Depende sa lokasyon ng mga receptor sa mga target na selula, ang mga hormone ay maaaring nahahati sa tatlong grupo.

Ang unang pangkat ay binubuo mga lipid hormone. Ang pagiging nalulusaw sa taba, madali silang tumagos sa lamad ng cell at nakikipag-ugnayan sa mga receptor na naisalokal sa loob ng cell, kadalasan sa cytoplasm.

Pangalawa pangkat - protina at mga peptide hormone. Binubuo ang mga ito ng mga amino acid at, kumpara sa mga hormone ng lipid, ay may mas mataas molekular na timbang at hindi gaanong lipophilic, na nagpapahirap sa pagdaan sa lamad ng plasma. Ang mga receptor para sa mga hormone na ito ay matatagpuan sa ibabaw ng lamad ng cell, upang ang mga protina at peptide hormone ay hindi tumagos sa selula.

Ang ikatlong kemikal na grupo ng mga hormone ay binubuo ng mababang molekular na timbang mga thyroid hormone, nabuo sa pamamagitan ng dalawang residue ng amino acid na naka-link ng isang ester bond. Ang mga hormone na ito ay madaling tumagos sa lahat ng mga selula ng katawan at nakikipag-ugnayan sa mga receptor na naisalokal sa nucleus. Ang parehong cell ay maaaring magkaroon ng mga receptor ng lahat ng tatlong uri, i.e. naisalokal sa nucleus, cytosol at sa ibabaw ng lamad ng plasma. Bilang karagdagan, ang iba't ibang mga receptor ng parehong uri ay maaaring naroroon sa parehong cell; halimbawa, ang mga receptor para sa iba't ibang peptide at/o mga hormone ng protina ay maaaring matatagpuan sa ibabaw ng lamad ng cell.

Mga pangalawang mensahero: 1) cyclic nucleotides (cAMP at cGMP); 2) Ca ions at 3) phosphatidylinositol metabolites.

Accession hormone sa receptor ay nagpapahintulot sa huli na makipag-ugnayan sa G protein. Kung ina-activate ng isang G protein ang adenylate cyclase-cAMP system, ito ay tinatawag na Gs protein. Ang pagpapasigla ng adenylate cyclase, na nakagapos sa lamad ng enzyme sa pamamagitan ng protina ng Gs, ay nag-catalyze sa conversion ng isang maliit na halaga ng adenosine triphosphate na nasa cytoplasm sa cAMP sa loob ng cell.

Susunod na yugto pinamagitan pag-activate ng cAMP-dependent protein kinase, na nagpo-phosphorylate ng mga partikular na protina sa cell, na nagpapalitaw ng mga biochemical reaction, na ginagarantiyahan ang tugon ng cell sa pagkilos ng hormone.

Sa lalong madaling panahon kampo ay nabuo sa cell, tinitiyak nito ang sunud-sunod na pag-activate ng isang bilang ng mga enzyme, i.e. kaskad reaksyon. Kaya, ang unang enzyme na isinaaktibo ay nagpapagana sa pangalawa, na nagpapagana sa pangatlo. Ang layunin ng mekanismong ito ay ang isang maliit na bilang ng mga molekula na na-activate ng adenylate cyclase ay maaaring mag-activate nang malaki. higit pa mga molekula sa susunod na hakbang ng cascade reaction, na isang paraan upang mapahusay ang tugon.

Sa huli, salamat dito mekanismo ang isang hindi gaanong halaga ng hormone na kumikilos sa ibabaw ng lamad ng cell ay nagpapalitaw ng isang malakas na kaskad ng pag-activate ng mga reaksyon.

Kung ang isang hormone ay nakikipag-ugnayan sa receptor, kasama sa inhibitory G protein (Gi protein), binabawasan nito ang pagbuo ng cAMP at, bilang resulta, binabawasan ang aktibidad ng cell.

Ang molekula ng hormone ay karaniwang tinatawag na pangunahing tagapamagitan ng epekto ng regulasyon, o ligand. Ang mga molekula ng karamihan sa mga hormone ay nagbubuklod sa mga receptor na partikular sa kanila sa mga lamad ng plasma ng mga target na selula, na bumubuo ng isang ligand-receptor complex. Para sa peptide, protina hormones at catecholamines, ang pagbuo nito ay ang pangunahing paunang link sa mekanismo ng pagkilos at humahantong sa pag-activate ng mga enzyme ng lamad at pagbuo ng iba't ibang mga pangalawang mensahero ng hormonal regulatory effect, na napagtanto ang kanilang pagkilos sa cytoplasm, organelles. at cell nucleus. Kabilang sa mga enzyme na isinaaktibo ng ligand-receptor complex ay inilarawan: adenylate cyclase, guanylate cyclase, phospholipases C, D at A2, tyrosine kinases, phosphate-tyrosine phosphatases, phosphoinositide-3-OH-kinase, serine threonine kinase, NO synthase, atbp. . 2) cyclic guanosine monophosphate (cGMP); 3) inositol-3-phosphate (IPZ); 4) diacylglycerol; 5) oligo (A) (2,5-oligoisoadenylate); 6) Ca2+ (ionized calcium); 7) phosphatidic acid; 8) cyclic adenosine diphosphate ribose; 9) HINDI (nitric oxide). Maraming mga hormone, na bumubuo ng mga ligand-receptor complex, ang sanhi ng sabay-sabay na pag-activate ng ilang mga enzyme ng lamad at, nang naaayon, ang mga pangalawang mensahero.

