Os hormônios atuam como elementos integradores que ligam vários mecanismos reguladores e processos metabólicos nos órgãos. Eles desempenham o papel de intermediários químicos que garantem a transferência de sinais que ocorrem em diferentes órgãos e no sistema nervoso central. As células respondem de forma diferente aos hormônios.
Através do sistema adenilato ciclase, os elementos afetam a taxa de processos bioquímicos na célula alvo. Considere este sistema em detalhes.
Efeito fisiológico
A resposta das células à ação dos hormônios depende de sua estrutura química, bem como do tipo de célula que ela afeta.
A concentração de hormônios no sangue é bastante baixa. Para desencadear o mecanismo de ativação da enzima com a participação do sistema adenilato ciclase, eles devem ser reconhecidos e então associados a receptores - proteínas especiais com alta especificidade.
O efeito fisiológico é determinado por vários fatores, por exemplo, a concentração do hormônio. É determinado pela velocidadeinativação durante a decomposição, ocorrendo principalmente no fígado, e a taxa de sua excreção junto com metabólitos. O efeito fisiológico depende do grau de afinidade do hormônio pelas proteínas transportadoras. Os elementos da tireóide e esteróides se movem ao longo da corrente sanguínea junto com as proteínas. O número e o tipo de receptores nas células-alvo também são fatores determinantes.
Sinais Estimulantes
Os processos de síntese e secreção de hormônios são estimulados por impulsos internos e externos direcionados ao sistema nervoso central. Os neurônios carregam esses sinais para o hipotálamo. Aqui, devido a eles, a síntese de estatinas e liberinas (hormônios liberadores de peptídeos) é estimulada. Eles, por sua vez, inibem (suprimem) ou estimulam a síntese e secreção de elementos na glândula pituitária anterior. Esses componentes químicos são chamados de hormônios triplos. Estimulam a produção e secreção de elementos nas glândulas endócrinas periféricas.
Sinais de hormônios
Como outras moléculas sinalizadoras, esses elementos compartilham várias características comuns. Hormônios:
- Excretado das células que os produzem para o espaço extracelular.
- Não é usado como fonte de energia.
- Não são elementos estruturais das células.
- Tem a capacidade de estabelecer uma relação específica com células que possuem receptores específicos para um determinado hormônio.
- Diferem em alta atividade biológica. Mesmo em pequenas concentrações, os hormônios podem efetivamente afetar as células.
Células de Destino
Sua interação com os hormônios é fornecida por proteínas receptoras especiais. Eles são encontrados na membrana externa, no citoplasma, na membrana nuclear e em outras organelas.
Existem dois domínios (sítios) em qualquer proteína receptora. Devido a eles, as funções são implementadas:
- Reconhecimento hormonal.
- Transformação e transmissão do impulso recebido para a célula.
Características dos receptores
Em um dos domínios da proteína existe um sítio que é complementar (mutuamente complementar) a algum elemento da molécula sinal. A ligação do receptor a ele é semelhante ao processo de formação do complexo enzima-substrato e é determinada pela constante de afinidade.
A maioria dos receptores atualmente não é bem compreendida. Isso se deve à complexidade de seu isolamento e purificação, bem como ao teor extremamente baixo de cada tipo de receptor nas células. No entanto, sabe-se que a interação dos hormônios com os receptores é de natureza físico-química. ligações hidrofóbicas e eletrostáticas são formadas entre eles.
A interação de um hormônio e um receptor é acompanhada por mudanças conformacionais neste último. Como resultado, o complexo da molécula sinal com o receptor é ativado. Estando em um estado ativo, é capaz de provocar uma resposta intracelular específica ao sinal de entrada. Quando a síntese ou capacidade dos receptores de interagir com moléculas sinalizadoras é prejudicada, surgem doenças - distúrbios endócrinos.
Eles podem estar relacionados a:
- F alta de síntese.
