وصف قصير:

مادة تعليمية في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية: تركيب ووظائف الأغشية البيولوجية.

الوحدة 4: هيكل ووظائف الأغشية البيولوجية

_المواضيع _

4.1 الخصائص العامة للأغشية. هيكل وتكوين الأغشية

4.2 نقل المواد عبر الأغشية

4.3. إشارات عبر الغشاء _

أهداف التعلم تكون قادرة على:

1. تفسير دور الأغشية في تنظيم التمثيل الغذائي ، ونقل المواد إلى الخلية وإزالة المستقلبات.

2. شرح الآليات الجزيئية لعمل الهرمونات وجزيئات الإشارات الأخرى على الأعضاء المستهدفة.

يعرف:

1. بنية الأغشية البيولوجية ودورها في التمثيل الغذائي والطاقة.

2. الطرق الرئيسية لنقل المواد عبر الأغشية.

3. المكونات والمراحل الرئيسية للتأشير عبر الغشاء للهرمونات ، الوسطاء ، السيتوكينات ، الإيكوسانويدات.

الموضوع 4.1.1 الخصائص العامة للأغشية.

هيكل وتكوين الأغشية

جميع الخلايا والعضيات داخل الخلايا محاطة بأغشية تلعب دورًا مهمًا في تنظيمها الهيكلي وعملها. المبادئ الأساسية لبناء جميع الأغشية هي نفسها. ومع ذلك ، فإن غشاء البلازما ، وكذلك أغشية الشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، والميتوكوندريا والنواة ، لها سمات هيكلية مهمة ، فهي فريدة من نوعها في تكوينها وفي طبيعة وظائفها.

غشاء:

افصل الخلايا عن البيئة وقسمها إلى مقصورات (مقصورات) ؛

تنظيم نقل المواد إلى الخلايا والعضيات والعكس صحيح ؛

توفير خصوصية الاتصالات بين الخلايا ؛

يتلقون إشارات من البيئة.

يساعد الأداء المنسق لأنظمة الأغشية ، بما في ذلك المستقبلات والإنزيمات وأنظمة النقل ، في الحفاظ على التوازن الخلوي والاستجابة السريعة للتغيرات في حالة البيئة الخارجية من خلال تنظيم التمثيل الغذائي داخل الخلايا.

تتكون الأغشية البيولوجية من دهون وبروتينات مرتبطة ببعضها البعض غير تساهميةالتفاعلات. قاعدة الغشاء طبقة دهنية مزدوجةوالتي تشمل جزيئات البروتين (الشكل 4.1). تتكون الطبقة الدهنية الثنائية من صفين البرمائياتالجزيئات التي يتم إخفاء "ذيولها" الكارهة للماء بالداخل ، وتتحول المجموعات المحبة للماء - "الرؤوس" القطبية إلى الخارج وتتصل بالوسط المائي.

1. دهون الغشاء.تحتوي الدهون الغشائية على كل من الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة. الأحماض الدهنية غير المشبعة شائعة مرتين مثل الأحماض الدهنية المشبعة ، وهو ما يحدد سيولةالأغشية والتوافق التوافقي لبروتينات الغشاء.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الدهون في الأغشية - الدهون الفوسفورية ، والشحميات السكرية والكوليسترول (الشكل 4.2 - 4.4). غالبا ما وجدت Glycerophospholipids هي مشتقات حمض الفوسفاتيدك.

أرز. 4.1 المقطع العرضي لغشاء البلازما

أرز. 4.2 الجلسرين الفوسفوليبيد.

حمض الفوسفاتيديك هو فوسفات دياسيل جلسرين. R 1 ، R 2 - جذور الأحماض الدهنية (ذيول كارهة للماء). ترتبط بقايا الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة بذرة الكربون الثانية من الجلسرين. "الرأس" القطبي عبارة عن بقايا حمض الفوسفوريك ومجموعة ماء من السيرين أو الكولين أو الإيثانولامين أو الإينوزيتول المرتبطة به

هناك أيضا دهون - مشتقات سفينجوزين الكحول الأميني.

سفينجوزين الكحول الأميني عند الأسيلة ، أي ربط حمض دهني بمجموعة NH 2 ، يتحول إلى سيراميد. يتميز السيراميد بمخلفاته من الأحماض الدهنية. يمكن ربط المجموعات القطبية المختلفة بمجموعة OH للسيراميد. اعتمادًا على بنية "الرأس" القطبي ، يتم تقسيم هذه المشتقات إلى مجموعتين - الدهون الفوسفورية والجليكوليبيدات. يشبه هيكل المجموعة القطبية من سفينجوفوسفوليبيدات (سفينجوميلين) جليسيروفوسفوليبيد. تم العثور على العديد من sphingomyelins في أغلفة المايلين من الألياف العصبية. الجليكوليبيدات هي مشتقات كربوهيدراتية للسيراميد. اعتمادًا على بنية مكون الكربوهيدرات ، تتميز cerebrosides و gangliosides.

الكوليستروليوجد في أغشية جميع الخلايا الحيوانية ، فهو يقوي الأغشية ويقللها سيولة(سيولة). يقع جزيء الكوليسترول في المنطقة الكارهة للماء من الغشاء الموازي لـ "ذيول" الكارهة للماء من جزيئات الفوسفور والسليكوليبيد. مجموعة الهيدروكسيل من الكوليسترول ، وكذلك "رؤوس" الفوسفور والجليكوليبيدات المحبة للماء ،

أرز. 4.3 مشتقات سفينجوزين الكحول الأميني.

سيراميد - سفينجوزين أسيلتي (R 1 - جذور الأحماض الدهنية). تشمل الفسفوليبيدات السفينجوميلين ، حيث تتكون المجموعة القطبية من بقايا حمض الفوسفوريك والكولين أو الإيثانولامين أو السيرين. المجموعة المحبة للماء ("الرأس" القطبي) من الجليكوليبيدات هي بقايا كربوهيدرات. تحتوي المبيدات الحشرية على بقايا خطية أحادية أو قليلة السكاريد. تشتمل تركيبة الغانجليوسيدات على قليل السكاريد المتفرّع ، إحدى الوحدات الأحادية منها NANK - N-acetylneuraminic acid

تواجه مرحلة الماء. النسبة المولية للكوليسترول والدهون الأخرى في الأغشية هي 0.3-0.9. هذه القيمة لها أعلى قيمة للغشاء السيتوبلازمي.

تؤدي الزيادة في محتوى الكوليسترول في الأغشية إلى تقليل حركة سلاسل الأحماض الدهنية ، مما يؤثر على قابلية توافق البروتينات الغشائية ويقلل من إمكانية حدوثها. الانتشار الجانبي.مع زيادة سيولة الأغشية الناتجة عن عمل المواد المحبة للدهون عليها أو بيروكسيد الدهون ، تزداد نسبة الكوليسترول في الأغشية.

أرز. 4.4. موقع في غشاء الفسفوليبيدات والكوليسترول.

يتكون جزيء الكوليسترول من نواة جامدة كارهة للماء وسلسلة هيدروكربونية مرنة. "الرأس" القطبي هو مجموعة OH في ذرة الكربون الثالثة من جزيء الكوليسترول. للمقارنة ، يوضح الشكل تمثيل تخطيطي للفوسفوليبيد الغشاء. الرأس القطبي لهذه الجزيئات أكبر بكثير وله شحنة

يختلف تكوين الأغشية الدهني ، ويبدو أن محتوى هذا أو ذاك من الدهون يتحدد من خلال تنوع الوظائف التي تؤديها هذه الجزيئات في الأغشية.

الوظائف الرئيسية للدهون الغشائية هي:

أنها تشكل طبقة ثنائية الدهون - الأساس الهيكلي للأغشية ؛

توفير البيئة اللازمة لعمل بروتينات الغشاء ؛

المشاركة في تنظيم نشاط الإنزيم ؛

تعمل بمثابة "مرساة" للبروتينات السطحية ؛

المشاركة في نقل الإشارات الهرمونية.

يمكن أن تؤدي التغييرات في بنية الطبقة الدهنية الثنائية إلى تعطيل وظائف الغشاء.

2. بروتينات الغشاء.بروتينات الغشاء تختلف في موقعها في الغشاء (الشكل 4.5). يجب أن تكون بروتينات الغشاء التي تتلامس مع المنطقة الكارهة للماء للطبقة الدهنية الثنائية برمائية ، أي لها مجال غير قطبي. تتحقق البرمائية بسبب حقيقة أن:

تكون بقايا الأحماض الأمينية الملامسة للطبقة الدهنية الثنائية في الغالب غير قطبية ؛

ترتبط العديد من بروتينات الغشاء تساهميًا بمخلفات الأحماض الدهنية (المؤلفة).

توفر بقايا الأسيل للأحماض الدهنية المرتبطة بالبروتين "ترسيخه" في الغشاء وإمكانية الانتشار الجانبي. بالإضافة إلى ذلك ، تخضع بروتينات الغشاء لتعديلات ما بعد الترجمة مثل الارتباط بالجليكوزيل والفسفرة. يحميها الارتباط بالجليكوزيل للسطح الخارجي للبروتينات المتكاملة من التلف بواسطة البروتياز في الفضاء بين الخلايا.

أرز. 4.5 بروتينات الغشاء:

1 ، 2 - بروتينات متكاملة (عبر الغشاء) ؛ 3 ، 4 ، 5 ، 6 - بروتينات سطحية. في البروتينات المتكاملة ، يتم تضمين جزء من سلسلة البولي ببتيد في طبقة الدهون. تلك الأجزاء من البروتين التي تتفاعل مع سلاسل الأحماض الدهنية الهيدروكربونية تحتوي في الغالب على أحماض أمينية غير قطبية. يتم إثراء مناطق البروتين الموجودة في منطقة "الرؤوس" القطبية بمخلفات الأحماض الأمينية المحبة للماء. ترتبط بروتينات السطح بالغشاء بطرق مختلفة: 3 - مرتبطة ببروتينات متكاملة ؛ 4 - تعلق على "الرؤوس" القطبية للطبقة الدهنية ؛ 5 - "مثبت" في الغشاء بمجال طرفي قصير كاره للماء ؛ 6 - "مثبت" في الغشاء باستخدام بقايا أسيل مرتبطة تساهميًا

تختلف الطبقات الخارجية والداخلية لنفس الغشاء في تكوين الدهون والبروتينات. تسمى هذه الميزة في بنية الأغشية عدم تناسق الغشاء.

قد تشارك بروتينات الغشاء في:

النقل الانتقائي للمواد داخل وخارج الخلية ؛

انتقال الإشارات الهرمونية.

تشكيل "حفر حدودية" تشارك في عملية الالتقام الخلوي وإخراج الخلايا ؛

تفاعلات مناعية

كإنزيمات في تحولات المواد ؛

تنظيم الاتصالات بين الخلايا التي توفر تكوين الأنسجة والأعضاء.

الموضوع 4.2. نقل المواد عبر الأغشية

تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية للأغشية في تنظيم نقل المواد داخل وخارج الخلية ، والاحتفاظ بالمواد التي تحتاجها الخلية وإزالة المواد غير الضرورية. يمكن أن يتم نقل الأيونات والجزيئات العضوية عبر الأغشية على طول تدرج تركيز - النقل السلبيوضد تدرج التركيز - النقل النشط.

1. النقل السلبيبالطرق التالية (الشكل 4.6 ، 4.7):

أرز. 4.6 آليات نقل المواد عبر الأغشية على طول تدرج التركيز

النقل السلبي انتشار الأيونات عبر قنوات البروتين ،على سبيل المثال ، انتشار H + ، Ca 2+ ، N + ، K +. يتم تنظيم عمل معظم القنوات بواسطة روابط محددة أو تغييرات في إمكانات الغشاء.

أرز. 4.7 قناة Ca2 + للغشاء الشبكي الإندوبلازمي الذي ينظمه إينوزيتول-1،4،5-ثلاثي الفوسفات (IF 3).

يتشكل IP 3 (إينوزيتول -1،4،5-ثلاثي الفوسفات) أثناء التحلل المائي لدهن الغشاء PIF 2 (فوسفاتيديلينوسيتول-4،5-بيسفوسفات) تحت تأثير إنزيم فوسفوليباز ج. بروتومرات قناة Ca 2 + للغشاء الشبكي الإندوبلازمي. يتغير تكوين البروتين وتفتح القناة - يدخل Ca 2 + إلى العصارة الخلوية للخلية على طول تدرج التركيز

2. النقل النشط. نشط الأساسييحدث النقل مقابل تدرج التركيز مع إنفاق طاقة ATP بمشاركة نقل ATPases ، على سبيل المثال Na + ، K + -ATPase ، H + -ATPase ، Ca 2 + -ATPase (الشكل 4.8). تعمل H + -ATPases كمضخات بروتون ، والتي تخلق بيئة حمضية في الجسيمات الحالة للخلية. بمساعدة Ca 2+ -ATPase للغشاء السيتوبلازمي وغشاء الشبكة الإندوبلازمية ، يتم الحفاظ على تركيز منخفض من الكالسيوم في العصارة الخلوية للخلية ويتم إنشاء مستودع داخل الخلايا لـ Ca 2+ في الميتوكوندريا والداخلي شبكية.

نشط ثانوييحدث النقل بسبب تدرج التركيز لإحدى المواد المنقولة (الشكل 4.9) ، والذي يتم إنشاؤه غالبًا بواسطة Na +، K + -ATPase ، والذي يعمل مع استهلاك ATP.