Mga mekanismo ng pagkilos ng peptide, protina hormones at catecholamines. Ligand. Isang makabuluhang bahagi ng mga hormone at biologically aktibong sangkap nakikipag-ugnayan sa isang pamilya ng mga receptor na nauugnay sa G-protein ng plasma membrane (andrenaline, norepinephrine, adenosine, angiotensin, endothelium, atbp.).

Mga pangunahing sistema ng pangalawang tagapamagitan.

Adenylate cyclase system - cAMP. Ang membrane enzyme adenylate cyclase ay matatagpuan sa dalawang anyo - activated at non-activated. Ang pag-activate ng adenylate cyclase ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang hormone-receptor complex, ang pagbuo nito ay humahantong sa pagbubuklod ng guanyl nucleotide (GTP) sa isang espesyal na regulatory stimulating protein (GS protein), pagkatapos nito ang GS protein ay nagiging sanhi ng pagdaragdag ng Mg sa adenylate cyclase at pag-activate nito. Ito ay kung paano kumikilos ang mga hormone na nagpapagana ng adenylate cyclase - glucagon, thyrotropin, parathyrin, vasopressin (sa pamamagitan ng V-2 receptors), gonadotropin, atbp. Ang isang bilang ng mga hormone, sa kabaligtaran, ay pinipigilan ang adenylate cyclase - somatostatin, angiotensin-II, atbp. Ang mga hormone receptor complex ng mga hormone na ito ay nakikipag-ugnayan sa cell membrane sa isa pang regulatory inhibitory protein (GI protein), na nagiging sanhi ng hydrolysis ng guanosine triphosphate (GTP) sa guanosine diphosphate (GDP) at, nang naaayon, pagsugpo sa aktibidad ng adenylate cyclase. Ina-activate ng adrenaline ang adenylate cyclase sa pamamagitan ng β-adrenergic receptors, at pinipigilan ito sa pamamagitan ng alpha1-adrenergic receptors, na higit na tumutukoy sa mga pagkakaiba sa stimulation effect. iba't ibang uri mga receptor. Sa ilalim ng impluwensya ng adenylate cyclase, ang cAMP ay na-synthesize mula sa ATP, na nagiging sanhi ng pag-activate ng dalawang uri ng protina kinases sa cell cytoplasm, na humahantong sa phosphorylation ng maraming intracellular na protina. Pinapataas o binabawasan nito ang pagkamatagusin ng lamad, aktibidad at dami ng mga enzyme, ibig sabihin, nagiging sanhi ng metabolic at, nang naaayon, mga pagbabago sa pagganap sa aktibidad ng cell na tipikal para sa hormone. Sa mesa Ipinapakita ng talahanayan 6.2 ang mga pangunahing epekto ng pag-activate ng mga kinase ng protina na umaasa sa cAMP.

Ang sistema ng transmethylase ay nagbibigay ng methylation ng DNA, lahat ng uri ng RNA, chromatin at mga protina ng lamad, isang bilang ng mga hormone sa antas ng tissue, at mga phospholipid sa lamad. Nakakatulong ito sa pagpapatupad ng marami mga impluwensya sa hormonal sa mga proseso ng paglaganap, pagkita ng kaibhan, ang estado ng pagkamatagusin ng lamad at ang mga katangian ng kanilang mga channel ng ion at, na mahalagang bigyang-diin, ay nakakaapekto sa pagiging naa-access ng mga protina ng receptor ng lamad sa mga molekula ng hormone. Pagwawakas epekto ng hormonal, na ipinatupad sa pamamagitan ng adenylate cyclase - cAMP system, ay isinasagawa gamit ang isang espesyal na enzyme phosphodiesterase cAMP, na nagiging sanhi ng hydrolysis ng pangalawang messenger na ito na may pagbuo ng adenosine-5-monophosphate. Gayunpaman, ang produktong hydrolysis na ito ay na-convert sa cell sa adenosine, na mayroon ding mga epekto ng pangalawang messenger, dahil pinipigilan nito ang mga proseso ng methylation sa cell.

Guanylate cyclase-cGMP system. Ang pag-activate ng lamad na guanylate cyclase ay nangyayari hindi sa ilalim ng direktang impluwensya ng hormone-receptor complex, ngunit hindi direkta sa pamamagitan ng ionized calcium at oxidant membrane system. Ang pagpapasigla ng aktibidad ng guanylate cyclase, na tumutukoy sa mga epekto ng acetylcholine, ay nangyayari rin nang hindi direkta sa pamamagitan ng Ca2+. Sa pamamagitan ng pag-activate ng guanylate cyclase, ang epekto ng atrial natriuretic hormone, atriopeptide, ay natanto. Sa pamamagitan ng pag-activate ng peroxide oxidation, pinasisigla ng endothelial hormone ang guanylate cyclase vascular wall Ang nitric oxide ay isang endothelial relaxing factor. Sa ilalim ng impluwensya ng guanylate cyclase, ang cGMP ay na-synthesize mula sa GTP, na nagpapa-aktibo sa cGMP-dependent protein kinases, na binabawasan ang rate ng phosphorylation ng myosin light chain sa makinis na mga kalamnan ng mga vascular wall, na humahantong sa kanilang pagpapahinga. Sa karamihan ng mga tissue, ang biochemical at physiological na epekto ng cAMP at cGMP ay magkasalungat. Kasama sa mga halimbawa ang pagpapasigla ng mga contraction ng puso sa ilalim ng impluwensya ng cAMP at pagsugpo sa kanila ng cGMP, pagpapasigla ng pag-urong ng makinis na kalamnan ng bituka sa pamamagitan ng cGMP at pagsugpo sa cAMP. Tinitiyak ng cGMP ang hyperpolarization ng mga retinal receptor sa ilalim ng impluwensya ng mga light photon. Ang enzymatic hydrolysis ng cGMP, at dahil dito ang pagtigil ng hormonal effect, ay isinasagawa gamit ang isang tiyak na phosphodiesterase.

