Форма передачи сигнала при котором гормон действует на клетку

Механизмы передачи гормонального сигнала в клетку (трансдукция)

Этапы реализации действия гормонов

· 1) Регуляция синтеза гормонов в железах внутренней секреции (контроль нервной системы прямым иннервационным путём; тропная регуляция системой гипоталамус–гипофиз; механизм обратной связи отрицательным влиянием периферических гормонов на активность верхних отделов эндокринной системы)

· 2) Синтез и «созревание» молекул гормонов

· 3) Депонирование и секреция (постоянная – тиреоиды; эпизодическая – ЛГ; периодическая – АКТГ, кортизол; в ответ на какие-либо стимулы – инсулин (изменение концентрации глюкозы), паратгормон и кальцитонин (изменение концентрации Са 2+ )

· 4) Транспорт в крови. Свободные и связанные с белками гормоны. Особые транспортные белки (тироксин-связывающий глобулин и др.)

· 5) Эффекторное звено: взаимоотношения с рецепторами.

· 6) Период полужизни гормональных молекул, биотрансформация и выведение. Для пептидов и белков – протеолиз. Для стероидов – микросомальное окисление и образование коньюгатов (сульфатов или глюкуронидов).

· 7) Взаимоотношения с другими регуляторами и эффекторами (синергисты, антагонисты).

1. Мембранно-внутриклеточный (действие гидрофильных гормонов).

Передача сигнала в клетку – через мембранные рецепторы (проводники сигнала). Рецепторы – интегральные мембранные белки. На наружной поверхности плазматической мембраны образуется гормон-рецепторный комплекс, что ведёт к изменению пространственной структуры белка. Это генерирует новый сигнал на внутренней стороне мембраны по одному из трех механизмов, соответственно → 3 типа рецепторов

Схема. Мембранно-внутриклеточное действие гормонов на метаболизм клетки

Типы рецепторов:

1) Рецепторы первого типа – трансмембранные аллостерические ферменты из одной полипептидной цепи,активный центр расположен на внутренней стороне мембраны. К этому типу принадлежат рецепторы инсулина.
Связывание сигнального вещества (гормона) ведет к димеризации рецептора. При этом фермент активируется и фосфорилирует остатки тирозина в ряде белков. В первую очередь фосфорилируется молекула самого рецептора (автофосфорилирование), после чего с нейсвязывается белок — переносчик сигнала к внутриклеточным протеинкиназам .

2) Рецепторы второго типа – олигомерные мембранные белки, образующие лиганд-активируемый ионный канал. Связывание лиганда (гормона) ведет к открыванию канала для ионов Na + , К + или Cl — . По такому механизму осуществляется действие нейромедиаторов: ацетилхолин (никотиновые рецепторы: Na + — и К + -каналы), ГАМК (А-рецептор: Cl — -канал), ангиотензин и др.

3) Рецепторы третьего типа – сопряжены с ГТФ-связывающими белками. Полипептидная цепь рецептора включает семь трансмембранных тяжей. Рецепторы передают сигнал с помощью ГТФ-связывающих белков (G-белки) на белки-эффекторы (сопряженные ферменты или ионные каналы), которые изменяют концентрацию вторичных посредников (мессенджеров) или ионов. Например, на аденилатциклазу, локализованную на внутренней стороне мембраны и катализирующую превращение АТФ → цАМФ

СХЕМА. Этапы преобразования сигнала G-белками с передачей на циклоАМФ

При связывании гормона с рецептором третьего типа конформация рецептора из­меняется и Г-Р комплекс приобретает способность присоединять G-белок. В неактив­ном состоянии G-белок связан с ГДФ. Ассоциация G-белка с рецептором ведёт к обмену ГДФ на ГТФ и G-белок активируется, отделяется от рецептора, диссоцииру­ет на 2 части. Активная α-субъединица G-белка переносит сигнал на белки-эффекторы. Если белок-эффектор – аденилатциклаза, то он преобразует АТФ в цАМФ. Медленный гидролиз связанного с α-субъединицей ГТФ до ГДФ переводит активную субъединицу G-белка в неактивное состояние и она вновь ассоциирует с остальной βγ-частью молекулы, т.е. G-белок возвращается в исходное состояние. цАМФ нарабатывается в клетку, пока сохраняется Г-Р комплекс (1 молекула комплекса – от 10 до 100 цАМФ).

