آلية عمل هرمونات الغدة الدرقية على الخلايا المستهدفة
الهرمونات T3 و T4 هي هرمونات تذوب في الدهون يتم نقلها عبر الغشاء إلى سيتوبلازم الخلية المستهدفة (الخطوة 1) وترتبط بمستقبلات الغدة الدرقية في النواة (الخطوة 2). يتفاعل مجمع GR المتشكل مع الحمض النووي (الخطوة 3) ، ويحفز عمليات النسخ - تكوين mRNA (الخطوة 4) ، ونتيجة لذلك ، تخليق بروتينات جديدة على الريبوسومات (الخطوة 5) ، مما يؤدي إلى تغيير في الوظيفة من الخلية المستهدفة (الخطوة 6) (الشكل 6.13).
دور هرمونات الغدة الدرقية في عمليات النمو والتطور العقلي والتمثيل الغذائي
تأثير الهرمونات على النمو.تحفز هرمونات الغدة الدرقية ، كعوامل مؤازرة لهرمون النمو والسوماتوميدين (IGF-I) ، في التركيزات الفسيولوجية ، نمو وتطور الهيكل العظمي عن طريق تقوية تخليق البروتين في الخلايا المستهدفة ، بما في ذلك الخلايا الغضروفية وعضلات الهيكل العظمي.
تساهم الهرمونات أيضًا في تعظم العظام - إغلاق مناطق نمو المشاشية. مع نقصها ، لا تغلق مناطق النمو لفترة طويلة ويتأخر نمو العظام عن العمر الزمني.
تأثير الهرمونات على الجهاز العصبي المركزي.يتم تطوير الجهاز العصبي المركزي عند الأطفال بعد الولادة بمشاركة إلزامية
أرز. 6.13. مخطط آلية عمل هرمونات الغدة الدرقية وتأثيراتها الرئيسية على وظائف الجسم. 1-6 - تسلسل تفاعل الهرمون مع تراكيب النواة ونظام تخليق بروتينات جديدة
هرمونات الغدة الدرقية. أنها تساهم في تكوّن النخاع وتفريع عمليات الخلايا العصبية في الدماغ ، وتطوير الوظائف العقلية. يتجلى التأثير الأكبر على القشرة الدماغية ، العقد القاعدية ، الضفيرة. في حالة عدم وجود هرمونات الغدة الدرقية في فترة ما حول الولادة يحدث التخلف العقلي - القماءة.هناك فترة زمنية قصيرة جدًا بعد الولادة يمكن أن يؤدي فيها العلاج بالهرمونات البديلة إلى تعزيز النمو العقلي الطبيعي. لذلك من المهم الكشف عن نقص الهرمون حتى قبل ولادة الطفل.
في البالغين ، يتم الحفاظ على الوظائف العقلية الطبيعية والذاكرة ومعدل ردود الفعل الانعكاسية بمشاركة هرمونات الغدة الدرقية بشكل مباشر وغير مباشر ، بسبب زيادة عدد المستقبلات الأدرينالية في الخلايا العصبية للجهاز العصبي المركزي.
الأشخاص الذين لديهم زيادة في هرمونات الغدة الدرقية يصبحون عصبيين ومضطربين ، وتتسارع سرعة عمليات التفكير. في الأشخاص الذين يعانون من نقص في عمليات الغدة الدرقية ، تتباطأ عمليات التفكير ، وتتدهور الذاكرة ، وتقل سرعة ردود الفعل الانعكاسية.
تأثير الهرمونات على معدل الأيض.تزداد شدة التمثيل الغذائي أثناء الراحة تحت تأثير الهرمونات ، وهذا ملحوظ بشكل خاص في حالات زيادة هرمونات الغدة الدرقية. تحدث زيادة في شدة التمثيل الغذائي في جميع الخلايا المستهدفة تقريبًا ، باستثناء الدماغ والخصيتين والغدد الليمفاوية والطحال والغدة النخامية. امتصاص الأكسجين وزيادة توليد الحرارة.
يمكن أن يكون لزيادة كثافة التمثيل الغذائي تحت تأثير هرمونات الغدة الدرقية تأثيرها الأساسي على تخليق بروتين الإنزيم الخلوي - الصوديوم والبوتاسيوم ATP-ase الموجود في أغشية الخلايا. في المقابل ، يزيد العمل المكثف لمضخات الصوديوم والبوتاسيوم من شدة التمثيل الغذائي.
تأثير الهرمونات على استقلاب الكربوهيدرات.تعمل هرمونات الغدة الدرقية بتركيزات فسيولوجية على تحفيز عمل الأنسولين وتعزيز تكوين الجليكوجين واستخدام الجلوكوز.
مع زيادة تركيز الهرمونات (أثناء الإجهاد أو دوائيًا) ، يتطور ارتفاع السكر في الدم بسبب التقوية تحلل الجليكوجين ،بسبب الأدرينالين. ينمو استحداث السكر وأكسدة الجلوكوز وامتصاصهفي الأمعاء عن طريق النقل الثانوي النشط.
تأثير الهرمونات على استقلاب البروتين.هرمونات الغدة الدرقية في التركيزات الفسيولوجية لها تأثير الابتنائية - فهي تحفز تخليق البروتينات ، ولكن في التركيزات العالية تسبب تقويضها.
تأثير الهرمونات على التمثيل الغذائي للدهون.تحفز هرمونات الغدة الدرقية جميع جوانب التمثيل الغذائي للدهون - تخليق الدهون وتعبئتها واستخدامها. زيادة تركيزهم يؤدي إلى تحلل الدهون- انخفاض في تركيز الدهون الثلاثية والفوسفوليبيد في الدم وزيادة الأحماض الدهنية الحرة والجلسرين. تحت تأثير الهرمونات ، يزداد عدد مستقبلات البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) ويقل عدد الكوليسترول في الكبد. هذا يؤدي إلى زيادة في الإخراج الكوليسترولمن الجسم ، مما يقلل من مستواه في الدم.
إن استقلاب الفيتامينات التي تذوب في الدهون يخضع أيضًا لتأثير هرمونات الغدة الدرقية - فهي ضرورية لتخليق فيتامين أ من الكاروتين وتحويله إلى الريتينين.
تأثير الهرمونات على الجهاز العصبي اللاإرادي هو زيادة عدد مستقبلات بيتا الأدرينالية في الخلايا المستهدفة ، والتي يتم تصنيعها تحت تأثير هرمونات الغدة الدرقية ، مما يؤدي إلى زيادة تأثير الكاتيكولامينات في الخلايا المستجيبة.
تأثير الهرمونات على الأجهزة الحشوية. نظام الدورة الدموية.تسارع معدل ضربات القلب بسبب زيادة عدد مستقبلات بيتا الأدرينالية في جهاز تنظيم ضربات القلب وزيادة تأثير الكاتيكولامينات ؛ قوة الانكماش - تزداد نتيجة زيادة مجموعة السلاسل الثقيلة α-myosin في خلايا عضلة القلب ، والتي لها نشاط عالٍ من ATPase.
الجهاز التنفسي.تتعمق تهوية الرئة ، وهي استجابة تكيفية لزيادة امتصاص الأكسجين مع زيادة معدل الأيض.