Phospholipase C system - inositol-3-phosphate. Ang hormone receptor complex na may pakikilahok ng regulatory G protein ay humahantong sa pag-activate ng membrane enzyme phospholipase C, na nagiging sanhi ng hydrolysis ng membrane phospholipids na may pagbuo ng dalawang pangalawang messenger: inositol-3-phosphate at diacylglycerol. Ang Inositol-3-phosphate ay nagdudulot ng pagpapakawala ng Ca2+ mula sa mga intracellular na tindahan, pangunahin mula sa endoplasmic reticulum, ang ionized calcium ay nagbubuklod sa dalubhasang protina na calmodulin, na nagsisiguro sa pag-activate ng mga protina kinases at phosphorylation ng intracellular structural proteins at enzymes. Sa turn, ang diacylglycerol ay nagtataguyod matalim na pagtaas ang affinity ng protina kinase C para sa ionized calcium, ang huli ay nagpapagana nito nang walang paglahok ng calmodulin, na nagtatapos din sa mga proseso ng protein phosphorylation. Ang Diacylglycerol ay sabay-sabay na nagpapatupad ng isa pang paraan ng pag-mediate sa hormonal effect sa pamamagitan ng pag-activate ng phospholipase A-2. Sa ilalim ng impluwensya ng huli, ang arachidonic acid ay nabuo mula sa mga phospholipid ng lamad, na isang mapagkukunan ng mga sangkap na may malakas na metabolic at physiological effect - mga prostaglandin at leukotrienes. Sa iba't ibang mga selula ng katawan, ang isa o ibang landas ng pagbuo ng mga pangalawang mensahero ang namamayani, na sa huli ay tumutukoy pisyolohikal na epekto hormone. Sa pamamagitan ng isinasaalang-alang na sistema ng mga pangalawang mensahero, ang mga epekto ng adrenaline (kaugnay ng alpha-adrenoreceptor), vasopressin (kaugnay ng V-1 receptor), angiotensin-I, somatostatin, at oxytocin ay natanto.

Sistema ng calcium-calmodulin. Ang ionized calcium ay pumapasok sa cell pagkatapos ng pagbuo ng hormone-receptor complex alinman mula sa extracellular na kapaligiran dahil sa pag-activate ng mabagal na mga channel ng calcium ng lamad (tulad ng nangyayari, halimbawa, sa myocardium), o mula sa mga intracellular na tindahan sa ilalim ng impluwensya ng inositol- 3-pospeyt. Sa cytoplasm ng mga non-muscle cells, ang calcium ay nagbubuklod sa isang espesyal na protina, calmodulin, at sa mga selula ng kalamnan, ang papel na ginagampanan ng calmodulin ay ginagampanan ng troponin C. Ang Calmodulin na nakatali sa calcium ay nagbabago sa spatial na organisasyon nito at nagpapagana ng maraming mga kinase ng protina, na nagsisiguro ng phosphorylation , at samakatuwid ay nagbabago sa istraktura at mga katangian ng mga protina. Bilang karagdagan, pinapagana ng calcium-calmodulin complex ang cAMP phosphodiesterase, na pinipigilan ang epekto ng cyclic compound bilang pangalawang messenger. Ang panandaliang pagtaas ng calcium sa cell na dulot ng hormonal stimulus at ang pagbubuklod nito sa calmodulin ay isang trigger para sa maraming mga prosesong pisyolohikal- mga contraction ng kalamnan, pagtatago ng mga hormone at pagpapalabas ng mga tagapamagitan, synthesis ng DNA, mga pagbabago sa motility ng cell, transportasyon ng mga sangkap sa mga lamad, mga pagbabago sa aktibidad ng enzyme.

Pangalawang intermediary na relasyon Mayroong ilang mga pangalawang mensahero o maaaring mabuo nang sabay-sabay sa mga selula ng katawan. Kaugnay nito, ang iba't ibang mga relasyon ay itinatag sa pagitan ng mga pangalawang mensahero: 1) pantay na pakikilahok, kapag ang iba't ibang mga mensahero ay kinakailangan para sa isang buong hormonal effect; 2) ang isa sa mga tagapamagitan ay ang pangunahing isa, at ang isa ay nag-aambag lamang sa pagpapatupad ng mga epekto ng una; 3) ang mga tagapamagitan ay kumikilos nang sunud-sunod (halimbawa, ang inositol-3-phosphate ay tinitiyak ang pagpapakawala ng calcium, pinapadali ng diacylglycerol ang pakikipag-ugnayan ng calcium sa protina kinase C); 4) duplicate ng mga tagapamagitan ang isa't isa para matiyak ang redundancy para sa layunin ng maaasahang regulasyon; 5) ang mga tagapamagitan ay mga antagonist, i.e. ang isa sa kanila ay lumiliko sa reaksyon, at ang iba ay pinipigilan ito (halimbawa, sa vascular makinis na kalamnan, inositol-3-phosphate at calcium ay napagtanto ang kanilang pag-urong, at cAMP - relaxation).

Ang tugon ng target na cell sa pagkilos ng isang hormone ay nabuo sa pamamagitan ng paglikha ng isang hormone receptor (GR) complex, na humahantong sa pag-activate ng receptor mismo, ang pagsisimula ng isang cell response. Ang hormone adrenaline, kapag nakikipag-ugnayan sa receptor, ay nagbubukas ng mga channel ng lamad, at ang Na + - input ion current ay tumutukoy sa pag-andar ng cell. Gayunpaman, ang karamihan sa mga hormone ay nagbubukas o nagsasara ng mga channel ng lamad na hindi nakapag-iisa, ngunit sa pakikipag-ugnayan sa protina ng G.

