ฮอร์โมนทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบที่เชื่อมโยงกลไกการกำกับดูแลต่างๆ และกระบวนการเผาผลาญในอวัยวะต่างๆ พวกเขาเล่นบทบาทของตัวกลางทางเคมีที่ช่วยส่งสัญญาณที่เกิดขึ้นในอวัยวะต่าง ๆ และในระบบประสาทส่วนกลาง เซลล์ตอบสนองต่อฮอร์โมนต่างกัน
ผ่านระบบอะดีนิเลตไซโคลส องค์ประกอบส่งผลต่ออัตราของกระบวนการทางชีวเคมีในเซลล์เป้าหมาย พิจารณาระบบนี้อย่างละเอียด
ผลทางสรีรวิทยา
การตอบสนองของเซลล์ต่อการทำงานของฮอร์โมนขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของมัน เช่นเดียวกับประเภทของเซลล์ที่มันส่งผลกระทบ
ความเข้มข้นของฮอร์โมนในเลือดค่อนข้างต่ำ เพื่อกระตุ้นกลไกการกระตุ้นของเอนไซม์ด้วยการมีส่วนร่วมของระบบ adenylate cyclase พวกเขาจะต้องรับรู้และเชื่อมโยงกับตัวรับ - โปรตีนพิเศษที่มีความจำเพาะสูง
ผลทางสรีรวิทยาพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้นของฮอร์โมน ถูกกำหนดโดยความเร็วการปิดใช้งานระหว่างการสลายตัวเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในตับและอัตราการขับถ่ายพร้อมกับสารเมตาบอลิซึม ผลทางสรีรวิทยาขึ้นอยู่กับระดับความสัมพันธ์ของฮอร์โมนสำหรับโปรตีนตัวพา องค์ประกอบของไทรอยด์และสเตียรอยด์เคลื่อนที่ไปตามกระแสเลือดพร้อมกับโปรตีน จำนวนและประเภทของตัวรับในเซลล์เป้าหมายก็เป็นตัวกำหนดปัจจัยเช่นกัน
สัญญาณกระตุ้น
กระบวนการสังเคราะห์และการหลั่งฮอร์โมนถูกกระตุ้นโดยแรงกระตุ้นภายในและภายนอกที่ส่งตรงไปยังระบบประสาทส่วนกลาง เซลล์ประสาทส่งสัญญาณเหล่านี้ไปยังไฮโปทาลามัส ด้วยเหตุนี้จึงกระตุ้นการสังเคราะห์ statin และ liberins (ฮอร์โมนการปลดปล่อยเปปไทด์) ในทางกลับกันพวกเขายับยั้ง (ปราบปราม) หรือกระตุ้นการสังเคราะห์และการหลั่งขององค์ประกอบในต่อมใต้สมองส่วนหน้า องค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้เรียกว่าฮอร์โมนสามตัว กระตุ้นการผลิตและการหลั่งขององค์ประกอบในต่อมไร้ท่อส่วนปลาย
สัญญาณของฮอร์โมน
เช่นเดียวกับโมเลกุลการส่งสัญญาณอื่นๆ องค์ประกอบเหล่านี้มีคุณสมบัติทั่วไปหลายประการ ฮอร์โมน:
- ถูกขับออกจากเซลล์ที่สร้างพวกมันไปยังพื้นที่นอกเซลล์
- ไม่ใช้เป็นแหล่งพลังงาน
- พวกมันไม่ใช่องค์ประกอบโครงสร้างของเซลล์
- มีความสามารถในการสร้างความสัมพันธ์เฉพาะกับเซลล์ที่มีตัวรับเฉพาะสำหรับฮอร์โมนเฉพาะ
- มีฤทธิ์ทางชีวภาพสูงต่างกัน แม้ในระดับความเข้มข้นเล็กน้อย ฮอร์โมนก็สามารถส่งผลต่อเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เซลล์เป้าหมาย
ปฏิสัมพันธ์กับฮอร์โมนนั้นมาจากโปรตีนตัวรับพิเศษ พบได้ที่เยื่อหุ้มชั้นนอก ในไซโตพลาสซึม บนเยื่อหุ้มนิวเคลียส และออร์แกเนลล์อื่นๆ
มีสองโดเมน (ไซต์) ในโปรตีนตัวรับใดๆ เนื่องจากมีการใช้งานฟังก์ชั่น:
- การจดจำฮอร์โมน
- การเปลี่ยนแปลงและการส่งแรงกระตุ้นที่ได้รับไปยังเซลล์
คุณสมบัติของตัวรับ