إن ارتباط مادة ذات تركيز أعلى بالمركز النشط للبروتين الحامل يغير شكلها ويزيد من تقارب المركب الذي يمر إلى الخلية مقابل تدرج التركيز. هناك نوعان من النقل الثانوي النشط: symport نشطو مضاد للميناء.

أرز. 4.8 آلية عمل Ca 2 + -ATPase

أرز. 4.9 النقل النشط الثانوي

3. نقل الجزيئات والجزيئات بمشاركة الأغشية - الالتقام الخلوي والإفراز الخلوي.

يحدث الانتقال من البيئة خارج الخلية إلى خلية الجزيئات الكبيرة ، مثل البروتينات ، والأحماض النووية ، والسكريات المتعددة ، أو حتى الجزيئات الأكبر من خلال الالتقام.يحدث ارتباط المواد أو المجمعات الجزيئية العالية في مناطق معينة من غشاء البلازما ، والتي تسمى حفر مبطنة.يسمح الالتقام الخلوي ، الذي يحدث بمشاركة مستقبلات مدمجة في الحفر الحدودية ، للخلايا بامتصاص مواد معينة ويسمى الالتقام المعتمد على المستقبلات.

تُفرز الجزيئات الضخمة ، مثل هرمونات الببتيد ، والإنزيمات الهاضمة ، وبروتينات المصفوفة خارج الخلية ، ومجمعات البروتين الدهني ، في الدم أو الفضاء بين الخلايا عن طريق طرد خلوي.يتيح أسلوب النقل هذا إزالة المواد التي تتراكم في الحبيبات الإفرازية من الخلية. في معظم الحالات ، يتم تنظيم خروج الخلايا عن طريق تغيير تركيز أيونات الكالسيوم في سيتوبلازم الخلايا.

الموضوع 4.3. إشارات عبر الغشاء

من الخصائص المهمة للأغشية القدرة على إدراك ونقل الإشارات من البيئة داخل الخلية. يحدث إدراك الخلايا للإشارات الخارجية عندما تتفاعل مع المستقبلات الموجودة في غشاء الخلايا المستهدفة. تعمل المستقبلات ، عن طريق ربط جزيء إشارة ، على تنشيط مسارات نقل المعلومات داخل الخلايا ، مما يؤدي إلى تغيير معدل عمليات التمثيل الغذائي المختلفة.

1. جزيء الإشارة ،يتفاعل بشكل خاص مع مستقبلات الغشاء رسول أساسي.تعمل المركبات الكيميائية المختلفة كمرسلين أساسيين - الهرمونات ، الناقلات العصبية ، الإيكوسانويدات ، عوامل النمو أو العوامل الفيزيائية ، مثل كمية الضوء. تنقل مستقبلات غشاء الخلية التي يتم تنشيطها بواسطة الرسل الأساسيين المعلومات المستلمة إلى نظام من البروتينات والإنزيمات التي تتشكل تتالي إرسال الإشارات،توفير تضخيم الإشارة عدة مئات من المرات. يمكن أن يكون زمن استجابة الخلية ، والذي يتكون من تنشيط أو تعطيل عمليات التمثيل الغذائي ، وتقلص العضلات ، ونقل المواد من الخلايا المستهدفة ، عدة دقائق.

غشاء مستقبلاتمقسمة إلى:

مستقبلات تحتوي على وحدة فرعية تربط المرسل الأساسي والقناة الأيونية ؛

مستقبلات قادرة على إظهار النشاط الحفزي ؛

المستقبلات التي ، بمساعدة بروتينات G ، تنشط تكوين رسل ثانوي (داخل الخلايا) ينقل إشارة إلى بروتينات وإنزيمات معينة في العصارة الخلوية (الشكل 4.10).

يمتلك المرسل الثاني وزنًا جزيئيًا صغيرًا ، وينتشر بمعدل مرتفع في العصارة الخلوية للخلية ، ويغير نشاط البروتينات المقابلة ، ثم ينقسم بسرعة أو يُزال من العصارة الخلوية.

أرز. 4.10. المستقبلات الموجودة في الغشاء.

يمكن تقسيم مستقبلات الغشاء إلى ثلاث مجموعات. المستقبلات: 1 - تحتوي على وحدة فرعية تربط جزيء الإشارة والقناة الأيونية ، على سبيل المثال ، مستقبلات الأسيتيل كولين على غشاء ما بعد المشبكي ؛ 2 - إظهار نشاط تحفيزي بعد إضافة جزيء إشارة ، على سبيل المثال ، مستقبل الأنسولين ؛ 3 ، 4 - إرسال إشارة إلى إنزيم adenylate cyclase (AC) أو phospholipase C (PLS) بمشاركة بروتينات G الغشائية ، على سبيل المثال ، أنواع مختلفة من مستقبلات الأدرينالين والأسيتيل كولين وجزيئات الإشارة الأخرى

دور رسل ثانويأداء الجزيئات والأيونات:

CAMP (الأدينوزين الدوري -3 "، 5"-مونوفوسفات) ؛

CGMP (جوانوزين دوري -3 "، 5"-مونوفوسفات) ؛

IP 3 (إينوزيتول - 1،4،5 - ثلاثي الفوسفات) ؛

DAG (دياسيل جلسرين) ؛

هناك هرمونات (الستيرويد والغدة الدرقية) ، والتي تمر عبر طبقة ثنائية الدهون ، أدخل الخليةوالتفاعل معها مستقبلات الخلايا.الفرق المهم من الناحية الفسيولوجية بين مستقبلات الغشاء وداخل الخلايا هو معدل الاستجابة للإشارة الواردة. في الحالة الأولى ، سيكون التأثير سريعًا وقصير الأجل ، في الحالة الثانية - بطيئًا ، ولكنه طويل الأمد.

مستقبلات البروتين جي

يؤدي تفاعل الهرمونات مع المستقبلات المقترنة ببروتين G إلى تنشيط نظام نقل إشارة فوسفات الإينوزيتول أو تغييرات في نشاط نظام تنظيم إنزيم الأدينيلات.

2. نظام إنزيم Adenylateيشمل (الشكل 4.11):

- متكاملبروتينات الغشاء السيتوبلازمي:

R s - مستقبل الرسول الأساسي - المنشط لنظام إنزيم أدينيلات (ACS) ؛

ص ؛ - مستقبل الرسول الأساسي - مثبط ACS ؛

إنزيم محلقة أدينيلات (AC).

- "راسية"البروتينات:

G s - بروتين ربط GTP ، يتكون من α ،-وحدات فرعية ، حيث (α ، -الوحدة الفرعية مرتبطة بجزيء الناتج المحلي الإجمالي ؛

أرز. 4.11. عمل نظام محلقة أدينيلات

G ؛ - بروتين رابط لـ GTP ، يتكون من وحدات فرعية αβγ ، حيث أ ؛ - ترتبط الوحدة الفرعية بجزيء الناتج المحلي الإجمالي ؛ - عصاري خلويإنزيم بروتين كيناز أ (PKA).

تسلسل أحداث تحويل إشارة المرسل الأساسي بواسطة نظام adenylate cyclase

يحتوي المستقبل على مواقع ربط للرسول الأساسي على السطح الخارجي للغشاء وبروتين G (α ، βγ-GDP) على السطح الداخلي للغشاء. يؤدي تفاعل منشط نظام إنزيم الأدينيلات ، مثل هرمون مع مستقبلات (R) ، إلى تغيير في شكل المستقبل. تقارب مستقبلات G ..- يزداد البروتين. إن ارتباط معقد مستقبلات الهرمونات بـ GS-GDP يقلل من تقارب البروتين α ، -الوحدة الفرعية لـ G ..- للناتج المحلي الإجمالي ويزيد من تقارب GTP. في الموقع النشط للوحدة الفرعية α ، يتم استبدال الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP. يؤدي هذا إلى تغيير في شكل الوحدة الفرعية α ، وانخفاض تقاربها للوحدات الفرعية. تتحرك الوحدة الفرعية المنفصلة α ، -GTP أفقياً في الطبقة الدهنية من الغشاء إلى الإنزيم أدينيلات سيكليس.

يؤدي تفاعل α ، -GTP مع المركز التنظيمي لـ adenylate cyclase إلى تغيير شكل الإنزيم ، ويؤدي إلى تنشيطه وزيادة معدل تكوين المرسل الثاني - cyclic adenosine-3،5'-monophosphate (cAMP) من ATP. يزداد تركيز cAMP في الخلية. يمكن أن ترتبط جزيئات cAMP بشكل عكسي بالوحدات الفرعية التنظيمية لبروتين كيناز A (PKA) ، والتي تتكون من وحدتين تنظيميتين (R) ووحدتين فرعيتين (C) - (R 2 C 2). لا يمتلك المركب R 2 C 2 نشاطًا إنزيميًا. يتسبب ارتباط cAMP بالوحدات الفرعية التنظيمية في حدوث تغيير في شكلها وفقدان التكامل مع الوحدات الفرعية C. تكتسب الوحدات الفرعية التحفيزية النشاط الأنزيمي.

بروتين كيناز أ النشط ، بمساعدة ATP ، فسفوريلات بروتينات معينة في بقايا السيرين والثريونين. تزيد فسفرة البروتينات والإنزيمات أو تقلل من نشاطها ، وبالتالي يتغير معدل عمليات التمثيل الغذائي التي تشارك فيها.

تنشيط جزيء الإشارة لمستقبل R يحفز عمل بروتين Gj ، الذي يعمل وفقًا لنفس القواعد المطبقة على G ..- البروتين. ولكن عندما تتفاعل الوحدة الفرعية α i -GTP مع محلقة adenylate ، يتناقص نشاط الإنزيم.

تثبيط إنزيم محلقة الأدينيلات وبروتين كيناز أ

تبدأ الوحدة الفرعية α ، في مجمع مع GTP ، عند التفاعل مع محلقة adenylate ، في إظهار النشاط الأنزيمي (GTP-phosphatase) ، فهي تحلل GTP. يبقى جزيء الناتج المحلي الإجمالي الناتج في المركز النشط للوحدة الفرعية α ، ويغير شكلها ويقلل من تقاربها مع التيار المتردد. مجمع AC و α ، ينفصل -GDP ، α ، -GDP مدرج في G ..- البروتين. يؤدي فصل α ، -GDP من محلقة الأدينيلات إلى تعطيل الإنزيم وإيقاف تخليق cAMP.

فوسفوديستراز- يقوم الإنزيم "الراسخ" للغشاء السيتوبلازمي بتحليل جزيئات cAMP المشكلة سابقًا إلى AMP. يؤدي انخفاض تركيز cAMP في الخلية إلى انقسام مركب cAMP 4 K "2 ويزيد من تقارب الوحدتين الفرعيتين R و C ، ويتشكل شكل غير نشط من PKA.

الإنزيمات والبروتينات المفسفرة فسفاتاز البروتين الفسفوريتنتقل إلى الشكل منزوع الفسفرة ، يتغير شكلها ونشاطها ومعدل العمليات التي تشارك فيها هذه الإنزيمات. نتيجة لذلك ، يعود النظام إلى حالته الأصلية ويكون جاهزًا للتفعيل مرة أخرى عندما يتفاعل الهرمون مع المستقبل. وبالتالي ، يتم ضمان تطابق محتوى الهرمون في الدم وشدة استجابة الخلايا المستهدفة.

3. مشاركة نظام محلقة الأدينيلات في تنظيم التعبير الجيني.العديد من هرمونات البروتين: الجلوكاجون ، الفازوبريسين ، هرمون الغدة الجار درقية ، وما إلى ذلك ، والتي تنقل إشاراتها عبر نظام إنزيم الأدينيلات ، لا يمكن أن تسبب فقط تغييرًا في معدل التفاعلات عن طريق فسفرة الإنزيمات الموجودة بالفعل في الخلية ، ولكن أيضًا تزيد أو تنقص عددها من خلال تنظيم التعبير الجيني (الشكل 4.12). يمكن أن ينتقل بروتين كيناز أ النشط إلى النواة ويؤدي إلى فسفوريلات عامل النسخ (CREB). انضمام الفوسفوريك

أرز. 4.12. يؤدي مسار إنزيم Adenylate cyclase إلى التعبير عن جينات معينة

تزيد البقايا من تقارب عامل النسخ (CREB- (P) للتسلسل المحدد للمنطقة التنظيمية لـ DNA-CRE (عنصر استجابة cAMP) وتحفز التعبير عن جينات بروتينية معينة.

يمكن أن تكون البروتينات المُصنَّعة عبارة عن إنزيمات ، تؤدي الزيادة في كميتها إلى زيادة معدل تفاعلات عمليات التمثيل الغذائي ، أو ناقلات الغشاء التي تضمن دخول أو خروج أيونات معينة أو ماء أو مواد أخرى من الخلية.

أرز. 4.13. نظام فوسفات الإينوزيتول

يتم توفير عمل النظام عن طريق البروتينات: كالمودولين ، إنزيم بروتين كيناز C ، كا 2 + - كينازات بروتين تعتمد على الكالمودولين ، قنوات Ca 2 + من غشاء شبكية إندوبلازمية ، Ca 2 + -ATPase من الخلايا وأغشية الميتوكوندريا.

تسلسل أحداث تحويل إشارة المرسل الأولي بواسطة نظام فوسفات الإينوزيتول

يؤدي ارتباط منشط نظام فوسفات الإينوزيتول بالمستقبل (R) إلى تغيير في شكله. يزداد تقارب مستقبلات البروتين Gf ls. إن ارتباط معقد مستقبلات الرسول الأولي بـ Gf ls-GDP يقلل من تقارب الوحدة الفرعية af ls للناتج المحلي الإجمالي ويزيد من تقارب GTP. في الموقع النشط ، يتم استبدال الوحدة الفرعية af ls من الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP. يؤدي هذا إلى حدوث تغيير في شكل الوحدة الفرعية af ls وانخفاض تقارب الوحدات الفرعية ، ويحدث تفكك بروتين Gf ls. تتحرك الوحدة الفرعية المنفصلة af ls-GTP جانبياً عبر الغشاء إلى الإنزيم فسفوليباز ج.