- Alterações na estrutura das proteínas receptoras (distúrbios genéticos).
- Bloqueando receptores com anticorpos.
Tipos de interação
Eles diferem dependendo da estrutura da molécula do hormônio. Se for lipofílico, é capaz de penetrar na camada lipídica da membrana externa dos alvos. Um exemplo são os hormônios esteróides. Se o tamanho da molécula for significativo, ela não pode penetrar na célula. Assim, os receptores para hormônios lipofílicos estão localizados dentro dos alvos e para hormônios hidrofílicos - fora, na membrana externa.
Segundos intermediários
A obtenção de uma resposta a um sinal hormonal de moléculas hidrofílicas é fornecida pelo mecanismo intracelular de transmissão de impulsos. Funciona através dos chamados segundos intermediários. Em contraste, as moléculas hormonais são bastante diversas em sua forma.
nucleotídeos cíclicos (cGMP e cAMP), calmodulina (proteína de ligação ao cálcio), íons cálcio, trifosfato de inositol, enzimas envolvidas na síntese de nucleotídeos cíclicos e fosforilação de proteínas atuam como "segundos mensageiros".
A ação dos hormônios através do sistema adenilato ciclase
Existem 2 maneiras principais de transmitir um impulso para células-alvo a partir de elementos de sinal:
- Sistema adenilato ceclase (guanilato ciclase).
- Mecanismo de fosfoinositídeo.
O esquema de ação dos hormônios através do sistema adenilato ciclase envolve: proteína G, proteínas quinases,proteína receptora, trifosfato de guanosina, enzima adenilato ceclase. Além dessas substâncias, o ATP também é necessário para o funcionamento normal do sistema.
Receptor, proteína G, próximo ao qual GTP e adenilato ciclase estão localizados, são construídos na membrana celular. Esses elementos estão em um estado dissociado. Após a formação do complexo da molécula sinal e da proteína receptora, a conformação da proteína G muda. Como resultado, uma de suas subunidades adquire a habilidade de interagir com GTP.
O complexo formado "proteína G + GTP" ativa a adenilato ciclase. Ela, por sua vez, começa a transformar moléculas de ATP em cAMP. É capaz de ativar enzimas específicas - proteínas quinases. Devido a isso, as reações de fosforilação de várias moléculas de proteína com a participação de ATP são catalisadas. A composição de proteínas ao mesmo tempo inclui os restos de ácido fosfórico.
Devido ao mecanismo de ação dos hormônios no sistema da adenilato ciclase, a atividade da proteína fosforilada muda. Em diferentes tipos de células, proteínas de diferentes atividades funcionais são afetadas: moléculas nucleares ou de membrana, bem como enzimas. Como resultado da fosforilação, as proteínas podem se tornar funcionalmente ativas ou inativas.
Sistema de adenilato ciclase: bioquímica
Devido às interações descritas acima, a taxa de processos bioquímicos no alvo muda.
É necessário dizer sobre a insignificante duração da ativação do sistema adenilato ciclase. A brevidade se deve ao fato de que a proteína G, após se ligar à enzimaA atividade GTPase começa a aparecer. Restaura a conformação após a hidrólise do GTP e deixa de atuar na adenilato ciclase. Isso leva ao término da reação de formação de cAMP.
Inibição
Além dos participantes diretos no esquema do sistema da adenilato ciclase, em alguns alvos há receptores associados a moléculas G, levando à inibição da enzima. A adenilaceteclase é inibida pelo complexo "GTP + proteína G".
Quando a produção de cAMP para, a fosforilação não para imediatamente. Enquanto as moléculas existirem, a ativação das proteínas quinases continuará. Para interromper a ação do AMPc, as células usam uma enzima especial - fosfodiesterase. Catalisa a hidrólise de 3', 5'-ciclo-AMP em AMP.