Ang mekanismo ng pagkilos ng mga hormone sa mga target na selula ay nauugnay sa kanilang kemikal na istraktura:

■ natutunaw sa tubig hormones - protina at polypeptides, pati na rin ang amino acid derivatives - catecholamines, nakikipag-ugnayan sa mga receptor ng target cell lamad, na bumubuo ng isang hormone-receptor complex (GR) Ang paglitaw ng complex na ito ay humantong sa pagbuo ng isang pangalawang o intracellular messenger, kung saan nauugnay ang mga pagbabago sa function ng cell Ang bilang ng mga receptor sa ibabaw ng target na lamad ng cell ay humigit-kumulang 104-105;

■ fat-soluble hormones - steroid - dumaan sa lamad ng target na cell at nakikipag-ugnayan sa mga receptor ng plasma, ang bilang nito ay mula 3000 hanggang 104, na bumubuo ng isang GR complex, na pagkatapos ay pumapasok sa nuclear membrane. Mga steroid na hormone at ang amino acid tyrosine derivatives - thyroxine at triiodothyronine - tumagos sa nuclear membrane at nakikipag-ugnayan sa mga nuclear receptor na konektado sa isa o higit pang mga chromosome, na nagreresulta sa mga pagbabago sa synthesis ng protina sa target na cell.

Ayon sa modernong ideya, ang pagkilos ng mga hormone ay dahil sa pagpapasigla o pagsugpo sa catalytic function ng ilang mga enzyme sa mga target na selula. Ang epektong ito ay maaaring makamit sa dalawang paraan:

■ pakikipag-ugnayan ng hormone sa mga receptor sa ibabaw ng lamad ng cell at nagpapalitaw ng isang kadena ng biochemical transformations sa lamad at cytoplasm;

■ pagtagos ng hormone sa pamamagitan ng lamad at nagbubuklod sa mga cytoplasmic receptors, pagkatapos nito ang hormone receptor complex ay tumagos sa nucleus at organelles ng cell, kung saan napagtanto nito ang regulatory effect nito sa pamamagitan ng synthesis ng mga bagong enzymes.

Ang unang landas ay humahantong sa pag-activate ng mga enzyme ng lamad at pagbuo ng mga pangalawang mensahero. Ngayon ay may apat na kilalang sistema ng mga pangalawang mensahero:

■ adenylate cyclase - cAMP;

■ guanylate cyclase - cGMP;

■ phospholipase - inositol triphosphate;

■ calmodulin - ionized Ca 2+.

Ang pangalawang paraan ng pag-impluwensya sa mga target na cell ay ang kumplikado ng hormone na may mga receptor na nakapaloob sa cell nucleus, na humahantong sa pag-activate o pagsugpo ng genetic apparatus nito.

Mga receptor ng lamad at pangalawang mensahero

Ang mga hormone, na nagbubuklod sa mga receptor ng lamad ng target na selula, ay bumubuo ng hormone-receptor complex na GR (hakbang 1) (Larawan 6.3). Ang mga pagbabago sa conformational sa receptor ay nagpapagana ng stimulatory G protein (kasama ang receptor), na isang complex ng tatlong subunits (α-, β-, γ-) at guanosine diphosphate (GDP). kapalit

