Gormonlar turli xil tartibga solish mexanizmlari va organlardagi metabolik jarayonlarni bog'laydigan birlashtiruvchi elementlar sifatida ishlaydi. Ular turli organlarda va markaziy asab tizimida yuzaga keladigan signallarni uzatishni ta'minlaydigan kimyoviy vositachilar rolini o'ynaydi. Hujayralar gormonlarga turlicha javob beradi.
Adenilat siklaza tizimi orqali elementlar maqsadli hujayradagi biokimyoviy jarayonlar tezligiga ta'sir qiladi. Ushbu tizimni batafsil ko'rib chiqing.
Fiziologik ta'sir
Hujayralarning gormonlar ta'siriga javobi uning kimyoviy tuzilishiga, shuningdek u ta'sir qiladigan hujayra turiga bog'liq.
Qondagi gormonlar kontsentratsiyasi ancha past. Adenilatsiklaza tizimi ishtirokida fermentning faollashuv mexanizmini ishga tushirish uchun ular tan olinishi va keyin retseptorlari - yuqori o'ziga xoslikka ega maxsus oqsillar bilan bog'lanishi kerak.
Fiziologik ta'sir turli omillar, masalan, gormon konsentratsiyasi bilan belgilanadi. Bu tezlik bilan belgilanadiparchalanish paytida inaktivatsiya, asosan jigarda sodir bo'ladi va uning metabolitlari bilan birga chiqarilish tezligi. Fiziologik ta'sir gormonning tashuvchi oqsillarga yaqinlik darajasiga bog'liq. Qalqonsimon bez va steroid elementlari oqsillar bilan birga qon oqimi bo'ylab harakatlanadi. Nishon hujayralardagi retseptorlarning soni va turi ham hal qiluvchi omillardir.
Ogohlantiruvchi signallar
Gormonlarning sintezi va sekretsiyasi jarayonlari markaziy asab tizimiga yo’n altirilgan ichki va tashqi impulslar bilan rag’batlantiriladi. Neyronlar bu signallarni gipotalamusga olib boradi. Bu erda ular tufayli statinlar va liberinlar (peptidlarni chiqaradigan gormonlar) sintezi rag'batlantiriladi. Ular, o'z navbatida, oldingi gipofiz bezida elementlarning sintezi va sekretsiyasini inhibe qiladi (bosadi) yoki rag'batlantiradi. Ushbu kimyoviy komponentlar uch gormonlar deb ataladi. Ular periferik endokrin bezlardagi elementlarning ishlab chiqarilishi va sekretsiyasini rag'batlantiradi.
Gormonlar belgilari
Boshqa signalizatsiya molekulalari singari, bu elementlar ham bir qator umumiy xususiyatlarga ega. Gormonlar:
- Ularni hujayradan tashqari bo'shliqqa ishlab chiqaradigan hujayralardan chiqariladi.
- Energiya manbai sifatida ishlatilmaydi.
- Ular hujayralarning strukturaviy elementlari emas.
- Muayyan gormon uchun maxsus retseptorlari boʻlgan hujayralar bilan oʻziga xos aloqa oʻrnatish qobiliyatiga ega.
- Yuqori biologik faollikda farqlanadi. Hatto kichik konsentratsiyalarda ham gormonlar hujayralarga samarali ta'sir qilishi mumkin.
Nishon hujayralar
Ularning gormonlar bilan o'zaro ta'siri maxsus retseptor oqsillari tomonidan ta'minlanadi. Ular tashqi membranada, sitoplazmada, yadro membranasida va boshqa organellalarda joylashgan.
Har qanday retseptor oqsilida ikkita domen (sayt) mavjud. Ular tufayli funktsiyalar amalga oshiriladi:
- Gormonlarni aniqlash.
- Qabul qilingan impulsning hujayraga o'zgarishi va uzatilishi.
Retseptorlarning xususiyatlari
Oqsil domenlaridan birida signal molekulasining qaysidir elementini to'ldiruvchi (bir-birini to'ldiruvchi) sayt mavjud. Retseptorning unga bog'lanishi ferment-substrat kompleksining hosil bo'lish jarayoniga o'xshaydi va yaqinlik konstantasi bilan aniqlanadi.
Retseptorlarning aksariyati hozircha yaxshi tushunilmagan. Bu ularning izolyatsiyasi va tozalanishining murakkabligi, shuningdek, hujayralardagi har bir turdagi retseptorlarning juda kam miqdori bilan bog'liq. Biroq, ma'lumki, gormonlarning retseptorlari bilan o'zaro ta'siri fizik-kimyoviy xususiyatga ega. ular orasida hidrofobik va elektrostatik aloqalar hosil bo'ladi.
Gormon va retseptorning o'zaro ta'siri ikkinchisida konformatsion o'zgarishlar bilan birga keladi. Natijada, signal molekulasining retseptor bilan kompleksi faollashadi. Faol holatda bo'lib, u kiruvchi signalga o'ziga xos hujayra ichidagi javobni qo'zg'atishi mumkin. Retseptorlarning sintezi yoki signalizatsiya molekulalari bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyati buzilganida, kasalliklar paydo bo'ladi - endokrin kasalliklar.