СХЕМА. Активация 2-х форм гуанилатциклазы первичными мессенджерами

вариант рисунка для представления материала.
Преобразование сигнала G-белками: передача на циклоАМФ или цикло ГМФ.

Эффекты цАМФ и цГМФ в клетке: активируют ферменты-киназы, которые за счет АТФ фосфорилируют разные белки, меняя их функциональную активность (активация/угнетение). цАМФ и цГМФ влияют на разные белки, могут оказывать противоположное действие.

ТАКИМ ОБРАЗОМ. Связывание сигнального вещества с мембранным рецептором влечет за собой один из трех вариантов внутриклеточного ответа:

1. активация каталитической активности самого рецептора (инсулин)

2. открытие ионных каналов и транспорт ионов (нейромедиаторы АХ, ГАМК)

3. образование вторичных посредников в цитозоле (внутриклеточные мессенджеры – цАМФ, цГМФ, ИТФ, ДАГ, Са 2+ , NO, и др.)

Все три системы передачи сигнала в клетке взаимосвязаны.

Далее Вторичным сигналом определяется транскрипция определенных генов и активность ферментов, которые контролируют обмен веществ и взаимодействуют с цитоскелетом.

МессенджерИсточникЭффект (↑ – активирует)
цАМФаденилатциклаза↑ протеинкиназу А
цГМФгуанилатциклаза↑ протеинкиназу G, фосфо­диэстеразу, ионные каналы
Ca 2+ионные каналы плазмати­ческой мембраны и ЭПР↑ Ca 2+ /кальмодулин зависимую протеинкиназу
Инозитолтрифосфатфосфолипаза С↑ Ca 2+ -каналы
Диацилглицеролфосфолипаза С↑ протеинкиназу С
Фосфатидная кислотафосфолипаза D↑ Ca 2+ -каналы и ингибирует аденилатциклазу
Церамидфосфолипаза С сфингомиелина↑ протеинкиназы
NONO-синтаза↑активирует цитоплазмати­ческую гуанилатциклазу

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8551 — | 7404 — или читать все.

85.95.179.227 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

Принципы передачи гормонального сигнала в клетках-мишенях

Химическая сигнализация в организме.

Химическая природа и физиологическая роль важнейших гормонов, их роль в регуляции обмена веществ. Регуляция синтеза гормонов

Гормоны(от греческого hormaino – побуждаю) – это биологически активные вещества, которые выделяются эндокринными клетками в кровь или лимфу и регулируют в клетках-мишенях биохимические и физиологические процессы.В настоящее время предложено расширить определение гормонов: гормоны – это специализированные межклеточные регуляторы рецепторного действия.В этом определении слова «специализированные регуляторы» подчеркивают, что регуляторная – главная функция гормонов; слово «межклеточные» означает, что гормоны вырабатываются одними клетками и извне действуют на другие клетки; рецепторное действие – первый этап в эффектах любого гормона.Каждый гормон является центральным звеном сложной системы гормональной регуляции. Гормоны синтезируются в виде предшественников, прогормонов, а зачастую и депонируются, в специализированных клетках эндокринных желез. Отсюда они по мере метаболической необходимости поступают в кровоток. Большинство гормонов переносится в виде комплексов с плазматическими белками, так называемыми переносчиками гормонов, причем связывание с переносчиками носит обратимый характер. Гормоны разрушаются соответствующими ферментами, обычно в печени. Наконец, гормоны и продукты их деградации выводятся из организма экскреторной системой, обычно почками. Все перечисленные процессы влияют на концентрацию гормонов и осуществляют контроль за передачей сигналов.В органах-мишенях имеются клетки, несущие рецепторы, способные связывать гормоны и тем самым воспринимать гормональный сигнал. После связывания гормонов рецепторы передают информацию клетке и запускают цепь биохимических реакций, определяющих клеточный ответ на действие гормона.