ในโดเมนโปรตีนแห่งหนึ่ง มีไซต์ที่เป็นส่วนเสริม (ส่วนเติมเต็มซึ่งกันและกัน) กับองค์ประกอบบางอย่างของโมเลกุลสัญญาณ การผูกมัดของตัวรับกับมันคล้ายกับกระบวนการสร้างคอมเพล็กซ์ของสารตั้งต้นของเอนไซม์และถูกกำหนดโดยค่าคงที่สัมพรรคภาพ
ปัจจุบันผู้รับส่วนใหญ่ยังไม่เข้าใจดีนัก เนื่องจากความซับซ้อนของการแยกตัวและการทำให้บริสุทธิ์ ตลอดจนเนื้อหาที่ต่ำมากของตัวรับแต่ละประเภทในเซลล์ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันว่าปฏิสัมพันธ์ของฮอร์โมนกับตัวรับมีลักษณะทางเคมีกายภาพ พันธะที่ไม่ชอบน้ำและไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างกัน
ปฏิสัมพันธ์ของฮอร์โมนและตัวรับจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในภายหลัง เป็นผลให้ความซับซ้อนของโมเลกุลสัญญาณที่มีตัวรับถูกกระตุ้น เมื่ออยู่ในสถานะใช้งาน มันสามารถกระตุ้นการตอบสนองภายในเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงต่อสัญญาณที่เข้ามา เมื่อการสังเคราะห์หรือความสามารถของตัวรับในการโต้ตอบกับโมเลกุลการส่งสัญญาณบกพร่อง โรคต่างๆ ก็ปรากฏขึ้น - ความผิดปกติของต่อมไร้ท่อ
อาจเกี่ยวข้องกับ:
- ขาดการสังเคราะห์
- การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโปรตีนตัวรับ (ความผิดปกติทางพันธุกรรม)
- ปิดกั้นตัวรับด้วยแอนติบอดี
ประเภทการโต้ตอบ
แตกต่างกันไปตามโครงสร้างของโมเลกุลฮอร์โมน ถ้าเป็น lipophilic ก็สามารถเจาะชั้นไขมันในเยื่อหุ้มชั้นนอกของเป้าหมายได้ ตัวอย่างคือฮอร์โมนสเตียรอยด์ ถ้าขนาดของโมเลกุลมีนัยสำคัญก็ไม่สามารถเจาะเข้าไปในเซลล์ได้ ดังนั้น ตัวรับฮอร์โมนไขมันจะอยู่ภายในเป้าหมาย และสำหรับฮอร์โมนที่ชอบน้ำ - ภายนอก บนเยื่อหุ้มชั้นนอก
ตัวกลางที่สอง
การตอบสนองต่อสัญญาณของฮอร์โมนจากโมเลกุลที่ชอบน้ำนั้นมาจากกลไกภายในเซลล์ของการส่งแรงกระตุ้น มันทำงานผ่านตัวกลางที่สองที่เรียกว่า ในทางตรงกันข้าม โมเลกุลของฮอร์โมนมีรูปร่างค่อนข้างหลากหลาย
ไซคลิกนิวคลีโอไทด์ (cGMP และ cAMP), แคลโมดูลิน (โปรตีนที่จับกับแคลเซียม), แคลเซียมไอออน, อิโนซิทอลไตรฟอสเฟต, เอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์แบบไซคลิกและโปรตีนฟอสโฟรีเลชันทำหน้าที่เป็น "ผู้ส่งสารที่สอง"
การออกฤทธิ์ของฮอร์โมนผ่านระบบอะดีนิเลตไซคลอส
มี 2 วิธีหลักในการส่งแรงกระตุ้นไปยังเซลล์เป้าหมายจากองค์ประกอบสัญญาณ:
- Adenylate ceclase (guanylate cyclase) ระบบ
- กลไกฟอสฟอรัส
รูปแบบการออกฤทธิ์ของฮอร์โมนผ่านระบบอะดีนิเลตไซคเลสเกี่ยวข้องกับ: โปรตีนจี, โปรตีนไคเนส,โปรตีนตัวรับ, กัวโนซีนไตรฟอสเฟต, เอนไซม์อะดีนิเลตเซคเลส นอกจากสารเหล่านี้แล้ว ATP ยังจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของระบบ
รีเซปเตอร์ จีโปรตีน ซึ่งอยู่ใกล้กับ GTP และอะดีนิเลตไซคเลส ถูกสร้างขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์ องค์ประกอบเหล่านี้อยู่ในสถานะแยกตัวออกจากกัน หลังจากการก่อตัวของความซับซ้อนของโมเลกุลสัญญาณและโปรตีนตัวรับ โครงสร้างของโปรตีน G จะเปลี่ยนไป เป็นผลให้หนึ่งในหน่วยย่อยได้รับความสามารถในการโต้ตอบกับ GTP