الكيمياء الحيوية للهرمونات ، 250599
يوجد جسم الإنسان ككل بفضل نظام الاتصالات الداخلية ، والذي يضمن نقل المعلومات من خلية إلى أخرى في نفس النسيج أو بين الأنسجة المختلفة. بدون هذا النظام من المستحيل الحفاظ على التوازن. في نقل المعلومات بين الخلايا في الكائنات الحية متعددة الخلايا ، تشارك ثلاثة أنظمة: الجهاز العصبي المركزي (CNS) ونظام الغدد الصماء (الغدد) ونظام المناعة.
طرق نقل المعلومات في جميع هذه الأنظمة كيميائية. يمكن للوسطاء في نقل المعلومات أن يكونوا جزيئات إشارة.
تشتمل جزيئات الإشارة هذه على أربع مجموعات من المواد: المواد النشطة بيولوجيًا الذاتية (وسطاء الاستجابة المناعية ، وعوامل النمو ، وما إلى ذلك) ، والوسائط العصبية ، والمضادات (الغلوبولين المناعي) والهرمونات.
B I O CH I M I I G O R M O N O V.
الهرمونات عبارة عن مواد نشطة بيولوجيًا يتم تصنيعها بكميات صغيرة في خلايا متخصصة في جهاز الغدد الصماء ويتم توصيلها من خلال السوائل المنتشرة (على سبيل المثال ، الدم) إلى الخلايا المستهدفة ، حيث تمارس تأثيرها التنظيمي.
تشترك الهرمونات ، مثل جزيئات الإشارات الأخرى ، في بعض الخصائص المشتركة.
^ الخصائص العامة للهرمونات.
1) يتم إطلاقها من الخلايا التي تنتجها في الفضاء خارج الخلية ؛
2) ليست مكونات هيكلية للخلايا ولا تستخدم كمصدر للطاقة.
3) قادرة على التفاعل بشكل خاص مع الخلايا التي لديها مستقبلات لهذا الهرمون.
4) لها نشاط بيولوجي مرتفع للغاية - تعمل بشكل فعال على الخلايا بتركيزات منخفضة جدًا (حوالي 10 -6-10-11 مول / لتر).
^ آليات عمل الهرمونات.
تؤثر الهرمونات على الخلايا المستهدفة.
الخلايا المستهدفة هي خلايا تتفاعل بشكل خاص مع الهرمونات باستخدام بروتينات مستقبلات خاصة. توجد بروتينات المستقبلات على الغشاء الخارجي للخلية ، أو في السيتوبلازم ، أو على الغشاء النووي والعضيات الأخرى للخلية.
^ الآليات البيوكيميائية لنقل الإشارات من الهرمون إلى الخلية المستهدفة.
يتكون أي بروتين مستقبِل من مجالين (مناطق) على الأقل يوفران وظيفتين:
- "التعرف" على الهرمون.
تحويل ونقل الإشارة المستقبلة إلى الخلية.
كيف يتعرف بروتين المستقبل على جزيء الهرمون الذي يمكنه التفاعل معه؟
يحتوي أحد مجالات بروتين المستقبل على منطقة مكملة لجزء من جزيء الإشارة. تشبه عملية ربط المستقبل بجزيء الإشارة عملية تكوين مركب الركيزة الإنزيمية ويمكن تحديدها من خلال قيمة ثابت التقارب.
معظم المستقبلات غير مفهومة جيدًا لأن عزلها وتنقيتها صعب جدًا ، ومحتوى كل نوع من المستقبلات في الخلايا منخفض جدًا. لكن من المعروف أن الهرمونات تتفاعل مع مستقبلاتها بطريقة فيزيائية كيميائية. تتشكل التفاعلات الكهروستاتيكية والطارئة للماء بين جزيء الهرمون والمستقبلات. عندما يرتبط المستقبل بالهرمون ، تحدث تغيرات توافقية في بروتين المستقبل ويتم تنشيط مركب جزيء الإشارة مع بروتين المستقبل. في الحالة النشطة ، يمكن أن يسبب تفاعلات محددة داخل الخلايا استجابة للإشارة المستقبلة. في حالة ضعف تخليق أو قدرة بروتينات المستقبل على الارتباط بجزيئات الإشارة ، تظهر الأمراض - اضطرابات الغدد الصماء. هناك ثلاثة أنواع من هذه الأمراض:
1. يرتبط بالتخليق غير الكافي للبروتينات المستقبلة.
2. يرتبط بالتغيرات في بنية المستقبلات - عيوب وراثية.
3. يرتبط بحجب مستقبلات البروتينات بالأجسام المضادة.
^ آليات عمل الهرمونات على الخلايا المستهدفة.
اعتمادًا على بنية الهرمون ، هناك نوعان من التفاعل. إذا كان جزيء الهرمون محبًا للدهون (على سبيل المثال ، هرمونات الستيرويد) ، فيمكنه اختراق الطبقة الدهنية للغشاء الخارجي للخلايا المستهدفة. إذا كان الجزيء كبيرًا أو قطبيًا ، فإن تغلغلها في الخلية أمر مستحيل. لذلك ، بالنسبة للهرمونات المحبة للدهون ، توجد المستقبلات داخل الخلايا المستهدفة ، وبالنسبة للهرمونات المحبة للماء ، توجد المستقبلات في الغشاء الخارجي.
في حالة الجزيئات المحبة للماء ، تعمل آلية نقل الإشارة داخل الخلايا للحصول على استجابة خلوية لإشارة هرمونية. يحدث هذا بمشاركة المواد التي تسمى "الوسطاء الثانيون". تتنوع جزيئات الهرمونات كثيرًا في الشكل ، لكن "الرسل الثاني" ليسوا كذلك.
توفر موثوقية إرسال الإشارات تقاربًا كبيرًا جدًا للهرمون لبروتين المستقبل الخاص به.
من هم الوسطاء الذين يشاركون في الإرسال داخل الخلايا للإشارات الخلطية؟ هذه هي النيوكليوتيدات الحلقية (cAMP و cGMP) ، الإينوزيتول ثلاثي الفوسفات ، البروتين المرتبط بالكالسيوم - كالودولين ، أيونات الكالسيوم ، والإنزيمات المشاركة في تخليق النوكليوتيدات الحلقية ، وكذلك كينازات البروتين - إنزيمات فسفرة البروتين. تشارك كل هذه المواد في تنظيم نشاط أنظمة الإنزيم الفردية في الخلايا المستهدفة.
دعونا نحلل بمزيد من التفصيل آليات عمل الهرمونات والوسطاء داخل الخلايا. هناك طريقتان رئيسيتان لنقل إشارة إلى الخلايا المستهدفة من خلال إشارات الجزيئات بآلية عمل غشائية:
^ 1. نظم دورة أدينيلاتي (أو غلاف جويليت)
2. آلية الفوسفوينوسيتيد
نظام دورة أدينيلات.
المكونات الرئيسية: مستقبلات البروتين الغشائي ، بروتين G ، إنزيم محلقة الأدينيلات ، غوانوزين ثلاثي الفوسفات ، كينازات البروتين.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن ATP مطلوب من أجل الأداء الطبيعي لنظام إنزيم أدينيلات.
