Гормондар ағзалардағы әртүрлі реттеу механизмдері мен метаболикалық процестерді байланыстыратын біріктіруші элементтер ретінде әрекет етеді. Олар әртүрлі органдарда және орталық жүйке жүйесінде пайда болатын сигналдардың берілуін қамтамасыз ететін химиялық делдалдар рөлін атқарады. Жасушалар гормондарға әртүрлі жауап береді.
Аденилатциклаза жүйесі арқылы элементтер мақсатты жасушадағы биохимиялық процестердің жылдамдығына әсер етеді. Бұл жүйені егжей-тегжейлі қарастырыңыз.
Физиологиялық әсер
Жасушалардың гормондардың әсеріне жауабы оның химиялық құрылымына, сондай-ақ әсер ететін жасуша түріне байланысты.
Қандағы гормондардың концентрациясы айтарлықтай төмен. Аденилатциклаза жүйесінің қатысуымен ферментті белсендіру механизмін іске қосу үшін оларды тану керек, содан кейін рецепторлармен - жоғары спецификалы арнайы ақуыздармен байланыстыру керек.
Физиологиялық әсер әртүрлі факторлармен анықталады, мысалы, гормонның концентрациясы. Ол жылдамдықпен анықталадынегізінен бауырда болатын ыдырау кезіндегі инактивация және оның метаболиттермен бірге шығарылу жылдамдығы. Физиологиялық әсері гормонның тасымалдаушы ақуыздарға жақындық дәрежесіне байланысты. Қалқанша безі мен стероидты элементтер белоктармен бірге қан ағымында қозғалады. Мақсатты жасушалардағы рецепторлардың саны мен түрі де анықтаушы факторлар болып табылады.
Ынталандыратын сигналдар
Гормондардың синтезі мен бөліну процестері орталық жүйке жүйесіне бағытталған ішкі және сыртқы импульстар арқылы ынталандырылады. Нейрондар бұл сигналдарды гипоталамусқа жеткізеді. Мұнда олардың арқасында статиндер мен либериндер (пептидтерді шығаратын гормондар) синтезі ынталандырылады. Олар, өз кезегінде, гипофиздің алдыңғы бөлігіндегі элементтердің синтезі мен секрециясын тежейді (басады) немесе ынталандырады. Бұл химиялық компоненттер үштік гормондар деп аталады. Олар перифериялық эндокриндік бездердегі элементтердің өндірілуі мен секрециясын ынталандырады.
Гормондардың белгілері
Басқа сигналдық молекулалар сияқты, бұл элементтердің бірқатар ортақ ерекшеліктері бар. Гормондар:
- Оларды жасушадан тыс кеңістікке шығаратын жасушалардан шығарылады.
- Энергия көзі ретінде пайдаланылмайды.
- Олар жасушалардың құрылымдық элементтері емес.
- Белгілі бір гормонға арнайы рецепторлары бар жасушалармен белгілі бір қарым-қатынас орнату мүмкіндігі бар.
- Жоғары биологиялық белсенділігімен ерекшеленеді. Тіпті шағын концентрацияларда гормондар жасушаларға тиімді әсер етеді.
Мақсатты ұяшықтар
Олардың гормондармен әрекеттесуін арнайы рецепторлық ақуыздар қамтамасыз етеді. Олар сыртқы мембранада, цитоплазмада, ядролық мембранада және басқа органеллаларда кездеседі.
Кез келген рецепторлық ақуызда екі домен (сайт) бар. Олардың арқасында функциялар орындалады:
- Гормондарды тану.
- Қабылданған импульсті жасушаға түрлендіру және беру.
Рецепторлардың ерекшеліктері
Белоктық домендердің бірінде сигнал молекуласының кейбір элементіне комплементарлы (өзара толықтырушы) учаске бар. Рецептордың онымен байланысуы фермент-субстрат кешенінің түзілу процесіне ұқсас және жақындық константасымен анықталады.
Рецепторлардың көпшілігі қазіргі уақытта жақсы түсінілмейді. Бұл олардың оқшаулануының және тазартылуының күрделілігіне, сондай-ақ жасушалардағы рецепторлардың әрбір түрінің өте төмен мазмұнына байланысты. Дегенмен, гормондардың рецепторлармен әрекеттесуі физикалық-химиялық сипатта болатыны белгілі. олардың арасында гидрофобты және электростатикалық байланыстар түзіледі.
Гормон мен рецептордың әрекеттесуі соңғысының конформациялық өзгерістерімен бірге жүреді. Нәтижесінде рецептормен сигнал молекуласының кешені белсендіріледі. Белсенді күйде бола отырып, ол кіріс сигналына белгілі бір жасушаішілік реакцияны қоздыра алады. Рецепторлардың синтезі немесе сигналдық молекулалармен әрекеттесу қабілеті бұзылған кезде аурулар пайда болады - эндокриндік бұзылулар.