"G protein + GTP" ที่ก่อตัวขึ้นจะกระตุ้น adenylate cyclase ในทางกลับกัน เธอเริ่มเปลี่ยนโมเลกุล ATP เป็นแคมป์ สามารถกระตุ้นเอนไซม์เฉพาะ - โปรตีนไคเนส ด้วยเหตุนี้ปฏิกิริยาของฟอสโฟรีเลชั่นของโมเลกุลโปรตีนต่างๆโดยมีส่วนร่วมของ ATP จึงถูกเร่งปฏิกิริยา องค์ประกอบของโปรตีนในเวลาเดียวกันรวมถึงส่วนที่เหลือของกรดฟอสฟอริก
เนื่องจากกลไกการออกฤทธิ์ของฮอร์โมนในระบบอะดีนิเลตไซคเลส กิจกรรมของโปรตีนฟอสโฟรีเลตจึงเปลี่ยนไป ในเซลล์ประเภทต่างๆ โปรตีนของกิจกรรมการทำงานที่แตกต่างกันจะได้รับผลกระทบ: โมเลกุลของนิวเคลียสหรือเมมเบรน เช่นเดียวกับเอนไซม์ ผลของฟอสโฟรีเลชั่น โปรตีนสามารถทำงานหรือไม่ทำงาน
ระบบอะดีนิเลตไซโคล: ชีวเคมี
เนื่องจากการโต้ตอบที่อธิบายข้างต้น อัตราของกระบวนการทางชีวเคมีในเป้าหมายเปลี่ยนไป
จำเป็นต้องพูดเกี่ยวกับระยะเวลาที่ไม่มีนัยสำคัญของการเปิดใช้งานระบบ adenylate cyclase ความกะทัดรัดเกิดจากการที่โปรตีน G หลังจากจับกับเอนไซม์กิจกรรม GTPase เริ่มปรากฏขึ้น ฟื้นคืนโครงสร้างหลังจากการไฮโดรไลซิส GTP และหยุดทำปฏิกิริยากับอะดีนิเลตไซคเลส สิ่งนี้นำไปสู่การยุติปฏิกิริยาการก่อตัวของค่าย
ยับยั้ง
นอกจากผู้เข้าร่วมโดยตรงในโครงการของระบบอะดีนิเลตไซคเลสแล้ว ในบางเป้าหมายยังมีตัวรับที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุล G ซึ่งนำไปสู่การยับยั้งเอนไซม์ Adenylaceteclase ถูกยับยั้งโดยคอมเพล็กซ์ "โปรตีน GTP + G"
เมื่อการผลิตในแคมป์หยุดลง ฟอสโฟรีเลชั่นจะไม่หยุดทันที ตราบใดที่โมเลกุลยังมีอยู่ การกระตุ้นโปรตีนไคเนสจะดำเนินต่อไป เพื่อหยุดการทำงานของแคมป์ เซลล์ใช้เอนไซม์พิเศษ - ฟอสโฟไดเอสเตอเรส มันเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของ 3', 5'-cyclo-AMP เป็น AMP
สารประกอบบางชนิดที่มีฤทธิ์ยับยั้งฟอสโฟไดเอสเตอเรส (เช่น ธีโอฟิลลีน คาเฟอีน) ช่วยรักษาและเพิ่มความเข้มข้นของไซโคล-แอมป์ ภายใต้อิทธิพลของสารเหล่านี้ระยะเวลาของการกระตุ้นระบบอะดีนิเลตไซโคลสเมสเซนเจอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งการกระทำของฮอร์โมนจะเพิ่มขึ้น
อิโนซิทอลไตรฟอสเฟต
นอกจากระบบส่งสัญญาณอะดีนิเลตไซโคลสแล้ว ยังมีกลไกการส่งสัญญาณอีกแบบหนึ่ง มันเกี่ยวข้องกับแคลเซียมไอออนและอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต สารหลังเป็นสารที่ได้มาจากอิโนซิทอลฟอสฟาไทด์ (ไขมันเชิงซ้อน)
อิโนซิทอลไตรฟอสเฟตเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของฟอสโฟลิเปส "ซี" ซึ่งเป็นเอ็นไซม์พิเศษที่ถูกกระตุ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโดเมนภายในเซลล์ตัวรับเยื่อหุ้มเซลล์
เนื่องจากการทำงานของเอ็นไซม์นี้ พันธะฟอสโฟเอสเทอร์ของโมเลกุลฟอสฟาติดิล-อิโนซิทอล-4,5-บิสฟอสเฟตจึงถูกไฮโดรไลซ์ เป็นผลให้เกิดอิโนซิทอลไตรฟอสเฟตและไดเอซิลกลีเซอรอล การก่อตัวของพวกมันนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของแคลเซียมแตกตัวเป็นไอออนในเซลล์ สิ่งนี้มีส่วนช่วยในการกระตุ้นโมเลกุลโปรตีนที่ขึ้นกับแคลเซียมต่างๆ รวมถึงโปรตีนไคเนส
