortaya çıkan hormon-reseptör kompleksi çekirdeğe aktarılır ve doğrudan genom üzerinde etki göstererek aktivitesini uyarır veya inhibe eder; DNA sentezi üzerinde etki ederek transkripsiyon hızını ve haberci RNA (mRNA) miktarını değiştirir. MRNA miktarındaki artış veya azalma, çeviri sırasında protein sentezini etkileyerek değişikliklere yol açar. fonksiyonel aktivite hücreler.

Hormonların etkisi, hedef organ hücrelerindeki belirli enzimlerin katalitik fonksiyonunun uyarılmasına veya engellenmesine dayanır. Bu etki, halihazırda var olan enzimlerin etkinleştirilmesi veya engellenmesiyle gerçekleştirilebilir. Dahası önemli rol ait siklik adenozin monofosfat(cAMP) burada ikincil aracı(birincil rolü

Hormonun kendisi bir aracı görevi görür). Gen aktivasyonu yoluyla biyosentezlerini hızlandırarak enzimlerin konsantrasyonunu arttırmak da mümkündür.

Peptit ve steroid hormonların etki mekanizması farklı. Aminler ve peptid hormonları hücrenin içine nüfuz etmez, ancak yüzeyindeki hücre zarındaki spesifik reseptörlere bağlanır. Enzime bağlı reseptör adenilat siklaz. Hormon-reseptör kompleksi, ATP'yi cAMP oluşturmak üzere parçalayan adenilat siklazı aktive eder. cAMP'nin etkisi, belirli enzimlerin fosforilasyonu yoluyla aktivasyonuna yol açan karmaşık bir reaksiyon zinciri yoluyla gerçekleştirilir, bunlar hormonun nihai etkisini gerçekleştirirler (Şekil 2.3).

Pirinç. 2.4 Etki mekanizması steroid hormonları BEN - hormon hücreye girer ve sitoplazmadaki bir reseptöre bağlanır; II - reseptör, hormonu çekirdeğe taşır; III - hormon, kromozomların DNA'sı ile tersinir şekilde etkileşime girer; IV - hormon, haberci RNA'nın (mRNA) oluşturulduğu geni aktive eder; V-mRNA çekirdeği terk eder ve ribozomlarda protein sentezini (genellikle bir enzim) başlatır; enzim nihai hormonal etkiyi gerçekleştirir; 1 - hücre zarı, 2 - hormon, 3 - reseptör, 4 - nükleer membran, 5 - DNA, 6 - mRNA, 7 - ribozom, 8 - protein (enzim) sentezi.

Steroid hormonları ve ayrıca tk Ve T4(tiroksin ve triiyodotironin) yağda çözünür, dolayısıyla hücre zarına nüfuz ederler. Hormon sitoplazmadaki bir reseptöre bağlanır. Ortaya çıkan hormon-reseptör kompleksi hücre çekirdeğine taşınır, burada DNA ile tersinir bir etkileşime girer ve bir proteinin (enzim) veya birkaç proteinin sentezini indükler. Kromozomlardan birinin belirli bir DNA bölümündeki spesifik genlerin etkinleştirilmesiyle, çekirdekten sitoplazmaya geçen, ribozomlara bağlanan ve burada protein sentezini indükleyen matris (haberci) RNA (mRNA) sentezlenir (Şekil 2.4).

Enzim aktive edici peptidlerin aksine steroid hormonlar yeni enzim moleküllerinin sentezine neden olur. Bu bakımdan steroid hormonların etkileri, peptid hormonların etkilerine göre çok daha yavaş ortaya çıkar, ancak genellikle daha uzun sürer.

2.2.5. Hormonların sınıflandırılması

Fonksiyonel kriterlere göre ayırt edilirler Üç grup hormon: 1) hedef organı doğrudan etkileyen hormonlar; bu hormonlara denir efektör 2) ana işlevi efektör hormonların sentezinin ve salınmasının düzenlenmesi olan hormonlar;

bu hormonlara denir dönence 3) üretilen hormonlar sinir hücreleri Ve adenohipofiz hormonlarının sentezini ve salınmasını düzenlemek; Bu hormonlar, bu süreçleri uyarıyorlarsa serbest bırakan hormonlar veya liberinler, ters etki yaratıyorlarsa inhibitör hormonlar, statinler olarak adlandırılır. Merkezi sinir sistemi ile arasında yakın bağlantı endokrin sistemi esas olarak bu hormonların yardımıyla gerçekleştirilir.