Принципы передачи гормонального сигнала в клетках-мишенях

Известны два основных типа передачи гормонального сигнала клеткам-мишеням. Липофильные гормоны проникают в клетку, а затем поступают в ядро. Гидрофильные гормоны оказывают действие на уровне кпеточной мембраны.

Липофильные гормоны, к которым относятся стероидные гормоны, тироксин и ретиноевая кислота, свободно проникают через плазматическую мембрану внутрь клетки, где взаимодействуют с высокоспецифическими рецепторами. Гормон-рецепторный комплекс в форме димера связывается в ядре с хроматином и инициирует транскрипциюопределенных генов. Усиление или подавление синтеза мРНК (mRNA) влечет за собой изменение концентрации специфических белков (ферментов), определяющих ответ клетки на гормональный сигнал.

Гормоны, являющиеся производными аминокислот, а также пептидные и белковые гормону, образуют группу гидрофильных сигнальных веществ . Эти вещества связываются со специфическими рецепторами на внешней поверхности плазматической мембраны. Связывание ropмона передает сигнал на внутреннюю поверхность мембраны и тем самым запускает синтез вторичных мессенджеров (посредников). Молекулы-посредники потенциируют клеточный ответ на действие гормона

Липофильные гормоны

Липофильные гормоны, к которым относятся стероидные гормоны, иодтиронин и, с определенными допущениями, ретиноевая кислота, — относительно низкомолекулярные вещества (300-800 Да), плохо растворимые в воде. Они не накапливаются в железах, а секретируются в кровь сразу после завершения биосинтеза (исключение составляет тироксин). При транспортировке в крови они связываются со специфическими плазматическими белками (переносчиками). Все липофильные гормоны действуют по общему механизму, т. е. связываются с внутриклеточным рецептором и регулируют транскрипцию определенных генов .

Стероидные гормоны

Наиболее важными представителями стероидных гормонов позвоночных являются прогестерон, кортизол, альдостерон, тестостерон и эстрадиол. Сегодня к этой группе относят также кальцитриол (холекальциферол, витамин D), хотя стероидный скелет этого соединения несколько модифицирован. Важнейшим гормоном беспозвоночных является экдизон.

Женский половой гормон прогестерон относится к гестагенам. Он образуется в желтом теле яичников. Концентрация прогестерона в крови варьирует в соответствии с жизненным циклом. Прогестерон готовит слизистую оболочку матки к восприятию оплодотворенной яйцеклетки. После оплодотворения прогестерон начинает синтезироваться в плаценте, обеспечивая нормальное течение беременности.Эстрадиол — важнейший представитель эстрогенов. Подобно прогестерону он синтезируется в яичниках, а е период беременности также в плаценте. Эстрадиол регулирует менструальный цикл. Он стимулирует пролиферацию клеток слизистой матки, а также отвечает за развитие вторичных женских половых признаков (развитие молочных желез, характер жировых отложений и т.п.).Тестостерон — наиболее важный представитель андрогенов (мужские половые гормоны). Он синтезируется клетками Лейдига в семенниках и контролирует развитие и функцию половых желез. Этот гормон отвечает также за развитие вторичных мужских половых признаков (развитие мускулатуры, волосяной покров и т.п.).Важнейший из глюкокортикоидов,кортизол, образуется в коре надпочечников. Он принимает участие в регуляции белкового и углеводного обмена, стимулируя деградацию белков и конверсию аминокислот в глюкозу. Тем самым он способствует повышению концентрации глюкозы в крови . Синтетические глюкокортикоиды находят применение в качестве лекарственных препаратов, обладающих противовоспалительным и иммунодепрессантным действием.