يؤدي تفاعل aphls-GTP مع موقع ربط phospholipase C إلى تغيير شكل ونشاط الإنزيم ، ويزيد من معدل التحلل المائي لغشاء الخلية phospholipid - phosphatidylinositol-4،5-bisphosphate (FIF 2) (الشكل 4.14).

أرز. 4.14. التحلل المائي للفوسفاتيديلينوسيتول-4،5-ثنائي الفوسفات (FIF 2)

أثناء التفاعل ، يتم تكوين منتجين - رسل ثانوي للإشارة الهرمونية (رسل ثانوي): diacylglycerol ، الذي يبقى في الغشاء ويشارك في تنشيط إنزيم بروتين كيناز C ، و inositol-1،4،5-triphosphate (إذا كان 3) ، وهو مركب محب للماء ، يذهب إلى العصارة الخلوية. وبالتالي ، فإن الإشارة التي يتلقاها مستقبل الخلية تكون متشعبة. يرتبط IP 3 بمراكز محددة من قناة Ca 2+ لغشاء الشبكة الإندوبلازمية (E) ، مما يؤدي إلى تغيير في تكوين البروتين وفتح قناة Ca 2+. نظرًا لأن تركيز الكالسيوم في ER أعلى بحوالي 3-4 مرات من حيث الحجم في العصارة الخلوية ، بعد فتح قناة Ca 2+ ، فإنه يدخل العصارة الخلوية على طول تدرج التركيز. في حالة عدم وجود IF 3 في العصارة الخلوية ، يتم إغلاق القناة.

يحتوي العصارة الخلوية في جميع الخلايا على بروتين صغير يسمى كالمودولين ، والذي يحتوي على أربعة مواقع ربط Ca 2+. مع زيادة التركيز

الكالسيوم ، فإنه يرتبط بنشاط بالكالموديولين ، ويشكل مركب 4Са 2+ - كالموديولين. يتفاعل هذا المركب مع كينازات البروتين المعتمدة على الكالمودولين Ca 2+ والإنزيمات الأخرى ويزيد من نشاطها. المنشط Ca 2 + - بروتين كيناز المعتمد على الكالمودولين يعمل على فسفوريلات بعض البروتينات والإنزيمات ، ونتيجة لذلك يتغير نشاطها ومعدل عمليات التمثيل الغذائي التي تشارك فيها.

تؤدي زيادة تركيز Ca 2+ في العصارة الخلوية للخلية إلى زيادة معدل تفاعل Ca 2 + مع إنزيم عصاري خلوي غير نشط بروتين كيناز سي (PKC).إن ارتباط PKC بأيونات الكالسيوم يحفز حركة البروتين إلى غشاء البلازما ويسمح للإنزيم بالتفاعل مع "الرؤوس" سالبة الشحنة لجزيئات الفوسفاتيديل سيرين (PS) الغشائية. Diacylglycerol ، الذي يحتل مواقع محددة في بروتين كيناز C ، يزيد من تقاربه مع أيونات الكالسيوم. على الجانب الداخلي من الغشاء ، يتم تشكيل شكل نشط من PKC (PKC؟ Ca2 +؟ PS؟ DAG) ، والذي يفسفر إنزيمات معينة.

يكون تنشيط نظام IF قصير الأجل ، وبعد استجابة الخلية للمحفز ، يتم تعطيل الإنزيمات المعتمدة على الفوسفوليباز C وبروتين كيناز C و Ca2 + - كالموديولين. af ls - الوحدة الفرعية في مجمع مع GTP و phospholipase C تظهر نشاطًا إنزيميًا (GTP-phosphatase) ، فهي تحلل GTP. تفقد الوحدة الفرعية AF ls المرتبطة بالناتج المحلي الإجمالي تقاربها مع phospholipase C وتعود إلى حالتها الأصلية غير النشطة ، أي مدرج في مركب Gf ls-protein αβγ-GDP).

يؤدي فصل af ls-GDF عن phospholipase C إلى تعطيل الإنزيم والتحلل المائي لمحطات FIF 2. تؤدي الزيادة في تركيز Ca 2+ في العصارة الخلوية إلى تنشيط Ca 2+ -ATPase للشبكة الإندوبلازمية ، الغشاء السيتوبلازمي ، الذي "يضخ" Ca 2 + من العصارة الخلوية للخلية. تشارك ناقلات Na + / Ca 2 + - و H + / Ca 2 + - أيضًا في هذه العملية ، وتعمل وفقًا لمبدأ antiport النشط. يؤدي انخفاض تركيز الكالسيوم 2+ إلى تفكك وتعطيل الإنزيمات المعتمدة على الكالسيوم 2+ - كالموديولين ، بالإضافة إلى فقدان تقارب بروتين كيناز سي لدهون الغشاء وانخفاض نشاطه.

يمكن أن يتفاعل IP 3 و DAG نتيجة لتفعيل النظام مرة أخرى مع بعضهما البعض ويتحولان إلى فوسفاتيديلينوسيتول-4،5-بيسفوسفات.

يتم تحويل الإنزيمات والبروتينات المفسفرة تحت تأثير فوسفاتيز البروتين الفوسفوري إلى شكل مزوَّد بالفوسفور ، ويتغير شكلها ونشاطها.

5. المستقبلات الحفازة.المستقبلات التحفيزية هي إنزيمات. يمكن أن تكون منشطات هذه الإنزيمات هرمونات وعوامل نمو وسيتوكينات. في الشكل النشط ، تفسد إنزيمات المستقبلات بروتينات معينة في مجموعات -OH من التيروزين ، لذلك تسمى كينازات بروتين التيروزين (الشكل 4.15). من خلال آليات خاصة ، يمكن أن تنتقل الإشارة التي يستقبلها المستقبل الحفزي إلى النواة ، حيث تحفز أو تمنع التعبير عن جينات معينة.

أرز. 4.15. تفعيل مستقبلات الأنسولين.

إنزيمات فوسفاتيز فوسفاتيز البروتينات محددة البروتينات الفوسفاتية.

يقوم Phosphodiesterase بتحويل cAMP إلى AMP و cGMP إلى GMP.

GLUT 4 - ناقلات الجلوكوز في الأنسجة المعتمدة على الأنسولين.

تيروزين بروتين فوسفاتيز ديفوسفوريلاتس الوحدة الفرعية β للمستقبلات

الأنسولين

مثال على المستقبلات الحفزية مستقبلات الأنسولينوالتي تتكون من وحدتين فرعيتين أ واثنتين. توجد الوحدات الفرعية على السطح الخارجي لغشاء الخلية ، وتخترق الوحدات الفرعية طبقة الغشاء الثنائية. يتكون موقع ربط الأنسولين من المجالات N- الطرفية للوحدات الفرعية α. يقع المركز التحفيزي للمستقبل في المجالات داخل الخلايا للوحدات الفرعية β. يحتوي الجزء العصاري الخلوي من المستقبلات على العديد من بقايا التيروزين التي يمكن فسفرتها وإزالتها.

يؤدي ربط الأنسولين إلى موقع الربط المكون من وحدات فرعية أ إلى حدوث تغييرات توافقية تعاونية في المستقبل. تعرض الوحدات الفرعية نشاط التيروزين كيناز وتحفيز الفسفرة العابرة (الوحدة الفرعية الأولى الوحدة الفرعية الثانية والعكس بالعكس) في العديد من مخلفات التيروزين. تؤدي الفسفرة إلى تغيير في شحنة الإنزيم (Tyr-PA) والتشكيل وخصوصية الركيزة. فوسفوريلات Tyrosine-PK بعض البروتينات الخلوية ، والتي تسمى ركائز مستقبلات الأنسولين. بدورها ، تشارك هذه البروتينات في تنشيط سلسلة من تفاعلات الفسفرة:

فسفاتاز البروتين الفسفوري(FPF) ، الذي يزيل الفسفرة البروتينات الفوسفاتية المحددة ؛

فوسفوديستراز ،الذي يحول cAMP إلى AMP و cGMP إلى GMP ؛

GLUT 4- ناقلات الجلوكوز في الأنسجة المعتمدة على الأنسولين ، وبالتالي ، يزيد امتصاص الجلوكوز في خلايا الأنسجة العضلية والدهنية ؛

فوسفاتيز بروتين التيروزينالذي يزيل الفسفرة الوحدة الفرعية β لمستقبلات الأنسولين ؛

البروتينات التنظيمية النووية ، عوامل النسخ ،زيادة أو نقصان التعبير الجيني لبعض الإنزيمات.

تنفيذ التأثير عوامل النمويمكن إجراؤها باستخدام مستقبلات تحفيزية ، والتي تتكون من سلسلة عديد ببتيد واحدة ، ولكنها تشكل ثنائيات عند ربط المرسل الأساسي. جميع المستقبلات من هذا النوع لها مجال خارج الخلية glycosylated ، وغشاء (a-helix) ، ومجال سيتوبلازمي قادر على إظهار نشاط بروتين كينيز عند التنشيط.

يساهم التقسيم في تنشيط المجالات التحفيزية داخل الخلايا ، والتي تنفذ الفسفرة عبر الأوتوفوسفرة في بقايا الأحماض الأمينية للسيرين أو الثريونين أو التيروزين. يؤدي ارتباط بقايا الفوسفور إلى تكوين مواقع ارتباط لبروتينات عصارية خلوية محددة في المستقبلات وتفعيل سلسلة تحويل إشارة بروتين كينيز (الشكل 4.16).

تسلسل أحداث إرسال الإشارات للرسائل الأولية (عوامل النمو) بمشاركة بروتينات Ras- و Raf.

يؤدي ارتباط المستقبل (R) بعامل النمو (GF) إلى إضعافه وتكوينه عبر الفسفرة. يكتسب المستقبل الفسفوري ألفة لبروتين Grb2. يتفاعل مركب FR * R * Grb2 المتشكل مع بروتين SOS العصاري الخلوي. تغيير التشكل SOS

يضمن تفاعله مع بروتين غشاء Ras-GDF الراسخ. إن تكوين مجمع FR؟ R؟ Grb2؟ SOS؟ Ras-GDP يقلل من ألفة بروتين Ras للناتج المحلي الإجمالي ويزيد من تقارب GTP.

يؤدي استبدال الناتج المحلي الإجمالي بواسطة GTP إلى تغيير شكل بروتين Ras ، الذي يتم إطلاقه من المركب ويتفاعل مع بروتين Raf في منطقة الغشاء. يعرض مركب Ras – GTP – Raf نشاط بروتين كينيز ويفسفر إنزيم MEK كيناز. كيناز MEK المنشط بدوره فسفوريلات كيناز MAP في ثريونين وتيروزين.

الشكل 4.16. تتالي كينيز الخريطة.

المستقبلات من هذا النوع لها عامل نمو البشرة (EGF) ، عامل نمو الأعصاب (NGF) وعوامل نمو أخرى.

Grb2 - بروتين يتفاعل مع مستقبلات عامل النمو (بروتين ملزم لمستقبلات النمو) ؛ SOS (GEF) - عامل تبادل الناتج المحلي الإجمالي - GTP (عامل تبادل نيوكليوتيدات الجوانين) ؛ راس - جي بروتين (جوانيدين ثلاثي الفوسفاتيز) ؛ Raf-kinase - في شكله النشط - فسفرة MEK-kinase ؛ MEK كيناز - خريطة كيناز كيناز ؛ MAP kinase - بروتين كيناز منشط ميتوجين (بروتين كيناز منشط ميتوجين)

إن ارتباط مجموعة -PO 3 2 بجذور الأحماض الأمينية في MAP kinase يغير شحنتها وتشكلها ونشاطها. إنزيم فسفوريلات سيرين وبروتينات ثريونين محددة من الأغشية والعصارة الخلوية والنواة.

تؤثر التغييرات في نشاط هذه البروتينات على معدل عمليات التمثيل الغذائي ، وعمل الغشاء المنقسم ، والنشاط الانقسامي للخلايا المستهدفة.

المستقبلات ذات نشاط سيكلاز جوانيلاتيشار إليها أيضًا باسم المستقبلات الحفزية. جوانيلات سيكلازيحفز تكوين cGMP من GTP ، وهو أحد الرسل المهمين (الوسطاء) لإرسال الإشارات داخل الخلايا (الشكل 4.17).

أرز. 4.17. تنظيم نشاط إنزيم محلقة غوانيلات الغشاء.

إن محلقة الغوانيلات المرتبط بالغشاء (GC) عبارة عن بروتين سكري عبر الغشاء. يقع مركز الربط لجزيء الإشارة في المجال خارج الخلية ، ويعرض المجال داخل الخلايا في محلقة الجوانيلات نشاطًا تحفيزيًا نتيجة التنشيط

يؤدي ارتباط المرسل الأساسي بالمستقبل إلى تنشيط محلقة الجوانيلات ، والتي تحفز تحويل GTP إلى cyclic guanosine-3،5'-monophosphate (cGMP) ، وهو المرسل الثاني. يزيد تركيز cGMP في الخلية. يمكن أن ترتبط جزيئات cGMP بشكل عكسي بالمراكز التنظيمية لبروتين كيناز G (PKG5) ، والتي تتكون من وحدتين فرعيتين. أربعة جزيئات من cGMP تغير شكل ونشاط الإنزيم. يحفز بروتين كيناز جي النشط فسفرة بعض البروتينات والإنزيمات في العصارة الخلوية الخلوية. أحد الرسل الأساسيين لبروتين كيناز جي هو العامل الأذيني المدر للصوديوم (ANF) ، الذي ينظم توازن السوائل في الجسم.