Karmaşık bir sistemde hormonal düzenleme organizmalar az ya da çok ayırt edilir uzun zincirler düzenleme. Ana etkileşim hattı: CNS → hipotalamus → hipofiz bezi → periferik endokrin bezleri. Bu sistemin tüm unsurları birleştirilmiştir geri bildirim. Bazı endokrin bezlerinin işlevi, adenohipofiz hormonlarının (örneğin paratiroid bezleri, pankreas vb.) Düzenleyici etkisi altında değildir.

Endokrin bezleri tarafından salgılanan hormonlar, plazma taşıma proteinlerine bağlanır veya bazı durumlarda kan hücrelerine adsorbe edilir ve organlara ve dokulara iletilerek bunların fonksiyonlarını ve metabolizmasını etkiler. Bazı organ ve dokuların hormonlara karşı duyarlılığı çok yüksektir, bu yüzden bunlara denir. hedef organlar veya kumaşlar–hedefler. Hormonlar kelimenin tam anlamıyla vücuttaki metabolizmanın, fonksiyonun ve yapının her yönünü etkiler.

Modern kavramlara göre hormonların etkisi, belirli enzimlerin katalitik fonksiyonunun uyarılmasına veya engellenmesine dayanmaktadır. Bu etki, hücrelerdeki mevcut enzimlerin gen aktivasyonu yoluyla sentezlerinin hızlandırılarak aktive edilmesi veya inhibe edilmesiyle sağlanır. Hormonlar, hücresel ve hücre altı membranların enzimlere ve diğer biyolojik olarak aktif maddelere karşı geçirgenliğini artırabilir veya azaltabilir, böylece enzimin etkisini kolaylaştırabilir veya inhibe edebilir.

Hormonların aşağıdaki etki mekanizması türleri ayırt edilir: membran, membran-hücre içi ve hücre içi (sitosolik).

Diyafram mekanizması . Hormon hücre zarına bağlanır ve bağlanma yerinde glikoza, amino asitlere ve bazı iyonlara karşı geçirgenliğini değiştirir. Bu durumda hormon, membran taşınmasında efektör olarak görev yapar. İnsülin bu etkiye glikoz taşınmasını değiştirerek sahiptir. Ancak bu tür hormon taşınması nadiren izole biçimde meydana gelir. Örneğin insülin hem membran hem de membran-hücre içi etki mekanizmasına sahiptir.

Membran-hücre içi mekanizma . Hormonlar, hücre içine nüfuz etmeyen ve dolayısıyla hücre içi bir kimyasal aracı yoluyla metabolizmayı etkileyen membran-hücre içi tipine göre etki gösterir. Bunlar arasında protein-peptit hormonları (hipotalamus hormonları, hipofiz bezi, pankreas ve paratiroid bezleri, tiroid bezinin tirokalsitonini); amino asit türevleri (adrenal medulla hormonları - adrenalin ve norepinefrin, tiroid hormonları - tiroksin, triiyodotironin).

Hormonların hücre içi kimyasal habercilerinin işlevleri, siklik nükleotidler - siklik 3 tarafından gerçekleştirilir. ׳ ,5׳ – adenozin monofosfat (cAMP) ve siklik 3 ׳ ,5׳ – guanozin monofosfat (cGMP), kalsiyum iyonları.

Hormonlar siklik nükleotidlerin oluşumunu etkiler: cAMP - adenilat siklaz yoluyla, cGMP - guanilat siklaz yoluyla.