يظهر مخطط نظام إنزيم أدينيلات في الشكل:
كما يتضح من الشكل ، فإن بروتين المستقبل ، G-protein ، الذي يوجد بجانبه GTP والإنزيم (adenylate cyclase) ، مدمج في غشاء الخلية.
حتى لحظة عمل الهرمون ، تكون هذه المكونات في حالة مفككة ، وبعد تكوين مركب جزيء الإشارة مع بروتين المستقبل ، تحدث تغييرات في تكوين البروتين G. نتيجة لذلك ، تكتسب إحدى الوحدات الفرعية للبروتين G القدرة على الارتباط بـ GTP.
ينشط مركب G-protein-GTP إنزيم الأدينيلات. يبدأ Adenylate cyclase في تحويل جزيئات ATP إلى cAMP.
يتمتع C-AMP بالقدرة على تنشيط إنزيمات خاصة - كينازات البروتين ، والتي تحفز تفاعلات الفسفرة للبروتينات المختلفة بمشاركة ATP. في الوقت نفسه ، يتم تضمين بقايا حمض الفوسفوريك في تكوين جزيئات البروتين. تتمثل النتيجة الرئيسية لعملية الفسفرة هذه في حدوث تغيير في نشاط البروتين المُفسفر. في أنواع الخلايا المختلفة ، تخضع البروتينات ذات الأنشطة الوظيفية المختلفة للفسفرة نتيجة لتفعيل نظام إنزيم الأدينيلات. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون هذه الإنزيمات والبروتينات النووية وبروتينات الغشاء. نتيجة لتفاعل الفسفرة ، يمكن أن تصبح البروتينات نشطة وظيفيًا أو غير نشطة.
ستؤدي هذه العمليات إلى تغييرات في معدل العمليات الكيميائية الحيوية في الخلية المستهدفة.
يستمر تنشيط نظام إنزيم الأدينيلات لفترة قصيرة جدًا ، لأن بروتين G ، بعد الارتباط بـ adenylate cyclase ، يبدأ في إظهار نشاط GTPase. بعد التحلل المائي لـ GTP ، يستعيد بروتين G شكله ويتوقف عن تنشيط إنزيم adenylate cyclase. نتيجة لذلك ، يتوقف تفاعل تكوين cAMP.
بالإضافة إلى المشاركين في نظام adenylate cyclase ، تحتوي بعض الخلايا المستهدفة على بروتينات مستقبلية مرتبطة ببروتينات G ، مما يؤدي إلى تثبيط إنزيم adenylate cyclase. في الوقت نفسه ، يثبط مركب "GTP-G-protein" إنزيم الأدينيلات.
عندما يتوقف تكوين cAMP ، لا تتوقف تفاعلات الفسفرة في الخلية على الفور: طالما استمرت جزيئات cAMP في الوجود ، ستستمر عملية تنشيط بروتين كيناز. من أجل إيقاف عمل cAMP ، يوجد إنزيم خاص في الخلايا - فوسفوديستراز ، والذي يحفز تفاعل التحلل المائي من 3 ، 5 "-cyclo-AMP إلى AMP.
تساعد بعض المواد التي لها تأثير مثبط على فسفودايستراز (على سبيل المثال ، قلويدات الكافيين ، الثيوفيلين) في الحفاظ على تركيز سيكلو- AMP في الخلية وزيادته. تحت تأثير هذه المواد في الجسم ، تصبح مدة تنشيط نظام إنزيم الأدينيلات أطول ، أي أن تأثير الهرمون يزداد.
بالإضافة إلى أنظمة إنزيم الأدينيلات أو نظام إنزيم الجوانيلات ، هناك أيضًا آلية لنقل المعلومات داخل الخلية المستهدفة بمشاركة أيونات الكالسيوم وثلاثي فوسفات الإينوزيتول.
ثلاثي فوسفات الإينوزيتول مادة مشتقة من مركب دهني - فوسفاتيد الإينوزيتول. يتكون نتيجة عمل إنزيم خاص - فسفوليباز "C" ، والذي يتم تنشيطه نتيجة للتغيرات التوافقية في المجال داخل الخلايا لبروتين مستقبل الغشاء.
هذا الإنزيم يحلل رابطة الفوسفات في جزيء فوسفاتيديل-إينوزيتول-4،5-بيسفوسفات ، مما يؤدي إلى تكوين دياسيل جلسرين وإينوزيتول ثلاثي الفوسفات.
من المعروف أن تكوين دياسيل جلسرين وإينوزيتول ثلاثي فوسفات يؤدي إلى زيادة تركيز الكالسيوم المتأين داخل الخلية. يؤدي هذا إلى تنشيط العديد من البروتينات المعتمدة على الكالسيوم داخل الخلية ، بما في ذلك تنشيط العديد من كينازات البروتين. وهنا ، كما في حالة تنشيط نظام adenylate cyclase ، فإن إحدى مراحل انتقال الإشارة داخل الخلية هي فسفرة البروتين ، مما يؤدي إلى استجابة فسيولوجية للخلية لعمل الهرمون.
يشارك بروتين خاص مرتبط بالكالسيوم ، كموديولين ، في عمل آلية إشارات الفوسفوينوزيتيد في الخلية المستهدفة. هذا بروتين منخفض الوزن الجزيئي (17 كيلو دالتون) ، 30٪ يتكون من أحماض أمينية سالبة الشحنة (Glu ، Asp) وبالتالي فهو قادر على الارتباط الفعال Ca +2. يحتوي جزيء الكالودولين الواحد على 4 مواقع مرتبطة بالكالسيوم. بعد التفاعل مع Ca +2 ، تحدث تغييرات توافقية في جزيء الكالمودولين ويصبح مركب "Ca +2 -calmodulin" قادرًا على تنظيم النشاط (تثبيط أو تنشيط) العديد من الإنزيمات - adenylate cyclase ، phosphodiesterase ، Ca +2 ، Mg + 2-ATPase وأنواع البروتين المختلفة.
في الخلايا المختلفة ، عندما يتعرض مركب "Ca + 2-kalodulin" إلى الإنزيمات المتساوية من نفس الإنزيم (على سبيل المثال ، لأنواع مختلفة من إنزيم الأدينيلات) ، لوحظ التنشيط في بعض الحالات ، وتثبيط تفاعل تكوين cAMP في الآخرين. تحدث مثل هذه التأثيرات المختلفة لأن المراكز الخيفية للأنزيمات المتساوية يمكن أن تشتمل على جذور مختلفة من الأحماض الأمينية وستكون استجابتها لعمل مركب Ca + 2 -calmodulin مختلفة.
وبالتالي ، فإن دور "الرسل الثاني" في نقل الإشارات من الهرمونات في الخلايا المستهدفة يمكن أن يكون:
النيوكليوتيدات الحلقية (c-AMP و c-GMP) ؛
أيونات الكالسيوم
مركب "Sa-kalodulin" ؛
دياسيل الجلسرين.