6. انتقال الإشارات باستخدام المستقبلات داخل الخلايا.يمكن أن تنتشر الهرمونات الكارهة للماء (هرمونات الستيرويد وثيروكسين) عبر الأغشية ، لذلك توجد مستقبلاتها في العصارة الخلوية أو نواة الخلية.

ترتبط مستقبلات العصارة الخلوية ببروتين مرافق يمنع تنشيط المستقبلات المبكرة. تحتوي المستقبلات النووية والخلوية للستيرويد وهرمونات الغدة الدرقية على مجال ربط الحمض النووي الذي يضمن تفاعل معقد مستقبلات الهرمون مع المناطق التنظيمية للحمض النووي في النواة والتغيرات في معدل النسخ.

تسلسل الأحداث يؤدي إلى تغيير في معدل النسخ

يمر الهرمون عبر طبقة ثنائية الدهون في غشاء الخلية. في العصارة الخلوية أو النواة ، يتفاعل الهرمون مع المستقبل. يمر مركب مستقبلات الهرمون إلى النواة ويرتبط بتسلسل النوكليوتيدات التنظيمي للحمض النووي - محسن(الشكل 4.18) أو كاتم الصوت.يزداد توافر المروج لـ RNA polymerase عند التفاعل مع مُحسِّن أو ينقص عند التفاعل مع كاتم الصوت. تبعا لذلك ، فإن معدل نسخ بعض الجينات الهيكلية يزيد أو ينقص. يتم إطلاق mRNAs الناضجة من النواة. يزيد معدل ترجمة بعض البروتينات أو ينقص. تتغير كمية البروتينات التي تؤثر على التمثيل الغذائي والحالة الوظيفية للخلية.

في كل خلية ، هناك مستقبلات مدرجة في أنظمة محول إشارة مختلفة تقوم بتحويل جميع الإشارات الخارجية إلى إشارات داخل الخلايا. يمكن أن يختلف عدد المستقبلات لرسول أول معين من 500 إلى أكثر من 100000 لكل خلية. تقع على الغشاء عن بعد أو تتركز في مناطق معينة منه.

أرز. 4.18 انتقال الإشارة إلى المستقبلات داخل الخلايا

ب) من الجدول ، حدد الدهون المتضمنة في:

1. تفعيل بروتين كيناز سي

2. تفاعلات تشكيل DAG تحت تأثير فسفوليباز C

3. تكوين أغلفة المايلين من الألياف العصبية

ج) اكتب تفاعل التحلل المائي للدهون التي اخترتها في الفقرة 2 ؛

د) حدد أي من منتجات التحلل المائي متورط في تنظيم قناة Ca 2 + للشبكة الإندوبلازمية.

2. اختر الإجابات الصحيحة.

يمكن أن تتأثر قابلية التوافق للبروتينات الحاملة من خلال:

ب. التغيير في الجهد الكهربائي عبر الغشاء

ب- إرفاق جزيئات معينة د- تركيب الأحماض الدهنية لدهون الطبقة الثنائية هـ- كمية المادة المنقولة

3. مجموعة المباراة:

A. قناة الكالسيوم ER B. Ca 2 + -ATPase

دال كا + - الناقل المعتمد Ca 2 + D. N +، K + -ATPase

1. يحمل Na + على طول تدرج التركيز

2. يعمل بآلية الانتشار الميسر

3. يحمل Na + مقابل تدرج التركيز

4. نقل الجدول. 4.2 دفتر وتعبئته.

الجدول 4.2. أنظمة إنزيم أدينيلات و فوسفات الإينوزيتول

هيكل ومراحل العملية	نظام إنزيم أدينيلات	نظام فوسفات الإينوزيتول
مثال على برنامج المراسلة الأساسي للنظام
يتفاعل بروتين غشاء الخلية المتكامل بشكل متكامل مع المرسل الأساسي
إنزيم منشط للبروتين
نظام إنزيم مكون ثانوي (ه) رسول (ق)
الرسول (الرسول) الثانوي للنظام
إنزيم (إنزيمات) عصاري خلوي للنظام يتفاعل (هـ) مع مرسال ثان
آلية التنظيم (في هذا النظام) لنشاط إنزيمات المسارات الأيضية
آليات تقليل تركيز الرسل الثاني في الخلية المستهدفة
سبب انخفاض نشاط إنزيم الغشاء في نظام الإشارات

مهام التحكم الذاتي

1. مجموعة المباراة:

أ. الرمز السلبي ب. المنفذ السلبي

B. الإلتقام D. خروج الخلايا

د- النقل الأساسي النشط

1. يحدث انتقال مادة إلى الخلية مع جزء من غشاء البلازما

2. في نفس الوقت ، يتم تمرير مادتين مختلفتين في الخلية على طول تدرج التركيز

3. نقل المواد يتعارض مع تدرج التركيز

2. اختر الاجابة الصحيحة.

اي جي-وحدة البروتين G المرتبطة بـ GTP تنشط:

A. مستقبلات

ب. بروتين كيناز أ

B. Phosphodiesterase D. Adenylate cyclase E. Protein kinase C

3. اضبط المباراة.

دور:

A. ينظم نشاط المستقبل الحفاز B. ينشط phospholipase C

B. يحول بروتين كيناز أ إلى شكله النشط

د- يزيد من تركيز الكالسيوم 2+ في العصارة الخلوية للخلية E. ينشط بروتين كيناز ج

الرسول الثاني:

4. اضبط المباراة.

تسيير:

A. قادرة على الانتشار الجانبي في طبقة ثنائية الغشاء

B. بالاشتراك مع الرسول الأساسي ، فإنه ينضم إلى المحسن

B. يظهر النشاط الأنزيمي عند التفاعل مع الرسول الأساسي

G. قد تتفاعل مع G- بروتين

D. يتفاعل مع phospholipase C أثناء نقل الإشارة مستقبل:

1. الأنسولين

2. الأدرينالين

3. هرمون الستيرويد

5. أكمل مهمة "السلسلة":

أ) تتفاعل هرمونات الببتيد مع المستقبلات:

A. في العصارة الخلوية للخلية

بروتينات متكاملة لأغشية الخلايا المستهدفة

ب. في نواة الخلية

مرتبط تساهميًا بـ FIF 2

ب) يؤدي تفاعل هذا المستقبل مع الهرمون إلى زيادة التركيز في الخلية:

ألف هرمون

المستقلبات الوسيطة

ب. الرسل الثاني د. البروتينات النووية

في) يمكن أن تكون هذه الجزيئات:

أ. TAG B. GTP

باء- الخامس 2 د. كامب

ز) ينشطون:

A. محلقة Adenylate

B. Ca 2+ كالمودولين مستقل

ب- بروتين كيناز أ د فوسفوليباز ج

ه) يغير هذا الإنزيم معدل عمليات التمثيل الغذائي في الخلية عن طريق:

A. زيادة تركيز Ca 2 + في العصارة الخلوية B. فسفرة الإنزيمات المنظمة

تفعيل البروتين فوسفاتيز

تغييرات في التعبير عن جينات البروتين التنظيمي

6. أكمل مهمة "السلسلة":

أ) يؤدي ارتباط عامل النمو (GF) بالمستقبل (R) إلى:

A. التغييرات في توطين مجمع FR-R

B. Dimerization و transautophosphorylation للمستقبلات

B. تغيير في تشكيل المستقبل والتعلق ببروتين Gs D. حركة مجمع FR-R

ب) تزيد مثل هذه التغييرات في بنية المستقبلات من تقاربها مع البروتين السطحي للغشاء:

B. Raf D. Grb2

في) يزيد هذا التفاعل من احتمالية الارتباط بمركب البروتين العصاري الخلوي:

أ. Kalmodulina B. Ras

B. PCS D. SOS

ز) مما يزيد من تكامل المركب مع البروتين "الراسخ":

ه) يؤدي التغيير في شكل البروتين "الراسخ" إلى تقليل تقاربه من أجل:

A. cAMP B. GTP

B. GDF G. ATP

ه) يتم استبدال هذه المادة بما يلي:

أ. GDF B. AMP

ب. cGMP D. GTP

و) تعزز إضافة النوكليوتيدات تفاعل البروتين "الراسخ" مع:

أ. PKA B. Calmodulin

ح) هذا البروتين هو جزء من مركب الفوسفوريلات:

أ. MEK كيناز ب. بروتين كيناز ج

ب. بروتين كيناز أ د. خريطة كيناز

و) ينشط هذا الإنزيم بدوره:

A. MEK كيناز ب. بروتين كيناز G

بروتين راف D. MAP كيناز

ي) تزيد فسفرة البروتين من تقاربها من أجل:

أ. بروتينات استغاثة وراف ب. بروتينات تنظيمية نووية ب. كالمودولين د. مستقبلات نووية

ك) يؤدي تنشيط هذه البروتينات إلى:

أ.إزالة الفسفرة من GTP في المركز النشط لبروتين Ras B. انخفاض ألفة مستقبلات عامل النمو

B. زيادة معدل التخليق الحيوي للمصفوفة D. تفكك مجمع SOS-Grb2

م) نتيجة لهذا:

يتم تحرير بروتين A. SOS من المستقبلات

باء يحدث تفكك بروتومرات المستقبل (R)

ب. بروتين راس ينفصل عن بروتين راف

D. يزيد النشاط التكاثري للخلية المستهدفة.

معايير الإجابات على "مهام التحكم الذاتي"

1. 1-ب ، 2-أ ، 3-د

3. 1-B ، 2-D ، 3-D

4. 1-ج ، 2-د ، 3-ب

5. أ) ب ، ب) ج ، ج) د ، د) ج ، هـ) ب

6. أ) ب ، ب) د ، ج) د ، د) أ ، هـ) ب ، و) د ، ز) د ، ح) أ ، ط) د ، ي) ج ، ل) ج ، م) د

الشروط والمفاهيم الأساسية

1. هيكل ووظائف الأغشية

2. نقل المواد عبر الأغشية

3. السمات الهيكلية لبروتينات الغشاء

4 - أنظمة تحويل الإشارات عبر الغشاء (محلقة الأدينيلات ، فوسفات الإينوزيتول ، محلقة الغوانيلات ، المستقبلات الحفزية وداخل الخلايا)

5. الرسل الأساسيون

6. الرسل الثانويون (الوسطاء)

مهام العمل الرقابي

1. انظر الشكل. 4.19 وأكمل المهام التالية:

أ) اسم نوع النقل ؛

ب) ضبط ترتيب الأحداث:

A. Cl - يترك الخلية على طول تدرج التركيز

B. بروتين كيناز أ فسفرته الوحدة الفرعية R للقناة

تغييرات تشكيل الوحدة الفرعية R

د- حدوث تغييرات توافقية تعاونية في بروتين الغشاء

يتم تنشيط نظام إنزيم Adenylate

أرز. 4.19. عمل C1 - قناة البطانة المعوية.

R هو بروتين تنظيمي يتم تحويله إلى شكل فسفري بفعل بروتين كيناز أ (PKA)

ج) قارن أداء قناة Ca 2+ لغشاء الشبكة الإندوبلازمية وقناة Cl للخلية البطانية المعوية ، وملء الجدول. 4.3

الجدول 4.3. طرق تنظيم عمل القنوات

حل المشاكل

1. ينشط تقلص عضلة القلب Ca 2 + ، حيث يزداد محتواها في العصارة الخلوية للخلية بسبب عمل ناقلات الغشاء السيتوبلازمي المعتمدة على cAMP. في المقابل ، يتم تنظيم تركيز cAMP في الخلايا بواسطة جزيئي إشارة - الأدرينالين والأسيتيل كولين. علاوة على ذلك ، من المعروف أن الأدرينالين ، الذي يتفاعل مع مستقبلات بيتا 2 الأدرينالية ، يزيد من تركيز cAMP في خلايا عضلة القلب ويحفز النتاج القلبي ، والأسيتيل كولين ، الذي يتفاعل مع مستقبلات الكولين M 2 ، ويقلل من مستوى cAMP وانقباض عضلة القلب. اشرح لماذا اثنين من الرسل الأساسيين ، باستخدام نفس نظام تحويل الإشارة ، يستنبطان استجابة خلوية مختلفة. لهذا:

أ) تقديم مخطط تحويل الإشارة للأدرينالين والأستيل كولين ؛

ب) الإشارة إلى الاختلاف في تسلسل الإشارات لهؤلاء الرسل.

2. الأسيتيل كولين ، الذي يتفاعل مع مستقبلات الكولين M 3 للغدد اللعابية ، يحفز إطلاق Ca 2+ من ER. تضمن زيادة تركيز Ca 2+ في العصارة الخلوية خروج الحبيبات الإفرازية وإطلاق الشوارد وكمية صغيرة من البروتينات في القناة اللعابية. اشرح كيف يتم تنظيم قنوات Ca 2+ في ER. لهذا:

أ) اسم الرسول الثاني الذي يوفر فتح قنوات ER Ca 2+ ؛

ب) كتابة رد الفعل لتشكيل رسول ثان ؛

ج) تقديم مخطط نقل إشارة الغشاء للأستيل كولين ، أثناء التنشيط الذي يمكن أن -

3. حدد باحثو مستقبل الأنسولين تغيرًا مهمًا في جين أحد البروتينات ، وهو أحد ركائز مستقبلات الأنسولين. كيف سيؤثر الاضطراب في بنية هذا البروتين على عمل نظام إشارات الأنسولين؟ للإجابة على سؤال:

أ) إعطاء رسم تخطيطي لإشارات الغشاء للأنسولين ؛

ب) تسمية البروتينات والإنزيمات التي تنشط الأنسولين في الخلايا المستهدفة ، وبيان وظيفتها.