Adenilat siklaz, hücre zarının içine yerleştirilmiştir ve birbirine bağlı 3 parçadan oluşur: zarın dışında bulunan bir dizi zar reseptörü ile temsil edilen reseptör (R), lipit tabakasında bulunan özel bir N proteini ile temsil edilen konjuge (N). membran ve enzimatik bir protein olan katalitik (C), yani ATP'yi (adenosin trifosfat) cAMP'ye dönüştüren adenilat siklazın kendisi.

Adenilat siklaz aşağıdaki şemaya göre çalışır. Hormon reseptöre (R) bağlanır bağlanmaz ve hormon-reseptör kompleksi oluştuğunda, adenilat seklazın katalitik (C) kısmını aktive eden N-protein-GTP (guanozin trifosfat) kompleksi oluşur. Adenilat siklazın aktivasyonu, hücre içinde zarın iç yüzeyinde ATP'den cAMP oluşumuna yol açar.

Reseptöre bağlanan hormonun tek bir molekülü bile adenilat siklazın çalışmasına neden olur. Bu durumda hücre içinde bir molekül bağlı hormon için 10-100 molekül cAMP oluşur. Adenilat siklaz, hormon-reseptör kompleksi mevcut olduğu sürece aktif kalır. Guanilat siklaz da benzer şekilde çalışır.

Aktif olmayan protein kinazlar hücre sitoplazmasında bulunur. Siklik nükleotidler (cAMP ve cGMP) protein kinazları aktive eder. Siklik nükleotidleri tarafından aktive edilen cAMP'ye bağımlı ve cGMP'ye bağımlı protein kinazlar vardır. Belirli bir hormonu bağlayan membran reseptörüne bağlı olarak adenilat seklaz veya guanilat seklaz açılır ve buna göre cAMP veya cGMP oluşur.

Çoğu hormon cAMP yoluyla etki eder ve yalnızca oksitosin, tirokalsitonin, insülin ve adrenalin cGMP aracılığıyla etki eder.

Aktive edilmiş protein kinazların yardımıyla, iki tür enzim aktivitesinin düzenlenmesi gerçekleştirilir: mevcut enzimlerin kovalent modifikasyonla, yani fosfoliasyonla aktivasyonu; biyosentez hızındaki değişikliklere bağlı olarak enzim proteini miktarının değiştirilmesi.

Siklik nükleotidlerin biyokimyasal süreçler üzerindeki etkisi, cAMP ve cGMP'yi yok eden özel bir enzim olan fosfodiesterazın etkisi altında sona erer. Başka bir enzim olan fosfoprotein fosfaz, protein kinazın etkisinin sonucunu yok eder, yani fosforik asidi enzim proteinlerinden ayırır ve bunun sonucunda etkisiz hale gelir.

Hücrenin içinde çok az kalsiyum iyonu vardır; hücrenin dışında ise daha fazlası vardır. Hücre dışı ortamdan membrandaki kalsiyum kanalları yoluyla girerler. Hücrede kalsiyum, kalsiyum bağlayıcı protein kalmodulin (CM) ile etkileşime girer. Bu kompleks enzimlerin aktivitesini değiştirerek hücrelerin fizyolojik fonksiyonlarında değişikliklere yol açar. Oksitosin, insülin ve prostaglandin F 2a hormonları kalsiyum iyonları yoluyla etki eder. Dolayısıyla doku ve organların hormonlara duyarlılığı membran reseptörlerine bağlıdır ve bunların spesifik düzenleyici etkisi hücre içi bir aracı tarafından belirlenir.

Hücre içi (sitosolik) etki mekanizması . Steroid hormonlarının (kortikosteroidler, seks hormonları - androjenler, östrojenler ve gestagenler) karakteristiğidir. Steroid hormonları sitoplazmada bulunan reseptörlerle etkileşime girer. Ortaya çıkan hormon-reseptör kompleksi çekirdeğe aktarılır ve doğrudan genom üzerinde etki göstererek aktivitesini uyarır veya inhibe eder; DNA sentezi üzerinde etki ederek transkripsiyon hızını ve haberci RNA (mRNA) miktarını değiştirir. MRNA miktarındaki artış veya azalma, translasyon sırasında protein sentezini etkiler ve bu da hücrenin fonksiyonel aktivitesinde bir değişikliğe yol açar.