TALAHANAYAN 6.11. Maikling paglalarawan mga hormone

Saan ginawa ang mga hormone?		Pangalan ng hormone		pinaikling pangalan	Mga epekto sa mga target na cell
hypothalamus		Thyrotropin-releasing hormone			Pinasisigla ang paggawa ng thyrotropin ng adenohypophysis
hypothalamus		Corticotropin na naglalabas ng hormone			Pinasisigla ang paggawa ng ACTH ng adenohypophysis
hypothalamus		Gonadotropin-releasing hormone			Pinasisigla ang paggawa ng luteinizing (LH) at follicle-stimulating (FSP) hormones ng adenohypophysis
hypothalamus		Growth hormone releasing factor			Pinasisigla ang paggawa ng growth hormone ng adenohypophysis
hypothalamus		somatostatin			Pinipigilan ang paggawa ng growth hormone ng adenohypophysis
hypothalamus		Prolactin inhibitory factor (dopamine)			Pinipigilan ang paggawa ng prolactin ng adenohypophysis
hypothalamus		Prolactin-stimulating factor			Pinasisigla ang paggawa ng prolactin ng adenohypophysis
hypothalamus		oxytocin			Pinasisigla ang pagtatago ng gatas at pag-urong ng matris
hypothalamus		Vasopressin - antidiuretic hormone			Pinasisigla ang muling pagsipsip ng tubig sa distal na seksyon nephron
Anterior pituitary gland		TSH, o thyroid stimulating hormone		TSH o TSH	Pinasisigla ang synthesis at pagtatago ng thyroxine at triiodothyronine ng thyroid gland
Anterior pituitary gland					Pinasisigla ang pagtatago ng glucocorticoids (cortisol) ng adrenal cortex
Anterior pituitary gland		follicle stimulating hormone			Pinasisigla ang paglaki ng follicular at pagtatago ng estrogen ng mga ovary
Anterior pituitary gland		luteinizing hormone			Pinasisigla ang obulasyon, edukasyon corpus luteum, pati na rin ang synthesis ng estrogen at progesterone ng mga ovary
Anterior pituitary gland		Growth hormone, o somatotropic hormone			Pinasisigla ang synthesis ng protina at pangkalahatang paglaki
Anterior pituitary gland		prolactin			Pinasisigla ang paggawa at pagtatago ng gatas
Anterior pituitary gland		β-lipotropin
Intermediate lobe ng pituitary gland		Melznotropin			Pinasisigla ang synthesis ng melanin sa mga isda, amphibian, reptilya (sa mga tao, pinasisigla nito ang paglaki ng kalansay (ossification ng mga buto), pinatataas ang intensity ng metabolismo, produksyon ng init, pinatataas ang paggamit ng mga protina, taba, carbohydrates ng mga selula, pinasisigla ang pagbuo ng mental function pagkatapos ng kapanganakan ng isang bata
thyroid gland		L-thyroxine
		triiodothyronine
Adrenal cortex (zone reticularis)		mga sex hormone			Pinasisigla ang paggawa ng dihydrohepiandrosterone at androstenedione
Adrenal cortex (zona fasciculata)		Glucocorticoids (cortisol)			Pinasisigla ang gluconeogenesis, anti-inflammatory effect, pinipigilan ang immune system
Adrenal cortex (zona glomerulosa)		aldosteron			Pinapataas ang reabsorption ng Na + ions, ang pagtatago ng K + ions sa nephron tubules
utak sangkap adrenal glands		Adrenaline, norepinephrine			Pag-activate ng alpha, beta adrenergic receptors
		mga estrogen			Paglago at pag-unlad ng mga babaeng genital organ, proliferative phase cycle ng regla
		progesterone			Secretory phase ng menstrual cycle
		testosterone			Spermatogenesis, pangalawang sekswal na katangian ng lalaki
Pares ng thyroid gland		Parat hormone (parathyroid hormone)			Pinapataas ang konsentrasyon ng Ca 2+ ions sa dugo (demineralization ng buto)
thyroid gland (C cells)	calcitonin					Binabawasan ang konsentrasyon ng Ca2+ ions sa dugo
Pag-activate sa mga bato	1,25-dihydroxycholecalciferol (calcitriol)					Pinapataas ang pagsipsip ng Ca 2+ ions sa bituka
Pancreas - mga beta cell						Binabawasan ang konsentrasyon ng glucose sa dugo
Pancreas - mga alpha cell	glucagon					Nagtataas ng konsentrasyon ng glucose sa dugo
inunan	Human chorionic gonadotropin					Pinatataas ang synthesis ng estrogen at progesterone
inunan	Human placental lactogen					Gumaganap tulad ng growth hormone at prolactin sa panahon ng pagbubuntis

BIGAS. 6.3. Scheme ng mekanismo ng pagkilos ng hormone na may pagbuo ng pangalawang intracellular messenger cAMP. GDP - guanine diphosphate, GTP - guanine triphosphate

Ang GDP sa guanosine triphosphate GTP (hakbang 2) ay humahantong sa detatsment ng α-subunit, na agad na nakikipag-ugnayan sa iba pang mga signal ng protina, binabago ang aktibidad ng mga channel ng ion o cellular enzymes - adenylyl cyclase o phospholipase C - at function ng cell.

Ang pagkilos ng mga hormone sa mga target na selula sa pagbuo ng pangalawang messenger cAMP

Ang activated membrane enzyme na adenylate cyclase ay nagko-convert ng ATP sa pangalawang messenger - cyclic adenosine monophosphate cAMP (hakbang 3) (tingnan ang Fig. 6.3), na kung saan ay nagpapagana ng enzyme protein kinase A (hakbang 4), na humahantong sa phosphorylation ng mga partikular na protina (hakbang 5).

Ang pangalawang messenger cAMP ay pinaghiwa-hiwalay ng enzyme phosphodiesterase sa hindi aktibong anyo na 5'-AMP.

Ang ilang mga hormone (natriuretic) ay nakikipag-ugnayan sa mga nagbabawal na G-protein, na humahantong sa pagbawas sa aktibidad ng mga enzyme ng lamad na adenylate cyclase at pagbaba sa function ng cell.

Ang pagkilos ng mga hormone sa mga target na selula na may pagbuo ng mga pangalawang mensahero - diacylglycerol at inositol-3-phosphate

Ang hormone ay bumubuo ng isang kumplikadong may lamad na receptor - OS (hakbang 1) (Larawan 6.4) at sa pamamagitan ng G-protein (hakbang 2) ay nagpapagana ng phospholipase C na nakakabit sa panloob na ibabaw receptor (hakbang 3).

Sa ilalim ng impluwensya ng phospholipase C, na hydrolyzes membrane phospholipids (phosphatidylinositol biphosphate), dalawang pangalawang messenger ang nabuo - diacylglycerol (DG) at inositol-3-phosphate (IP3) (hakbang 4).

Pinapakilos ng pangalawang messenger na IP3 ang paglabas ng mga Ca 2+ ions mula sa mitochondria at endoplasmic reticulum (hakbang 5), na kumikilos bilang mga pangalawang mensahero. Ang mga Ca2+ ions kasama ang DH (lipid second messenger) ay nag-activate ng enzyme protein kinase C (hakbang 6), na nagpo-phosphorylate ng mga protina at nagiging sanhi ng pagbabago physiological function target na mga cell.

Ang pagkilos ng mga hormone sa pamamagitan ng mga sistema ng calcium-calmodulin na nagsisilbing pangalawang tagapamagitan. Kapag ang calcium ay pumasok sa cell, ito ay nagbubuklod sa calmodulin at pinapagana ito. Ang aktibong calmodulin, naman, ay nagdaragdag sa aktibidad ng protina kinase, na humahantong sa phosphorylation ng mga protina, pagbabago ng mga function ng cell.