Ular quyidagilarga aloqador boʻlishi mumkin:
- Sintez etishmasligi.
- Retseptor oqsillari tuzilishidagi oʻzgarishlar (irsiy kasalliklar).
- Retseptorlarni antikorlar bilan bloklash.
Oʻzaro taʼsir turlari
Ular gormon molekulasining tuzilishiga qarab farqlanadi. Agar u lipofil bo'lsa, u maqsadlarning tashqi membranasidagi lipid qatlamiga kirishga qodir. Masalan, steroid gormonlar. Agar molekulaning kattaligi sezilarli bo'lsa, u hujayra ichiga kira olmaydi. Shunga ko'ra, lipofil gormonlar retseptorlari nishonlar ichida, gidrofil gormonlar uchun esa - tashqarida, tashqi membranada joylashgan.
Ikkinchi vositachilar
Hidrofil molekulalardan gormonal signalga javob olish impulslarni uzatishning hujayra ichidagi mexanizmi bilan ta'minlanadi. U ikkinchi vositachilar deb ataladigan vositachilar orqali ishlaydi. Aksincha, gormon molekulalari o'z shakllarida juda xilma-xildir.
Tsiklik nukleotidlar (cGMP va cAMP), kalmodulin (k altsiyni bog'lovchi oqsil), k altsiy ionlari, inositol trifosfat, siklik nukleotidlar sintezida va oqsil fosforlanishida ishtirok etuvchi fermentlar "ikkinchi xabarchi"vazifasini bajaradi.
Gormonlarning adenilatsiklaza tizimi orqali ta'siri
Signal elementlaridan maqsadli hujayralarga impuls oʻtkazishning ikkita asosiy usuli mavjud:
- Adenilat seklaza (guanilatsiklaza) tizimi.
- Fosfoinositid mexanizmi.
Gormonlarning adenilatsiklaza tizimi orqali ta'sir qilish sxemasi quyidagilarni o'z ichiga oladi: G proteini, protein kinazalari,retseptor oqsili, guanozin trifosfat, adenilat seklaza fermenti. Ushbu moddalardan tashqari, ATP ham tizimning normal ishlashi uchun zarurdir.
Retseptor, G proteini, uning yonida GTP va adenilatsiklaza joylashgan bo'lib, hujayra membranasiga o'rnatilgan. Bu elementlar dissotsiatsiyalangan holatda. Signal molekulasi va retseptor oqsili kompleksi hosil bo'lgandan keyin G oqsilining konformatsiyasi o'zgaradi. Natijada, uning quyi birliklaridan biri GTP bilan o'zaro aloqa qilish qobiliyatiga ega bo'ladi.
Hosil bo'lgan "G protein + GTP" kompleksi adenilatsiklazani faollashtiradi. U, o'z navbatida, ATP molekulalarini cAMPga aylantira boshlaydi. U o'ziga xos fermentlarni - oqsil kinazalarini faollashtirishga qodir. Shu tufayli ATP ishtirokida turli oqsil molekulalarining fosforlanish reaksiyalari katalizlanadi. Oqsillarning tarkibi bir vaqtning o'zida fosfor kislotasi qoldiqlarini o'z ichiga oladi.
Adenilatsiklaza tizimidagi gormonlarning ta'sir qilish mexanizmi tufayli fosforlangan oqsilning faolligi o'zgaradi. Har xil turdagi hujayralarda turli funktsional faollikdagi oqsillar ta'sirlanadi: yadro yoki membrana molekulalari, shuningdek fermentlar. Fosforlanish natijasida oqsillar funktsional faol yoki faol bo'lmasligi mumkin.
Adenilatsiklaza tizimi: biokimyo
Yuqorida tavsiflangan oʻzaro taʼsirlar tufayli maqsaddagi biokimyoviy jarayonlar tezligi oʻzgaradi.
Adenilatsiklaza tizimining faollashuvining ahamiyatsiz davomiyligi haqida gapirish kerak. Qisqartirish, ferment bilan bog'langandan so'ng G oqsilining mavjudligi bilan bog'liqGTPase faolligi paydo bo'la boshlaydi. GTP gidrolizidan keyin konformatsiyani tiklaydi va adenilat siklaza ta'sirini to'xtatadi. Bu cAMP hosil bo'lish reaksiyasining tugashiga olib keladi.
Inhibisyon
Adenilatsiklaza tizimi sxemasining bevosita ishtirokchilaridan tashqari, ba'zi maqsadlarda fermentning inhibisyoniga olib keladigan G molekulalari bilan bog'langan retseptorlar mavjud. Adenilatsetklaza "GTP + G protein" kompleksi tomonidan inhibe qilinadi.
CAMP ishlab chiqarish toʻxtaganda, fosforlanish darhol toʻxtamaydi. Molekulalar mavjud ekan, oqsil kinazalarining faollashuvi davom etadi. cAMP ta'sirini to'xtatish uchun hujayralar maxsus ferment - fosfodiesterazadan foydalanadilar. U 3', 5'-siklo-AMP ning AMP ga gidrolizlanishini katalizlaydi.
Fosfodiesterazaga inhibitiv ta'sir ko'rsatadigan ba'zi birikmalar (masalan, teofillin, kofein) siklo-AMP kontsentratsiyasini ushlab turish va oshirishga yordam beradi. Ushbu moddalarning ta'siri ostida adenilat siklaz xabarchi tizimining faollashuvi davomiyligi. Boshqacha qilib aytganda, gormonning ta'siri kuchayadi.
Inositol trifosfat
Adenilatsiklaza signalini uzatish tizimidan tashqari yana bir signal uzatish mexanizmi mavjud. U k altsiy ionlari va inositol trifosfatni o'z ichiga oladi. Ikkinchisi inositol fosfatiddan (murakkab lipid) olingan moddadir.
Inositol trifosfat hujayra ichidagi domendagi konformatsion o'zgarishlar paytida faollashtirilgan maxsus ferment - fosfolipaza "C" ta'sirida hosil bo'ladi.hujayra membranasi retseptorlari.
Ushbu ferment taʼsirida fosfatidil-inositol-4,5-bifosfat molekulasining fosfoester bogʻlanishi gidrolizlanadi. Natijada inositol trifosfat va diatsilgliserin hosil bo'ladi. Ularning hosil bo'lishi, o'z navbatida, hujayradagi ionlangan k altsiy miqdorining oshishiga olib keladi. Bu k altsiyga bog'liq bo'lgan turli xil protein molekulalarining, jumladan protein kinazlarining faollashishiga yordam beradi.
Bu holda, adenilat siklaza tizimining ishga tushirilishi bilan, oqsil fosforillanishi hujayra ichidagi impulslarni uzatish bosqichlaridan biri sifatida ishlaydi. Bu hujayraning gormon ta'siriga fiziologik javob berishiga olib keladi.
Ulanish elementi
Maxsus oqsil, kalmodulin, fosfoinositid mexanizmining ishlashida ishtirok etadi. Uning tarkibining uchdan bir qismi manfiy zaryadlangan aminokislotalar (Asp, Glu) tomonidan hosil bo'ladi. Shu munosabat bilan u Ca+2 ni faol ravishda bog'lashga qodir.
Bir kalmodulin molekulasida 4 ta bogʻlanish joyi mavjud. Ca + 2 bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida kalmodulin molekulasida konformatsion o'zgarishlar boshlanadi. Natijada Ca + 2-kalmodulin kompleksi ko'plab fermentlar: fosfodiesteraza, adenilatsiklaza, Ca + 2, Mg + 2 - ATPaz, shuningdek, turli xil protein kinazlarning faolligini tartibga solish qobiliyatiga ega bo'ladi.
Nyuanslar
Turli hujayralarda Ca + 2-kalmodulin kompleksining bir fermentning izofermentlariga (masalan, har xil turdagi adenilatsiklazaga) ta'siri ostida bir holatda faollashuv kuzatiladi, ikkinchisida. - cAMP hosil bo'lishini inhibe qilish. Bu izofermentlarda allosterik markazlarning mavjudligi bilan bog'liqturli aminokislota radikallarini o'z ichiga olishi mumkin. Shunga ko'ra, ularning kompleks ta'siriga munosabati boshqacha bo'ladi.
Qo'shimcha
Ko'rib turganingizdek, "ikkinchi xabarchilar" adenilatsiklaza tizimida va yuqorida tavsiflangan jarayonlarda ishtirok etadilar. Fosfoinositid mexanizmi ishlaganda ular:
- Tsiklik nukleotidlar. Adenilat siklaza tizimidagi kabi ular c-GMP va c-AMP.
- K altsiy ionlari.
- Sa-kalmodulin kompleksi.
- Diasilgliserol.
- Inositol trifosfat. Bu element adenilatsiklaza tizimida signal uzatishda ham ishtirok etadi.
Yuqoridagi mediatorlar ishtirokidagi maqsadlarda gormon molekulalaridan signal berish mexanizmlari bir nechta umumiy xususiyatlarga ega:
- Axborot uzatish bosqichlaridan biri oqsil fosforlanish jarayonidir.
- Aktivizatsiya maxsus mexanizmlar ta'sirida to'xtaydi. Ular jarayon ishtirokchilarining o'zlari tomonidan ishga tushiriladi (salbiy qayta aloqa mexanizmlari ta'siri ostida).
Xulosa
Gormonlar organizmdagi fiziologik funktsiyalarning asosiy gumoral regulyatori vazifasini bajaradi. Ular endokrin bezlarda ishlab chiqariladi yoki o'ziga xos endokrin hujayralar tomonidan ishlab chiqariladi. Gormonlar limfa, qonga chiqariladi va maqsadli hujayralarga uzoqdan (endokrin) ta'sir ko'rsatadi.
Hozirda bu molekulalarning xossalarietarlicha o'rganilgan. Ularning biosintez jarayonlari, shuningdek, organizmga ta'sir qilishning asosiy mexanizmlari ma'lum. Biroq, gormonlar va boshqa birikmalarning o'zaro ta'siriga oid ko'plab ochilmagan sirlar mavjud.