Минералокортикоид альдостерон синтезируется в коре надпочечников. Он влияет на функцию почек, где за счет активации Na + /K + -АТФ-азы обеспечивает удерживание в организме (реабсорбцию) солей натрия. В то же время этот процесс сопровождается выводом из организма К + . Следовательно, альдостерон косвенным образом повышает кровяное давление.Кальцитриол — производное витамина D . Предшественник кальцитриола синтезируется в коже под действием УФ-света, а собственно гормон образуется в почках. Кальцитриол стимулирует всасывание кальция в желудочно-кишечном тракте и включение кальция в костную ткань.Иодтиронины. Среди сигнальных веществ, являющихся производными аминокислот, липофильными свойствами обладает только тироксин (тетраиодтиронин, Т4) и его активное производное трииодтиронин (ТЗ). Оба вещества образуются в организме из аминокислоты тирозина и содержат на один фенольный остаток больше, чем молекула предшественника. Характерным для этих соединений является наличие атомов иода в положениях 3,5,3′,5′ (Т4) и 3,5,3′ (ТЗ) ароматических колец.Тироксин образуется в щитовидной железе. Он повышает скорость метаболизма и стимулирует развитие эмбриона.ГидрофильныегормоныГидрофильные гормоны и гормоноподобные вещества построены из аминокислот. как, например, белки и пептиды, или являются производными аминокислот. Они депонируются в больших количествах в клетках желез внутренней секреции и поступают в кровь по мере необходимости. Большинство этих веществ переносятся в кровотоке без участия переносчиков. Гидрофильные гормоны действуют на клетки-мишени за счет связывания с рецептором на плазматической мембран

источник

117. Механизмы передачи гормональных сигналов в клетки.

По механизму действия гормоны можно разделить на 2 группы. К первой группе относят гормоны, взаимодействующие с мембранными рецепторами (пептидные гормоны, адреналин, а также гормоны местного действия — цитокины, эйкозаноиды). Вторая группа включает гормоны, взаимодействующие с внутриклеточными рецепторами.Связывание гормона (первичного посредника) с рецептором приводит к изменению кон-формации рецептора. Это изменение улавливается другими макромолекулами, т.е. связывание гормона с рецептором приводит к сопряжению одних молекул с другими (трансдукция сигнала). Таким образом, генерируется сигнал, который регулирует клеточный ответ путём изменения активности или количества ферментов и других белков. В зависимости от способа передачи гормонального сигнала в клетках меняется скорость реакций метаболизма:

в результате изменения активности ферментов;

в результате изменения количества ферментов

118. Классификация гормонов по химическому строению и биологическим функциям

Классификация гормонов по химическому строению

Адренокортикотропный гормон (кортикотропин, АКТГ)

Гормон роста (соматотропин, ГР, СТГ)

Тиреотропный гормон (тиреотропин, ТТГ)

Лактогенный гормон (пролактин, ЛТГ)

Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ)

Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ)

Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ)

Хорионический гонадотропин (ХГ)

Антидиуретический гормон (вазопрессин, АДГ)

Паратиреоидный гормон (паратгормон, ПТГ)

Классификация гормонов по биологическим функциям*

Обмен углеводов, липйдов, аминокислот

Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин

Альдостерон, антидиуретический гормон

Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол

Эстрадиол, тестостерон, прогестерон, гонадотропные гормоны

Синтез и секреция гормонов эндокринных желёз

Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса

Изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон

Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин, соматостатин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), цитокины

(*) Эта классификация условна, поскольку одни и те же гормоны могут выполнять разные функции

119. Строение, синтез и метаболизм иодтиронинов. Влияние на обмен ве­ществ. Изменение метаболизма при гипо- и гипертиреозе. Причины и проявление эндемического зоба.

Биосинтез йодтиронинов. Йодтиронины синтезируются в составе белка тиреоглобулина (Тг) в фолликулах, которые представляют собой морфологическую и функциональную единицу щитовидной железы.

Тиреоглобулин — гликопротеин с молекулярной массой 660 кД, содержащий 115 остатков тирозина. 8-10% массы тиреоглобулина представлено углеводами. Содержание йодида в организме составляет 0,2-1%

.