Ang epekto ng mga hormone sa genetic apparatus ng cell

Ang mga steroid hormone na nalulusaw sa taba ay dumadaan sa lamad ng target na selula (hakbang 1) (Larawan 6.5), kung saan sila ay nagbubuklod sa mga protina ng receptor sa cytoplasm. Ang nabuong GR complex (hakbang 2) ay kumakalat sa nucleus at nagbubuklod sa mga partikular na rehiyon ng chromosome DNA (hakbang 3), na ina-activate ang proseso ng transkripsyon sa pamamagitan ng pagbuo ng mRNA (hakbang 4). Inililipat ng mRNA ang matrix sa cytoplasm, kung saan sinisigurado nito ang mga proseso ng pagsasalin sa mga ribosome (hakbang 5) at ang synthesis ng mga bagong protina (hakbang 6), na humahantong sa mga pagbabago sa mga physiological function.

Ang mga fat-soluble na thyroid hormone, thyroxine at triiodothyronine, ay pumapasok sa nucleus kung saan sila nagbubuklod sa receptor protein, na isang protina na matatagpuan sa mga DNA chromosome. Kinokontrol ng mga receptor na ito ang function ng parehong gene promoters at operator.

Ang mga hormone ay nagpapagana ng mga genetic na mekanismo na matatagpuan sa nucleus na gumagawa ng higit sa 100 uri ng mga cellular protein. Marami sa kanila ay mga enzyme na nagpapataas ng metabolic activity ng mga selula ng katawan. Ang pagkakaroon ng reaksyon ng isang beses sa mga intracellular receptor, ang mga thyroid hormone ay nagbibigay ng kontrol sa pagpapahayag ng gene sa loob ng ilang linggo.

Mga tanong upang maghanda para sa aralin:

1. Regulasyon ng hormonal bilang isang mekanismo ng intercellular at interorgan na koordinasyon ng metabolismo. Ang mga pangunahing mekanismo ng regulasyon ng metabolismo: mga pagbabago sa aktibidad ng mga enzyme sa cell, mga pagbabago sa dami ng mga enzyme sa cell (induction o repression ng synthesis), mga pagbabago sa pagkamatagusin ng mga lamad ng cell.

2. Mga hormone, pangkalahatang katangian, pag-uuri ng mga hormone ayon sa istrukturang kemikal At biological function. Ang mekanismo ng pagkilos ng mga hormone ng protina.

3. Ang mekanismo ng pagkilos ng steroid hormones at thyroxine.

4. Mga hormone ng hypothalamus. Luliberin, somatostatin, thyroliberin.

5. Mga pituitary hormone. Posterior pituitary hormones: vasopressin, oxytocin.

6. Istraktura ng synthesis at metabolismo ng iodothyronines.

7. Ang impluwensya ng iodothyronines sa metabolismo. Hypo- at hyperthyroidism.

8. Mga hormone ng adrenal medulla. Istraktura, impluwensya sa metabolismo. Biosynthesis ng catecholamines.

9. Growth hormone, istraktura, mga function.

10. Mga hormone ng mga glandula ng parathyroid. Regulasyon ng metabolismo ng phosphorus-calcium.

11. Insulin. Glucagon. Epekto sa metabolismo.

12. Hormonal na larawan ng insulin-dependent diabetes mellitus

13. Hormonal na larawan ng non-insulin-dependent diabetes mellitus

14. Mga steroid na hormone. Glucocorticoids.

15. Mga sex hormone.

16. Renin-angiotensin system.

17. Kallikrein-kinin system.

Kumpletuhin ang mga gawain:

1. Mga Liberian:

A. Maliit na peptides

B. Makipag-ugnayan sa mga cytoplasmic receptor.

B. I-activate ang pagtatago ng tropic hormones.

D. Nagpapadala sila ng signal sa mga receptor ng anterior pituitary gland.

D. Maging sanhi ng pagtatago ng insulin.

2. Piliin ang maling pahayag. kampo:

A. Nakikilahok sa pagpapakilos ng glycogen.

B. Pangalawang signal messenger.

B. Protein kinase activator.

D. Coenzyme adenylate cyclase.

D. Phosphodiesterase substrate.

3. Ayusin ang mga kaganapan na nagaganap sa panahon ng synthesis ng iodothyronines sa kinakailangang pagkakasunud-sunod, gamit ang mga numerical notation:

