Системата на аденилат циклазата е какво?

Хормоните действат като интегриращи елементи, свързващи различни регулаторни механизми и метаболитния процес в органите. Те играят ролята на химически посредници, като осигуряват предаването на сигнали, произхождащи от различни органи и от централната нервна система. Клетките отговарят по различен начин ефект

Ormonov.

Чрез системата аденилат циклаза елементи влияят върху скоростта на биохимичните процеси в целевата клетка. Нека разгледаме тази система подробно.

Физиологичен ефект

Отговорът на клетките на действието на хормоните зависи от неговата химическа структура, а също така тип клетки, на която той действа.

Концентрацията на хормоните в кръвта е ниска. Да тичам механизъм на активиране на ензима, включващ системата аденилат циклаза те трябва да бъдат разпознати и след това да се свързват с специфични за рецепторите специфични протеини.

Физиологичният ефект се определя от различни фактори, например концентрацията на хормона. Тя се определя от степента на нейното инактивиране в гниене, което се извършва главно в черния дроб и скоростта на отделянето му заедно с метаболитите. Физиологичният ефект зависи от степента на афинитет на хормона към протеиновите носители. Щитовидните и стероидните елементи се движат по протежението на кръвта заедно с протеините. Определящите фактори са и броят и типът на рецепторите на целевите клетки.

Стимулиращи сигнали

Процесите на синтез и секреция на хормони се стимулират от вътрешни и външни импулси, насочени към централната нервна система. Според невроните, тези сигнали влизат в хипоталамуса. Тук те стимулират синтеза на статини и лирини (хормони, освобождаващи пептидите). Те, от своя страна, инхибират (стимулират) или стимулират синтеза и секрецията на елементите в предния lobe на хипофизната жлеза. Тези химикали се наричат ​​тройни хормони. Те стимулират производството и отделянето на елементи в периферните жлези с вътрешна секреция.

Знаци на хормоните

Подобно на другите сигнализиращи молекули, тези елементи споделят редица общи черти. хормони:

• Изолирани от клетките, които ги произвеждат, в извънклетъчното пространство.
• Не използвайте като източник на енергия.
• Те не са структурни елементи на клетките.
• Те имат способността да установят специфична връзка с клетките, които имат специфични рецептори за специфичен хормон.
• Те се отличават с висока биологична активност. Дори в малки концентрации, хормоните могат ефективно да повлияят на клетките.

Целеви клетки

Тяхното взаимодействие с хормоните се осигурява от специални рецепторни протеини. Те се намират на външната мембрана, в цитоплазмата, върху ядрената мембрана и други органи.

Във всеки протеинов рецептор има два домейна (сайтове). Поради тях се изпълняват следните функции:

• Признавайки хормона.
• Преобразуване и трансфер на получения импулс в клетката.

Характеристики на рецепторите

В една от домените на протеина има област допълваща (допълваща) към някакъв елемент на сигналната молекула. Рецепторното свързване с него е подобно на процеса на образуване на комплекс ензим-субстрат и се определя от индикатора на афинитетната константа.

Повечето от рецепторите досега не са достатъчно изучени. Това се дължи на сложността на тяхното изолиране и пречистване, както и на изключително ниското съдържание в клетките на всеки тип рецептор. Известно е обаче, че взаимодействието на хормоните с рецепторите е от физико-химичен характер. между тях се образуват хидрофобни и електростатични връзки.

Взаимодействието на хормона и рецептора е придружено от конформационни промени на последния. В резултат на това се активира комплексът на сигналната молекула с рецептора. Като е в активно състояние, той може да предизвика специфичен вътреклетъчен отговор на входящия сигнал. Ако синтеза или способността на рецепторите да взаимодействат със сигналните молекули е нарушена, съществуват заболявания - ендокринни смущения.

Те могат да бъдат свързани с:

• Недостатъчен синтез.
• Промяна в структурата на белтъчните рецептори (генетични нарушения).
• Блокиране на рецепторите чрез антитела.

Видове взаимодействие

Те се различават в зависимост от структурата на молекулата на хормона. Ако е липофилен, той може да проникне през липидния слой във външната мембрана на мишените. Пример за това са стероидните хормони. Ако размерите на молекулата са значителни, тя не може да проникне в клетката. Съответно, рецепторите за липофилни хормони се намират вътре в мишените и за хидрофилните хормони - външни, на външната мембрана.

"Втори посредник"

Отговорът на хормоналния сигнал от хидрофилните молекули се осигурява от вътреклетъчния механизъм на импулсно предаване. Тя функционира за сметка на така наречените втори посредници. Обратно, молекулите на хормоните са много разнообразни във форма.

Като "вторият месинджър" действа циклични нуклеотиди (сАМР и цГМФ) калмодулин (калций-свързващ протеин), калциеви, инозитол трифосфат, ензими, участващи в синтеза на циклични нуклеотиди и протеин фосфорилирането.

Действието на хормоните през системата на аденилат циклазата

Има два основни начина за прехвърляне на импулс към целевите клетки от сигнализиращи елементи:

• Система на аденилат (гуанилат циклаза).
• Фосфоинозисен механизъм.

В схема на хормони чрез системата аденилат циклаза включва: G протеин, протеин киназа, рецепторен протеин, гуанозин трифосфат, аденилат хептазен ензим. В допълнение към тези вещества, ATP е необходимо за нормалното функциониране на системата.

Рецепторът, протеинът G, близо до който се намират GTP и аденилат циклазата, са вградени в клетъчната мембрана. Тези елементи са в разединено състояние. След образуването на комплекса на сигналната молекула и рецепторния протеин, конформацията на G протеина се променя. В резултат на това една от нейните субединици придобива способността да взаимодейства с GTP.