Alguns compostos que têm efeito inibitório sobre a fosfodiesterase (por exemplo, teofilina, cafeína) ajudam a manter e aumentar a concentração de ciclo-AMP. Sob a influência dessas substâncias, a duração da ativação do sistema mensageiro da adenilato ciclase. Em outras palavras, a ação do hormônio é potencializada.
Inositol trifosfato
Além do sistema de transdução de sinal de adenilato ciclase, existe outro mecanismo de transdução de sinal. Envolve íons de cálcio e trifosfato de inositol. Este último é uma substância derivada do fosfatídeo de inositol (um lipídio complexo).
Inositol trifosfato é formado sob a influência da fosfolipase "C", uma enzima especial que é ativada durante mudanças conformacionais no domínio intracelularreceptor de membrana celular.
Devido à ação desta enzima, a ligação fosfoéster da molécula fosfatidil-inositol-4,5-bifosfato é hidrolisada. Como resultado, são formados trifosfato de inositol e diacilglicerol. Sua formação leva, por sua vez, a um aumento no conteúdo de cálcio ionizado na célula. Isso contribui para a ativação de várias moléculas de proteínas dependentes de cálcio, incluindo proteínas quinases.
Neste caso, como no lançamento do sistema adenilato ciclase, a fosforilação de proteínas atua como uma das etapas de transmissão de impulsos dentro da célula. Isso leva a uma resposta fisiológica da célula ao efeito do hormônio.
Elemento de conexão
Uma proteína especial, a calmodulina, está envolvida no funcionamento do mecanismo do fosfoinositídeo. Um terço de sua composição é formado por aminoácidos carregados negativamente (Asp, Glu). A este respeito, é capaz de ligar ativamente Ca+2.
Existem 4 sítios de ligação em uma molécula de calmodulina. Como resultado da interação com o Ca + 2, as mudanças conformacionais começam na molécula da calmodulina. Como resultado, o complexo Ca + 2-calmodulina adquire a capacidade de regular a atividade de muitas enzimas: fosfodiesterase, adenilato ciclase, Ca + 2, Mg + 2 - ATPase, além de várias proteínas quinases.
Nuances
Em diferentes células, sob a influência do complexo Ca + 2-calmodulina nas isoenzimas de uma enzima (por exemplo, na adenilato ciclase de vários tipos), em um caso será observada ativação e no outro - inibição da formação de AMPc. Isso se deve ao fato de que centros alostéricos em isoenzimaspodem incluir diferentes radicais de aminoácidos. Assim, sua reação ao impacto do complexo será diferente.
Extra
Como você pode ver, "segundos mensageiros" estão envolvidos no sistema da adenilato ciclase e nos processos descritos acima. Quando o mecanismo do fosfoinositídeo funciona, eles são:
- Nucleótidos cíclicos. Como no sistema adenilato ciclase, eles são c-GMP e c-AMP.
- Íons de cálcio.
- Complexo Sa-calmodulina.
- Diacilglicerol.
- Inositol trifosfato. Este elemento também está envolvido na transdução de sinal no sistema adenilato ciclase.
Os mecanismos de sinalização de moléculas hormonais dentro de alvos envolvendo os mediadores acima têm várias características comuns:
- Uma das etapas da transferência de informações é o processo de fosforilação de proteínas.
- A ativação é interrompida sob a influência de mecanismos especiais. Eles são lançados pelos próprios participantes do processo (sob a influência de mecanismos de feedback negativo).
Conclusão
Os hormônios atuam como os principais reguladores humorais das funções fisiológicas do organismo. Eles são produzidos nas glândulas endócrinas ou produzidos por células endócrinas específicas. Os hormônios são liberados na linfa, no sangue e têm um efeito distante (endócrino) nas células-alvo.
Atualmente, as propriedades dessas moléculasbastante estudado. Os processos de sua biossíntese são conhecidos, bem como os principais mecanismos de influência no corpo. No entanto, ainda existem muitos mistérios não resolvidos relacionados às peculiaridades da interação de hormônios e outros compostos.