Олардың қатысы болуы мүмкін:
- Синтездің болмауы.
- Рецепторлық белоктардың құрылымындағы өзгерістер (генетикалық бұзылулар).
- Рецепторларды антиденелермен блоктау.
Өзара әрекеттесу түрлері
Олар гормон молекуласының құрылымына байланысты ерекшеленеді. Егер ол липофильді болса, ол нысаналардың сыртқы мембранасындағы липидті қабатқа енуге қабілетті. Мысалы, стероидты гормондар. Молекуланың мөлшері айтарлықтай болса, ол жасушаға өте алмайды. Тиісінше, липофильді гормондардың рецепторлары нысаналардың ішінде, ал гидрофильді гормондар үшін - сыртында, сыртқы мембранада орналасады.
Екінші делдалдар
Гидофильді молекулалардан гормондық сигналға жауап алу импульсті берудің жасушаішілік механизмімен қамтамасыз етіледі. Ол екінші делдалдар арқылы жұмыс істейді. Керісінше, гормондардың молекулалары пішіні бойынша әртүрлі.
Циклдік нуклеотидтер (cGMP және cAMP), кальмодулин (кальцийді байланыстыратын ақуыз), кальций иондары, инозитолтрифосфаты, циклдік нуклеотидтердің синтезіне және ақуыздың фосфорлануына қатысатын ферменттер "екінші хабаршы"
қызметін атқарады.
Гормондардың аденилатциклаза жүйесі арқылы әрекеті
Сигнал элементтерінен мақсатты жасушаларға импульс берудің 2 негізгі жолы бар:
- Аденилатцеклаза (гуанилатциклаза) жүйесі.
- Фосфоинозидті механизм.
Гормондардың аденилатциклаза жүйесі арқылы әсер ету схемасы мыналарды қамтиды: G ақуызы, протеинкиназалар,рецепторлық ақуыз, гуанозинтрифосфаты, аденилатцеклаза ферменті. Бұл заттардан басқа, АТФ жүйенің қалыпты жұмыс істеуі үшін де қажет.
Қанында GTP және аденилатциклаза орналасқан рецептор, G ақуызы жасуша мембранасына салынған. Бұл элементтер диссоциацияланған күйде. Сигнал молекуласының комплексі мен рецепторлық белок түзілгеннен кейін G ақуызының конформациясы өзгереді. Нәтижесінде оның қосалқы бөліктерінің бірі GTP-мен әрекеттесу мүмкіндігіне ие болады.
Түзілген «G протеині + GTP» кешені аденилатциклазаны белсендіреді. Ол, өз кезегінде, ATP молекулаларын cAMP-ге айналдыра бастайды. Ол спецификалық ферменттерді - ақуыз киназаларын белсендіруге қабілетті. Осыған байланысты АТФ қатысуымен әртүрлі белок молекулаларының фосфорлану реакциялары катализденеді. Белоктардың құрамына бір мезгілде фосфор қышқылының қалдықтары кіреді.
Аденилатциклаза жүйесіндегі гормондардың әсер ету механизміне байланысты фосфорланған ақуыздың белсенділігі өзгереді. Жасушалардың әртүрлі түрлерінде әртүрлі функционалдық белсенділіктің белоктары әсер етеді: ядролық немесе мембраналық молекулалар, сонымен қатар ферменттер. Фосфорлану нәтижесінде белоктар функционалдық белсенді немесе белсенді емес болуы мүмкін.
Аденилатциклаза жүйесі: биохимия
Жоғарыда сипатталған өзара әрекеттесулерге байланысты мақсаттағы биохимиялық процестердің жылдамдығы өзгереді.
Аденилатциклаза жүйесінің белсендіруінің шамалы ұзақтығы туралы айту керек. Қысқалық ферментпен байланысқаннан кейін G протеинінің болуына байланыстыGTPase белсенділігі пайда бола бастайды. Ол GTP гидролизінен кейін конформацияны қалпына келтіреді және аденилатциклазаға әсер етуді тоқтатады. Бұл cAMP түзілу реакциясының тоқтатылуына әкеледі.
Тежеу
Аденилатциклаза жүйесінің схемасына тікелей қатысушылардан басқа кейбір нысаналарда ферменттің тежелуіне әкелетін G молекулаларымен байланысқан рецепторлар болады. Аденилацетеклаза "GTP + G протеині" кешенімен тежеледі.
CAMP өндірісі тоқтаған кезде, фосфорлану бірден тоқтамайды. Молекулалар бар болғанша, ақуыз киназаларының активтенуі жалғасады. ЦАМФ әрекетін тоқтату үшін жасушалар арнайы фермент – фосфодиэстеразаны пайдаланады. Ол 3', 5'-цикло-АМФ гидролизін AMP-ге катализдейді.