Тиреоглобулин синтезируется на рибосомах шероховатого ЭР в виде претиреоглобулина, затем переносится в цистерны ЭР, где происходит формирование вторичной и третичной структуры, включая процессы гликозилирования. Из цистерн ЭР Тиреоглобулин поступает в аппарат Гольджи, включается в состав секреторных гранул и секретируется во внеклеточный коллоид, где происходит йодирование остатков тирозина и образование йодтиронинов. Йодирование тиреоглобулина и образование йодтиронинов осуществляется в несколько этапов

Транспорт йода в клетки щитовидной железы. Йод в виде органических и неорганических соединений поступает в ЖКТ с пищей и питьевой водой. Суточная потребность в йоде составляет 150-200 мкг. 25-30% этого количества йодидов захватывается щитовидной железой. Транспорт йодида в клетки щитовидной железы — энергозависимый процесс и происходит при участии специального транспортного белка против электрохимического градиента (соотношение концентраций I — в железе к концентрации I — в сыворотке крови в норме составляет 25:1). Работа этого йодид-переносящего белка сопряжена с Nа + ,К + -АТФ-азой.

Окисление йода. Окисление I — в I + происходит при участии гемсодержащей тиреоперокси-дазы и Н2О2 в качестве окислителя. Йодирование тирозина. Окисленный йод взаимодействует с остатками тирозина в молекуле тиреоглобулина. Эта реакция также катализируется тиреопероксидазой.

Образование йодтиронинов. Под действием тиреопероксидазы окисленный йод реагирует с остатками тирозина с образованием монойод-тирозинов (МИТ) и дийодтирозинов (ДИТ). Две молекулы ДИТ конденсируются с образованием йодтиронина Т4, а МИТ и ДИТ — с образованием йодтиронина Т3. Йодтиреоглобулин транспортируется из коллоида в фолликулярную клетку путём эндоцитоза и гидролизуется ферментами лизосом с освобождением Т3 и Т4. В нормальных условиях щитовидная железа сек-ретирует 80-100 мкг Т4 и 5 мкг Т3 в сутки. Ещё 22-25 мкг Т3 образуется в результате дейодирования Т4 в периферических тканях по 5′-углеродному атому.

Транспорт и метаболизм йодтиронинов. От половины до двух третей Т3 и Т4 находятся в организме вне щитовидной железы. Большая часть их циркулирует в крови в связанной форме в комплексе с белками: тироксинсвязывающим глобулином (ТСГ) и тироксинсвязывающим преальбумином (ТСПА). ТСГ служит основным транспортным белком йодтиронинов, а также формой их депонирования. Он обладает более высоким сродством к Т3 и Т4 и в нормальных условиях связывает почти всё количество этих гормонов. Только 0,03% Т4 и 0,3% Т3 находятся в крови в свободной форме. Т1/2 Т4 в плазме в 4-5 раз больше, чем Т3. Для Т4 этот период составляет около 7 дней, а для Т3 — 1-1,5 дня. Биологическая активность йодтиронинов обусловлена несвязанной фракцией. Т3 — основная биологически активная форма йодтиронинов; его сродство к рецептору клеток-мишеней в 10 раз выше, чем у Т4. В периферических тканях в результате дейодирования части Т4 по пятому углеродному атому образуется так называемая «реверсивная» форма Т3, которая почти полностью лишена биологической активности. Другие пути метаболизма йодтиронинов включают полное дейодирование, дезаминирование или декарбоксилирование. Йодированные продукты катаболизма йодтиронинов конъюгируют-ся в печени с глюкуроновой или серной кислотами, секретируются с жёлчью, в кишечнике вновь всасываются, дейодируются в почках и выделяются с мочой.