4. بروتين راس هو بروتين "راسخ" في الغشاء السيتوبلازمي. يتم تنفيذ وظيفة "المرساة" بواسطة بقايا 15 كربون من farnesyl H 3 C- (CH 3) C \ u003d CH-CH 2 - [CH 2 - (CH 3) C \ u003d CH-CH 2] 2 - ، والذي يرتبط بالبروتين بواسطة إنزيم farnesyltransferase أثناء التعديل اللاحق للترجمة. حاليًا ، تخضع مثبطات هذا الإنزيم لتجارب سريرية.

لماذا يؤدي استخدام هذه الأدوية إلى إعاقة نقل إشارة عامل النمو؟ من أجل إجابة:

أ) تقديم مخطط نقل الإشارة الذي يشمل بروتينات Ras ؛

ب) شرح وظيفة بروتينات راس وعواقب فشل أسيلها ؛

ج) احزر الأمراض التي تم تطوير هذه الأدوية لعلاجها.

5. ينشط هرمون الستيرويد كالسيتريول امتصاص الكالسيوم الغذائي عن طريق زيادة كمية البروتينات الحاملة Ca 2+ في خلايا الأمعاء. اشرح آلية عمل الكالسيتريول. لهذا:

أ) إعطاء مخطط عام لتوصيل إشارة هرمونات الستيرويد ووصف عملها ؛

ب) تسمية العملية التي تنشط الهرمون في نواة الخلية المستهدفة ؛

ج) الإشارة في عملية التخليق الحيوي للمصفوفة التي ستشارك فيها الجزيئات المُصنّعة في النواة ومكان حدوثها.

تتكون الهرمونات المحبة للماء من الأحماض الأمينية ، أو مشتقات الأحماض الأمينية. تترسب بكميات كبيرة في خلايا الغدد الصماء وتدخل الدم حسب الحاجة. يتم نقل معظم هذه المواد في مجرى الدم دون مشاركة حامليها. لذلك لا تستطيع الهرمونات المحبة للماء المرور عبر غشاء الخلية المحبة للدهون العملعلى الخلايا المستهدفة عن طريق الارتباط بمستقبل على غشاء البلازما.

مستقبلاتهي بروتينات غشائية متكاملة تربط مواد الإشارة على الجانب الخارجي من الغشاء ، وتولد إشارة جديدة على الجانب الداخلي من الغشاء عن طريق تغيير البنية المكانية.

هناك ثلاثة أنواع من المستقبلات:

1. مستقبلات من النوع الأولهي بروتينات لها سلسلة غشائية واحدة. يقع الموقع النشط لهذا الإنزيم الخيفي (العديد من كينازات بروتين التيروزين) على الجانب الداخلي من الغشاء. عندما يرتبط الهرمون بالمستقبل ، يتضاءل الأخير مع التنشيط المتزامن وفسفرة التيروزين في المستقبل. يرتبط بروتين ناقل الإشارة بالفوسفوتيروزين ، والذي ينقل إشارة إلى كينازات البروتين داخل الخلايا.
2. القنوات الأيونية.هذه هي بروتينات غشائية ، عند ارتباطها بروابط ، تكون مفتوحة لأيونات Na + أو K + أو Cl +. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الناقلات العصبية.
3. مستقبلات من النوع الثالث، إلى جانب بروتينات ربط GTP. تتضمن سلسلة الببتيد لهذه المستقبلات سبعة خيوط عبر الغشاء. تشير هذه المستقبلات عبر بروتينات ربط GTP (بروتين G) إلى بروتينات المستجيب. وظيفة هذه البروتينات هي تغيير التركيز رسل ثانوي(انظر أدناه).

يستلزم ارتباط الهرمون المحب للماء بمستقبلات الغشاء أحد ثلاثة متغيرات للاستجابة داخل الخلايا: 1) تنشيط مستقبلات التيروزين كينازات البروتين داخل الخلايا ، 2) تنشيط القنوات الأيونية يؤدي إلى تغيير في تركيز الأيونات ، 3) تنشيط المستقبلات مقترنًا ببروتينات ربط GTP تؤدي إلى تخليق المواد - الوسطاء ، رسل ثانوي. جميع أنظمة تحويل الإشارات الهرمونية الثلاثة مترابطة.

ضع في اعتبارك نقل الإشارات بواسطة بروتينات G ، لأن هذه العملية تلعب دورًا رئيسيًا في آلية عمل عدد من الهرمونات. تنقل بروتينات G الإشارة من مستقبل النوع الثالث إلى بروتينات المستجيب. وهي تتكون من ثلاث وحدات فرعية: α و β و g. يمكن للوحدة الفرعية α ربط نيوكليوتيدات الجوانين (GTP ، الناتج المحلي الإجمالي). في حالة غير نشطة ، يرتبط بروتين G بـ الناتج المحلي الإجمالي. عندما يرتبط هرمون ما بمستقبل ما ، فإن الأخير يغير شكله بطريقة تمكنه من الارتباط بالبروتين G. يؤدي ارتباط البروتين G بالمستقبلات إلى تبادل الناتج المحلي الإجمالي لـ GTP. في هذه الحالة ، يتم تنشيط البروتين G ، ويتم فصله عن المستقبلات وفصله إلى وحدة α-subunit و a ، g-complex. ترتبط الوحدة الفرعية GTP-α ببروتينات المستجيب وتغير نشاطها ، مما يؤدي إلى تخليق الرسل الثاني (الرسل): cAMP ، cGMP ، diacylglycerol (DAG) ، inositol-1،4،5-triphosphate (I-3-P ) ، إلخ. التحلل المائي البطيء لـ GTP المرتبط بالناتج المحلي الإجمالي يحول الوحدة الفرعية α إلى حالة غير نشطة ويرتبط مرة أخرى بـ β ، g-complex ، أي يعود البروتين G إلى حالته الأصلية.

الرسل الثاني، أو الوسطاء ، هي مواد داخل الخلايا يتم التحكم في تركيزها بشكل صارم بواسطة الهرمونات والناقلات العصبية والإشارات الأخرى خارج الخلية. أهم المرسلين الثانيين هم cAMP و cGMP و diacylglycerol (DAG) و inositol-1،4،5-triphosphate (I-3-P) وأول أكسيد النيتروجين.

آلية عمل المخيم. cAMP هو مؤثر خيفي من بروتين كينازات A (PK-A) والقنوات الأيونية. في حالته غير النشطة ، يكون PC-A عبارة عن رباعي الأسطوانات يتم تثبيط وحدتين فرعيتين محفزتين (K-subunits) بواسطة الوحدات الفرعية التنظيمية (الوحدات الفرعية R). عند ربط cAMP ، تنفصل الوحدات الفرعية R عن المجمع ويتم تنشيط الوحدات الفرعية K.

يمكن للإنزيم النشط أن يفسفر بقايا سيرين وثريونين محددة في أكثر من 100 بروتين مختلف وعوامل النسخ. نتيجة للفسفرة ، يتغير النشاط الوظيفي لهذه البروتينات.

إذا قمت بربط كل شيء معًا ، فستحصل على المخطط التالي لنظام adenylate cyclase:

يستمر تنشيط نظام إنزيم الأدينيلات لفترة قصيرة جدًا ، لأن بروتين G ، بعد الارتباط بـ adenylate cyclase ، يبدأ في إظهار نشاط GTPase. بعد التحلل المائي لـ GTP ، يستعيد بروتين G شكله ويتوقف عن تنشيط إنزيم adenylate cyclase. نتيجة لذلك ، يتوقف تفاعل تكوين cAMP.

بالإضافة إلى المشاركين في نظام adenylate cyclase ، تحتوي بعض الخلايا المستهدفة على بروتينات مستقبلية مرتبطة ببروتينات G ، مما يؤدي إلى تثبيط إنزيم adenylate cyclase. في الوقت نفسه ، يثبط مركب "GTP-G-protein" إنزيم الأدينيلات.

عندما يتوقف تكوين cAMP ، لا تتوقف تفاعلات الفسفرة في الخلية على الفور: طالما استمرت جزيئات cAMP في الوجود ، ستستمر عملية تنشيط بروتين كيناز. من أجل إيقاف عمل cAMP ، يوجد إنزيم خاص في الخلايا - فوسفوديستراز ، والذي يحفز تفاعل التحلل المائي من 3 ، 5 "-cyclo-AMP إلى AMP.

تساعد بعض المواد التي لها تأثير مثبط على فسفودايستراز (على سبيل المثال ، قلويدات الكافيين ، الثيوفيلين) في الحفاظ على تركيز سيكلو- AMP في الخلية وزيادته. تحت تأثير هذه المواد في الجسم ، تصبح مدة تنشيط نظام إنزيم الأدينيلات أطول ، أي أن تأثير الهرمون يزداد.

بالإضافة إلى نظام إنزيم الأدينيلات أو نظام إنزيم الجوانيلات ، هناك أيضًا آلية لنقل المعلومات داخل الخلية المستهدفة بمشاركة أيونات الكالسيوم وثلاثي فوسفات الإينوزيتول.

الإينوزيتول ثلاثي الفوسفاتهي مادة مشتقة من مركب دهني - فوسفاتيد الإينوزيتول. يتكون نتيجة عمل إنزيم خاص - فسفوليباز "C" ، والذي يتم تنشيطه نتيجة للتغيرات التوافقية في المجال داخل الخلايا لبروتين مستقبل الغشاء.

هذا الإنزيم يحلل رابطة الفوسفات في جزيء فوسفاتيديل-إينوزيتول-4،5-بيسفوسفات ، مما يؤدي إلى تكوين دياسيل جلسرين وإينوزيتول ثلاثي الفوسفات.

من المعروف أن تكوين دياسيل جلسرين وإينوزيتول ثلاثي فوسفات يؤدي إلى زيادة تركيز الكالسيوم المتأين داخل الخلية. يؤدي هذا إلى تنشيط العديد من البروتينات المعتمدة على الكالسيوم داخل الخلية ، بما في ذلك تنشيط العديد من كينازات البروتين. وهنا ، كما في حالة تنشيط نظام adenylate cyclase ، فإن إحدى مراحل انتقال الإشارة داخل الخلية هي فسفرة البروتين ، مما يؤدي إلى استجابة فسيولوجية للخلية لعمل الهرمون.

يشارك بروتين خاص مرتبط بالكالسيوم ، كموديولين ، في عمل آلية إشارات الفوسفوينوزيتيد في الخلية المستهدفة. هذا بروتين منخفض الوزن الجزيئي (17 كيلو دالتون) ، 30٪ يتكون من أحماض أمينية سالبة الشحنة (Glu ، Asp) وبالتالي فهو قادر على الارتباط الفعال Ca +2. يحتوي جزيء الكالودولين الواحد على 4 مواقع مرتبطة بالكالسيوم. بعد التفاعل مع Ca +2 ، تحدث تغييرات توافقية في جزيء الكالمودولين ويصبح مركب "Ca +2 -calmodulin" قادرًا على تنظيم النشاط (تثبيط أو تنشيط) العديد من الإنزيمات - adenylate cyclase ، phosphodiesterase ، Ca +2 ، Mg + 2-ATPase وأنواع البروتين المختلفة.

في الخلايا المختلفة ، عندما يتعرض مركب "Ca + 2 -calmodulin" لأنزيمات متوازنة من نفس الإنزيم (على سبيل المثال ، لأنواع مختلفة من إنزيم adenylate) ، لوحظ التنشيط في بعض الحالات ، ويلاحظ تثبيط تفاعل تكوين cAMP في الآخرين. تحدث مثل هذه التأثيرات المختلفة لأن المراكز الخيفية للأنزيمات المتساوية يمكن أن تشتمل على جذور مختلفة من الأحماض الأمينية وستكون استجابتها لعمل مركب Ca + 2 -calmodulin مختلفة.

وبالتالي ، فإن دور "الرسل الثاني" في نقل الإشارات من الهرمونات في الخلايا المستهدفة يمكن أن يكون:

النيوكليوتيدات الحلقية (c-AMP و c-GMP) ؛

أيونات الكالسيوم

مركب "Sa-kalodulin" ؛

دياسيل الجلسرين.

الإينوزيتول ثلاثي الفوسفات

تتميز آليات نقل المعلومات من الهرمونات داخل الخلايا المستهدفة بمساعدة الوسطاء المذكورين أعلاه بسمات مشتركة:

1. إحدى مراحل نقل الإشارات هي فسفرة البروتين.

2. يحدث إنهاء التنشيط نتيجة لآليات خاصة بدأها المشاركون في العمليات بأنفسهم - هناك آليات ردود فعل سلبية.

الهرمونات هي المنظم الخلطي الرئيسي للوظائف الفسيولوجية للجسم ، وقد أصبحت خصائصها وعمليات التخليق الحيوي وآليات عملها معروفة جيدًا الآن.

رسل- مواد ذات وزن جزيئي منخفض تحمل إشارات هرمونية داخل الخلية. لديهم معدل مرتفع من الحركة أو الانقسام أو الإزالة (Ca 2+ ، cAMP ، cGMP ، DAG ، ITF).

مخالفات تبادل الرسل تؤدي إلى عواقب وخيمة. على سبيل المثال ، تساهم استرات phorbol ، وهي نظائر لـ DAG ، ولكن على عكس عدم تكسيرها في الجسم ، في تطور الأورام الخبيثة.

معسكراكتشفها ساذرلاند في الخمسينيات. لهذا الاكتشاف ، حصل على جائزة نوبل. يشارك cAMP في تعبئة احتياطيات الطاقة (تكسير الكربوهيدرات في الكبد أو الدهون الثلاثية في الخلايا الدهنية) ، في احتباس الماء عن طريق الكلى ، في تطبيع استقلاب الكالسيوم ، في زيادة قوة وتواتر تقلصات القلب ، في تكوين هرمونات الستيرويد ، في استرخاء العضلات الملساء ، وما إلى ذلك.

cGMPينشط PC G ، PDE ، Ca 2+ -ATPase ، ويغلق قنوات Ca 2+ ويقلل من مستوى Ca 2+ في السيتوبلازم.

الانزيمات

تحفز إنزيمات أنظمة الشلال:

• تشكيل وسطاء ثانويين للإشارة الهرمونية ؛
• تنشيط وتثبيط الإنزيمات الأخرى ؛
• تحويل الركائز إلى منتجات ؛

Adenylate cyclase (AC)

بروتين سكري بكتلة 120 إلى 150 كيلو دالتون ، يحتوي على 8 أشكال إسوية ، وهو إنزيم رئيسي لنظام إنزيم الأدينيلات ، مع Mg 2+ يحفز تكوين cAMP المرسل الثانوي من ATP.

يحتوي AC على مجموعات 2-SH ، واحدة للتفاعل مع بروتين G والأخرى للحفز. يحتوي AC على العديد من مراكز allosteric: لـ Mg 2+ و Mn 2+ و Ca 2+ والأدينوزين والفورسكولين.

توجد في جميع الخلايا الموجودة داخل غشاء الخلية. يتم التحكم في نشاط AC بواسطة: 1) منظمات خارج الخلية - الهرمونات ، eicosanoids ، الأمينات الحيوية من خلال G- البروتينات ؛ 2) منظم داخل الخلايا لـ Ca 2+ (4 Ca 2+ - يتم تنشيط الأشكال الإسوية المعتمدة للتيار المتردد بواسطة Ca 2+).

بروتين كيناز أ (كمبيوتر أ)

يوجد PK A في جميع الخلايا ، ويحفز تفاعل الفسفرة لمجموعات OH من السيرين وثريونين من البروتينات والأنزيمات المنظمة ، ويشارك في نظام إنزيم الأدينيلات ، ويتم تحفيزه بواسطة cAMP. يتكون الكمبيوتر الشخصي A من 4 وحدات فرعية: 2 تنظيمي ص(الوزن 38000 دا) و 2 حفاز من(الوزن 49000 دا). تحتوي كل من الوحدات الفرعية التنظيمية على موقعين لربط cAMP. رباعي الأسطوانات ليس له نشاط تحفيزي. يؤدي إرفاق 4 وحدات cAMP إلى وحدتين فرعيتين R إلى تغيير في شكلها وانفصالها عن tetramer. في الوقت نفسه ، يتم إطلاق وحدتين فرعيتين حفزيتين نشطتين C ، والتي تحفز تفاعل الفسفرة للبروتينات والإنزيمات المنظمة ، مما يغير نشاطها.

بروتين كيناز سي (كمبيوتر سي)

يشارك PC C في نظام ثلاثي فوسفات الإينوزيتول ويتم تحفيزه بواسطة Ca 2+ و DAG و phosphatidylserine. لديها مجال تنظيمي وحفاز. يحفز PC C تفاعل الفسفرة لبروتينات الإنزيم.

بروتين كيناز G (PC G)موجود فقط في الرئتين والمخيخ والعضلات الملساء والصفائح الدموية ، ويشارك في نظام حلقي الغوانيلات. يحتوي PC G على وحدتين فرعيتين ، يتم تحفيزهما بواسطة cGMP ، لتحفيز تفاعل الفسفرة لبروتينات الإنزيم.

فسفوليباز C (PL C)

يحلل رابطة الفوسفويستر في فوسفاتيديلينوسيتول بتكوين DAG و IP 3 ، ويحتوي على 10 أشكال إسوية. يتم تنظيم PL C من خلال بروتينات G وتنشيطه بواسطة Ca 2+.

فوسفوديستيراز (PDE)

يحول PDE cAMP و cGMP إلى AMP و GMP عن طريق تعطيل أنظمة cyclase adenylate و guanylate. يتم تنشيط PDE بواسطة Ca 2+، 4Ca 2+ -calmodulin، cGMP.

لا سينسيزهو إنزيم معقد ، وهو ثنائي ، لكل من الوحدات الفرعية التي ترتبط بالعديد من العوامل المساعدة. لا يوجد سينسيز له أشكال إسوية.

معظم خلايا جسم الإنسان والحيوان قادرة على تخليق وإطلاق أكسيد النيتروجين ، ولكن أكثر الخلايا التي تمت دراستها هي ثلاث مجموعات من الخلايا: بطانة الأوعية الدموية ، والخلايا العصبية ، والضامة. وفقًا لنوع النسيج المركب ، يحتوي NO synthase على 3 أشكال إسوية رئيسية: الخلايا العصبية ، الضامة ، والبطانية (يُشار إليها ، على التوالي ، على أنها NO synthase I و II و III).

تتواجد الأشكال الإسوية العصبية والبطانية لـ NO synthase باستمرار في الخلايا بكميات صغيرة وتقوم بتوليف NO بتركيزات فسيولوجية. يتم تنشيطها بواسطة مجمع calodulin-4Ca 2+.

لا يوجد synthase II غائب عادة في الضامة. عندما تتعرض البلاعم إلى عديدات السكاريد الدهنية من أصل ميكروبي أو السيتوكينات ، فإنها تصنع كمية هائلة من NO-synthase II (100-1000 مرة أكثر من NO-synthase I و III) ، والتي تنتج NO بتركيزات سامة. القشرانيات السكرية (هيدروكورتيزون ، كورتيزول) ، المعروفة بنشاطها المضاد للالتهابات ، تمنع تعبير NO-synthase في الخلايا.

العمل لا

NO هو غاز ذو وزن جزيئي منخفض ، يخترق بسهولة أغشية الخلايا ومكونات المادة بين الخلايا ، وله تفاعل عالي ، وعمره النصفي لا يزيد في المتوسط ​​عن 5 ثوانٍ ، ومسافة الانتشار المحتملة صغيرة ، في المتوسط ​​30 ميكرومتر .

في التركيزات الفسيولوجية ، NO له تأثير قوي في توسع الأوعية.:

تنتج البطانة باستمرار كميات صغيرة من أكسيد النيتروجين.

تحت التأثيرات المختلفة - الميكانيكية (على سبيل المثال ، مع زيادة التيار أو نبض الدم) ، والكيميائية (عديدات السكاريد الدهنية للبكتيريا ، السيتوكينات من الخلايا الليمفاوية والصفائح الدموية ، وما إلى ذلك) - يزداد تخليق NO في الخلايا البطانية بشكل كبير.

· ينتشر NO من البطانة إلى خلايا العضلات الملساء المجاورة لجدار الوعاء الدموي ، وينشط محلقة الجوانيلات فيها ، والتي تصنع cGMP بعد 5 ثوانٍ.

يؤدي cGMP إلى انخفاض مستوى أيونات الكالسيوم في العصارة الخلوية للخلايا وإضعاف الاتصال بين الميوسين والأكتين ، مما يسمح للخلايا بالاسترخاء بعد 10 ثوانٍ.

يعمل عقار النتروجليسرين على هذا المبدأ. عند تكسير النتروجليسرين ، يتكون أكسيد النيتروجين ، مما يؤدي إلى توسع أوعية القلب ، ونتيجة لذلك ، يخفف من الشعور بالألم.

لا ينظم تجويف الأوعية الدماغية. يؤدي تنشيط الخلايا العصبية في أي منطقة من الدماغ إلى إثارة الخلايا العصبية التي تحتوي على NO synthase و / أو الخلايا النجمية ، حيث يمكن أيضًا تحفيز تخليق NO ، ويؤدي الغاز المنطلق من الخلايا إلى توسع الأوعية الموضعي في منطقة الإثارة.

يشارك NO في تطوير الصدمة الإنتانية ، عندما ينشط عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة المنتشرة في الدم بشكل حاد تخليق NO في البطانة ، مما يؤدي إلى توسع طويل وقوي للأوعية الدموية الصغيرة ، ونتيجة لذلك ، انخفاض في ضغط الدم ، وهو أمر يصعب علاجه علاجيًا.

في التركيزات الفسيولوجية ، NO يحسن الخصائص الانسيابية للدم.:

لا يتشكل في البطانة يمنع التصاق الكريات البيض والصفائح الدموية بالبطانة ويقلل أيضًا من تراكم الأخير.

يمكن أن يعمل NO كعامل مضاد للنمو يمنع تكاثر خلايا العضلات الملساء في جدار الأوعية الدموية ، وهو رابط مهم في التسبب في تصلب الشرايين.

في التركيزات العالية ، يكون لأكسيد النيتروجين تأثير تثبيط للخلايا ومزيل للخلايا على الخلايا (جرثومي ، سرطاني ، إلخ) على النحو التالي:

· تفاعل أكسيد النيتروجين مع أنيون الأكسيد الفائق ينتج البيروكسينيتريت (ONOO-) ، وهو عامل مؤكسد سام قوي.

يرتبط NO بقوة بمجموعة الهيمين من الإنزيمات المحتوية على الحديد ويثبطها (يمنع تثبيط إنزيمات الفسفرة المؤكسدة الميتوكوندريا تخليق ATP ، ويساهم تثبيط إنزيمات تكرار الحمض النووي في تراكم الضرر في الحمض النووي).

· يمكن لأكسيد النيتروجين والبيروكسينيتريت إتلاف الحمض النووي بشكل مباشر ، مما يؤدي إلى تنشيط آليات الحماية ، ولا سيما تحفيز إنزيم بولي (ADP-ribose) synthetase ، مما يقلل من مستويات ATP ويمكن أن يؤدي إلى موت الخلايا (من خلال موت الخلايا المبرمج).

معلومات مماثلة.

تتشكل استجابة الخلية المستهدفة لعمل الهرمون من خلال إنشاء معقد مستقبلات الهرمون (GH) ، مما يؤدي إلى تنشيط المستقبل نفسه ، مما يؤدي إلى بدء استجابة الخلية. هرمون الأدرينالين ، عند التفاعل مع المستقبل ، يفتح قنوات الغشاء ، و Na + - يحدد تيار أيون الإدخال وظيفة الخلية. ومع ذلك ، فإن معظم الهرمونات لا تفتح أو تغلق قنوات الغشاء من تلقاء نفسها ، ولكن بالتفاعل مع بروتين G.

ترتبط آلية عمل الهرمونات على الخلايا المستهدفة بتركيبها الكيميائي:

■ الهرمونات القابلة للذوبان في الماء - البروتينات وعديد الببتيدات ، وكذلك مشتقات الأحماض الأمينية - الكاتيكولامينات ، تتفاعل مع مستقبلات غشاء الخلية المستهدفة ، وتشكل مركب "مستقبل الهرمون" (HR). يؤدي ظهور هذا المركب إلى تكوين المرسل الثانوي أو داخل الخلايا (الرسول) ، الذي ترتبط به التغييرات في وظيفة الخلية. يبلغ عدد المستقبلات الموجودة على سطح غشاء الخلية المستهدفة حوالي 104-105 ؛

■ الهرمونات الذائبة في الدهون - الستيرويد - تمر عبر غشاء الخلية المستهدفة وتتفاعل مع مستقبلات البلازما التي يتراوح عددها من 3000 إلى 104 مكونة مركب GH الذي يدخل بعد ذلك الغشاء النووي. تخترق هرمونات الستيرويد ومشتقات الحمض الأميني التيروزين - الثيروكسين وثلاثي يودوثيرونين - الغشاء النووي وتتفاعل مع المستقبلات النووية المتصلة بواحد أو أكثر من الكروموسومات ، مما يؤدي إلى تغييرات في تخليق البروتين في الخلية المستهدفة.

وفقًا للمفاهيم الحديثة ، فإن عمل الهرمونات يرجع إلى تحفيز أو تثبيط الوظيفة التحفيزية لبعض الإنزيمات في الخلايا المستهدفة. يمكن تحقيق هذا التأثير بطريقتين:

■ تفاعل الهرمون مع المستقبلات الموجودة على سطح غشاء الخلية وإطلاق سلسلة من التحولات البيوكيميائية في الغشاء والسيتوبلازم.

■ تغلغل الهرمون عبر الغشاء وربطه بالمستقبلات السيتوبلازمية ، وبعد ذلك يخترق مركب مستقبلات الهرمون نواة الخلية وعضياتها ، حيث يدرك تأثيره التنظيمي عن طريق تخليق إنزيمات جديدة.

المسار الأول يؤدي إلى تنشيط إنزيمات الغشاء وتكوين رسل ثان. اليوم ، هناك أربعة أنظمة للرسل الثانوي معروفة:

■ إنزيم الأدينيلات - cAMP ؛

■ جوانيلات سيكلاز - cGMP ؛

■ فسفوليباز - إينوزيتول ثلاثي الفوسفات ؛

■ كالمودولين - Ca المتأين 2+.

الطريقة الثانية للتأثير على الخلايا المستهدفة هي تكوين الهرمون مع المستقبلات الموجودة في نواة الخلية ، مما يؤدي إلى تنشيط أو تثبيط جهازها الوراثي.

المستقبلات الغشائية والرسل الثاني (السعاة)

الهرمونات ، المرتبطة بمستقبلات الغشاء للخلية المستهدفة ، تشكل معقد "هرمون - مستقبلات" GH (الخطوة 1) (الشكل 6.3). تعمل التغييرات التوافقية في المستقبل على تنشيط البروتين G التحفيزي (المدمج مع المستقبل) ، وهو مركب من ثلاث وحدات فرعية (α- ، β- ، γ-) وغوانوزين ثنائي فوسفات (الناتج المحلي الإجمالي). إستبدال

الجدول 6.11.وصف موجز للهرمونات

أين يتم إنتاج الهرمونات		اسم الهرمون		اختصار	التأثيرات على الخلايا المستهدفة
ضرر جامد زووحليقة		الهرمون المطلق للثيروتروبين			يحفز إنتاج الثيروتروبين عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		الهرمون المطلق للكورتيكوتروبين			يحفز إنتاج هرمون ACTH عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		الهرمون المطلق لموجهة الغدد التناسلية			يحفز إنتاج الهرمونات اللوتينية (LH) والمنبه للجريب (FSP) عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		عامل إطلاق هرمون النمو			يحفز إنتاج هرمون النمو عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		السوماتوستاتين			يمنع إنتاج هرمون النمو عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		العامل المثبط للبرولاكتين (الدوبامين)			يمنع إنتاج البرولاكتين عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		عامل تحفيز البرولاكتين			يحفز إنتاج البرولاكتين عن طريق الغدة النخامية
ضرر جامد زووحليقة		الأوكسيتوسين			يحفز إفراز الحليب وتقلصات الرحم
ضرر جامد زووحليقة		فازوبريسين - هرمون مضاد لإدرار البول			يحفز إعادة امتصاص الماء في النيفرون البعيد
الغدة النخامية الأمامية		TSH ، أو هرمون الغدة الدرقية		TSH aboTSG	يحفز تخليق وإفراز هرمون الغدة الدرقية ثلاثي يودوثيرونين بواسطة الغدة الدرقية
الغدة النخامية الأمامية					يحفز إفراز القشرانيات السكرية (الكورتيزول) بواسطة قشرة الغدة الكظرية
الغدة النخامية الأمامية		هرمون التحوصل			يحفز نمو المسام وإفراز هرمون الاستروجين في المبيض
الغدة النخامية الأمامية		الهرمون الملوتن			يحفز الإباضة وتكوين الجسم الأصفر وكذلك تخليق الإستروجين والبروجسترون بواسطة المبايض
الغدة النخامية الأمامية		هرمون النمو ، أو هرمون النمو			يحفز تخليق البروتين والنمو العام
الغدة النخامية الأمامية		البرولاكتين			يحفز إنتاج وإفراز الحليب
الغدة النخامية الأمامية		بيتا ليبوتروبين
الغدة النخامية المتوسطة		Melznotropin			يحفز تكوين الميلانين في الأسماك والبرمائيات والزواحف (في البشر ، يحفز نمو الهيكل العظمي (تعظم العظام) ، ويزيد من كثافة التمثيل الغذائي ، وإنتاج الحرارة ، ويزيد من استخدام البروتينات والدهون والكربوهيدرات بواسطة الخلايا ، ويحفز تكوين الوظائف العقلية بعد ولادة الطفل
غدة درقية		L- هرمون الغدة الدرقية
		ثلاثي يودوثيرونين
قشرة الغدة الكظرية (منطقة شبكية)		الهرمونات الجنسية			يحفز إنتاج ثنائي هيدروجيبي أندروستيرون وأندروستينديون
قشرة الغدة الكظرية (المنطقة الحزمية)		القشرانيات السكرية (الكورتيزول)			يحفز تكوين السكر ، العمل المضاد للالتهابات ، يقمع جهاز المناعة
قشرة الغدة الكظرية (المنطقة الكبيبية)		الألدوستيرون			يزيد من إعادة امتصاص أيونات الصوديوم ، وإفراز أيونات K + في أنابيب النيفرون
دماغي مستوى الغدد الكظرية		الأدرينالين ، النوربينفرين			تفعيل مستقبلات ألفا وبيتا الأدرينالية
		هرمون الاستروجين			نمو وتطور الأعضاء التناسلية الأنثوية ، مرحلة تكاثر الدورة الشهرية
		البروجسترون			المرحلة الإفرازية للدورة الشهرية
		التستوستيرون			تكوين الحيوانات المنوية ، الخصائص الجنسية الثانوية للذكور
زوج من الغدد الدرقية		هرمون بارات (هرمون الغدة الجار درقية)			يزيد من تركيز أيونات الكالسيوم 2+ في الدم (نزع المعادن من العظام)
الغدة الدرقية (خلايا ج)	كالسيتونين					يقلل تركيز أيونات الكالسيوم في الدم
تنشيط في الكلى	1،25-ديهيدروكسي كولي كالسيفيرول (كالسيتريول)					يزيد من امتصاص الأمعاء للكالسيوم 2+ أيونات
البنكرياس - خلايا بيتا						يقلل من تركيز الجلوكوز في الدم
البنكرياس - خلايا ألفا	جلوكاجون					يزيد من تركيز الجلوكوز في الدم
المشيمة	موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية					يزيد من تخليق هرمون الاستروجين والبروجسترون
المشيمة	اللاكتوجين المشيمي البشري					يعمل مثل هرمون النمو والبرولاكتين أثناء الحمل

أرز. 6.3 مخطط آلية عمل الهرمون مع تكوين cAMP مرسال ثانوي داخل الخلايا.الناتج المحلي الإجمالي - ثنائي فوسفات الجوانين ، GTP - ثلاثي فوسفات الجوانين

يؤدي الناتج المحلي الإجمالي إلى GTP guanosine triphosphate (الخطوة 2) إلى فصل الوحدة الفرعية α ، والتي تتفاعل على الفور مع بروتينات الإشارة الأخرى ، وتغيير نشاط القنوات الأيونية أو الإنزيمات الخلوية - adenylate cyclase أو phospholipase C - ووظيفة الخلية.

تأثير الهرمونات على الخلايا المستهدفة مع تكوين cAMP الرسول الثاني

يقوم إنزيم الغشاء المنشط adenylate cyclase بتحويل ATP إلى رسول ثان - cyclic adenosine monophosphate cAMP (الخطوة 3) (انظر الشكل 6.3) ، والذي بدوره ينشط إنزيم بروتين kinase A (الخطوة 4) ، مما يؤدي إلى فسفرة بروتينات معينة (الخطوة 5) نتيجتها تغيير في الوظيفة الفسيولوجية (الخطوة 6) ، على سبيل المثال ، تكوين قنوات غشائية جديدة لأيونات الكالسيوم ، مما يؤدي إلى زيادة قوة تقلصات القلب.

يتحلل cAMP الرسول الثاني بواسطة إنزيم phosphodiesterase إلى الشكل غير النشط 5'-AMP.

تتفاعل بعض الهرمونات (natriuretic) مع بروتينات G المثبطة ، مما يؤدي إلى انخفاض نشاط إنزيمات الغشاء adenylate cyclase ، وهو انخفاض في وظيفة الخلية.

تأثير الهرمونات على الخلايا المستهدفة بتكوين رسل ثانٍ - دياسيل جلسرين وإينوزيتول -3 فوسفات

يشكل الهرمون معقدًا مع مستقبل الغشاء - OS (الخطوة 1) (الشكل 6.4) ومن خلال بروتين G (الخطوة 2) ينشط فسفوليباز C المرتبط بالسطح الداخلي للمستقبل (الخطوة 3).

تحت تأثير phospholipase C ، الذي يحلل الفوسفوليبيدات الغشائية (phosphatidylinositol biphosphate) ، يتم تكوين رسولين ثانويين - diacylglycerol (DG) و inositol-3-phosphate (IP3) (الخطوة 4).

يقوم المرسال الثاني IP3 بتعبئة إطلاق أيونات Ca 2+ من الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية (الخطوة 5) ، والتي تتصرف كمراسلين ثانويين. تعمل أيونات Ca2 + مع DG (المرسل الثاني للدهون) على تنشيط إنزيم بروتين كيناز C (الخطوة 6) ، الذي يعمل على فسفرة البروتينات ويسبب تغييرًا في الوظائف الفسيولوجية للخلية المستهدفة.

عمل الهرمونات بمساعدة أنظمة "الكالسيوم - كالموديولين" ،الذي يعمل كوسيط ثانوي. عندما يدخل الكالسيوم إلى الخلية ، فإنه يرتبط بالكالموديولين وينشطها. يزيد الكالودولين المنشط بدوره من نشاط بروتين كيناز ، مما يؤدي إلى فسفرة البروتين ، وتغيرات في وظائف الخلية.

تأثير الهرمونات على الجهاز الجيني للخلية

تمر هرمونات الستيرويد القابلة للذوبان في الدهون عبر غشاء الخلية المستهدفة (الخطوة 1) (الشكل 6.5) ، حيث ترتبط ببروتينات مستقبلات السيتوبلازم. ينتشر مجمع GR المتشكل (الخطوة 2) في النواة ويرتبط بمناطق معينة من الحمض النووي للكروموسوم (الخطوة 3) ، مما يؤدي إلى تنشيط عملية النسخ عن طريق توليد مرنا (الخطوة 4). ينقل mRNA القالب إلى السيتوبلازم ، حيث يوفر عمليات الترجمة على الريبوسومات (الخطوة 5) ، وتوليف البروتينات الجديدة (الخطوة 6) ، مما يؤدي إلى تغيير في الوظائف الفسيولوجية.

تخترق هرمونات الغدة الدرقية القابلة للذوبان في الدهون - الثيروكسين وثلاثي يودوثيرونين - النواة ، حيث ترتبط ببروتين المستقبل ، وهو بروتين موجود على كروموسومات الحمض النووي. تتحكم هذه المستقبلات في وظيفة كل من محفزات الجينات ومشغليها.

تنشط الهرمونات الآليات الجينية الموجودة في النواة ، والتي ينتج عنها أكثر من 100 نوع من البروتينات الخلوية. العديد من هذه الإنزيمات تزيد من نشاط التمثيل الغذائي لخلايا الجسم. بعد تفاعلها مرة واحدة مع المستقبلات داخل الخلايا ، تتحكم هرمونات الغدة الدرقية في التعبير الجيني لعدة أسابيع.

الوسطاء الثانويون لعمل الهرمون هم:

1. محلقة Adenylate و AMP دوري ،

2. جوانيلات سايكلز ودوري GMF ،

3. فسفوليباز ج:

دياسيل جلسرين (DAG) ،

إينوزيتول ثلاثي فوسفات (IF3) ،

4. Ca المؤينة - كالموديولين

بروتين مغاير التغذية G- بروتين.

يشكل هذا البروتين حلقات في الغشاء وله 7 أجزاء. تتم مقارنتها بشرائط السربنتين. لها جزء بارز (خارجي) وداخلي. يرتبط هرمون بالجزء الخارجي ، وهناك 3 وحدات فرعية على السطح الداخلي - ألفا وبيتا وجاما. في حالة غير نشطة ، يحتوي هذا البروتين على غوانوزين ثنائي فوسفات. ولكن عند تفعيله ، يتغير ثنائي فوسفات الغوانوزين إلى ثلاثي فوسفات الغوانوزين. يؤدي التغيير في نشاط البروتين G إما إلى تغيير في النفاذية الأيونية للغشاء ، أو يتم تنشيط نظام الإنزيم (adenylate cyclase ، guanylate cyclase ، phospholipase C) في الخلية. هذا يسبب تكوين بروتينات معينة ، يتم تنشيط بروتين كيناز (مطلوب لعمليات الفسفرة).

يمكن أن تكون بروتينات G منشطة (Gs) ومثبطة ، أو بعبارة أخرى مثبطة (Gi).

يحدث تدمير AMP الدوري تحت تأثير إنزيم فوسفوديستيراز. Cyclic HMF له تأثير معاكس. عندما يتم تنشيط phospholipase C ، تتشكل المواد التي تساهم في تراكم الكالسيوم المتأين داخل الخلية. ينشط الكالسيوم سينازات البروتين ، ويعزز تقلص العضلات. يعزز Diacylglycerol تحويل الدهون الفسفورية الغشائية إلى حمض الأراكيدونيك ، وهو مصدر تكوين البروستاجلاندين والليوكوترين.

يخترق مركب مستقبلات الهرمون النواة ويعمل على الحمض النووي ، مما يغير عمليات النسخ ويتشكل الرنا المرسال ، الذي يترك النواة ويذهب إلى الريبوسومات.

لذلك ، يمكن أن توفر الهرمونات:

1. الحركية أو بدء العمل ،

2. العمل الأيضي ،

3. العمل المورفوجيني (تمايز الأنسجة ، النمو ، التحول) ،

4. الإجراء التصحيحي (تصحيحي ، تكيفي).

آليات عمل الهرمونات في الخلايا:

التغييرات في نفاذية أغشية الخلايا ،

تنشيط أو تثبيط أنظمة الإنزيم ،

التأثير على المعلومات الجينية.

يعتمد التنظيم على التفاعل الوثيق بين جهاز الغدد الصماء والجهاز العصبي. يمكن لعمليات الإثارة في الجهاز العصبي تنشيط أو تثبيط نشاط الغدد الصماء. (تأمل ، على سبيل المثال ، عملية الإباضة في الأرانب. تحدث الإباضة في الأرانب فقط بعد عملية التزاوج ، مما يحفز إفراز هرمون موجهة الغدد التناسلية من الغدة النخامية. وهذا الأخير يسبب عملية الإباضة).

بعد نقل الصدمة العقلية ، قد يحدث التسمم الدرقي. يتحكم الجهاز العصبي في إفراز هرمونات الغدة النخامية (الهرمون العصبي) ، وتؤثر الغدة النخامية على نشاط الغدد الأخرى.

هناك آليات التغذية الراجعة. يؤدي تراكم هرمون في الجسم إلى تثبيط إنتاج هذا الهرمون عن طريق الغدة المقابلة ، وسيكون النقص آلية لتحفيز تكوين الهرمون.

هناك آلية التنظيم الذاتي. (على سبيل المثال ، يحدد جلوكوز الدم إنتاج الأنسولين و / أو الجلوكاجون ؛ إذا ارتفع مستوى السكر ، يتم إنتاج الأنسولين ، وإذا انخفض ، يتم إنتاج الجلوكاجون. ويؤدي نقص الصوديوم إلى تحفيز إنتاج الألدوستيرون.)

5. نظام الغدة النخامية. تنظيمها الوظيفي. خلايا إفراز الأعصاب في منطقة ما تحت المهاد. خصائص الهرمونات المدارية وإفراز الهرمونات (الليبرينات ، الستاتين). المشاش (الغدة الصنوبرية).

6. الغدة النخامية ، علاقتها بمنطقة ما تحت المهاد. طبيعة عمل هرمونات الغدة النخامية الأمامية. نقص وفرط إفراز هرمونات الغدة النخامية. التغيرات المرتبطة بالعمر في تكوين هرمونات الفص الأمامي.

تنتج خلايا الغدة النخامية (انظر تركيبها وتكوينها في سياق الأنسجة) الهرمونات التالية: السوماتوتروبين (هرمون النمو) ، البرولاكتين ، الثيروتروبين (الهرمون المنبه للغدة الدرقية) ، الهرمون المنبه للجريب ، الهرمون اللوتيني ، الكورتيكوتروبين (ACTH) ، الميلانوتروبين ، إندورفين بيتا ، الببتيد المولد للسكري ، عامل جحوظ العين وهرمون نمو المبيض. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في آثار بعضها.

كورتيكوتروبين . (هرمون قشر الكظر - ACTH) يفرز عن طريق الغدة النخامية في رشقات نابضة باستمرار والتي لها إيقاع يومي واضح. ينظم إفراز الكورتيكوتروبين مباشرة وردود الفعل. يتم تمثيل الاتصال المباشر عن طريق الببتيد تحت المهاد - الكورتيكوليبيرين ، مما يعزز تخليق وإفراز الكورتيكوتروبين. يتم تشغيل ردود الفعل عن طريق مستويات الدم من الكورتيزول (هرمون قشرة الغدة الكظرية) ويتم إغلاقها على مستوى ما تحت المهاد والغدة النخامية ، وتؤدي زيادة تركيز الكورتيزول إلى تثبيط إفراز الكورتيكوليبيرين والكورتيكوتروبين.

للكورتيكوتروبين نوعان من الإجراءات - الغدة الكظرية والغدة الكظرية. يعتبر عمل الغدة الكظرية هو العامل الرئيسي ويتكون من تحفيز إفراز القشرانيات السكرية ، إلى حد أقل بكثير - القشرانيات المعدنية والأندروجينات. يعزز الهرمون تخليق الهرمونات في قشرة الغدة الكظرية - تكوين الستيرويد وتخليق البروتين ، مما يؤدي إلى تضخم وتضخم قشرة الغدة الكظرية. يتكون عمل الغدة الكظرية من تحلل الدهون في الأنسجة الدهنية ، وزيادة إفراز الأنسولين ، ونقص السكر في الدم ، وزيادة ترسب الميلانين مع فرط تصبغ.

يصاحب زيادة الكورتيكوتروبين تطور فرط الكورتيزول مع زيادة سائدة في إفراز الكورتيزول ويسمى مرض Itsenko-Cushing. المظاهر الرئيسية هي نموذجية لزيادة السكرية: السمنة والتغيرات الأيضية الأخرى ، انخفاض فعالية آليات المناعة ، تطور ارتفاع ضغط الدم الشرياني واحتمال الإصابة بمرض السكري. يسبب نقص الكورتيكوتروبين قصورًا في وظيفة الجلوكوكورتيكويد في الغدد الكظرية مع تغيرات استقلابية واضحة ، فضلاً عن انخفاض مقاومة الجسم للظروف البيئية المعاكسة.

سوماتوتروبين. . لهرمون النمو مجموعة واسعة من التأثيرات الأيضية التي توفر تأثيرًا مورفوجينيًا. يؤثر الهرمون على التمثيل الغذائي للبروتين ، ويعزز عمليات الابتنائية. إنه يحفز دخول الأحماض الأمينية إلى الخلايا ، وتخليق البروتين عن طريق تسريع الترجمة وتفعيل تخليق الحمض النووي الريبي ، ويزيد من انقسام الخلايا ونمو الأنسجة ، ويثبط الإنزيمات المحللة للبروتين. يحفز دمج الكبريتات في الغضروف ، الثيميدين في الحمض النووي ، البرولين في الكولاجين ، اليوريدين في الحمض النووي الريبي. يسبب الهرمون توازنًا إيجابيًا للنيتروجين. يحفز نمو الغضروف المشاشية واستبداله بأنسجة العظام عن طريق تنشيط الفوسفاتيز القلوي.

التأثير على التمثيل الغذائي للكربوهيدرات ذو شقين. من ناحية ، يزيد السوماتوتروبين من إنتاج الأنسولين ، سواء بسبب التأثير المباشر على خلايا بيتا ، أو بسبب ارتفاع السكر في الدم الناجم عن الهرمونات بسبب انهيار الجليكوجين في الكبد والعضلات. ينشط Somatotropin أنزيم الأنسولين في الكبد ، وهو إنزيم يكسر الأنسولين. من ناحية أخرى ، فإن السوماتوتروبين له تأثير مضاد للعزل ، مما يمنع استخدام الجلوكوز في الأنسجة. يمكن أن يتسبب هذا المزيج من التأثيرات ، عند الاستعداد في ظل ظروف الإفراز المفرط ، في الإصابة بداء السكري ، الذي يُسمى في الأصل الغدة النخامية.

التأثير على التمثيل الغذائي للدهون هو تحفيز تحلل الدهون في الأنسجة الدهنية وتأثير الكاتيكولامينات التحلل للدهون ، وزيادة مستوى الأحماض الدهنية الحرة في الدم ؛ بسبب تناولها المفرط في الكبد والأكسدة ، يزداد تكوين أجسام الكيتون. يتم تصنيف تأثيرات السوماتوتروبين أيضًا على أنها مسببة لمرض السكري.

إذا حدث فائض من الهرمون في سن مبكرة ، فإن العملقة تتشكل مع التطور النسبي للأطراف والجذع. يؤدي الفائض من الهرمون في فترة المراهقة والبلوغ إلى زيادة نمو الأجزاء المشاشية من عظام الهيكل العظمي ، وهي مناطق ذات تعظم غير كامل ، وهو ما يسمى ضخامة النهايات. . زيادة في الحجم والأعضاء الداخلية - تضخم الطحال.

مع النقص الخلقي للهرمون ، يتشكل التقزم ، يسمى "نانوية الغدة النخامية". بعد نشر رواية جي سويفت عن جاليفر ، يُطلق على هؤلاء الناس بالعامية اسم Lilliputians. في حالات أخرى ، يتسبب نقص الهرمون المكتسب في تقزم خفيف.

البرولاكتين . يتم تنظيم إفراز البرولاكتين بواسطة الببتيدات تحت المهاد - البرولاكتينوستاتين المانع والمحفز البرولاكتوليبيرين. يخضع إنتاج الببتيدات العصبية تحت المهاد تحت السيطرة الدوبامينية. يؤثر مستوى هرمون الاستروجين والقشرانيات السكرية في الدم على كمية إفراز البرولاكتين.

وهرمونات الغدة الدرقية.

يحفز البرولاكتين على وجه التحديد نمو الغدة الثديية والرضاعة ، ولكن ليس إفرازها ، الذي يحفزه الأوكسيتوسين.

بالإضافة إلى الغدد الثديية ، يؤثر البرولاكتين على الغدد الجنسية ، مما يساعد على الحفاظ على النشاط الإفرازي للجسم الأصفر وتكوين البروجسترون. البرولاكتين هو منظم لاستقلاب الماء والملح ، ويقلل من إفراز الماء والكهارل ، ويقوي تأثيرات الفازوبريسين والألدوستيرون ، ويحفز نمو الأعضاء الداخلية ، وتكوين الكريات الحمر ، ويعزز مظهر الأمومة. بالإضافة إلى تعزيز تخليق البروتين ، فهو يزيد من تكوين الدهون من الكربوهيدرات ، مما يساهم في السمنة بعد الولادة.

الميلانوتروبين . . تشكلت في خلايا الفص المتوسط ​​من الغدة النخامية. يتم تنظيم إنتاج الميلانوتروبين عن طريق الميلانوليبيرين في منطقة ما تحت المهاد. التأثير الرئيسي للهرمون هو العمل على الخلايا الصباغية للجلد ، حيث يتسبب في تثبيط الصباغ في العمليات ، وزيادة الصباغ الحر في البشرة المحيطة بالخلايا الصباغية ، وزيادة في تخليق الميلانين. يزيد من تصبغ الجلد والشعر.

النخاع العصبي ، علاقته مع الوطاء. آثار هرمونات الغدة النخامية الخلفية (أوكسيجوسين ، ADH). دور ADH في تنظيم حجم السوائل في الجسم. مرض السكري غير السكري.

فازوبريسين . . تتشكل في خلايا النوى فوق البصرية والبارافينتريكولار من منطقة ما تحت المهاد وتتراكم في النخاع العصبي. يمكن أن تسمى المحفزات الرئيسية التي تنظم تخليق الفازوبريسين في منطقة ما تحت المهاد وإفرازه في الدم عن طريق الغدة النخامية بشكل عام تناضحي. وتتمثل في: أ) زيادة الضغط التناضحي لبلازما الدم وتحفيز مستقبلات التناضح للأوعية الدموية والمستقبلات العصبية في منطقة ما تحت المهاد ؛ ب) زيادة محتوى الصوديوم في الدم وتحفيز الخلايا العصبية تحت المهاد التي تعمل كمستقبلات للصوديوم. ج) انخفاض في الحجم المركزي للدورة الدموية والضغط الشرياني ، تدركه المستقبلات الحجمية للقلب والمستقبلات الميكانيكية للأوعية ؛

د) الإجهاد العاطفي والمؤلم والنشاط البدني ؛ ه) تفعيل نظام الرينين - أنجيوتنسين وتأثير تحفيز الأنجيوتنسين على الخلايا العصبية الإفرازية العصبية.

تتحقق تأثيرات الفازوبريسين من خلال ربط الهرمون في الأنسجة بنوعين من المستقبلات. الارتباط بمستقبلات من النوع Y1 ، المترجمة في الغالب في جدار الأوعية الدموية ، من خلال الرسل الثاني إينوزيتول ثلاثي الفوسفات والكالسيوم يسبب تشنج الأوعية الدموية ، مما يساهم في تسمية الهرمون - "فاسوبريسين". يضمن الارتباط بمستقبلات من النوع Y2 في النيفرون البعيد من خلال cAMP المرسل الثاني زيادة في نفاذية قنوات تجميع النيفرون للماء ، وإعادة امتصاصه وتركيزه في البول ، والذي يتوافق مع الاسم الثاني للفازوبرسين - "الهرمون المضاد لإدرار البول ، ADH ".

بالإضافة إلى تأثيره على الكلى والأوعية الدموية ، يعد الفازوبريسين أحد أهم الببتيدات العصبية في الدماغ التي تشارك في تكوين سلوك العطش والشرب ، وآليات الذاكرة ، وتنظيم إفراز هرمونات الغدة النخامية.

يتجلى النقص أو الغياب التام لإفراز الفازوبريسين في شكل زيادة حادة في إدرار البول مع إطلاق كمية كبيرة من البول ناقص التوتر. هذه المتلازمة تسمى مرض السكري الكاذب"، يمكن أن يكون خلقيًا أو مكتسبًا. تظهر متلازمة الفازوبريسين الزائد (متلازمة بارشون) نفسها

في احتباس السوائل المفرط في الجسم.

الأوكسيتوسين . يتم تحفيز تخليق الأوكسيتوسين في النوى المجاورة للبطين في منطقة ما تحت المهاد وإطلاقه في الدم من الغدة النخامية العصبية بواسطة مسار انعكاسي عندما يتم تحفيز مستقبلات تمدد عنق الرحم ومستقبلات الغدة الثديية. يزيد هرمون الإستروجين من إفراز الأوكسيتوسين.

يسبب الأوكسيتوسين التأثيرات التالية: أ) يحفز تقلص عضلات الرحم الملساء ، مما يساهم في الولادة ؛ ب) يتسبب في تقلص خلايا العضلات الملساء للقنوات الإخراجية للغدة الثديية المرضعة ، مما يضمن إفراز الحليب ؛ ج) في ظل ظروف معينة ، يكون له تأثير مدر للبول ومدر للبول ؛ د) يشارك في تنظيم سلوك الشرب والأكل ؛ هـ) عامل إضافي في تنظيم إفراز هرمونات الغدة النخامية.