Фосфодиэстеразаға тежегіш әсері бар кейбір қосылыстар (мысалы, теофиллин, кофеин) цикло-АМФ концентрациясын сақтауға және арттыруға көмектеседі. Осы заттардың әсерінен аденилатциклаза хабаршы жүйесінің белсендіру ұзақтығы. Басқаша айтқанда, гормонның әсері күшейеді.
Инозитолтрифосфаты
Аденилатциклаза сигналын беру жүйесінен басқа сигнал берудің тағы бір механизмі бар. Ол кальций иондарын және инозитол трифосфаты қамтиды. Соңғысы инозитол фосфатидінен (күрделі липид) алынған зат болып табылады.
Инозитолтрифосфаты жасушаішілік домендегі конформациялық өзгерістер кезінде белсендірілетін арнайы фермент «С» фосфолипазасының әсерінен түзіледі.жасуша мембранасының рецепторы.
Осы ферменттің әсерінен фосфатидил-инозитол-4,5-бисфосфат молекуласының фосфоэфирлік байланысы гидролизденеді. Нәтижесінде инозитолтрифосфаты мен диацилглицерол түзіледі. Олардың түзілуі, өз кезегінде, жасушадағы иондалған кальций мөлшерінің жоғарылауына әкеледі. Бұл әртүрлі кальцийге тәуелді ақуыз молекулаларының, соның ішінде протеин киназаларының белсендірілуіне ықпал етеді.
Бұл жағдайда, аденилатциклаза жүйесінің іске қосылуы сияқты, ақуыздың фосфорлануы жасуша ішінде импульс беру кезеңдерінің бірі ретінде әрекет етеді. Ол гормонның әсеріне жасушаның физиологиялық реакциясына әкеледі.
Байланыс элементі
Фосфоинозидті механизмнің жұмысына арнайы ақуыз, кальмодулин қатысады. Оның құрамының үштен бір бөлігін теріс зарядталған аминқышқылдары (Asp, Glu) құрайды. Осыған байланысты ол Ca+2-ні белсенді түрде байланыстыруға қабілетті.
Бір кальмодулин молекуласында 4 байланысу орны бар. Са+2-мен әрекеттесу нәтижесінде кальмодулин молекуласында конформациялық өзгерістер басталады. Осының нәтижесінде Са+2-кальмодулин кешені көптеген ферменттердің: фосфодиэстеразаның, аденилатциклазаның, Са+2, Mg+2 – АТФазаның, сонымен қатар әр түрлі протеинкиназалардың белсенділігін реттеу қабілетіне ие болады.
Нюанстар
Әртүрлі жасушаларда бір ферменттің изоферменттеріне (мысалы, әртүрлі типтегі аденилатциклазаға) Са+2-кальмодулин кешенінің әсерінен бір жағдайда активтену байқалады, ал екіншісінде - цАМФ түзілуін тежеу. Бұл изоферменттерде аллостериялық орталықтардың болуына байланыстыәртүрлі аминқышқылдарының радикалдары болуы мүмкін. Тиісінше, олардың кешеннің әсеріне реакциясы әртүрлі болады.
Қосымша
Көріп отырғаныңыздай, «екінші хабаршылар» аденилатциклаза жүйесіне және жоғарыда сипатталған процестерге қатысады. Фосфоинозид механизмі жұмыс істегенде, олар:
- Циклдік нуклеотидтер. Аденилатциклаза жүйесіндегідей олар c-GMP және c-AMP.
- Кальций иондары.
- Са-кальмодулин кешені.
- Диацилглицерол.
- Инозитолтрифосфаты. Бұл элемент сонымен қатар аденилатциклаза жүйесіндегі сигналды тасымалдауға қатысады.
Жоғарыда аталған медиаторлар қатысатын нысандардағы гормон молекулаларынан сигнал беру механизмдерінің бірнеше ортақ ерекшеліктері бар:
- Ақпаратты тасымалдау кезеңдерінің бірі белоктың фосфорлану процесі болып табылады.
- Іске қосу арнайы механизмдердің әсерінен тоқтайды. Оларды процеске қатысушылардың өздері іске қосады (теріс кері байланыс механизмдерінің әсерінен).
Қорытынды
Гормондар организмдегі физиологиялық функциялардың негізгі гуморальды реттеушісі қызметін атқарады. Олар ішкі секреция бездерінде немесе арнайы эндокриндік жасушаларда өндіріледі. Гормондар лимфаға, қанға бөлініп, мақсатты жасушаларға алыстан (эндокриндік) әсер етеді.
Қазіргі уақытта бұл молекулалардың қасиеттеріжақсы зерттелген. Олардың биосинтезінің процестері белгілі, сонымен қатар организмге әсер етудің негізгі механизмдері. Дегенмен, гормондар мен басқа қосылыстардың өзара әрекеттесу ерекшеліктеріне қатысты әлі де ашылмаған көптеген құпиялар бар.