Механизм действия и биологические функции йодтиронинов. Клетки-мишени йодтиронинов имеют 2 типа рецепторов к этим гормонам. Основные эффекты йодтиронинов — результат их взаимодействия с высокоспецифичными рецепторами, которые в комплексе с гормонами постоянно находятся в ядре и взаимодействуют с определёнными последовательностями ДНК, участвуя в регуляции экспрессии генов. Другие рецепторы расположены в плазматической мембране клеток, но это не те же самые белки, что в ядре. Они обладают более низким сродством к йодтиронинам и, вероятно, обеспечивают связывание гормонов для удержания их в непосредственной близости к клетке. При физиологической концентрации йодтиронинов их действие проявляется в ускорении белкового синтеза, стимуляции процессов роста и клеточной дифференцировки. В этом отношении йодтиронины — синергисты гормона роста. Кроме того, Т3 ускоряет транскрипцию гена гормона роста. У животных при дефиците Т3 клетки гипофиза теряют способность к синтезу гормона роста. Очень высокие концентрации Т3 тормозят синтез белков и стимулируют катаболические процессы, показателем чего служит отрицательный азотистый баланс. Метаболические эффекты йодтиронинов относят в основном к энергетическому метаболизму, что проявляется в повышении поглощения клетками кислорода. Этот эффект проявляется во всех органах, кроме мозга, РЭС и гонад. В разных клетках Т3 стимулирует работу Nа + ,К + -АТФ-азы, на что затрачивается значительная часть энергии, утилизируемой клеткой. В печени йодтиронины ускоряют гликолиз, синтез холестерола и синтез жёлчных кислот. В печени и жировой ткани Т3 повышает чувствительность клеток к действию адреналина и косвенно стимулирует липолиз в жировой ткани и мобилизацию гликогена в печени. В физиологических концентрациях Т3 увеличивает в мышцах потребление глюкозы, стимулирует синтез белков и увеличение мышечной массы, повышает чувствительность мышечных клеток к действию адреналина. Йодтиронины также участвуют в формировании ответной реакции на охлаждение увеличением теплопродукции, повышая чувствительность симпатической нервной системы к норадреналину и стимулируя секрецию норадреналина.

Заболевания щитовидной железы Гормоны щитовидной железы необходимы для нормального развития человека.

Гипотиреоз у новорождённых приводит к развитию кретинизма, который проявляется множественными врождёнными нарушениями и тяжёлой необратимой задержкой умственного развития. Гипотиреоз развивается вследствие недостаточности йодтиронинов. Обычно гипотиреоз связан с недостаточностью функции щитовидной железы, но может возникать и при заболеваниях гипофиза и гипоталамуса.

Наиболее тяжёлые формы гипотиреоза, сопровождающиеся слизистым отёком кожи и подкожной клетчатки, обозначают термином «микседема« (от греч. туха — слизь, oedema — отёк). Отёчность обусловлена избыточным накоплением гликозаминогликанов и воды. В подкожной клетчатке накапливается глюкуроновая и в меньшей степени хондроитинсерная кислоты. Избыток гликозаминогликанов вызывает изменения коллоидной структуры межклеточного матрикса, усиливает его гидрофильность и связывает ионы натрия, что приводит к задержке воды. Характерные проявления заболевания: снижение частоты сердечных сокращений, вялость, сонливость, непереносимость холода, сухость кожи. Эти симптомы развиваются вследствие снижения основного обмена, скорости гликолиза, мобилизации гликогена и жиров, потребления глюкозы мышцами, уменьшения мышечной массы и снижения теплопродукции. При возникновении гипотиреоза у детей старшего возраста наблюдают отставание в росте без задержки умственного развития. В настоящее время у взрослых людей частой причиной гипотиреоза является хронический аутоиммунный тиреоидит, приводящий к нарушению синтеза йодтиронинов (зоб Хашимото).

Гипотиреоз может быть также результатом недостаточного поступления йода в организм —эндемический зоб. Эндемический зоб (нетоксический зоб) часто встречается у людей, живущих в районах, где содержание йода в воде и почве недостаточно. Если поступление йода в организм снижается (ниже 100 мкг/сут), то уменьшается продукция йодтиронинов, что приводит к усилению секреции ТТГ (из-за ослабления действия йодтиронинов на гипофиз по механизму отрицательной обратной связи), под влиянием которого происходит компенсаторное увеличение размеров щитовидной железы (гиперплазия), но продукция йодтиронинов при этом не увеличивается.