الإينوزيتول ثلاثي الفوسفات
تتميز آليات نقل المعلومات من الهرمونات داخل الخلايا المستهدفة بمساعدة الوسطاء المذكورين أعلاه بسمات مشتركة:
1. إحدى مراحل نقل الإشارات هي فسفرة البروتين
2. يحدث إنهاء التنشيط نتيجة لآليات خاصة بدأها المشاركون في العمليات بأنفسهم - هناك آليات ردود فعل سلبية.
الهرمونات هي المنظم الخلطي الرئيسي للوظائف الفسيولوجية للجسم ، وقد أصبحت خصائصها وعمليات التخليق الحيوي وآليات عملها معروفة جيدًا الآن.
العلامات التي تختلف فيها الهرمونات عن جزيئات الإشارات الأخرى:
1. يحدث تخليق الهرمونات في خلايا خاصة من جهاز الغدد الصماء. تخليق الهرمونات هو الوظيفة الرئيسية لخلايا الغدد الصماء.
2. يتم إفراز الهرمونات في الدم ، في كثير من الأحيان في الوريد ، وأحيانًا في الليمفاوية. يمكن لجزيئات الإشارات الأخرى أن تصل إلى الخلايا المستهدفة دون إفرازها في السوائل المنتشرة.
3. تأثير تيليكرين (أو تأثير بعيد) - تعمل الهرمونات على الخلايا المستهدفة على مسافة كبيرة من مكان التوليف.
الهرمونات هي مواد محددة للغاية فيما يتعلق بالخلايا المستهدفة ولها نشاط بيولوجي مرتفع للغاية.
^ التركيب الكيميائي للهرمونات.
يختلف هيكل الهرمونات. حاليًا ، تم وصف وعزل حوالي 160 هرمونًا مختلفًا من كائنات مختلفة متعددة الخلايا. وفقًا للتركيب الكيميائي ، يمكن تصنيف الهرمونات إلى ثلاث فئات:
1. هرمونات البروتين الببتيد.
2. مشتقات الأحماض الأمينية.
3. هرمونات الستيرويد.
الصنف الأول يشمل هرمونات ما تحت المهاد والغدة النخامية (يتم تصنيع الببتيدات وبعض البروتينات في هذه الغدد) ، وكذلك هرمونات البنكرياس والغدد جارات الدرقية وأحد هرمونات الغدة الدرقية.
تشتمل الفئة الثانية على الأمينات ، التي يتم تصنيعها في لب الغدة الكظرية وفي المشاش ، بالإضافة إلى هرمونات الغدة الدرقية المحتوية على اليود.
الفئة الثالثة هي هرمونات الستيرويد ، والتي يتم تصنيعها في قشرة الغدة الكظرية وفي الغدد التناسلية. حسب عدد ذرات الكربون ، تختلف المنشطات عن بعضها البعض:
C 21 - هرمونات قشرة الغدة الكظرية والبروجسترون.
C 19 - الهرمونات الجنسية الذكرية - الأندروجينات والتستوستيرون ؛
من 18 - الهرمونات الجنسية الأنثوية - هرمون الاستروجين.
المشترك بين جميع المنشطات هو وجود نواة الستيرويد ، والتي تظهر في الشكل.
^ آليات عمل نظام الغدد الصماء.
نظام الغدد الصماء - مجموعة من الغدد الصماء وبعض خلايا الغدد الصماء المتخصصة في الأنسجة التي لا تكون وظيفة الغدد الصماء هي الوحيدة (على سبيل المثال ، ليس للبنكرياس وظائف الغدد الصماء فحسب ، بل أيضًا وظائف إفرازات خارجية). أي هرمون هو أحد المشاركين فيه ويتحكم في بعض ردود الفعل الأيضية. في الوقت نفسه ، هناك مستويات من التنظيم داخل نظام الغدد الصماء - فبعض الغدد لديها القدرة على التحكم في البعض الآخر.
^ المخطط العام لتنفيذ وظائف الغدد الصماء في الجسم.
يتضمن هذا المخطط أعلى مستويات التنظيم في جهاز الغدد الصماء - الوطاء والغدة النخامية ، التي تنتج الهرمونات التي تؤثر بدورها على عمليات تخليق وإفراز هرمونات خلايا الغدد الصماء الأخرى.
يوضح نفس المخطط أن معدل تخليق وإفراز الهرمونات يمكن أن يتغير أيضًا تحت تأثير الهرمونات من الغدد الأخرى أو نتيجة التحفيز بواسطة المستقلبات غير الهرمونية.
نرى أيضًا وجود ردود فعل سلبية (-) - تثبيط التوليف و (أو) الإفراز بعد القضاء على العامل الأساسي الذي تسبب في تسريع إنتاج الهرمون.
نتيجة لذلك ، يتم الحفاظ على محتوى الهرمون في الدم عند مستوى معين ، والذي يعتمد على الحالة الوظيفية للكائن الحي.
بالإضافة إلى ذلك ، يُنشئ الجسم عادةً احتياطيًا صغيرًا من الهرمونات الفردية في الدم (وهذا غير مرئي في الرسم التخطيطي). إن وجود مثل هذا الاحتياطي ممكن لأن العديد من الهرمونات في الدم تكون في حالة مرتبطة ببروتينات نقل خاصة. على سبيل المثال ، يرتبط هرمون الغدة الدرقية بالجلوبيولين المرتبط بهرمون الغدة الدرقية ، وترتبط الجلوكورتيكوستيرويدات ببروتين ترانسكورتين. يوجد نوعان من هذه الهرمونات - المرتبطة ببروتينات النقل والحرة - في الدم في حالة توازن ديناميكي.
هذا يعني أنه عند تدمير الأشكال الحرة لمثل هذه الهرمونات ، سينفصل الشكل المرتبط وسيظل تركيز الهرمون في الدم عند مستوى ثابت نسبيًا. وبالتالي ، يمكن اعتبار مركب الهرمون الذي يحتوي على بروتين ناقل بمثابة احتياطي لهذا الهرمون في الجسم.
أحد أهم الأسئلة هو السؤال عن التغييرات في عمليات التمثيل الغذائي التي يتم ملاحظتها تحت تأثير الهرمونات. دعنا نسمي هذا القسم:
^ التأثيرات المرصودة في الخلايا المستهدفة تحت تأثير الهرمونات.
من المهم جدًا ألا تسبب الهرمونات أي شيء الجديدالتفاعلات الأيضية في الخلية المستهدفة. هم فقط يشكلون معقد مع بروتين المستقبل. نتيجة لإرسال إشارة هرمونية في الخلية المستهدفة ، يتم تشغيل أو إيقاف التفاعلات الخلوية ، مما يوفر استجابة خلوية.
في هذه الحالة ، يمكن ملاحظة التأثيرات الرئيسية التالية في الخلية المستهدفة:
1) التغيير في معدل التخليق الحيوي للبروتينات الفردية (بما في ذلك بروتينات الإنزيم) ؛
2) التغيير في نشاط الإنزيمات الموجودة بالفعل (على سبيل المثال ، نتيجة الفسفرة - كما هو موضح بالفعل في مثال نظام إنزيمات الأدينيلات ؛
3) تغيير في نفاذية الأغشية في الخلايا المستهدفة للمواد أو الأيونات الفردية (على سبيل المثال ، لـ Ca +2).
لقد قيل بالفعل عن آليات التعرف على الهرمونات - يتفاعل الهرمون مع الخلية المستهدفة فقط في وجود بروتين مستقبل خاص (تمت مناقشة بنية المستقبلات وتوطينها في الخلية بالفعل). نضيف أن ارتباط الهرمون بالمستقبل يعتمد على المعلمات الفيزيائية والكيميائية للوسط - على الرقم الهيدروجيني وتركيز الأيونات المختلفة.
من الأهمية بمكان عدد جزيئات بروتين المستقبل على الغشاء الخارجي أو داخل الخلية المستهدفة. يتغير تبعًا للحالة الفسيولوجية للجسم ، مع الأمراض أو تحت تأثير الأدوية. وهذا يعني أنه في ظل ظروف مختلفة سيكون رد فعل الخلية المستهدفة لعمل الهرمون مختلفًا.
للهرمونات المختلفة خواص فيزيائية كيميائية مختلفة ويعتمد موقع المستقبلات لهرمونات معينة على هذا. من المعتاد التمييز بين آليتين لتفاعل الهرمونات مع الخلايا المستهدفة:
آلية الغشاء - عندما يرتبط الهرمون بمستقبل على سطح الغشاء الخارجي للخلية المستهدفة ؛
آلية داخل الخلايا - عندما يقع مستقبل الهرمون داخل الخلية ، أي في السيتوبلازم أو الأغشية داخل الخلايا.
الهرمونات ذات آلية عمل الغشاء:
جميع البروتينات وهرمونات الببتيد ، وكذلك الأمينات (الأدرينالين والنورادرينالين) ؛
آلية العمل داخل الخلايا هي:
هرمونات الستيرويد ومشتقات الأحماض الأمينية - هرمون الغدة الدرقية وثلاثي يودوثيرونين.
يحدث انتقال الإشارة الهرمونية إلى الهياكل الخلوية وفقًا لإحدى الآليات. على سبيل المثال ، من خلال نظام إنزيم الأدينيلات أو بمشاركة Ca +2 و phosphoinositides. هذا صحيح بالنسبة لجميع الهرمونات مع آلية عمل الغشاء. لكن هرمونات الستيرويد ذات آلية العمل داخل الخلايا ، والتي عادة ما تنظم معدل التخليق الحيوي للبروتين ولها مستقبلات على سطح نواة الخلية المستهدفة ، لا تحتاج إلى رسل إضافي في الخلية.
^ ملامح هيكل مستقبلات البروتين للمنشطات.
الأكثر دراسة هو مستقبل هرمونات قشرة الغدة الكظرية - الجلوكوكورتيكوستيرويدات (GCS). يحتوي هذا البروتين على ثلاث مناطق وظيفية:
1- للارتباط بالهرمون (C- طرفي)
2 - لربط الحمض النووي (مركزي)
3 - موقع مستضد ، قادر في نفس الوقت على تعديل وظيفة المروج في عملية النسخ (N-terminal).
وظائف كل موقع من مثل هذا المستقبل واضحة من أسمائهم. من الواضح أن بنية مستقبلات الستيرويدات تسمح لها بالتأثير على معدل النسخ في الخلية. يتم تأكيد ذلك من خلال حقيقة أنه تحت تأثير هرمونات الستيرويد ، يتم تحفيز (أو تثبيط) التخليق الحيوي لبعض البروتينات في الخلية بشكل انتقائي. في هذه الحالة ، لوحظ تسارع (أو تباطؤ) في تكوين الرنا المرسال. نتيجة لذلك ، يتغير عدد الجزيئات المصنعة لبروتينات معينة (غالبًا إنزيمات) ويتغير معدل عمليات التمثيل الغذائي.
علم البيولوجيا وسرية هرمونات الهياكل المختلفة
^ هرمونات البروتين الببتيد.
في عملية تكوين هرمونات البروتين والببتيد في خلايا الغدد الصماء ، يتم تكوين عديد ببتيد ليس له نشاط هرموني. لكن مثل هذا الجزيء في تركيبته يحتوي على جزء (أجزاء) تحتوي على (هـ) تسلسل الأحماض الأمينية لهذا الهرمون. يُطلق على جزيء البروتين هذا اسم هرمون ما قبل المؤيد وله (عادةً عند الطرف N) بنية تسمى تسلسل القائد أو تسلسل الإشارة (ما قبل). يتم تمثيل هذا الهيكل بواسطة الجذور الكارهة للماء وهو ضروري لمرور هذا الجزيء من الريبوسومات عبر الطبقات الدهنية للأغشية إلى صهاريج الشبكة الإندوبلازمية (ER). في الوقت نفسه ، أثناء مرور الجزيء عبر الغشاء ، نتيجة لتحلل البروتين المحدود ، يتم قطع التسلسل الرئيسي (المسبق) ويظهر هرمون بروهورمون داخل ER. ثم ، من خلال نظام EPR ، يتم نقل الهرمون إلى مجمع جولجي ، وهنا ينتهي نضج الهرمون. مرة أخرى ، نتيجة للتحلل المائي تحت تأثير بروتينات معينة ، يتم قطع الجزء المتبقي (طرف N) (الموالي للموقع). يدخل جزيء الهرمون المتكون مع نشاط بيولوجي محدد الحويصلات الإفرازية ويتراكم حتى لحظة الإفراز.
أثناء تخليق الهرمونات من بين البروتينات المعقدة للبروتينات السكرية (على سبيل المثال ، هرمونات تحفيز الجريب (FSH) أو هرمونات الغدة النخامية (TSH)) ، في عملية النضج ، يتم تضمين مكون الكربوهيدرات في الهيكل من الهرمون.
يمكن أن يحدث التوليف خارج الجسم أيضًا. هذه هي الطريقة التي يتم بها تصنيع ثلاثي الببتيد هرمون الغدة الدرقية (هرمون ما تحت المهاد).
^ الهرمونات - مشتقات الأحماض الأمينية
من التيروزين ، يتم تصنيع هرمونات النخاع الكظري ، أدرينالين ونورادرينالين ، بالإضافة إلى هرمونات الغدة الدرقية التي تحتوي على اليود. أثناء تخليق الأدرينالين والنورادرينالين ، يخضع التيروزين للهيدروكسيل ونزع الكربوكسيل والمثيلة بمشاركة الشكل النشط للحمض الأميني ميثيونين.