ในกรณีนี้ เช่นเดียวกับการเปิดตัวระบบอะดีนิเลตไซโคลส โปรตีนฟอสโฟรีเลชั่นจะทำหน้าที่เป็นขั้นตอนหนึ่งของการส่งแรงกระตุ้นภายในเซลล์ มันนำไปสู่การตอบสนองทางสรีรวิทยาของเซลล์ต่อผลกระทบของฮอร์โมน
องค์ประกอบการเชื่อมต่อ
โปรตีนชนิดพิเศษ แคลโมดูลิน มีส่วนเกี่ยวข้องกับการทำงานของกลไกฟอสโฟโนซิไทด์ หนึ่งในสามขององค์ประกอบนั้นเกิดจากกรดอะมิโนที่มีประจุลบ (Asp, Glu) ในเรื่องนี้มันสามารถผูก Ca+2 อย่างแข็งขัน
มีจุดยึดเหนี่ยว 4 จุดในหนึ่งโมเลกุลของคาโมดูลิน อันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับ Ca + 2 การเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างเริ่มต้นขึ้นในโมเลกุลของคาโมดูลิน เป็นผลให้คอมเพล็กซ์ Ca + 2-calmodulin ได้รับความสามารถในการควบคุมการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด: phosphodiesterase, adenylate cyclase, Ca + 2, Mg + 2 - ATPase รวมถึงโปรตีนไคเนสต่างๆ
ความแตกต่าง
ในเซลล์ต่างๆ ภายใต้อิทธิพลของ Ca + 2-calmodulin complex บน isoenzymes ของเอ็นไซม์ตัวหนึ่ง (เช่น กับ adenylate cyclase ประเภทต่างๆ) ในกรณีหนึ่งจะสังเกตเห็นการกระตุ้น และในอีกกรณีหนึ่ง - การยับยั้งการก่อตัวของค่าย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า allosteric มีศูนย์ใน isoenzymesอาจรวมถึงอนุมูลของกรดอะมิโนที่แตกต่างกัน ดังนั้นปฏิกิริยาของพวกเขาต่อผลกระทบของคอมเพล็กซ์จะแตกต่างกัน
พิเศษ
อย่างที่คุณเห็น "ผู้ส่งสารคนที่สอง" เกี่ยวข้องกับระบบอะดีนิเลตไซคลอสและในกระบวนการที่อธิบายไว้ข้างต้น เมื่อกลไกของฟอสโฟโนซิไทด์ทำงาน พวกมันคือ:
- วัฏจักรนิวคลีโอไทด์. ในระบบ adenylate cyclase พวกมันคือ c-GMP และ c-AMP
- แคลเซียมไอออน
- ซาคาลโมดูลินคอมเพล็กซ์
- ไดเอซิลกลีเซอรอล
- อิโนซิทอลไตรฟอสเฟต. องค์ประกอบนี้ยังเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณในระบบอะดีนิเลตไซโคลส
กลไกการส่งสัญญาณจากโมเลกุลของฮอร์โมนภายในเป้าหมายที่เกี่ยวข้องกับตัวกลางดังกล่าวมีคุณสมบัติทั่วไปหลายประการ:
- ขั้นตอนหนึ่งของการถ่ายโอนข้อมูลคือกระบวนการของโปรตีนฟอสโฟรีเลชั่น
- การเปิดใช้งานจะหยุดลงภายใต้อิทธิพลของกลไกพิเศษ พวกเขาเปิดตัวโดยผู้เข้าร่วมกระบวนการเอง (ภายใต้อิทธิพลของกลไกการตอบรับเชิงลบ)
สรุป
ฮอร์โมนทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของร่างกายในร่างกาย พวกมันถูกผลิตขึ้นในต่อมไร้ท่อหรือผลิตโดยเซลล์ต่อมไร้ท่อที่เฉพาะเจาะจง ฮอร์โมนจะถูกปล่อยสู่น้ำเหลือง เลือด และมีผล (ต่อมไร้ท่อ) ที่ห่างไกลในเซลล์เป้าหมาย
ปัจจุบันคุณสมบัติของโมเลกุลเหล่านี้ศึกษามาพอสมควรแล้ว กระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพเป็นที่รู้จักกันเช่นเดียวกับกลไกหลักของอิทธิพลต่อร่างกาย อย่างไรก็ตาม ยังมีความลึกลับที่ยังไม่ได้แก้อีกมากที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาของฮอร์โมนและสารประกอบอื่นๆ