Гипертиреоз возникает вследствие повышенной продукции йодтиронинов. Диффузный токсический зоб (базедова болезнь, болезнь Грейвса) — наиболее распространённое заболевание щитовидной железы. При этом заболевании отмечают увеличение размеров щитовидной железы (зоб), повышение концентрации йодтиронинов в 2-5 раз и развитие тиреотоксикоза. Характерные признаки тиреотоксикоза: увеличение основного обмена, учащение сердцебиений, мышечная слабость, снижение массы тела (несмотря на повышенный аппетит) , потливость, повышение температуры тела, тремор и экзофтальм (пучеглазие). Эти симптомы отражают одновременную стимуляцию йодтиронинами как анаболических (рост и дифференцировка тканей), так и катаболических (катаболизм углеводов, ли-пидов и белков) процессов. В большей мере усиливаются процессы катаболизма, о чём свидетельствует отрицательный азотистый баланс. Гипертиреоз может возникать в результате различных причин: развитие опухоли, тиреоидит, избыточное поступление йода и йодсодер-жащих препаратов, аутоиммунные реакции. Болезнь Грейвса возникает в результате образования антител к тиреоидным антигенам. Один из них, иммуноглобулин (IgG), имитирует действие тиреотропина, взаимодействуя с рецепторами тиреотропина на мембране клеток щитовидной железы. Это приводит к диффузному разрастанию щитовидной железы и избыточной неконтролируемой продукции Т3 и Т4, поскольку образование IgG не регулируется по механизму обратной связи. Уровень ТТГ при этом заболевании снижен вследствие подавления функции гипофиза высокими концентрациями йодтиронинов.

источник

Основные системы внутриклеточной передачи гормонального сигнала

Биологические мембраны образуют протяженные бислойные структуры малой толщины (6 — 10 нм), объединяющие белковые и липидные компоненты с различными свойствами. Целостная структура мембраны создается за счет гидрофобных и электростатических взаимодействий. Мембраны асимметричны по своему исходному строению, что обеспечивает градиент кривизны и спонтанное образование замкнутых структур.

Наружные мембраны клеток отличаются от внутренних по липидному составу и обладают специфическим набором ферментов и рецепторов. Как правило, белки плазматических мембран со стороны внеклеточной среды обильно гликозилированы. Внутриклеточные мембраны содержат мало гликопротеинов и гликолипидов и характеризуются меньшей микровязкостью. Поэтому они могут образовывать органеллы малого размера.

Белковый состав разных мембран различен. Например, плазматическая мембрана клеток печени содержит сотни разных белков, а мембраны наружных сегментов палочек сетчатки глаза — лишь несколько белков, в основном родопсин (зрительный пурпур). Белки мембран выполняют разные функции: структурные белки, ферменты, белки, осуществляющие трансмембранный перенос веществ, рецепторы гормонов или других сигнальных молекул.

Мембранные липиды могут находиться в нескольких фазовых состояниях.Два основных состояния — кристаллическое и жидкокристаллическое. Они различаются плотностью упаковки и подвижностью находящихся в бислое белковых молекул. Значение температуры, при котором наблюдается фазовый переход, называется критической температурой фазового перехода,или разделения фаз.Обычно критическая температура фазовых переходов приближена к температуре тела гомойотермных животных.Ионы Са 2+ , изменение числа ненасыщенных жирнокислотных цепей и некоторые другие факторы также могут индуцировать фазовые переходы в бислое. Сложность, многообразие и изменчивость липидного состава мембран позволяет предположить, что они участвуют также в регуляции важнейших мембранных процессов. Доказано влияние липидного состава мембраны на структуру и функциональную активность порообразующих белков.

Клеточные мембраны создают существенные ограничения для перемещения веществ, причем основным препятствием является гидрофобная зона мембраны. Однако мембраны не являются наглухо закрытыми перегородками. Одна из главных функций мембран — регуляция переноса веществ. Например, плазматическая мембрана должна впустить в клетку и удержать вещества, которые нужны клетке, и освободиться от ненужных. Через мембраны клетки в одно и го же время в обоих направлениях проходят сотни разных веществ.

Клеточные мембраны благодаря наличию специальных рецепторов воспринимают сигналы из внешней среды (например, молекулы гормонов, называемые первичными мессенджерами, или посредниками). Первое звено действия гормона на клетку-мишень — его присоединение к рецептору данного гормона — интегральному белку мембраны, имеющему на наружной поверхности мембраны центр связывания гормона; далее сигнал передается внутрь клетки при участии других специальных белков мембраны, а также белков цитозоля (вторичных мессенжеров). По своей химической природе рецепторы почти всех биологически активных веществ оказались гликопротеинами. Общим свойством всех рецепторов является их высокая специфичность по отношению к одному определенному гормону.