تصنع الغدة الدرقية الهرمونات المحتوية على اليود ثلاثي يودوثيرونين وثيروكسين (رباعي يودوثيرونين). أثناء التوليف ، يحدث إضافة اليود للمجموعة الفينولية للتيروزين. أهمية خاصة هو التمثيل الغذائي لليود في الغدة الدرقية. جزيء بروتين سكري ثيروجلوبولين (TG) له وزن جزيئي يزيد عن 650 كيلو دالتون. في الوقت نفسه ، في تكوين جزيء TG ، حوالي 10 ٪ من الكتلة عبارة عن كربوهيدرات وما يصل إلى 1 ٪ من اليود. يعتمد ذلك على كمية اليود في الطعام. يحتوي TG polypeptide على 115 من بقايا التيروزين ، والتي يتم معالجتها باليود بواسطة أكسدة اليود بمساعدة إنزيم خاص - ثيروبيروكسيديز. يسمى هذا التفاعل تنظيم اليود ويحدث في بصيلات الغدة الدرقية. نتيجة لذلك ، يتم تكوين أحادي ويودوتيروزين من بقايا التيروزين. من بين هؤلاء ، يمكن تحويل ما يقرب من 30 ٪ من المخلفات إلى ثلاثي ورباعي يودوثيرونينات نتيجة للتكثيف. يستمر التكثيف واليود بمشاركة نفس الإنزيم ، ثيروبيروكسيداز. يحدث مزيد من النضج لهرمونات الغدة الدرقية في الخلايا الغدية - تمتص الخلايا TG عن طريق الالتقام الخلوي ويتم تكوين ليسوسوم ثانوي نتيجة اندماج الليزوزوم مع بروتين TG الممتص.
توفر الإنزيمات المحللة للبروتين في الجسيمات الحالة التحلل المائي لـ TG وتشكيل T 3 و T 4 ، والتي يتم إطلاقها في الفضاء خارج الخلية. ويتم إزالة اليود أحادي وثنائي يودوتيروزين باستخدام إنزيم ديوديناز خاص ويمكن إعادة تنظيم اليود. لتخليق هرمونات الغدة الدرقية ، فإن آلية تثبيط الإفراز حسب نوع ردود الفعل السلبية مميزة (T 3 و T 4 تمنع إطلاق TSH).
^ هرمونات الستيرويد.
يتم تصنيع هرمونات الستيرويد من الكوليسترول (27 ذرة كربون) ويتم تصنيع الكوليسترول من acetyl-CoA.
يتم تحويل الكوليسترول إلى هرمونات ستيرويد نتيجة التفاعلات التالية:
انشقاق الجانب الجذري
تشكيل جذور جانبية إضافية نتيجة تفاعل الهيدروكسيل بمساعدة إنزيمات خاصة من أحاديات الأكسدة (هيدروكسيلاز) - غالبًا في المواقف 11 و 17 و 21 (أحيانًا في الثامن عشر). في المرحلة الأولى من تخليق هرمونات الستيرويد ، تتشكل السلائف (البريغنينولون والبروجستيرون) أولاً ، ثم الهرمونات الأخرى (الكورتيزول والألدوستيرون والهرمونات الجنسية). يمكن تكوين الألدوستيرون والقشرانيات المعدنية من الكورتيكوستيرويدات.
^ سر الهرمونات.
ينظمها الجهاز العصبي المركزي. تتراكم الهرمونات المركبة في حبيبات إفرازية. تحت تأثير النبضات العصبية أو تحت تأثير الإشارات من الغدد الصماء الأخرى (الهرمونات المدارية) ، نتيجة للإفراز الخلوي ، يحدث انحلال الحبيبات ويتم إطلاق الهرمون في الدم.
تم تقديم آليات التنظيم ككل في مخطط آلية تنفيذ وظيفة الغدد الصماء.
^ نقل الهرمونات.
يتم تحديد انتقال الهرمونات من خلال قابليتها للذوبان. عادة ما يتم نقل الهرمونات ذات الطبيعة المحبة للماء (على سبيل المثال ، هرمونات الببتيد البروتيني) في الدم بشكل حر. يتم نقل هرمونات الستيرويد وهرمونات الغدة الدرقية المحتوية على اليود في شكل معقدات مع بروتينات بلازما الدم. يمكن أن تكون هذه بروتينات نقل محددة (نقل الجلوبيولين منخفض الوزن الجزيئي ، البروتين المرتبط بهرمون الغدة الدرقية ؛ نقل بروتين الكورتيكوستيرويدات transcortin) والنقل غير النوعي (الألبومين).
لقد قيل بالفعل أن تركيز الهرمونات في مجرى الدم منخفض للغاية. ويمكن أن تتغير وفقًا للحالة الفسيولوجية للجسم. مع انخفاض في محتوى الهرمونات الفردية ، تتطور حالة تتميز بنقص وظيفة الغدة المقابلة. على العكس من ذلك ، فإن الزيادة في محتوى الهرمون هي فرط وظيفي.
يتم ضمان ثبات تركيز الهرمونات في الدم أيضًا من خلال عمليات تقويض الهرمونات.
^ كاتابوليز الهرمونات.
تخضع هرمونات البروتين الببتيد لتحلل البروتين ، وتتحلل إلى الأحماض الأمينية الفردية. تدخل هذه الأحماض الأمينية أيضًا في تفاعلات نزع الأمين ، نزع الكربوكسيل ، النقل والتحلل إلى المنتجات النهائية: NH 3 ، CO 2 و H 2 O.
الهرمونات - مشتقات الأحماض الأمينية تخضع لنزع الأمين التأكسدي والمزيد من الأكسدة إلى CO 2 و H 2 O. تتفكك هرمونات الستيرويد بشكل مختلف. لا توجد أنظمة إنزيمية في الجسم تضمن انهيارها. ماذا يحدث خلال هدمهم؟
في الأساس ، تم تعديل الجذور الجانبية. يتم إدخال مجموعات هيدروكسيل إضافية. تصبح الهرمونات أكثر ماء. تتشكل الجزيئات التي هي هيكل سترين ، حيث تقع مجموعة الكيتو في المركز السابع عشر. في هذا الشكل ، تفرز منتجات تقويض الهرمونات الجنسية الستيرويدية في البول وتسمى 17-KETOSTEROIDS. ويظهر تحديد كميتها في البول والدم محتوى الهرمونات الجنسية في الجسم.
بنية
هم مشتقات الكوليسترول - المنشطات.
هيكل الهرمونات الجنسية الأنثوية
تركيب
الهرمونات الأنثوية: هرمون الاستروجينتم تصنيعه في بصيلات المبيض البروجسترون- في الجسم الأصفر. يمكن أن تتكون الهرمونات جزئيًا في الخلايا الشحمية نتيجة لعطر الأندروجين.
مخطط تخليق هرمونات الستيرويد (مخطط كامل)
تنظيم التوليف والإفراز
التفعيل: تخليق الإستروجين - الهرمونات المنشطة والمحفزة للجريب ، تخليق البروجسترون - الهرمون اللوتيني.
تقليل: الهرمونات الجنسية عن طريق آلية ردود الفعل السلبية.
- في بداية الدورة ، تبدأ عدة بصيلات في الزيادة في الحجم استجابة لتحفيز FSH. ثم تبدأ إحدى البصيلات بالنمو بشكل أسرع.
- تحت تأثير الهرمون اللوتيني ، تصنع الخلايا الحبيبية لهذا الجريب هرمون الاستروجين ، الذي يثبط إفراز هرمون FSH ويعزز تراجع البصيلات الأخرى.
- يعد التراكم التدريجي لهرمون الاستروجين في منتصف الدورة حافزًا لإفراز FSH و LH قبل الإباضة.
- يمكن أن ترجع الزيادة الحادة في تركيز LH أيضًا إلى التراكم التدريجي للبروجسترون (تحت تأثير نفس LH) وبدء آلية التغذية الراجعة الإيجابية.
- بعد الإباضة ، يتشكل الجسم الأصفر ، وينتج البروجسترون.
- تركيزات عالية من المنشطات تثبط إفراز هرمونات الغدد التناسلية ، ونتيجة لذلك يتدهور الجسم الأصفر ، وينخفض تخليق المنشطات. هذا ينشط توليف FSH وتكرر الدورة.
- عندما يحدث الحمل ، يتم تحفيز الجسم الأصفر بواسطة موجهة الغدد التناسلية المشيمية ، والتي تبدأ في التصنيع بعد أسبوعين من الإباضة. تزداد تركيزات هرمون الاستروجين والبروجسترون في الدم أثناء الحمل بمقدار عشرة أضعاف.
التغيرات الهرمونية أثناء الدورة الشهرية
الأهداف والتأثيرات
الإستروجين
1. في سن البلوغينشط هرمون الاستروجين تخليق البروتين والأحماض النووية في الأعضاء التناسلية ويضمن تكوين الخصائص الجنسية: تسريع النمو وإغلاق المشاش للعظام الطويلة ، وتحديد توزيع الدهون على الجسم ، وتصبغ الجلد ، وتحفيز نمو المهبل ، قناة فالوب ، الرحم ، تطور سدى وقنوات الغدد الثديية ، نمو شعر الإبط والعانة.
2. في جسد امرأة بالغة:
التأثيرات البيوكيميائية |
تأثيرات أخرى |
|
|
البروجسترون
البروجسترون هو الهرمون الرئيسي في النصف الثاني من الدورة ومهمته ضمان بداية الحمل والحفاظ عليه.
التأثيرات البيوكيميائية |
تأثيرات أخرى |
|
|
علم الأمراض
ضعف
يؤدي خلل خلقي أو مكتسب في وظائف الغدد التناسلية حتما إلى هشاشة العظام. أسبابه غير مفهومة جيدًا ، على الرغم من أن هرمون الاستروجين معروف بقدرته على إبطاء ارتشاف العظام لدى النساء في سن الإنجاب.
وظيفة مفرطة
النساء. رفع البروجسترونيمكن أن يتجلى في نزيف الرحم وعدم انتظام الدورة الشهرية. رفع الإستروجينقد يصاحب نزيف الرحم.
رجال. تركيزات عالية الإستروجينيؤدي إلى تخلف الأعضاء التناسلية (قصور الغدد التناسلية) ، ضمور البروستاتا وظهارة الخصيتين المنوية والسمنة من نوع الإناث ونمو الغدد الثديية.
- < Назад
هرمونات الستيرويد هي مركبات عضوية بسيطة نسبيًا ذات وزن جزيئي منخفض. يُعرف المزيد عن آلية عملها أكثر من معرفة عمل الهرمونات الأخرى. يتكون الهيكل العظمي لهرمونات الستيرويد من أربع حلقات هيدروكربونية ، ويتم تحقيق كل التنوع بسبب المجموعات الجانبية - الميثيل ، الهيدروكسيل ، إلخ. على الرغم من أن العشرات من هرمونات الستيرويد ونظائرها النشطة معروفة الآن ، فإن العدد الإجمالي لهذه المركبات ، من حيث المبدأ ، يمكن أن توجد لا تتجاوز مائتي. ومع ذلك ، فإن هذا العدد في الفقاريات يشمل هرمونات ذات إجراءات مختلفة تمامًا - الهرمونات الجنسية الذكرية (الأندروستيرون) ، والهرمونات الجنسية الأنثوية (الإستروجين) ، بالإضافة إلى هرمونات الستيرويد غير الجنسية للغدد الكظرية - الكورتيكوستيرويدات.
يتم تصنيع هرمونات الستيرويد الجنسي في الفقاريات في الغدد الجنسية ، ويتم تحفيز تركيبها بواسطة هرمونات موجهة الغدد التناسلية للغدة النخامية. في يرقات الحشرات ، يتم تصنيع هرمون الستيرويد الستيرويدي ، إكديسون (إكديستيرون) ، بواسطة الغدد المجاورة للصدر.
إن النموذج الجيد لعمل هرمونات الستيرويد الجنسية الأنثوية (على سبيل المثال ، استراديول) هو تخليق بروتين صفار البويضات - فيتيلوجينين في كبد الدجاج أو الألبومين البيضاوي في قناة البيض للدجاج. غالبًا ما تستخدم الديوك أو ذكور الضفادع لدراسة بداية تخليق فيتيلوجينين. لا تحتوي عادة على هرمون الاستروجين ، ولا يتم تصنيع فيتيلوجينين ، ويبدو أن الجين الذي يشفره غير نشط تمامًا. Ho مع إدخال استراديول ، يبدأ تصنيع هذا البروتين أيضًا في كبد الذكور. بالإضافة إلى جينات فيتيلوجينين ، يتم أيضًا تنشيط نسخ الحمض النووي الريبي وتشكيل ريبوسومات جديدة ، بينما ينخفض نشاط الجينات الأخرى. في mRNAs الجديدة والريبوسومات الجديدة ، يتم تصنيع فيتيلوجينين بشكل مكثف ويتم إطلاقه بسرعة في مجرى الدم. ومع ذلك ، بما أن الذكور ليس لديهم بويضات ، فإن هذا البروتين يبقى في بلازما الدم لفترة طويلة.
يؤدي إدخال استراديول إلى صغار الدجاج وحتى الدجاج إلى تحفيز تمايز الخلايا في قنوات البيض. يتمايز جزء من الخلايا الظهارية لقناة البيض تحت تأثير استراديول إلى خلايا غدية ، يتم فيها تنشيط جينات الألبومين البيضاوي. بعد بضعة أيام ، يبدأ تصنيع الألبومين البيضاوي نفسه.
في الغدد اللعابية ليرقات ذبابة الفاكهة أو بعوضة Chironomus (يرقاتها هي ديدان الدم ، والغذاء الحي لأسماك الزينة) ، يمكن رؤية تأثير هرمون الستيرويد المنبعث ، ecdysone ، على النشاط الجيني مباشرة تحت المجهر. الكروموسومات متعددة الخطوط هي أطول وأسمك بكثير من الصبغيات العادية ، وتبدو جيناتها النشطة مثل سماكة الكروموسوم. يطلق عليهم نفث. في وقت مبكر من 5-10 دقائق بعد إعطاء ecdysone لليرقات ، يمكن للمرء أن يرى ظهور عدة نفث جديدة (واحدة في Chironomus ، واثنتان في Drosophila). لكن بعد ساعات قليلة فقط ، طوروا عشرات البثور الجديدة ، والتي يكون مظهرها نموذجيًا ليرقة دخلت في التحول. يمكن افتراض أن النفخات الأولى هي نتيجة التأثير المباشر لـ ecdysone. في الآونة الأخيرة ، مع إدخال ecdysone المشع ، تبين أنه يتركز في أول نفث منشط. التنشيط اللاحق للجينات المتبقية لم يعد يتطلب التأثير المباشر لـ ecdysone وربما يتم تنظيمه بواسطة تلك الجينات التي يتم تنشيطها بواسطة ecdysone في الدقائق الأولى. إن آلية تأثير "الجين على الجين" غير معروفة عمليًا ، على الرغم من أن مثل هذه التأثيرات تتلاءم جيدًا مع العديد من مخططات التنظيم الجيني. تمنع مثبطات تخليق الحمض النووي الريبي دمج السطر الثاني من النفثات الجديدة ، ولكنها لا تمنع ظهور النفخات الأولى.
أصبحت آليات عمل هرمونات الستيرويد مفهومة جيدًا الآن. تدخل هذه الهرمونات الخلايا. يوجد في سيتوبلازم الخلايا المستهدفة بروتين مستقبلي محدد "يتعرف" على الهرمون الذي تختص به الخلية ، وترتبط به ويشكل مركبًا لمستقبلات الهرمونات. تهاجر مثل هذه المجمعات إلى النواة وترتبط ، كما هو متوقع ، بتلك الأجزاء من الكروموسومات حيث توجد الجينات التي ينشطها الهرمون في هذه الخلايا. نفس هرمون الستيرويد في أنواع مختلفة من الخلايا ينشط جينات مختلفة ، على سبيل المثال ، ينشط استراديول جينات فيتيلوجينين في الكبد ، وجينات الألبومين البيضاوي في قناة البيض. لذلك ، يجب أن تختلف هذه الخلايا إما في مستقبلاتها أو في حالة كروموسوماتها. الآن الرأي السائد هو أن المستقبلات في أنواع مختلفة من الخلايا هي نفسها. إذا كان الأمر كذلك ، فإن الكروموسومات مختلفة. من المفترض أنه في نوى الخلايا المستهدفة على الجينات المقابلة توجد بروتينات خاصة - مستقبلات ، يمكن لمركب مستقبلات الهرمون أن يرتبط بها وينشط هذا الجين بطريقة ما (لا تزال غير واضحة).
لا تستطيع الهرمونات المحبة للماء اختراق غشاء الخلية وبالتالي يتم نقل الإشارة من خلال بروتينات مستقبلات الغشاء.
هناك ثلاثة أنواع من هذه المستقبلات.
النوع الأول عبارة عن بروتينات لها سلسلة واحدة من عديد الببتيد عبر الغشاء.
ترتبط الهرمونات مثل الهرمون الموجه للجسد والبرولاكتين والأنسولين وعدد من المواد الشبيهة بالهرمونات - عوامل النمو - بمستقبلات من هذا النوع. عندما يتم دمج هرمون مع مستقبل من هذا النوع ، يتم فسفرة الجزء السيتوبلازمي من هذا المستقبل ، مما يؤدي إلى تنشيط البروتينات الوسيطة (الرسل) ذات النشاط الأنزيمي. تسمح هذه الخاصية لبروتين المرسال بالاختراق إلى نواة الخلية وتنشيط البروتينات النووية المشاركة في نسخ الجينات المقابلة و mRNA. في النهاية ، تبدأ الخلية في تصنيع بروتينات معينة تغير عملية التمثيل الغذائي فيها. يظهر رسم تخطيطي يوضح هذه الآلية في الشكل. عشرة.
أرز. 10. آلية عمل الهرمونات المحبة للماء على الخلية المستهدفة.
مع مستقبلات النوع 1
النوع الثاني من المستقبلات التي تدرك تأثير الهرمونات المحبة للماء على الخلايا المستهدفة هي ما يسمى "المستقبلات - القنوات الأيونية". المستقبلات من هذا النوع هي بروتينات ذات أربعة أجزاء عبر الغشاء. يؤدي اتصال جزيء الهرمون بمثل هذا المستقبل إلى فتح قنوات أيونية عبر الغشاء ، والتي يمكن لأيونات الإلكتروليت أن تدخل إليها بروتوبلازم الخلية على طول تدرج التركيز. من ناحية ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى إزالة استقطاب غشاء الخلية (على سبيل المثال ، يحدث ذلك مع الغشاء ما بعد المشبكي لخلايا العضلات الهيكلية عندما تنتقل إشارة من الألياف الحركية العصبية إلى العضلات) ، ومن ناحية أخرى ، يحدث إلكتروليت يمكن للأيونات (على سبيل المثال ، Ca ++) تنشيط سيرين كينازات التيروزين ، وبسبب تأثيرها الأنزيمي على البروتينات داخل الخلايا ، فإنها تسبب تغييرًا في التمثيل الغذائي الخلوي.
يظهر رسم تخطيطي يوضح هذه الآلية في الشكل. أحد عشر.
أرز. 11. آلية عمل الهرمونات المحبة للماء على الخلية المستهدفة.
وجود مستقبلات من النوع 2
يُعرَّف النوع الثالث من المستقبلات التي تدرك تأثير الهرمونات المحبة للماء على الخلايا المستهدفة على أنها "مستقبلات مقترنة ببروتين G" (يُشار إليها اختصارًا باسم GPCR - "مستقبلات بروتين G").
بمساعدة مستقبلات G ، الإشارات التي تثيرها الناقلات العصبية والنواقل العصبية (الأدرينالين ، النوربينفرين ، الأسيتيل كولين ، السيروتونين ، الهيستامين ، إلخ) ، الهرمونات والمواد الأفيونية (قشر الكظر ، السوماتوستاتين ، الفازوبريسين ، بعض عوامل النمو الأنجيوتنسين ، الجونادوتروبين) تنتقل إلى الجهاز الخلوي التنفيذي ، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك ، توفر مستقبلات G نقل الإشارات الكيميائية التي تدركها مستقبلات الذوق والشم.
تتكون مستقبلات G ، مثل معظم مستقبلات الغشاء ، من ثلاثة أجزاء: جزء خارج الخلية ، وجزء من المستقبل مغمور في غشاء الخلية ، وجزء داخل الخلايا على اتصال مع بروتين G. في هذه الحالة ، يكون الجزء داخل الغشاء من المستقبل عبارة عن سلسلة متعددة الببتيد تعبر الغشاء سبع مرات.
وظيفة بروتينات G هي فتح القنوات الأيونية (أي تغيير في تركيز أيونات الإلكتروليت في بروتوبلازم الخلايا المستهدفة) وتنشيط البروتينات الوسيطة (رسل داخل الخلايا). نتيجة لذلك ، من ناحية ، يتم تنشيط أنظمة الإنزيم المناظرة للخلية (كينازات البروتين ، فوسفاتازات البروتين ، فسفوليباز) ، ومن ناحية أخرى ، تكتسب البروتينات الفسفورية ذات النشاط الأنزيمي القوي القدرة على اختراق نواة الخلية و هناك فسفوريلات وتنشيط البروتينات المشاركة في نسخ الجينات و mRNA. في النهاية ، يتغير التمثيل الغذائي للخلايا بسبب التحولات الأنزيمية للبروتينات داخل الخلايا وبسبب التخليق الحيوي لبروتينات جديدة. يظهر المخطط الذي يوضح آليات تفاعل جزيء الهرمون مع مستقبلات G للخلية المستهدفة في الشكل. 12.