Полученият комплекс "G протеин + GTP" активира аденилат циклазата. То от своя страна започва да трансформира молекулите на АТР в сАМР. Той е в състояние да активира специфични ензими - протеин кинази. Поради това се катализират реакциите на фосфорилиране на различни протеинови молекули с участието на АТФ. Съставът на протеините в този случай включва остатъците от фосфорна киселина.

Поради механизма на действие на хормоните в системата на аденилат циклазата, активността на фосфорилирания протеин се променя. В различните типове клетки ефектът е върху протеини с различна функционална активност: ядрени или мембранни молекули, както и ензими. В резултат на фосфорилирането протеините могат да станат функционално активни или неактивни.

Система на аденилат циклазата: биохимия

Поради взаимодействията, описани по-горе, скоростта на биохимичните процеси в целта варира.

Трябва да се каже за незначителната продължителност на активирането аденилат циклаза система. кратко се дължи на факта, че в G протеин след активиране с ензима GTP-ase активност започва да се проявява. То възстановява конформацията след хидролизата на GTP и престава да повлиява аденилат циклазата. Това води до спиране на реакцията на образуване на сАМР.

инхибиране

Освен директните участници аденилат циклаза система, в някои мишени има рецептори, свързани с молекули G, което води до инхибиране на ензима. Аденилацетилазата се инхибира от комплекса "GTP + G протеин".

Когато се спре производството на сАМР, фосфолизата незабавно спира. Докато съществуват молекули, активирането на протеин киназите ще продължи. За да се спре действието на сАМР клетки, използвайте специален ензим - фосфодиестераза. Той катализира хидролизата на 3 `, 5`-цикло-AMP до AMP.

Някои съединения, които оказват подтискащ ефект върху фосфодиестеразата (например теофилин, кофеин), допринасят за запазването и повишаването на концентрацията на цикло-АМР. Под въздействието на тези вещества продължителността на активирането система за предаване на аденилат циклаза. С други думи, действието на хормона се подобрява.

Инозитол трифосфат

с изключение на система за сигнална трансдукция на аденилат циклаза, има друг механизъм за предаване на сигнала. Той включва калциеви йони и инозитол трифосфат. Последното е вещество, получено от инозитолфосфатид (сложен липид).

Инозитол трифосфатът се образува под въздействието на фосфолипаза "С", специален ензим, който се активира чрез конформационни промени във вътреклетъчния домен на рецептора на клетъчната мембрана.

Поради действието на този ензим, фосфоетерната връзка на фосфатидил-инозитол-4,5-бисфосфатната молекула се хидролизира. В резултат на това се образува инозитол трифосфат и диацилглицерин. Образованието им от своя страна води до увеличаване на съдържанието йонизиран калций в клетка. Това подпомага активирането на различни калциево зависими протеинови молекули, включително протеин киназа.

В този случай, както при стартирането аденилат циклаза система, фосфорилирането на протеините действа като един от етапите на импулсното прехвърляне в клетката. Това води до физиологична реакция на клетката на действието на хормона.

Елемент за свързване

При функционирането на механизма на фосфоинозитид участва специален протеин, калмодулин. Една трета от неговия състав се формира от отрицателно заредени аминокиселини (Asn, Glu). В тази връзка тя е в състояние активно да свързва Ca + 2.

В една молекула калмодолин има 4 свързващи места. В резултат на взаимодействието с Са + 2, конформационните промени започват в молекулата на калмодулин. В резултат на комплекс "Са + 2-калмодулин" придобива способността да регулира активността на много ензими фосфодиестераза, аденилат циклаза, Са + 2, на Mg 2 + - ATPase, както и различните протеин кинази.

нюанси

В различни клетки под влияние на комплекс "Са + 2-калмодулин" на изоензими на ензима (например, аденилат циклаза тип) в един от случаите се наблюдава активиране, а в другата - инхибиране на образуването на сАМР. Това се дължи на факта, че алостеричните центрове в изоензимите могат да включват различни аминокиселинни радикали. Съответно, отговорът им на въздействието на комплекса ще бъде различен.

допълнително

Както може да се види, в аденилат циклаза система, и "вторите посредници" участват в описаните по-горе процеси. При функционирането на механизма на фосфоинозитид те са:

• Циклични нуклеотиди. Както в аденилат циклаза система те са c-HMF и c-AMP.
• Калциеви йони.
• Комплекс "Са-калмодулин".
• Диацилглицеролова.
• Инозитол трифосфат. Този елемент също участва в предаването на сигнала през 2007 г аденилат циклаза система.

Механизмите на сигнализиране от хормонални молекули вътре в цели с участието на горепосочените посредници имат няколко общи черти:

• Тъй като един от етапите на информационния трансфер е процесът на протеиново фосфорилиране.
• Активирането спира под влиянието на специални механизми. Те се задействат от участниците в самите процеси (под влиянието на механизмите за отрицателна обратна връзка).

заключение

Хормоните действат като основни хуморални регулатори на физиологичните функции в тялото. Те се произвеждат в ендокринните жлези или се произвеждат от специфични ендокринни клетки. Хормоните се секретират в лимфата, кръвта и имат далечен (ендокринен) ефект върху целевите клетки.

Понастоящем свойствата на тези молекули са напълно проучени. Известни са процесите на тяхната биосинтеза, както и основните механизми на влияние върху тялото. Въпреки това, все още има много неразкрити мистерии, свързани с особеностите на взаимодействието между хормоните и другите съединения.