A. Iodination ng tyrosine residues sa thyroglobulin.

B. Thyroglobulin synthesis.

B. Condensation ng iodinated tyrosine residues.

D. Transport ng iodothyronines sa target na mga cell.

D. Pagbubuo ng isang complex na may thyroxine-binding protein.

4. Ayusin ang mga nakalistang metabolite sa pagkakasunud-sunod ng kanilang pagbuo:

A. 17-OH-progesterone.

B. Pregnenolone.

B. Kolesterol.

G. Progesterone

D. Cortisol.

5. Pumili ng hormone na ang synthesis at pagtatago ay tumataas bilang tugon sa tumaas osmotic pressure:

A. Aldosterone.

B. Cortisol.

B. Vasopressin.

G. Adrenaline.

D. Glucagon.

6. Sa ilalim ng impluwensya ng insulin, ang atay ay nagpapabilis:

A. Biosynthesis ng protina

B. Biosynthesis ng glycogen.

B. Gluconeogenesis.

D. Biosynthesis ng mga fatty acid.

D. Glycolysis.

7. Para sa tatlong araw na pag-aayuno, lahat ng sumusunod ay totoo, maliban sa:

A. Ang index ng insulin-glucagon ay nabawasan.

B. Ang rate ng gluconeogenesis mula sa amino acids ay tumataas.

B. Bumababa ang rate ng TAG synthesis sa atay.

D. Bumababa ang rate ng b-oxidation sa atay.

D. Konsentrasyon mga katawan ng ketone sa dugo ay mas mataas kaysa sa normal.

8. Kailan diabetes mellitus nangyayari sa atay:

A. Pagpapabilis ng glycogen synthesis.

B. Nabawasan ang rate ng gluconeogenesis mula sa lactate.

B. Nabawasan ang rate ng glycogen mobilization.

D. Pagtaas ng rate ng synthesis ng acetoacetate.

D. Tumaas na aktibidad ng acetyl-CoA carboxylase.

9. Sa NIDDM, ang mga sumusunod ay kadalasang matatagpuan sa mga pasyente:

A. Hyperglucosemia.

B. Nabawasan ang rate ng synthesis ng insulin.

B. Ang konsentrasyon ng insulin sa dugo ay normal o mas mataas kaysa sa normal.

D. Antibodies sa pancreatic b-cells.

D. Microangiopathies.

LAB WORK 14

Paksa: Konstruksyon at pagsusuri ng glycemic curves

Target: Pag-aralan ang intermediate metabolism ng carbohydrates, ang papel ng carbohydrates sa metabolismo ng enerhiya. Ang klinikal at diagnostic na halaga ng paraan ng pag-load ng asukal sa diabetes mellitus, sakit ni Addison, hypofunction thyroid gland atbp.

Prinsipyo ng pamamaraan : Ang pagpapasiya ng glucose ay batay sa isang reaksyon na na-catalyze ng glucose oxidase:

glucose + O 2 gluconolactone + H 2 O 2

Ang hydrogen peroxide na nabuo sa panahon ng reaksyong ito ay nagiging sanhi ng oksihenasyon ng peroxidase substrates upang bumuo ng isang kulay na produkto.

Paraan ng pag-load ng asukal: Sa umaga, sa isang walang laman na tiyan, ang dugo ay kinuha mula sa daliri ng pasyente at ang konsentrasyon ng glucose sa dugo ay tinutukoy. Pagkatapos nito, bigyan ng 50 - 100 g ng glucose na inumin sa 200 ML ng maligamgam na tubig. pinakuluang tubig(1 g ng glucose bawat 1 kg ng timbang) nang hindi hihigit sa 5 minuto. Pagkatapos ang antas ng glucose sa dugo ay muling susuriin sa pamamagitan ng pagkuha ng dugo mula sa daliri tuwing 30 minuto sa loob ng 2-3 oras. Ang isang graph ay binuo sa mga coordinate: oras - konsentrasyon ng glucose sa serum ng dugo, at ang diagnosis ay ginawa o nilinaw batay sa uri ng graph.

Pag-unlad ng trabaho: Ang mga sample ng serum (bago at pagkatapos ng paglunok ng glucose) ay sinusuri para sa konsentrasyon ng glucose. Upang gawin ito, magdagdag ng 2 ml ng gumaganang reagent (phosphate buffer, peroxidase + glucose oxidase substrates sa isang ratio na 40:1) sa isang serye ng mga test tube. Ang 0.05 ml ng isang karaniwang solusyon ng glucose na may konsentrasyon na 10 mmol/l ay idinagdag sa isa sa mga test tube. Sa iba pa - 0.05 ml ng serum ng dugo na kinuha gamit ang paraan ng pag-load ng asukal. Ang mga solusyon ay inalog at incubated sa temperatura ng silid 20 min.

Pagkatapos ng pagpapapisa ng itlog, ang optical density ng mga solusyon ay sinusukat gamit ang FEC sa wavelength na 490 nm. Isang cuvette na may haba ng optical path na 5 mm. Ang reference na solusyon ay ang gumaganang reagent.

Pagkalkula ng konsentrasyon ng glucose:

C = 10 mmol/l

kung saan ang E op ay ang optical density sa mga sample ng serum;

E st - optical density ng isang karaniwang solusyon ng glucose

Resulta ng pagsusuri:

Iskedyul:

Konklusyon:

Petsa: Lagda ng guro:

PRACTICAL LESSON

Pagsubok 3 Hormonal na regulasyon ng metabolismo

Ang mga epekto ay isinasagawa sa pamamagitan ng c AMP.

1. sa pamamagitan ng cAMP, kumikilos ang hypothalamic liberins (releasing factors) sa secretory response ng adenohypophysis: ACTH, FSH, TSH

2. sa pamamagitan ng cAMP, ang permeability sa tubig sa collecting ducts ay tumataas sa ilalim ng impluwensya ng ADH.

3. sa pamamagitan ng cAMP, ang mobilization at deposition ng mga taba, ang pagkasira ng glycogen ay nangyayari, at ang paggana ng mga channel ng ion sa postsynaptic membrane ay nagbabago. Ang cGMP ay naroroon sa mga cell sa mas maliit na dami. Ang cGMP ay nabuo nang katulad ng nakaraang kaskad. GC - guanylate cyclase.

Ang cGMP ay nagdudulot ng mga kabaligtaran na epekto ng cAMP. Halimbawa, sa kalamnan ng puso, pinasisigla ng adrenaline ang pagbuo ng cAMP, acetylcholine - cGMP, i.e. magkaroon ng kabaligtaran na epekto. Pinapataas ng adrenaline ang lakas at dalas ng mga contraction ng puso. Ang aktibidad ng cGMP ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga Ca ion. Ang Na-uretic peptide ay kumikilos sa pamamagitan ng cGMP. Gayundin ang nitric oxide NO, na matatagpuan sa endothelium ng mga capillary at nakakapag-relax (i-relax ang mga ito sa pamamagitan ng cGMP)

Ang pagkilos ng Ca bilang pangalawang mensahero ay nauugnay sa pagtaas ng konsentrasyon ng Ca 2+ sa cytoplasm. Ang konsentrasyon ng Ca ay maaaring tumaas sa dalawang paraan:

1. mula sa mga intracellular depot, halimbawa, ang sarcoplasmic reticulum

2. pagpasok ng Ca sa katawan sa pamamagitan ng kinokontrol na mga channel ng lamad.

Ang Ca ay maaaring ilabas mula sa mga intracellular na tindahan sa ilalim ng impluwensya ng inositol-3-phosphate at bilang tugon sa depolarization ng lamad, i.e. panandaliang binubuksan ng electrical stimulus ang mga channel ng calcium na may boltahe. Sa ilang mga tisyu, tulad ng kalamnan ng puso, nagbabago ang bilang ng mga channel bilang resulta ng phosphorylation ng mga protina ng channel ng lamad ng cAMP-dependent protein kinase. Ang mga channel ng calcium ay isinaaktibo kemikal. Halimbawa, sa atay at sa mga glandula ng laway Ang isang pag-agos ng Ca ay sinusunod sa pag-activate ng α-adrenergic adrenaline receptors. Karamihan sa Ca ay nakatali sa mga protina, ang isang maliit na bahagi ay nasa ionized na anyo. May mga tiyak na protina sa cell, tulad ng calmodulin o guanylate cyclase. Mayroon silang mga sumusunod na tampok:

1. mayroon silang mga partikular na lugar na nagbubuklod para sa mga Ca ion na may mataas na pagkakaugnay para sa Ca (kahit sa mababang konsentrasyon ng Ca)

2. kapag nakikipag-ugnayan sa Ca 2+, binabago nila ang kanilang conformation, maaaring i-activate at maging sanhi ng iba't ibang mga allosteric effect.

Ang Cascade ay isang kadena mga reaksiyong biochemical, na humahantong sa pagpapalakas ng orihinal na signal.

Tukoy mga channel ng calcium lamad ng plasma o ER ay isinaaktibo ng iba't ibang stimuli. Bilang resulta, ang Ca 1+ ions -> papasok sa kahabaan ng gradient -> [Ca] ay tumataas sa 10-10 mol. Ang pagtaas sa Ca ay nagpapagana ng ilang intracellular regulatory pathways:

1. Ang Ca ay nakikipag-ugnayan sa calmodulin, pagkatapos ay ang Ca - calmodulin-dependent protein kinase ay isinaaktibo. Kino-convert nito ang mga protina mula sa isang hindi aktibo sa isang aktibong estado, na humahantong sa iba't ibang mga tugon ng cellular. Halimbawa: sa makinis na mga fibers ng kalamnan maaari itong mag-phosphorylate ng mga light chain ng myosin head, bilang isang resulta kung saan ito ay nakakabit sa actin at nangyayari ang contraction.

2. Maaaring i-activate ng Ca ang membrane guanylate cyclase at i-promote ang produksyon ng pangalawang messenger cGMP

3. Maaaring i-activate ng mga Ca ion ang C-kinase, troponin C sa mga striated na kalamnan at iba pang mga protina na umaasa sa Ca (glycerol - 3 - phosphate DG) (glycolysis), pyruvate kinase (glycolysis); pyruvate carboxylase (gluconeogenesis)

Mga lipid ng lamad bilang pangalawang tagapamagitan. Mga karaniwang tampok sa mga nauna:

1. G protina ay naroroon;

2. mayroong isang enzyme na nagpapalakas ng signal.

Katangi-tangi: ang phospholipid component ng lamad mismo ay nagsisilbi phosphorylated isang precursor para sa pagbuo ng mga intermediary molecule. Ang precursor na ito ay matatagpuan pangunahin sa panloob na kalahati ng bilipid layer at tinatawag na phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate.

Nakikipag-ugnayan ang hormone sa receptor, ang nagreresultang GR complex ay nakakaapekto sa G protein, na nagtataguyod ng pagbubuklod nito sa GTP. Ang G protein ay isinaaktibo at maaaring i-activate ang phospholipase, na nag-catalyze sa hydrolysis ng phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate sa pangalawang messenger diacylglycerol (DAT) at inositol 3-phosphate.

Diacylglycerol-hydrophobic, ay maaaring gumalaw sa pamamagitan ng lateral diffusion at i-activate ang membrane-bound C-kinase para dito, dapat na malapit ang phosphatidylserine; Ang C-kinase ay may kakayahang mag-phosphorylating ng mga protina, na i-convert ang mga ito mula sa isang hindi aktibo sa isang aktibong estado. Ang IFZ ay natutunaw sa tubig -> cytoplasm, dito pinasisigla nito ang paglabas ng Ca mula sa mga intracellular na tindahan, ibig sabihin, ang IFZ ay naglalabas ng ikatlong mensahero ng mga Ca ion.

Tingnan ang Sa - bilang pangalawang tagapamagitan. Ang mga Ca ions ay nagpapagana ng C-kinase, na nagtataguyod ng pagbubuklod nito sa lamad.

Sa labas ng pagbubuklod ng lamad, hindi ito aktibo.

Mga epekto ng pagkilos:

ACTH sa adrenal cortex sa pamamagitan ng IPE,

Angiotensin II

LH sa ovaries at Leydig cells.