Наиболее изученным является аденилатциклазный путь передачи гормонального сигнала.

Аденилатциклазная мессенджерная система (слайд 26).

В ней задействованы: 1) рецептор гормона; 2) фермент аденилатциклаза; 3) G-белок; 4) цАМФ-зависимая протеинкиназа; 5) фосфодиэстераза.

Гидрофильные молекулы (адреналин), молекулы белковых гормонов не могут проникать через мембрану клетки. Их рецепторы расположены на мембране. Связывание гормона (первичного мессенджера) с рецептором приводит к структурным изменениям внутриклеточного домена рецептора, что обеспечивает взаимодействие рецептора с ГТФ-связывающим белком (G-белком). G-белок представляет собой смесь 2 типов белков: активного Gs(от англ. stimulatory) и ингибиторного Gi. В составе каждого из них имеется три разные субъединицы (α, β и γ). Функция G-белка — проведение гормонального сигнала на уровне плазматической мембраны. Гормонрецепторный комплекс переводит Gs-белок в активированное состояние, активный G-белок активирует аденилатциклазу. В отсутствие G-белка аденилатциклаза практически неактивна.

Аденилатциклазапредставляет собой интегральный белок плазматических мембран, его активный центр ориентирован в сторону цитоплазмы. Аденилатциклаза катализирует реакцию синтеза из АТФ цАМФ (вторичного мессенджера), который запускает каскадный механизм активирования внутриклеточных белков (слайд 27).

Под действием цАМФ неактивная протеинкиназа переходит в активную форму. Этот фермент катализирует фосфорилирование внутриклеточных ферментов или белков-мишеней, соответственно изменяя их активность. Процесс фосфорилирования-дефосфорилирования белков при участии протеинкиназ является общим фундаментальным механизмом действия «вторичных» мессенджеров внутри клетки. Это т.н. посттрансляционная химическая модификация белковых молекул, изменяющая как их структуру, так и функции, в конечном итоге определяющая скорость химических реакций и в целом функциональную активность клеток.

В клетках открыт большой класс цАМФ-зависимых протеинкиназ, названных протеинкиназами А; они катализируют перенос фосфатной группы на ОН-группы серина и треонина (серин-треонин-киназы). Другой класс протеинкиназ, в частности активируемый инсулиновым рецептором, действует только на ОН-группу тирозина

Фосфодиэстераза вызывает распад цАМФ и тем самым прекращает действие сигнала.

Инозитолфосфатная система (слайд 28)включает 3 основных мембранных белка: рецептор гормона, фосфолипаза С, белок Gplc, активирующий фосфолипазу.

Связывание гормона с рецептором приводит к изменению его конформации и увеличению сродства с белком Gplc. Он представляет собой триммер, состоящий из субъединиц α, β и γ. При участии ГТФ комплекс «гормон — рецептор – G-белок» диссоциирует с освобождением a-субъединицы. Она взаимодействует с фосфолипазой С и активирует ее. Субстрат этого фермента — фосфатидилинозитол 4,5 бисфосфат (ФИФ). В инозитолфосфатной системе в роли вторичных мессенджеров участвуют инозитол 1,4,5 трисфосфат (ИФ-3), диацилглицерин (ДАГ) и ионы Са 2+ . ИФ-3 выходит в цитозоль. ДАГ остается в мембране и участвует в активации фермента протеинкиназы С. ИФ-3 связывается с кальциевым каналом мембраны ЭПР, канал открывается, и ионы Са 2+ поступают в цитозоль. Увеличивается скорость взаимодействия ионов Са 2+ с неактивной протеинкиназой С и белком кальмодулином.

На внутренней стороне мебраны образуется комплекс «протеинкиназа С — Са 2+ — ДАГ – фосфолипаза С». Происходит активирование протеинкиназы С, которая фосфорилирует ферменты по остаткам серина и треонина и меняет их активность.

Кальмодулин имеет 4 центра для связывания Са 2+ . Взаимодействие комплекса «кальмодулин — Са 2+ » с ферментами приводит к их активации.

Аденилагциклазная и инозитолфосфатная системы регулируют большое количество разных клеточных процессов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник