معلومة

إشارات هرمون الستيرويد

إشارات هرمون الستيرويد


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل يمكن للهرمونات القابلة للذوبان في الدهون (مثل هرمونات الستيرويد) أن تدخل داخل كل خلية ، حيث توجد مستقبلاتها الخاصة في السيتوبلازم أو نواة الخلايا المستهدفة؟ هل هناك أي شيء خاص على غشاء الخلايا المستهدفة يمكّن هرمون الستيرويد من معرفة أنه يجب أن يدخل هذا النوع المعين من الخلايا ويتجنب الآخرين؟

(تعمل هرمونات الببتيد من خلال المستقبلات المشابهة الموجودة على غشاء الخلية للخلية المستهدفة).


ملاحظة: نظرًا لأن مجال خبرتي يتعلق بهرمونات الببتيد ، فسأقدم إجابة جزئية.

يتم نقل هرمونات الستيرويد عبر الدورة الدموية عن طريق الارتباط بالبروتينات الكروية. عندما يتم إطلاق هذه الهرمونات من بروتينات ملزمة ، يكون المسار التقليدي للعمل عن طريق الانتشار الحر عبر غشاء الخلية. يرجع هذا الانتشار إلى تركيبتها العطرية. أنت محق في الإشارة إلى أن المستقبلات الكلاسيكية لهذه الهرمونات توجد في السيتوبلازم أو النواة. على سبيل المثال ، إشارات الإستروجين كقالب إشارات كلاسيكي يحتوي على أهداف جينومية (DNA) وغير جينومية (بروتينية) لممارسة آثارها.

يمكن أن تحدث الإشارات غير المتعارف عليها من خلال مستقبل مقترن ببروتين G واحد على الأقل (GPCR). على عكس معظم GPCR المترجمة في غشاء الخلية ، يبدو أن GPR30 مترجمة إلى الشبكة الإندوبلازمية ، مما يعني أن إشارات الستيرويد لا تزال تحدث من خلال الوسائل الكنسية وأيضًا هذا المسار الأحدث.

ثم مرة أخرى ، هناك أيضًا تأثيرات الستيرويد التي تعدل القنوات الأيونية ، على سبيل المثال مستقبلات GABA. هذه ليست مستقبلات محددة حيث يمكن لهرمون الستيرويد فقط أن يكون لها تأثير ، ومع ذلك يمكنها تنشيط أو تثبيط التأثيرات (جنبًا إلى جنب مع الأدوية الأخرى).


الإشارات الهرمونية في علم الأحياء والطب

الإشارات الهرمونية في علم الأحياء والطب: علم الغدد الصماء الحديث الشامل يغطي إفرازات الغدد الصماء التي ينتجها كل عضو. يتم تنظيم هذه المجموعة الواسعة من المعرفة من خلال الأنسجة ، وتتناول كيفية تصنيع هرمونات معينة في أنسجة متعددة ، جنبًا إلى جنب مع بنيتها ووظائفها ومساراتها ، وهي قابلة للتطبيق جدًا للباحثين في تصميم الأدوية الذين يحتاجون إلى التركيز على خطوة محددة على طول المسار. هذا مرجع لا بد منه للباحثين في علم الغدد الصماء وأخصائيي الغدد الصماء الممارسين ، ولكنه أيضًا مثالي لعلماء الكيمياء الحيوية والصيدلة وعلماء الأحياء والطلاب.

الإشارات الهرمونية في علم الأحياء والطب: علم الغدد الصماء الحديث الشامل يغطي إفرازات الغدد الصماء التي ينتجها كل عضو. يتم تنظيم هذه المجموعة الواسعة من المعرفة من خلال الأنسجة ، والتي تتناول كيفية تصنيع هرمونات معينة في أنسجة متعددة ، جنبًا إلى جنب مع بنيتها ووظائفها ومساراتها ، والتي يمكن تطبيقها بشكل كبير للباحثين في تصميم الأدوية الذين يحتاجون إلى التركيز على خطوة محددة على طول المسار. هذا مرجع لا بد منه للباحثين في علم الغدد الصماء وأخصائيي الغدد الصماء الممارسين ، ولكنه أيضًا مثالي لعلماء الكيمياء الحيوية والصيدلة وعلماء الأحياء والطلاب.


إشارات هرمون الستيرويد - علم الأحياء

إذا ألقينا نظرة فاحصة على دورة حياة ذبابة الفاكهة ، فسوف يدرك المرء بسرعة أن نموها يقتصر على المراحل اليرقية الثلاث وأن النضج يحدث أثناء التحول. يثير هذا الفصل الزمني سؤالًا مركزيًا: كيف تقرر اليرقة أنها نمت بدرجة كافية وأن الوقت قد حان للانتقال إلى مرحلة النضج؟ ما هي الجينات والهرمونات التي تدخل في هذا القرار؟ يمكن العثور على جزء من الإجابة عن طريق فحص نبضات هرمون الستيرويد ecdysone ، والتي تؤدي إلى كل من التحولات التنموية الرئيسية ، بما في ذلك النشوءات وتشكيل العذارى (انظر الشكل). أثناء التحول ، يتم إعادة تشكيل الكائن الحي بأكمله حتى يخسر الذبابة الناضجة جنسياً. الأهم من ذلك ، يجب تخزين الطاقة اللازمة للتحول خلال مراحل اليرقات ، ولهذا السبب يجب أن تنمو اليرقات إلى ما بعد وزن عتبة معين للحفاظ على هذه العملية. هذا الوزن العتبة هو ما يسمى بالوزن الحرج. بعد يوم تقريبًا من الوصول إلى نقطة التفتيش هذه ، ستؤدي نبضة صغيرة من ecdysone إلى إنهاء التغذية وبدء سلوك الشرود ، مما سيؤدي في النهاية إلى ذروة اليرقات المتأخرة من ecdysone وبدء التحول.

كيف تقيس اليرقة وزنها؟ هذا السؤال بعيد كل البعد عن التافه ولا يزال غير مفهوم جيدًا. لقد حددنا طفرة في جين مستقبل نووي يسمى DHR4 ، والذي يبدو أنه مسؤول عن تعطيل قدرة الحيوانات على تغيير حجم الجسم والوزن الصحيحين. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي اختلال وظيفة DHR4 إلى ظهور سلوك متجول مبكرًا بالإضافة إلى تكوين العذارى ، مما يشير إلى أن هذا المستقبل النووي أمر بالغ الأهمية لتوقيت التطور أيضًا.

يعمل DHR4 مباشرة في اتجاه مجرى النهر لمستقبل ecdysone ، والذي يسمى - وليس مفاجئًا - مستقبل Ecdysone (باختصار: EcR) ، وهو أيضًا مستقبل نووي. ومع ذلك ، نحن مهتمون أكثر بدور DHR4 في المسارات التي تتحكم في الوزن الحرج. نقوم حاليًا بفحص الأنماط الظاهرية المرتبطة بالاضطراب النوعي للأنسجة والإفراط في التعبير عن هذا المستقبل ، ونستخدم استراتيجيات الجينوم لتحديد العمليات التي ينظمها هذا المستقبل النووي.

دورة حياة الذبابة في سياق تغيير عيار هرمون الستيرويد (هنا ecdysone ، ما يسمى ecdysteroid). تتطور ذبابة الفاكهة خلال ثلاث مراحل من اليرقات قبل أن تصل إلى تكوين العذارى. يتم فصل مراحل اليرقات بواسطة قشور يتم التحكم فيها بواسطة نبضات من ecdysone. يتم التحكم أيضًا في أحداث التطور الرئيسية الأخرى ، مثل الفقس والانتقال من اليرقة إلى الخادرة ، بواسطة هذا الهرمون.


محتويات

في العديد من الكائنات الحية الصغيرة مثل البكتيريا ، يمكّن استشعار النصاب الأفراد من بدء نشاط فقط عندما يكون عدد السكان كبيرًا بدرجة كافية. لوحظ هذا التأشير بين الخلايا لأول مرة في البكتيريا البحرية Aliivibrio fischeri، والتي تنتج الضوء عندما يكون عدد السكان كثيفًا بدرجة كافية. [10] تتضمن الآلية إنتاج واكتشاف جزيء الإشارة وتنظيم نسخ الجينات استجابة لذلك. يعمل استشعار النصاب في كل من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ، وداخل الأنواع وفيما بينها. [11]

في قوالب الوحل ، تتجمع الخلايا الفردية المعروفة باسم الأميبات معًا لتشكل أجسامًا ثمرية ، وفي النهاية جراثيم ، تحت تأثير إشارة كيميائية ، كانت تسمى في الأصل أكراسين. يتحرك الأفراد بواسطة الانجذاب الكيميائي ، أي أنهم ينجذبون بواسطة التدرج الكيميائي. تستخدم بعض الأنواع AMP الدوري كإشارة أخرى مثل Polysphondylium violaceum استخدام جزيئات أخرى ، في حالتها N-propionyl-gamma-L-glutamyl-L-ornithine-delta-lactam ethyl ester ، الملقب بـ glorin. [12]

في النباتات والحيوانات ، تحدث الإشارات بين الخلايا إما من خلال إطلاقها في الفضاء خارج الخلية ، مقسمًا إلى إشارات paracrine (عبر مسافات قصيرة) وإشارات الغدد الصماء (عبر مسافات طويلة) ، أو عن طريق الاتصال المباشر ، المعروف باسم إشارات juxtacrine (على سبيل المثال ، إشارة الشق) . [13] إشارات الأوتوكرين هي حالة خاصة من إشارات paracrine حيث يكون للخلية المفرزة القدرة على الاستجابة لجزيء الإشارة المفرز. [14] الإشارات المتشابكة هي حالة خاصة من إشارات paracrine (للمشابك الكيميائية) أو إشارات juxtacrine (للمشابك الكهربائية) بين الخلايا العصبية والخلايا المستهدفة.

التوليف والإفراج عن التحرير

العديد من إشارات الخلايا تحملها جزيئات تطلقها خلية وتتحرك لتتصل بخلية أخرى. يمكن أن تنتمي جزيئات الإشارة إلى عدة فئات كيميائية: الدهون ، أو الدهون الفوسفورية ، أو الأحماض الأمينية ، أو الأمينات الأحادية ، أو البروتينات ، أو البروتينات السكرية ، أو الغازات. تكون المستقبلات السطحية الملزمة لجزيئات الإشارة كبيرة بشكل عام ومحبة للماء (على سبيل المثال TRH و Vasopressin و Acetylcholine) ، في حين أن تلك التي تدخل الخلية تكون بشكل عام صغيرة ومضادة للماء (مثل الجلوكوكورتيكويدات وهرمونات الغدة الدرقية وكولي كالسيفيرول وحمض الريتينويك) ، ولكن الاستثناءات المهمة لكليهما عديدة ، ويمكن للجزيء نفسه أن يعمل عبر مستقبلات سطحية أو بطريقة داخلية لتأثيرات مختلفة. [14] في الخلايا الحيوانية ، تفرز الخلايا المتخصصة هذه الهرمونات وترسلها عبر الدورة الدموية إلى أجزاء أخرى من الجسم. ثم يصلون إلى الخلايا المستهدفة ، والتي يمكنها التعرف على الهرمونات والاستجابة لها وإحداث نتيجة. يُعرف هذا أيضًا باسم إشارات الغدد الصماء. منظمات نمو النبات ، أو الهرمونات النباتية ، تتحرك عبر الخلايا أو بالانتشار في الهواء كغاز للوصول إلى أهدافها. [15] يتم إنتاج كبريتيد الهيدروجين بكميات صغيرة بواسطة بعض خلايا جسم الإنسان وله عدد من وظائف الإشارات البيولوجية. من المعروف حاليًا أن غازين آخرين من هذا القبيل يعملان كجزيئات إشارات في جسم الإنسان: أكسيد النيتريك وأول أكسيد الكربون. [16]

تحرير خروج الخلايا

خروج الخلايا هو العملية التي تنقل بها الخلية جزيئات مثل الناقلات العصبية والبروتينات إلى خارج الخلية. كآلية نقل نشطة ، يتطلب الإفراز الخلوي استخدام الطاقة لنقل المواد. تُستخدم عملية خروج الخلايا ونظيرتها ، الالتقام الخلوي ، من قبل جميع الخلايا لأن معظم المواد الكيميائية المهمة بالنسبة لها عبارة عن جزيئات قطبية كبيرة لا يمكنها المرور عبر الجزء الكاره للماء من غشاء الخلية بوسائل سلبية. خروج الخلايا هو العملية التي يتم من خلالها إطلاق كمية كبيرة من الجزيئات وبالتالي فهي شكل من أشكال النقل بالجملة. يحدث خروج الخلايا عبر بوابات إفرازية في غشاء بلازما الخلية المسمى بوروسومات. البوروسومات هي بنية بروتينية دهنية على شكل كوب في غشاء بلازما الخلية ، حيث تلتحم الحويصلات الإفرازية بشكل عابر وتندمج لتحرير محتويات داخل الحويصلة من الخلية.

في عملية الإفراز الخلوي ، يتم نقل الحويصلات الإفرازية المرتبطة بالغشاء إلى غشاء الخلية ، حيث ترسو وتندمج في البوروسومات ويتم إفراز محتوياتها (أي الجزيئات القابلة للذوبان في الماء) في البيئة خارج الخلية. هذا الإفراز ممكن لأن الحويصلة تندمج بشكل عابر مع غشاء البلازما. في سياق النقل العصبي ، يتم إطلاق النواقل العصبية عادةً من الحويصلات المشبكية إلى الشق المشبكي عن طريق الإفراز الخلوي ، ومع ذلك ، يمكن أيضًا إطلاق الناقلات العصبية عبر النقل العكسي من خلال بروتينات النقل الغشائي.

تحرير النماذج

تحرير الأوتوكرين

تتضمن إشارات الأوتوكرين خلية تفرز هرمونًا أو ناقلًا كيميائيًا (يسمى العامل الأوتوكيني) الذي يرتبط بمستقبلات الأوتوكرين في نفس الخلية ، مما يؤدي إلى تغييرات في الخلية نفسها. [17] يمكن أن يتناقض هذا مع إشارات paracrine أو إشارات intracrine أو إشارات الغدد الصماء التقليدية.

تحرير باراكرين

في إشارات paracrine ، تنتج الخلية إشارة لإحداث تغييرات في الخلايا المجاورة ، وتغيير سلوك تلك الخلايا. تنتشر جزيئات التأشير المعروفة باسم عوامل paracrine على مسافة قصيرة نسبيًا (عمل محلي) ، على عكس إشارات الخلية بواسطة عوامل الغدد الصماء ، والهرمونات التي تنتقل لمسافات أطول بكثير عبر تفاعلات جوكستاكرين في الجهاز الدوري وإشارات الأوتوكرين. الخلايا التي تنتج عوامل paracrine تفرزها في البيئة خارج الخلية مباشرة. تنتقل العوامل بعد ذلك إلى الخلايا القريبة التي يحدد فيها تدرج العامل المستقبَل النتيجة. ومع ذلك ، فإن المسافة الدقيقة التي يمكن أن تقطعها عوامل الباراكرين غير مؤكدة.

تستهدف إشارات الباراكرين مثل حمض الريتينويك الخلايا الموجودة في محيط الخلية المنبعثة فقط. [18] تمثل الناقلات العصبية مثالًا آخر على إشارة نظير الصنوبر.

يمكن لبعض جزيئات الإشارة أن تعمل كهرمون وناقل عصبي. على سبيل المثال ، يمكن أن يعمل الأدرينالين والنورادرينالين كهرمونات عند إطلاقهما من الغدة الكظرية وينتقلان إلى القلب عن طريق مجرى الدم. يمكن أيضًا إنتاج النوربينفرين بواسطة الخلايا العصبية ليعمل كناقل عصبي داخل الدماغ. [19] يمكن أن يفرز المبيض الأستروجين ويعمل كهرمون أو يعمل محليًا عن طريق نظير الباركرين أو إشارات أوتوكرين. [20]

على الرغم من أن إشارات paracrine تثير مجموعة متنوعة من الاستجابات في الخلايا المستحثة ، فإن معظم عوامل paracrine تستخدم مجموعة مبسطة نسبيًا من المستقبلات والمسارات. في الواقع ، من المعروف أن أعضاء مختلفة في الجسم - حتى بين الأنواع المختلفة - تستخدم مجموعات مماثلة من عوامل paracrine في التطور التفاضلي. [21] يمكن تنظيم المستقبلات والمسارات المحفوظة بشكل كبير في أربع عائلات رئيسية بناءً على هياكل متشابهة: عائلة عامل نمو الأرومة الليفية (FGF) وعائلة القنفذ وعائلة Wnt وعائلة TGF-الفائقة. يؤدي ارتباط عامل الباراكرين بمستقبلاته الخاصة إلى بدء سلاسل نقل الإشارة ، مما يؤدي إلى استجابات مختلفة.

تحرير الغدد الصماء

الغدد الصماء تسمى الإشارات الهرمونات. يتم إنتاج الهرمونات بواسطة خلايا الغدد الصماء وتنتقل عبر الدم لتصل إلى جميع أجزاء الجسم. يمكن التحكم في خصوصية الإشارات إذا كانت بعض الخلايا فقط قادرة على الاستجابة لهرمون معين. تتضمن إشارات الغدد الصماء إطلاق الهرمونات عن طريق الغدد الداخلية للكائن الحي مباشرة في الدورة الدموية ، مما ينظم الأعضاء المستهدفة البعيدة. في الفقاريات ، الوطاء هو مركز التحكم العصبي لجميع أنظمة الغدد الصماء. في البشر ، الغدد الصماء الرئيسية هي الغدة الدرقية والغدد الكظرية. تُعرف دراسة جهاز الغدد الصماء واضطراباته باسم طب الغدد الصماء.

تحرير Juxtacrine

تأشير الجوكستاكرين هو نوع من إشارات المصفوفة الخلوية أو الخلوية خارج الخلية في الكائنات متعددة الخلايا التي تتطلب اتصالًا وثيقًا. هناك ثلاثة أنواع:

  1. يتفاعل غشاء يجند (بروتين ، قليل السكاريد ، دهون) وبروتين غشائي لخليتين متجاورتين.
  2. يربط تقاطع متصل الأجزاء داخل الخلايا لخليتين متجاورتين ، مما يسمح بعبور جزيئات صغيرة نسبيًا.
  3. يتفاعل بروتين سكري مصفوف خارج الخلية وبروتين غشائي.

بالإضافة إلى ذلك ، في الكائنات أحادية الخلية مثل البكتيريا ، تعني إشارات الجوكستاكرين التفاعلات عن طريق ملامسة الغشاء. وقد لوحظت إشارات الجوكستاكرين لبعض عوامل النمو ، والإشارات الخلوية السيتوكينية والكيموكينية ، وتلعب دورًا مهمًا في الاستجابة المناعية.

تتلقى الخلايا المعلومات من جيرانها من خلال فئة من البروتينات تعرف باسم المستقبلات. قد ترتبط المستقبلات ببعض الجزيئات (الروابط) أو قد تتفاعل مع عوامل فيزيائية مثل الضوء ، ودرجة الحرارة الميكانيكية ، والضغط ، وما إلى ذلك. يحدث الاستقبال عندما تكتشف الخلية المستهدفة (أي خلية بها بروتين مستقبل خاص بجزيء الإشارة) إشارة ، عادةً في شكل جزيء صغير قابل للذوبان في الماء ، عن طريق الارتباط ببروتين مستقبل على سطح الخلية ، أو بمجرد دخوله داخل الخلية ، يمكن لجزيء الإشارة أن يرتبط بمستقبلات داخل الخلايا ، أو عناصر أخرى ، أو يحفز نشاط الإنزيم (مثل الغازات) ، مثل في تأشير intracrine.

تتفاعل جزيئات الإشارة مع خلية مستهدفة على شكل رابط إلى مستقبلات سطح الخلية ، و / أو عن طريق الدخول إلى الخلية من خلال غشاءها أو الالتقام الخلوي للإشارة داخل الخلية. ينتج عن هذا بشكل عام تنشيط الرسل الثاني ، مما يؤدي إلى تأثيرات فسيولوجية مختلفة. في العديد من الثدييات ، تتبادل الخلايا الجنينية المبكرة الإشارات مع خلايا الرحم. [22] في الجهاز الهضمي للإنسان ، تتبادل البكتيريا الإشارات مع بعضها البعض ومع الخلايا الظهارية وخلايا الجهاز المناعي البشري. [23] للخميرة خميرة الخميرة أثناء التزاوج ، ترسل بعض الخلايا إشارة ببتيدية (فيرومونات عامل التزاوج) إلى بيئتها. قد يرتبط عامل التزاوج الببتيد بمستقبلات سطح الخلية على خلايا الخميرة الأخرى ويحثها على الاستعداد للتزاوج. [24]

تحرير مستقبلات سطح الخلية

تلعب مستقبلات سطح الخلية دورًا أساسيًا في الأنظمة البيولوجية للكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا ويرتبط خلل أو تلف هذه البروتينات بالسرطان وأمراض القلب والربو. [25] هذه المستقبلات عبر الغشاء قادرة على نقل المعلومات من خارج الخلية إلى الداخل لأنها تغير التشكل عندما يرتبط بها رابط معين. من خلال النظر إلى ثلاثة أنواع رئيسية من المستقبلات: المستقبلات المرتبطة بالقناة الأيونية ، والمستقبلات المرتبطة بالبروتين G ، والمستقبلات المرتبطة بالإنزيم).

تحرير المستقبلات المرتبطة بقناة أيون

المستقبلات المرتبطة بقناة الأيونات عبارة عن مجموعة من بروتينات القناة الأيونية عبر الغشاء والتي تفتح للسماح للأيونات مثل Na + و K + و Ca 2+ و / أو Cl - بالمرور عبر الغشاء استجابةً لربط مرسال كيميائي ( أي يجند) ، مثل ناقل عصبي. [26] [27] [28]

عندما يكون العصبون قبل المشبكي متحمسًا ، فإنه يطلق ناقلًا عصبيًا من الحويصلات إلى الشق المشبكي. ثم يرتبط الناقل العصبي بالمستقبلات الموجودة في العصبون ما بعد المشبكي. إذا كانت هذه المستقبلات عبارة عن قنوات أيونية ذات بوابات ترابطية ، فإن التغيير التوافقي الناتج يفتح القنوات الأيونية ، مما يؤدي إلى تدفق الأيونات عبر غشاء الخلية. وهذا بدوره يؤدي إما إلى إزالة الاستقطاب ، من أجل استجابة مستقبلية مثيرة ، أو فرط الاستقطاب ، من أجل استجابة مثبطة.

تتكون بروتينات المستقبلات هذه عادةً من مجالين مختلفين على الأقل: مجال عبر الغشاء يتضمن المسام الأيونية ، ومجال خارج الخلية يتضمن موقع ارتباط الترابط (موقع ربط خيفي). أتاحت هذه النمطية أسلوب "فرق تسد" لإيجاد بنية البروتينات (بلورة كل مجال على حدة). تتمثل وظيفة هذه المستقبلات الموجودة في المشابك في تحويل الإشارة الكيميائية للناقل العصبي الذي تم إطلاقه قبل المشبكي مباشرةً وبسرعة كبيرة إلى إشارة كهربائية ما بعد المشبكي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تعديل العديد من LICs بواسطة الروابط الخيفية ، أو بواسطة حاصرات القنوات ، أو الأيونات ، أو إمكانات الغشاء. يتم تصنيف LICs إلى ثلاث عائلات فائقة تفتقر إلى العلاقة التطورية: مستقبلات حلقة cys ، مستقبلات الغلوتامات المؤين للتأين وقنوات ATP ذات البوابات.

تحرير المستقبلات المقترنة بالبروتين G

المستقبلات المقترنة ببروتين G هي مجموعة كبيرة من البروتينات المرتبطة بالتطور والتي هي مستقبلات سطح الخلية التي تكتشف الجزيئات خارج الخلية وتنشط الاستجابات الخلوية. عند اقترانها ببروتينات G ، تسمى مستقبلات الغشاء السبعة لأنها تمر عبر غشاء الخلية سبع مرات. [29] يمكن أن ترتبط الترابطات إما بالنهاية والحلقات خارج الخلية (مثل مستقبلات الغلوتامات) أو بموقع الارتباط داخل حلزونات الغشاء (عائلة تشبه رودوبسين). يتم تنشيطها جميعًا بواسطة ناهضات على الرغم من أنه يمكن أيضًا ملاحظة التنشيط التلقائي التلقائي لمستقبل فارغ. [29]

توجد المستقبلات المقترنة بالبروتين G فقط في حقيقيات النوى ، بما في ذلك الخميرة ، والسوطيات المنتفخة ، [30] والحيوانات. تشتمل الروابط التي تربط وتنشط هذه المستقبلات على مركبات حساسة للضوء ، وروائح ، وفيرومونات ، وهرمونات ، وناقلات عصبية ، وتتنوع في الحجم من جزيئات صغيرة إلى ببتيدات إلى بروتينات كبيرة. تشارك مستقبلات البروتين G في العديد من الأمراض.

هناك مساران رئيسيان لتوصيل الإشارات يشتملان على مستقبلات مقترنة بالبروتين G: مسار إشارة cAMP ومسار إشارة فسفاتيديلينوسيتول. [31] عندما يرتبط الترابط بـ GPCR فإنه يتسبب في تغيير تكوين في الاختزال الكيميائي في المرحلة الغازية ، مما يسمح له بالعمل كعامل تبادل نيوكليوتيدات جوانين (GEF).يمكن لـ GPCR بعد ذلك تنشيط بروتين G مرتبط عن طريق تبادل الناتج المحلي الإجمالي المرتبط ببروتين G مقابل GTP. يمكن بعد ذلك أن تنفصل الوحدة الفرعية α لبروتين G ، جنبًا إلى جنب مع GTP المرتبط ، عن الوحدتين الفرعيتين و للتأثير بشكل أكبر على بروتينات الإشارات داخل الخلايا أو استهداف البروتينات الوظيفية بشكل مباشر اعتمادًا على نوع الوحدة الفرعية α (Gαs، جيαi / س، جيαq / 11، جيα12 / 13). [32] : 1160

تعد المستقبلات المقترنة بالبروتين G هدفًا دوائيًا مهمًا ويستهدف ما يقرب من 34٪ [33] من جميع الأدوية المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء (FDA) 108 فردًا من هذه العائلة. يقدر حجم المبيعات العالمية لهذه الأدوية بـ 180 مليار دولار أمريكي اعتبارًا من 2018 [تحديث]. [33] تشير التقديرات إلى أن GPCRs هي أهداف لحوالي 50٪ من الأدوية المطروحة حاليًا في السوق ، ويرجع ذلك أساسًا إلى مشاركتها في مسارات الإشارات المتعلقة بالعديد من الأمراض مثل الاضطرابات النفسية والاستقلابية بما في ذلك اضطرابات الغدد الصماء والمناعة بما في ذلك الالتهابات الفيروسية والقلب والأوعية الدموية والالتهابات ، اضطرابات الحواس والسرطان. الارتباط المكتشف منذ فترة طويلة بين GPCRs والعديد من المواد الداخلية والخارجية ، مما أدى على سبيل المثال التسكين ، هو مجال آخر يتطور بشكل ديناميكي للبحوث الصيدلانية. [29]

تحرير المستقبلات المرتبطة بالإنزيم

المستقبلات المرتبطة بالإنزيم (أو المستقبلات التحفيزية) هي مستقبلات عبر الغشاء ، عند التنشيط بواسطة يجند خارج الخلية ، يسبب نشاطًا إنزيميًا على الجانب داخل الخلايا. [34] ومن ثم فإن المستقبل التحفيزي هو بروتين غشائي متكامل يمتلك وظائف إنزيمية وحفازة ومستقبلية. [35]

لديهم مجالان مهمان ، مجال ربط يجند خارج الخلية ومجال داخل الخلايا ، والذي له وظيفة تحفيزية ولولب عبر غشاء واحد. يرتبط جزيء الإشارة بالمستقبل الموجود على السطح الخارجي للخلية ويسبب تغييرًا في التكوين على الوظيفة التحفيزية الموجودة على المستقبل داخل الخلية. تتضمن أمثلة النشاط الأنزيمي ما يلي:

تحرير المستقبلات داخل الخلايا

تحرير مستقبل هرمون الستيرويد

توجد مستقبلات هرمون الستيرويد في النواة والعصارة الخلوية وأيضًا على غشاء البلازما للخلايا المستهدفة. وهي بشكل عام مستقبلات داخل الخلايا (عادة هيولي أو نووي) وتبدأ في نقل الإشارة لهرمونات الستيرويد التي تؤدي إلى تغييرات في التعبير الجيني خلال فترة زمنية تتراوح من ساعات إلى أيام. إن أفضل مستقبلات هرمون الستيرويد المدروسة هي أعضاء في فصيلة المستقبلات النووية 3 (NR3) التي تشمل مستقبلات هرمون الاستروجين (مجموعة NR3A) [37] و 3 كيتوسترويدات (مجموعة NR3C). [38] بالإضافة إلى المستقبلات النووية ، تعمل العديد من المستقبلات المقترنة بالبروتين G والقنوات الأيونية كمستقبلات على سطح الخلية لبعض هرمونات الستيرويد.

عند الارتباط بجزيء الإشارة ، يتغير بروتين المستقبل بطريقة ما ويبدأ عملية النقل ، والتي يمكن أن تحدث في خطوة واحدة أو كسلسلة من التغييرات في سلسلة من الجزيئات المختلفة (تسمى مسار تحويل الإشارة). تُعرف الجزيئات التي تتكون منها هذه المسارات باسم جزيئات الترحيل. غالبًا ما تتكون العملية متعددة الخطوات لمرحلة التنبيغ من تنشيط البروتينات عن طريق إضافة أو إزالة مجموعات الفوسفات أو حتى إطلاق جزيئات أو أيونات صغيرة أخرى يمكن أن تعمل كمرسلين. يعد تضخيم الإشارة أحد فوائد هذا التسلسل متعدد الخطوات. تشمل المزايا الأخرى فرصًا للتنظيم أكثر من الأنظمة الأبسط وضبط الاستجابة ، في كل من الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. [15]

في بعض الحالات ، يرتبط تنشيط المستقبل الناجم عن ارتباط اللجند بمستقبلات ارتباطًا مباشرًا باستجابة الخلية للرابط. على سبيل المثال ، يمكن للناقل العصبي GABA تنشيط مستقبل سطح الخلية الذي يعد جزءًا من قناة أيونية. ربط GABA بـ GABAأ يفتح المستقبل على الخلايا العصبية قناة أيون انتقائية للكلوريد والتي تعد جزءًا من المستقبل. جاباأ يسمح تنشيط المستقبل لأيونات الكلوريد سالبة الشحنة بالانتقال إلى الخلايا العصبية ، مما يثبط قدرة الخلايا العصبية على إنتاج إمكانات الفعل. ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من مستقبلات سطح الخلية ، لا ترتبط تفاعلات مستقبلات اللجند ارتباطًا مباشرًا باستجابة الخلية. يجب أن يتفاعل المستقبل النشط أولاً مع البروتينات الأخرى داخل الخلية قبل إنتاج التأثير الفسيولوجي النهائي للرابط على سلوك الخلية. في كثير من الأحيان ، يتم تغيير سلوك سلسلة من عدة بروتينات خلوية متفاعلة بعد تنشيط المستقبل. تسمى المجموعة الكاملة من التغييرات الخلوية التي يسببها تنشيط المستقبل آلية أو مسار تحويل الإشارة. [39]

يظهر مسار أكثر تعقيدًا لتوصيل الإشارات في الشكل 3. يتضمن هذا المسار تغييرات في تفاعلات البروتين والبروتين داخل الخلية ، والتي تحدثها إشارة خارجية. ترتبط العديد من عوامل النمو بالمستقبلات الموجودة على سطح الخلية وتحفز الخلايا على التقدم خلال دورة الخلية والانقسام. العديد من هذه المستقبلات عبارة عن كينازات تبدأ في الفسفرة نفسها والبروتينات الأخرى عند الارتباط بالرابط. يمكن أن تولد هذه الفسفرة موقع ارتباط لبروتين مختلف وبالتالي تحفز تفاعل البروتين والبروتين. في الشكل 3 ، يرتبط اللاجند (يسمى عامل نمو البشرة ، أو EGF) بالمستقبل (يسمى EGFR). هذا ينشط مستقبلات الفسفرة نفسها. يرتبط مستقبلات الفسفرة ببروتين محول (GRB2) ، والذي يقرن الإشارة لمزيد من عمليات إرسال الإشارات في اتجاه مجرى النهر. على سبيل المثال ، يُطلق على أحد مسارات تحويل الإشارة التي يتم تنشيطها اسم مسار البروتين كيناز المنشط بالميتوجين (MAPK). عنصر تحويل الإشارة المسمى "MAPK" في المسار كان يسمى في الأصل "ERK" ، لذلك يُطلق على المسار اسم مسار MAPK / ERK. بروتين MAPK هو إنزيم ، وهو بروتين كيناز يمكنه ربط الفوسفات بالبروتينات المستهدفة مثل عامل النسخ MYC ، وبالتالي تغيير نسخ الجينات ، وفي النهاية تطور دورة الخلية. يتم تنشيط العديد من البروتينات الخلوية في اتجاه مجرى مستقبلات عامل النمو (مثل EGFR) التي تبدأ مسار تحويل الإشارة هذا. [ بحاجة لمصدر ]

تستجيب بعض مسارات تحويل الإشارات بشكل مختلف ، اعتمادًا على كمية الإشارات التي تتلقاها الخلية. على سبيل المثال ، ينشط بروتين القنفذ جينات مختلفة ، اعتمادًا على كمية بروتين القنفذ الموجود. [ بحاجة لمصدر ]

توفر مسارات تحويل الإشارات المعقدة متعددة المكونات فرصًا للتغذية المرتدة وتضخيم الإشارة والتفاعلات داخل خلية واحدة بين الإشارات المتعددة ومسارات الإشارات. [ بحاجة لمصدر ]

الاستجابة الخلوية المحددة هي نتيجة الإشارة المنقولة في المرحلة الأخيرة من إشارات الخلية. يمكن أن تكون هذه الاستجابة أساسًا أي نشاط خلوي موجود في الجسم. يمكن أن تحفز إعادة ترتيب الهيكل الخلوي ، أو حتى تحفيزًا بواسطة إنزيم. تضمن جميع هذه الخطوات الثلاث للإشارات الخلوية أن الخلايا الصحيحة تتصرف كما قيل وفي الوقت المناسب وبالتزامن مع الخلايا الأخرى ووظائفها داخل الكائن الحي. في النهاية ، تؤدي نهاية مسار الإشارة إلى تنظيم النشاط الخلوي. يمكن أن تحدث هذه الاستجابة في النواة أو في سيتوبلازم الخلية. تتحكم غالبية مسارات الإشارات في تخليق البروتين عن طريق تشغيل وإيقاف جينات معينة في النواة. [40]

في الكائنات أحادية الخلية مثل البكتيريا ، يمكن استخدام الإشارات "لتنشيط" الأقران من حالة نائمة ، وتعزيز الضراوة ، والدفاع ضد العاثيات ، وما إلى ذلك. [41] في استشعار النصاب ، والذي يوجد أيضًا في الحشرات الاجتماعية ، تعدد الإشارات الفردية لديه القدرة على إنشاء حلقة ردود فعل إيجابية ، وتوليد استجابة منسقة. في هذا السياق ، تسمى جزيئات الإشارة المحرضات التلقائية. [42] [43] [44] قد تكون آلية الإشارة هذه متورطة في التطور من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا. [42] [45] تستخدم البكتيريا أيضًا الإشارات المعتمدة على الاتصال ، خاصة للحد من نموها. [46]

غالبًا ما تسمى جزيئات الإشارة التي تستخدمها الكائنات متعددة الخلايا بالفيرومونات. يمكن أن يكون لديهم أغراض مثل التنبيه ضد الخطر ، أو الإشارة إلى الإمدادات الغذائية ، أو المساعدة في التكاثر. [47]

الاستجابات الخلوية قصيرة المدى

نظرة عامة موجزة عن بعض مسارات الإشارات (بناءً على عائلات المستقبلات) التي تؤدي إلى استجابات خلوية قصيرة المفعول
عائلة المستقبلات مثال على الترابطات / المنشطات (القوس: مستقبل لها) مثال على المستجيبات مزيد من الآثار المصب
قنوات Ligand ذات البوابات الأيونية أستيل كولين
(مثل مستقبلات الأسيتيل كولين النيكوتين) ،
التغييرات في نفاذية الغشاء تغيير في إمكانات الغشاء
سبعة مستقبلات الحلزون ضوء (رودوبسين) ،
الدوبامين (مستقبلات الدوبامين) ،
GABA (مستقبلات GABA) ،
البروستاجلاندين (مستقبلات البروستاجلاندين) إلخ.
Trimeric G بروتين Adenylate Cyclase ،
فوسفوديستراز cGMP ،
قناة أيون G- بروتين مسورة ، إلخ.
مكونان المنشطات المتنوعة هيستيدين كيناز منظم الاستجابة - حركة السوط ، التعبير الجيني
غشاء Guanylyl Cyclase الببتيد الأذيني المدر للصوديوم ،
ببتيد بيض قنفذ البحر إلخ.
cGMP تنظيم Kinases والقنوات - إجراءات متنوعة
السيتوبلازمي Guanylyl cyclase أكسيد النيتريك (مستقبل أكسيد النيتريك) cGMP تنظيم القنوات ذات البوابات ، كينازات cGMP
إنتغرينز الفبرونيكتين ، بروتينات المصفوفة خارج الخلية الأخرى كيناز التيروزين غير المستقبل استجابة متنوعة

تنظيم نشاط الجين تحرير

نظرة عامة موجزة عن بعض مسارات الإشارات (بناءً على عائلات المستقبلات) التي تتحكم في نشاط الجين
مجعد (نوع خاص من مستقبلات 7Helix) Wnt أشعث ، أكسين - APC ، GSK3-beta - بيتا كاتينين التعبير الجيني
مكونان المنشطات المتنوعة هيستيدين كيناز منظم الاستجابة - حركة السوط ، التعبير الجيني
مستقبلات التيروزين كيناز الأنسولين (مستقبلات الأنسولين) ،
EGF (مستقبلات EGF) ،
FGF-Alpha ، FGF-Beta ، إلخ (مستقبلات FGF)
Ras ، MAP-kinases ، PLC ، PI3-Kinase تغيير التعبير الجيني
مستقبلات السيتوكين إرثروبويتين ،
هرمون النمو (مستقبلات هرمون النمو)،
IFN-Gamma (مستقبلات IFN-Gamma) إلخ
كيناز جاك عامل النسخ STAT - التعبير الجيني
مستقبلات التيروزين كيناز المرتبطة مجمع MHC- الببتيد - TCR ، المستضدات - BCR التيروزين كيناز السيتوبلازمي التعبير الجيني
مستقبلات سيرين / ثريونين كيناز أكتيفين (مستقبلات أكتيفين) ،
ينهيبين ،
بروتين العظام مورفوجينيك (BMP مستقبلات) ،
TGF- بيتا
عوامل النسخ Smad السيطرة على التعبير الجيني
مستقبلات Sphingomyelinase المرتبطة IL-1 (مستقبل IL-1) ،
TNF (مستقبلات TNF)
تنشيط سيراميد كينازات التعبير الجيني
مستقبلات الستيرويد السيتوبلازمية هرمونات الستيرويد
هرمونات الغدة الدرقية،
حمض الريتينويك إلخ
العمل / التفاعل مع عوامل النسخ التعبير الجيني

مسار تأشير الشق تحرير

Notch هو بروتين سطح الخلية يعمل كمستقبل. تمتلك الحيوانات مجموعة صغيرة من الجينات التي ترمز إلى بروتينات الإشارات التي تتفاعل بشكل خاص مع مستقبلات Notch وتحفز الاستجابة في الخلايا التي تعبر عن Notch على سطحها. يمكن تصنيف الجزيئات التي تنشط (أو ، في بعض الحالات ، تثبط) المستقبلات على أنها هرمونات ، وناقلات عصبية ، وسيتوكينات ، وعوامل نمو ، تسمى بشكل عام روابط مستقبلات. من المعروف أن تفاعلات مستقبلات Ligand مثل تفاعل مستقبلات Notch هي التفاعلات الرئيسية المسؤولة عن آليات إشارات الخلية والتواصل. [52] يعمل الشق كمستقبل للروابط التي يتم التعبير عنها في الخلايا المجاورة. في حين أن بعض المستقبلات عبارة عن بروتينات على سطح الخلية ، يوجد البعض الآخر داخل الخلايا. على سبيل المثال ، الإستروجين عبارة عن جزيء كاره للماء يمكن أن يمر عبر طبقة ثنائية الدهون في الأغشية. كجزء من نظام الغدد الصماء ، يمكن تنشيط مستقبلات الاستروجين داخل الخلايا من مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا عن طريق هرمون الاستروجين المنتج في المبايض.

في حالة الإشارة بوساطة Notch ، يمكن أن تكون آلية تحويل الإشارة بسيطة نسبيًا. كما هو مبين في الشكل 2 ، يمكن أن يتسبب تنشيط Notch في تغيير بروتين Notch بواسطة البروتياز. يتم إطلاق جزء من بروتين Notch من غشاء سطح الخلية ويشارك في تنظيم الجينات. تتضمن أبحاث الإشارات الخلوية دراسة الديناميكيات المكانية والزمانية لكل من المستقبلات ومكونات مسارات الإشارات التي يتم تنشيطها بواسطة المستقبلات في أنواع الخلايا المختلفة. [53] [54] تعد الطرق الناشئة لتحليل قياس الطيف الكتلي لخلية واحدة بتمكين دراسة تحويل الإشارة بدقة خلية واحدة. [55]

في إشارات القطع ، يسمح الاتصال المباشر بين الخلايا بالتحكم الدقيق في تمايز الخلايا أثناء التطور الجنيني. في الدودة أنواع معينة انيقة، تتمتع كل من خليتين من الغدد التناسلية النامية بفرصة متساوية في التمايز النهائي أو أن تصبح خلية سليفة رحمية تستمر في الانقسام. يتم التحكم في اختيار الخلية التي تستمر في الانقسام عن طريق منافسة إشارات سطح الخلية. ستنتج خلية واحدة المزيد من بروتين سطح الخلية الذي ينشط مستقبلات Notch على الخلية المجاورة. يؤدي هذا إلى تنشيط حلقة أو نظام التغذية المرتدة الذي يقلل من تعبير Notch في الخلية التي ستتميز ويزيد الشق على سطح الخلية التي تستمر كخلية جذعية. [56]


يؤدي تنسيق الإشارات الهرمونية وأيض المغذيات إلى انتقال دورة الحياة الحرجة

ذبابة فاكهة بالغة تخرج من خادرة. قام باحث من RIKEN بالتحقيق في الدور الذي تلعبه إشارات الستيرويد في استقلاب الجلوكوز أثناء الانتقال إلى مرحلة العذراء. الائتمان: الدكتور جيريمي بورغيس / مكتبة صور العلوم

اكتشف عالم أحياء في RIKEN الطريقة التي تنظم بها إشارات الستيرويد تحلل جزيئات السكر في ذباب الفاكهة وذلك لتوفير الطاقة التي تحتاجها اليرقات لدخول مرحلة العذراء. يمكن أن يكون لهذه النتيجة آثار أوسع بكثير قد تمتد إلى تغييرات مرحلة الحياة لدى الناس.

تنظم هرمونات الستيرويد العديد من التحولات النمائية في الحيوانات ، من التحول في الحشرات إلى سن البلوغ عند البشر. ومع ذلك ، فقد تم تجاهل المركبات التي تحدد استقلاب الطاقة في هذه الأحداث البيولوجية منذ فترة طويلة.

يلاحظ تاكاشي نيشيمورا من مركز RIKEN لأبحاث ديناميات النظم الحيوية: "تحدث تغيرات كبيرة في التمثيل الغذائي وتكوين الجسم عند البشر ، أولاً أثناء التطور الجنيني ثم خلال فترة المراهقة". "ومن ثم ، فإن عملي الذي يربط بين المنشطات والمغذيات في الذباب قد يساهم في فهم أعمق للتغييرات الأيضية الخاصة بمراحل الحياة بشكل عام."

في دراسته الحالية ، ركز نيشيمورا على نافذة مدتها 12 ساعة بعد أن تبني يرقات ذبابة الفاكهة أولاً هيكلًا خارجيًا صلبًا حول أجسامها اليرقية ويدخل مرحلة العذراء ، والتي يتشكل خلالها الجسم البالغ. تبدأ هذه العملية بنبض إنتاج الستيرويد. أظهر نيشيمورا أن الستيرويد يتفاعل بعد ذلك مع مستقبل الهرمون لتنشيط إنزيم يشارك في تحويل السكر الموجود في الدملمف الدموي الشبيه بالدم للذباب إلى جلوكوز - وهو مصدر طاقة أساسي ضروري لصنع اللبنات الأساسية والمواد الخلوية حيث تتحول اليرقات إلى بالغين .

إن الجلوكوز الإضافي لا يغذي هذه التغييرات التنموية فحسب ، بل إنه يحفز أيضًا تخليق المزيد من هرمون الستيرويد ، وهو إشارة ضرورية لإكمال الانتقال إلى خادرة.

وهكذا تكشف النتائج عن الارتباط الوثيق بين التمثيل الغذائي والإشارات الهرمونية بطريقة منظمة للغاية عبر المقاييس الزمنية. كما يسلطون الضوء على كيفية ارتباط التمثيل الغذائي للمغذيات ميكانيكيًا بالبرامج الخلوية والتنموية من خلال وظائف الطاقة الحيوية والرسول.

يوضح نيشيمورا: "يقترن هذا التحول التطوري بأناقة مع التمثيل الغذائي للمغذيات من خلال عمل هرمون الستيرويد ، وهو نظام بيولوجي يوفر الطاقة والمواد الخلوية عند الحاجة".

إن عرض نيشيمورا للوظائف المعقدة والمترابطة لعملية التمثيل الغذائي والهرمونات في ذبابة الفاكهة النامية ، وهو نموذج مختبري ، يمكن أن يساعد أيضًا في حساب الحالات المرضية ، مثل السرطان ، التي تحدث عندما ينحرف التوازن الدقيق لهذه العمليات. يلاحظ نيشيمورا أن "التحول خاص بالحشرات ، لكن الظواهر ذات الصلة التي يحركها الستيرويد في الثدييات شائعة ، سواء بالنسبة للصحة أو المرض". وبالتالي يمكن أن يكون لنتائجه عواقب بعيدة المدى على علم الأحياء على نطاق واسع ، بما في ذلك نتائجنا.


الهرمونات: إشارات الخلايا ، التعريف والطبيعة الكيميائية للهرمونات

تتحكم الكائنات الحية في أنشطتها وتنسيقها من خلال إشارات كيميائية معقدة.

في الكائنات الحية متعددة الخلايا ، تتواصل الخلايا المجاورة من خلال plasmodesmata (في النباتات) وتقاطعات الفجوة (في الحيوانات).

ولكن ، يمكن للخلية أن تتواصل مع الخلايا البعيدة عن طريق إطلاق مجموعة متنوعة من جزيئات الإشارة مثل إشارات paracrine (الهرمونات العصبية) ، وإشارات الغدد الصماء (الهرمونات) ، والإشارات المشبكية (الناقلات العصبية) والإشارات الغازية (مثل أكسيد النيتريك وأكسيد النيتريك).

تطلق العديد من الكائنات الحية الفيرومونات التي تغير سلوك الكائنات الحية الأخرى من نفس النوع. على سبيل المثال ، تطلق بعض الطحالب والحيوانات الفيرومونات لجذب الجنس الآخر. بعض سلالات Streptococcus faecalis ، وهي بكتيريا موجبة الجرام تفرز الفيرومونات التي تحفز الاقتران. ترتبط جزيئات الإشارة ببروتينات مستقبلات محددة على سطح الخلية أو داخله والتي تحفز أو تثبط التعبير الجيني والتمايز والتمثيل الغذائي.

الهرمونات هي مركبات عضوية ، تفرز بشكل طبيعي بتركيز منخفض بواسطة خلايا الغدد الصماء التي تؤثر على العمليات الفسيولوجية في الكائنات متعددة الخلايا. تسمى الهرمونات أيضًا بالرسائل الكيميائية أو جزيئات المعلومات أو إشارات الغدد الصماء. الهرمونات ، بشكل عام ، تحفيزية في العمل. تسمى الهرمونات التي لها إجراءات مثبطة بـ chalones. صاغ Bayliss and Straling (1904) المصطلح & # 8216Hormone & # 8217 لوصف طبيعة الإفراز ، وهو أول هرمون حيواني تم اكتشافه. اكتشف Went (1928) أول هرمون نباتي وهو أوكسين.

الطبيعة الكيميائية للهرمونات:

على أساس التركيب الكيميائي ، تصنف الهرمونات إلى الأنواع التالية:

هذه مشتقة من الأحماض الأمينية التيروزين والتربتوفان ولها مجموعة أمينية (-NH2). على سبيل المثال هرمون الغدة الدرقية ، ادرينالين ، نور ادرينالين ، الهيستامين ، إلخ.

(ب) هرمونات الستيرويد:

وهي مشتقة من الكوليسترول ، مثل الأندروجينات ، والإستروجين ، والبروجسترون ، إلخ.

(ج) هرمونات عديد الببتيد:

تتكون من أقل من 100 حمض أميني ، على سبيل المثال ، هرمونات الببتيد القصيرة هي الأوكسيتوسين ، ADH (الهرمون المضاد لإدرار البول) ، MSH (هرمون تحفيز الخلايا الصباغية). هرمونات الببتيد الطويلة هي الأنسولين والجلوكاجون و ACTH والبارثورمون وما إلى ذلك.

(د) الهرمونات البروتينية:

تتكون بشكل عام من أكثر من 100 حمض أميني ، على سبيل المثال ، LH و FSH و STH و LH و FSH هي هرمونات بروتينات سكرية.

(هـ) Ecosanoids (Gr. ecosn = 20):

هذه مشتقة من حمض الأراكيدونيك ، وهو حمض دهني C-20 مع 4 روابط مزدوجة ، على سبيل المثال ، البروستاجلاندين ، الثرومباكسان والليكوترين & # 8217s. تسمى هذه الهرمونات المحلية لأنها قصيرة العمر ولها تأثير أوتوكرين و paracrine.

على أساس الذوبان ، قد تكون الهرمونات إما محبة للدهون أو معادية للهبوفوبيا. الهرمونات المحبة للدهون قابلة للذوبان في الدهون ، مثل هرمونات الستيرويد والتيروكسين والرينينويدات. جميع الهرمونات الأخرى محبة للماء وهي قابلة للذوبان في الماء وترتبط بمستقبلات سطح الخلية للعمل.

على أساس المسافة التي تعمل فيها ، فإن الهرمونات هي من الأنواع التالية:

تعمل على نفس الخلايا التي يطلقون منها ، على سبيل المثال ، Interleukins (1L - 1،2) الذي يحفز تكاثر الخلايا التائية.

(ثانيا) هرمونات باراكرين:

تعمل على الخلايا المجاورة لإفرازها ، مثل البروستاجلاندين.

(ثالثا) هرمونات الغدد الصماء:

تعمل على خلايا بعيدة من جانب إطلاقها ، مثل الأنسولين.

(و) Brassinosteroide (= Brassins ، BRs):

هم محفزات نمو طبيعية تم تصنيعها من الكافسترول. وهي تشبه هيكليًا هرمونات الستيرويد الحيوانية. تم عزلهم لأول مرة بواسطة Grove et al (1979) في حبوب اللقاح من Brassica napus (بذور اللفت). حتى الآن تم اكتشاف 40 BRs مجاني و 4 اتحادات BR. وجدوا في مجموعة واسعة من الأنواع النباتية ، في الطحالب ، pteridophytes ، عاريات البذور ، و كاسيات البذور. يتم تصنيعها في جميع أجزاء النباتات ومعظمها في البذور غير الناضجة والجذور والأوراق. تعزز البراسينوسترويدات انقسام الخلايا واستطالة الخلايا وانحناء الجذع وتطور أنسجة الأوعية الدموية والأعضاء التناسلية.

وهي عبارة عن سكريات قليلة التعدد ذات الخصائص الهرمونية المنبعثة من جدران الخلايا النباتية. أنها تثير ردود دفاع ضد هجوم الفطريات. من المعروف أنها تمنع الهيمنة القمية المحفزة للأوكسين لسيقان البازلاء ، وتشكيل الجذور في التبغ وما إلى ذلك.

هي المركبات التي تحتوي على أكثر من مجموعة أمين واحدة ، تم تصنيعها من الأحماض الأمينية ليسين ، أرجينين ، على سبيل المثال بوتريسين وسبيرميدين وما إلى ذلك لهما بعض التأثير في نمو وتطور انقسام الخلايا. بوتريسين إتش2N- (CH2) نيو هامبشاير2 زيادة مستوى الاستجابة للضغط.

المركبات العضوية أو الجزيئات الحيوية هي التواجد العالمي لجميع الكائنات الحية. لتحليل أنواع المركبات العضوية الموجودة في الكائنات الحية ، خذ أي نسيج حي (قطعة من الخضار أو الكبد وما إلى ذلك) وطحنه بحمض الخليك ثلاثي الكلور للحصول على ملاط ​​سميك أو متجانس. عملية الطحن لتعطيل الخلايا تسمى التجانس ، والتي تتم عادة في خلاط عالي السرعة أو باستخدام الملاط والمدقة.

عندما يتم ترشيح المتجانسة ، نحصل على جزأين ، أي مادة ترشيح تسمى تجمع قابل للذوبان في الحمض ، وتسمى تجمع غير قابل للذوبان في الحمض. الجزيئات الحيوية الموجودة في كلا البركتين (الكسور). يحتوي البركة القابلة للذوبان في الحمض عادةً على التركيبة السيتوبلازمية ، بينما يحتوي الجزء غير القابل للذوبان الحمضي على جزيئات كبيرة من العصارة الخلوية والعضيات.

على أساس الوزن الجزيئي (MW) وقابلية الذوبان ، تتكون الجزيئات الحيوية من نوعين ، جزيئات دقيقة وجزيئات كبيرة. الجزيئات الدقيقة عبارة عن مركبات عضوية منخفضة ميغاواط (أقل من 100 دالتون) توجد عادة في حوض قابل للذوبان في الحمض. على سبيل المثال ، السكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والفيتامينات وما إلى ذلك.

غالبًا ما تسمى الجزيئات الدقيقة جزيئات كتل البناء أو المونومرات التي ترتبط تساهميًا مع بعضها البعض لتشكيل جزيئات كبيرة أو بوليمرات. الجزيئات الكبيرة هي مركبات عضوية عالية ميجاوات (حوالي 1000 دالتون أو أعلى) توجد عادة في جزء غير قابل للذوبان في الحمض أو جزء جزيئي كبير مثل البروتينات والأحماض النووية والسكريات المتعددة والدهون.

على الرغم من وجود الدهون في جزء كبير من الجزيئات ، إلا أنها في الواقع جزيئات دقيقة ، يتجاوز وزنها الجزيئي d أو A 800 Da. تسمى الأحماض النووية والبروتينات بالجزيئات المعلوماتية. يمكّنها الحجم الكبير والشكل ثلاثي الأبعاد للجزيئات الكبيرة من العمل كمكونات هيكلية ، وإنزيمات ، ومخازن للمغذيات ، ورسالة جزيئية ، ومصادر للمعلومات الجينية.


28.1 أنواع الهرمونات

في هذا القسم سوف تستكشف الأسئلة التالية:

  • ما هي أنواع الهرمونات المختلفة؟
  • ما هو دور الهرمونات في الحفاظ على التوازن؟

اتصال لدورات AP ®

الكثير من المعلومات حول أنظمة الأعضاء المختلفة للحيوانات لا تدخل في نطاق AP ®. ومع ذلك ، تم اختيار نظام الغدد الصماء للدراسة المتعمقة لأن قدرة الحيوان على اكتشاف المعلومات ونقلها والاستجابة لها أمر بالغ الأهمية للبقاء على قيد الحياة. يعمل جهاز الغدد الصماء والجهاز العصبي معًا للحفاظ على التوازن وضبط النشاط الفسيولوجي عندما تتغير الظروف البيئية الخارجية أو الداخلية. يعمل الجهاز العصبي عن طريق توليد جهود فعل على طول الخلايا العصبية ، ويستخدم نظام الغدد الصماء رسلًا كيميائيًا يسمى الهرمونات التي يتم إطلاقها من الغدد ، وتنتقل إلى الخلايا المستهدفة ، وتثير استجابة من الخلية المستهدفة. بالنسبة لـ AP ® ، لا يُتوقع منك حفظ قائمة غسيل لمختلف الغدد الصماء وهرموناتها وتأثيرات كل هرمون. ومع ذلك ، يجب أن تكون قادرًا على تفسير مخطط يوضح نشاط الإشارة الهرمونية. سوف نصف بإيجاز بعض هذه الأمثلة في كيفية عمل الهرمونات.

هناك ثلاثة أنواع من الهرمونات مصنفة على أساس التركيب الجزيئي والخصائص. (استكشفنا علاقات التركيب / الوظيفة على المستوى الجزيئي في الفصل الخاص بالجزيئات الكبيرة البيولوجية.) الهرمونات المشتقة من الدهون قابلة للذوبان في الدهون ويمكن أن تنتشر عبر أغشية الخلايا لأنها غير قطبية. معظم الهرمونات الدهنية مشتقة من أمثلة الكوليسترول وتشمل المنشطات مثل الإستروجين والتستوستيرون. نظرًا لأن الهرمونات الدهنية يمكن أن تنتشر عبر أغشية الخلايا ، فإن مستقبلاتها تقع في سيتوبلازم الخلايا المستهدفة. ال الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية هي جزيئات صغيرة نسبيًا مشتقة من الأحماض الأمينية مثل التيروزين والتريبتوفان وتشمل أمثلة الإبينفرين والنورادرينالين والتيروكسين والميلاتونين. هرمونات الببتيد مثل الأوكسيتوسين وهرمون النمو تتكون من سلاسل متعددة الببتيد من الأحماض الأمينية. نظرًا لأن هذه الهرمونات قابلة للذوبان في الماء وغير قابلة للذوبان في الدهون ، فإنها لا تستطيع المرور عبر غشاء البلازما للخلايا ، حيث توجد مستقبلاتها على سطح الخلايا المستهدفة.

المعلومات المقدمة والأمثلة الموضحة في القسم تدعم المفاهيم الموضحة في Big Idea 3 و Big Idea 4 من AP ® Biology Curriculum Framework. توفر أهداف التعلم AP ® المدرجة في إطار المناهج الدراسية أساسًا شفافًا لدورة AP ® Biology ، وتجربة معملية قائمة على الاستفسار ، وأنشطة تعليمية ، وأسئلة اختبار AP ®. يدمج هدف التعلم المحتوى المطلوب مع واحد أو أكثر من الممارسات العلمية السبعة.

فكرة كبيرة 3 تقوم الأنظمة الحية بتخزين المعلومات الأساسية لعمليات الحياة واستردادها ونقلها والاستجابة لها.
التفاهم الدائم 3. د تتواصل الخلايا عن طريق توليد ونقل واستقبال إشارات كيميائية.
المعرفة الأساسية 3-د -1 تشترك عمليات الاتصال الخلوي في سمات مشتركة تعكس التاريخ التطوري المشترك.
ممارسة العلوم 6.2 يمكن للطالب بناء تفسيرات للظواهر بناءً على الأدلة المنتجة من خلال الممارسات العلمية.
هدف التعلم 3.33 يستطيع الطالب استخدام التمثيلات والنماذج لوصف ميزات مسار إشارات الخلية.
فكرة كبيرة 4 تتفاعل النظم البيولوجية ، وهذه الأنظمة وتفاعلاتها تمتلك خصائص معقدة.
الفهم الدائم 4 التفاعلات داخل النظم البيولوجية تؤدي إلى خصائص معقدة.
المعرفة الأساسية 4-أ 1 تحدد المكونات الفرعية للجزيئات البيولوجية وتسلسلها خصائص هذا الجزيء.
ممارسة العلوم 7.1 يمكن للطالب ربط الظواهر والنماذج عبر المقاييس المكانية والزمانية.
هدف التعلم 4.1 يستطيع الطالب شرح العلاقة بين التسلسل والمكونات الفرعية للبوليمر البيولوجي وخصائصه.

يتطلب الحفاظ على التوازن داخل الجسم التنسيق بين العديد من الأجهزة والأجهزة المختلفة. يحدث الاتصال بين الخلايا المجاورة ، وبين الخلايا والأنسجة في أجزاء بعيدة من الجسم ، من خلال إطلاق مواد كيميائية تسمى الهرمونات. يتم إطلاق الهرمونات في سوائل الجسم (الدم عادة) التي تحمل هذه المواد الكيميائية إلى الخلايا المستهدفة. في الخلايا المستهدفة ، وهي الخلايا التي تحتوي على مستقبلات لإشارة أو يجند من خلية إشارة ، تثير الهرمونات استجابة. تشكل الخلايا والأنسجة والأعضاء التي تفرز الهرمونات نظام الغدد الصماء. من أمثلة الغدد الصماء الغدد الكظرية ، التي تنتج هرمونات مثل الإبينفرين والنورادرينالين التي تنظم الاستجابة للتوتر ، والغدة الدرقية التي تنتج هرمونات الغدة الدرقية التي تنظم معدلات التمثيل الغذائي.

على الرغم من وجود العديد من الهرمونات المختلفة في جسم الإنسان ، إلا أنه يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات بناءً على تركيبها الكيميائي: الهرمونات المشتقة من الدهون ، وهرمونات الأحماض الأمينية ، وهرمونات الببتيد (الببتيد والبروتينات). تتمثل إحدى السمات المميزة الرئيسية للهرمونات المشتقة من الدهون في أنها يمكن أن تنتشر عبر أغشية البلازما بينما لا تستطيع الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية وهرمونات الببتيد.

الهرمونات المشتقة من الدهون (أو الهرمونات القابلة للذوبان في الدهون)

معظم الهرمونات الدهنية مشتقة من الكوليسترول وبالتالي فهي تشبهها من الناحية الهيكلية ، كما هو موضح في الشكل 28.2. الفئة الأساسية من الهرمونات الدهنية في البشر هي هرمونات الستيرويد. كيميائيًا ، تكون هذه الهرمونات عادةً عبارة عن كيتونات أو كحول ، تنتهي أسماؤها الكيميائية بـ "-ol" للكحولات أو "-one" للكيتونات. من أمثلة هرمونات الستيرويد استراديول ، وهو الإستروجين، أو هرمون الجنس الأنثوي ، والتستوستيرون ، وهو هرمون الأندروجين ، أو هرمون الذكورة. يتم إطلاق هذين الهرمونين بواسطة الأعضاء التناسلية الأنثوية والذكور ، على التوالي. تشمل هرمونات الستيرويد الأخرى الألدوستيرون والكورتيزول ، والتي تفرزها الغدد الكظرية جنبًا إلى جنب مع بعض الأنواع الأخرى من الأندروجينات. هرمونات الستيرويد غير قابلة للذوبان في الماء ، ويتم نقلها عن طريق نقل البروتينات في الدم. نتيجة لذلك ، تبقى في الدورة الدموية لفترة أطول من هرمونات الببتيد. على سبيل المثال ، يبلغ عمر النصف للكورتيزول 60 إلى 90 دقيقة ، بينما يبلغ نصف عمر الإبينفرين ، وهو هرمون مشتق من الأحماض الأمينية ، حوالي دقيقة واحدة.

الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية

الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية عبارة عن جزيئات صغيرة نسبيًا مشتقة من الأحماض الأمينية التيروزين والتريبتوفان ، كما هو موضح في الشكل 28.3. إذا كان الهرمون مشتقًا من الأحماض الأمينية ، فإن اسمه الكيميائي سينتهي بـ "-ine". من أمثلة الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية: الأدرينالين والنورادرينالين ، اللذين يتم تصنيعهما في لب الغدد الكظرية ، وهرمون الغدة الدرقية الذي تنتجه الغدة الدرقية. تصنع الغدة الصنوبرية في الدماغ وتفرز الميلاتونين الذي ينظم دورات النوم.

هرمونات الببتيد

إن بنية هرمونات الببتيد هي سلسلة عديد الببتيد (سلسلة من الأحماض الأمينية). تشتمل هرمونات الببتيد على جزيئات عبارة عن سلاسل قصيرة متعددة الببتيد ، مثل الهرمون المضاد لإدرار البول والأوكسيتوسين الذي يتم إنتاجه في الدماغ ويتم إطلاقه في الدم في الغدة النخامية الخلفية. تشمل هذه الفئة أيضًا البروتينات الصغيرة ، مثل هرمونات النمو التي تنتجها الغدة النخامية ، والبروتينات السكرية الكبيرة مثل الهرمون المنبه للجريب الذي تنتجه الغدة النخامية. يوضح الشكل 28.4 هرمونات الببتيد هذه.

يتم تخزين الببتيدات المفرزة مثل الأنسولين داخل حويصلات في الخلايا التي تصنعها. ثم يتم إطلاقها استجابة لمحفزات مثل ارتفاع مستويات الجلوكوز في الدم في حالة الأنسولين. الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية وعديد الببتيد قابلة للذوبان في الماء وغير قابلة للذوبان في الدهون. لا يمكن لهذه الهرمونات أن تمر عبر أغشية البلازما للخلايا ، لذلك توجد مستقبلاتها على سطح الخلايا المستهدفة.


بيو 140 - علم الأحياء البشري 1 - كتاب مدرسي

/>
ما لم يُذكر خلاف ذلك ، تم ترخيص هذا العمل بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف - غير تجاري 4.0 دولي.

لطباعة هذه الصفحة:

انقر فوق رمز الطابعة في الجزء السفلي من الشاشة

هل النسخة المطبوعة الخاصة بك غير مكتملة؟

تأكد من أن النسخة المطبوعة تتضمن كل المحتوى من الصفحة. إذا لم يكن & # 39t ، فحاول فتح هذا الدليل في متصفح مختلف والطباعة من هناك (أحيانًا يعمل Internet Explorer بشكل أفضل ، وأحيانًا Chrome ، وأحيانًا Firefox ، وما إلى ذلك).

الفصل 36

الهرمونات

  • حدد الفئات الثلاث الرئيسية للهرمونات على أساس التركيب الكيميائي
  • قارن وقارن بين مستقبلات هرمون الغشاء الخلوي والخلوي
  • وصف مسارات الإشارات التي تتضمن cAMP و IP3
  • تحديد العديد من العوامل التي تؤثر على الخلية المستهدفة واستجابة rsquos
  • ناقش دور حلقات التغذية الراجعة والمحفزات الخلطية والهرمونية والعصبية في التحكم في الهرمونات

على الرغم من أن هرمونًا معينًا قد ينتقل في جميع أنحاء الجسم في مجرى الدم ، فإنه سيؤثر فقط على نشاط الخلايا المستهدفة ، أي الخلايا التي تحتوي على مستقبلات لهذا الهرمون المعين. بمجرد ارتباط الهرمون بالمستقبل ، تبدأ سلسلة من الأحداث التي تؤدي إلى الخلية المستهدفة واستجابة rsquos. تلعب الهرمونات دورًا مهمًا في تنظيم العمليات الفسيولوجية بسبب استجابات الخلايا المستهدفة التي تنظمها. تساهم هذه الاستجابات في التكاثر البشري ، ونمو وتطور أنسجة الجسم ، والتمثيل الغذائي ، وتوازن السوائل والكهارل ، والنوم ، والعديد من وظائف الجسم الأخرى. تم تحديد الهرمونات الرئيسية لجسم الإنسان وتأثيراتها في الجدول 1.

الجدول 1: الغدد الصماء وهرموناتها الرئيسية

الغدد الصماء الهرمونات المرتبطة فئة كيميائية تأثير
الغدة النخامية (الأمامية) هرمون النمو (GH) بروتين يعزز نمو أنسجة الجسم
الغدة النخامية (الأمامية) البرولاكتين (PRL) الببتيد يعزز إنتاج الحليب
الغدة النخامية (الأمامية) هرمون الغدة الدرقية (TSH) بروتين سكري يحفز إفراز هرمون الغدة الدرقية
الغدة النخامية (الأمامية) هرمون قشر الكظر (ACTH) الببتيد يحفز إفراز الهرمونات عن طريق قشرة الغدة الكظرية
الغدة النخامية (الأمامية) الهرمون المنبه للجريب (FSH) بروتين سكري يحفز إنتاج الأمشاج
الغدة النخامية (الأمامية) الهرمون الملوتن (LH) بروتين سكري يحفز إنتاج الأندروجين عن طريق الغدد التناسلية
الغدة النخامية (اللاحق) الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH) الببتيد يحفز على امتصاص الماء عن طريق الكلى
الغدة النخامية (اللاحق) الأوكسيتوسين الببتيد يحفز تقلصات الرحم أثناء الولادة
غدة درقية ثيروكسين (T.4) ، ثلاثي يودوثيرونين (T.3) أمين تحفيز معدل الأيض الأساسي
غدة درقية كالسيتونين الببتيد يقلل من مستويات الكالسيوم في الدم 2+
جار درقية هرمون الغدة الجار درقية (PTH) الببتيد يزيد من مستويات الكالسيوم في الدم 2+
قشرة الغدة الكظرية) الألدوستيرون ستيرويد يزيد من مستويات الصوديوم في الدم
قشرة الغدة الكظرية) الكورتيزول والكورتيكوستيرون والكورتيزون ستيرويد زيادة مستويات السكر في الدم
النخاع الكظرية) ادرينالين ، نوربينفرين أمين تحفيز استجابة القتال أو الطيران
الصنوبرية الميلاتونين أمين ينظم دورات النوم
البنكرياس الأنسولين بروتين يقلل من مستويات السكر في الدم
البنكرياس جلوكاجون بروتين يزيد من مستويات السكر في الدم
الخصيتين التستوستيرون ستيرويد يحفز تطوير الخصائص الجنسية الثانوية للذكور وإنتاج الحيوانات المنوية
المبايض الإستروجين والبروجسترون ستيرويد تحفيز تطوير الخصائص الجنسية الثانوية للإناث وإعداد الجسم للولادة

أنواع الهرمونات

يمكن تقسيم هرمونات جسم الإنسان إلى مجموعتين رئيسيتين على أساس تركيبها الكيميائي. تشمل الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية الأمينات والببتيدات والبروتينات. وتشمل تلك المشتقة من الدهون المنشطات (الشكل 1). تؤثر هذه المجموعات الكيميائية على توزيع الهرمونات و rsquos ، ونوع المستقبلات التي ترتبط بها ، والجوانب الأخرى لوظيفتها.

هرمونات أمين

يشار إلى الهرمونات المشتقة من تعديل الأحماض الأمينية بالهرمونات الأمينية. عادة ، يتم تعديل الهيكل الأصلي للحمض الأميني بحيث تتم إزالة مجموعة & ndashCOOH أو الكربوكسيل ، بينما تظل المجموعة ، أو الأمين.

يتم تصنيع هرمونات الأمين من الأحماض الأمينية التربتوفان أو التيروزين. مثال على هرمون مشتق من التربتوفان الميلاتونين ، الذي تفرزه الغدة الصنوبرية ويساعد على تنظيم إيقاع الساعة البيولوجية. تشمل مشتقات التيروزين هرمونات الغدة الدرقية التي تنظم عملية التمثيل الغذائي ، بالإضافة إلى الكاتيكولامينات ، مثل الإبينفرين والنورادرينالين والدوبامين. يفرز النخاع الكظري الإبينفرين والنورابينفرين ويلعبان دورًا في استجابة القتال أو الطيران ، بينما يفرز الوطاء الدوبامين ويمنع إفراز هرمونات الغدة النخامية الأمامية.

هرمونات الببتيد والبروتين

في حين أن الهرمونات الأمينية مشتقة من حمض أميني واحد ، فإن هرمونات الببتيد والبروتين تتكون من أحماض أمينية متعددة ترتبط بتشكيل سلسلة من الأحماض الأمينية. تتكون هرمونات الببتيد من سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية ، في حين أن الهرمونات البروتينية هي ببتيدات أطول. يتم تصنيع كلا النوعين مثل بروتينات الجسم الأخرى: يتم نسخ الحمض النووي إلى mRNA ، والذي يترجم إلى سلسلة من الأحماض الأمينية.

من أمثلة هرمونات الببتيد الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH) ، وهرمون الغدة النخامية المهم في توازن السوائل ، والببتيد الأذيني الناتريوتريك ، الذي ينتجه القلب ويساعد على خفض ضغط الدم. بعض الأمثلة على هرمونات البروتين تشمل هرمون النمو ، الذي تنتجه الغدة النخامية ، وهرمون تحفيز الجريب (FSH) ، الذي يحتوي على مجموعة كربوهيدرات مرتبطة ، وبالتالي يصنف على أنه بروتين سكري. يساعد FSH على تحفيز نضوج البويضات في المبايض والحيوانات المنوية في الخصيتين.

هرمونات الستيرويد

الهرمونات الأولية المشتقة من الدهون هي المنشطات. تُشتق هرمونات الستيرويد من الكولسترول الدهني. على سبيل المثال ، الهرمونات التناسلية التستوستيرون وهرمونات الاستروجين و mdash التي تنتجها الغدد التناسلية (الخصيتين والمبيضين) وهرمونات الستيرويد مداشير. تنتج الغدد الكظرية هرمون الألدوستيرون الستيرويدي ، الذي يشارك في تنظيم التناضح ، والكورتيزول الذي يلعب دورًا في عملية التمثيل الغذائي.

هرمونات الستيرويد ، مثل الكوليسترول ، غير قابلة للذوبان في الماء (فهي كارهة للماء). لأن الدم أساسه الماء ، يجب أن تنتقل الهرمونات المشتقة من الدهون إلى الخلية المستهدفة المرتبطة ببروتين ناقل. هذا الهيكل الأكثر تعقيدًا يطيل عمر النصف لهرمونات الستيرويد لفترة أطول بكثير من الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية. عمر النصف للهرمون و rsquos هو الوقت اللازم لتحلل نصف تركيز الهرمون. على سبيل المثال ، يبلغ نصف عمر هرمون الكورتيزول المشتق من الدهون حوالي 60 إلى 90 دقيقة. في المقابل ، فإن نصف عمر الحمض الأميني وهرمون الأدرينالين المشتق منه حوالي دقيقة واحدة.

مسارات العمل الهرموني

يتم تلقي الرسالة التي يرسلها الهرمون بواسطة مستقبل الهرمون ، وهو بروتين يقع إما داخل الخلية أو داخل غشاء الخلية. سيقوم المستقبل بمعالجة الرسالة عن طريق بدء أحداث إشارات أخرى أو آليات خلوية تؤدي إلى استجابة الخلية المستهدفة و rsquos. تتعرف مستقبلات الهرمونات على الجزيئات ذات الأشكال والمجموعات الجانبية المحددة ، وتستجيب فقط لتلك الهرمونات التي يتم التعرف عليها. قد يوجد نفس النوع من المستقبلات في خلايا في أنسجة الجسم المختلفة ، ويؤدي إلى استجابات مختلفة نوعًا ما. وبالتالي ، فإن الاستجابة التي يسببها الهرمون لا تعتمد فقط على الهرمون ، ولكن أيضًا على الخلية المستهدفة.

بمجرد أن تتلقى الخلية المستهدفة إشارة الهرمون ، يمكنها الاستجابة بعدة طرق. قد تشمل الاستجابة تحفيز تخليق البروتين ، وتفعيل أو تعطيل الإنزيمات ، وتغيير نفاذية غشاء الخلية ، ومعدلات الانقسام الفتيلي ونمو الخلايا ، وتحفيز إفراز المنتجات. علاوة على ذلك ، قد يكون هرمون واحد قادرًا على إحداث استجابات مختلفة في خلية معينة.

المسارات التي تنطوي على مستقبلات الهرمونات داخل الخلايا

توجد مستقبلات الهرمون داخل الخلايا داخل الخلية. يجب أن تكون الهرمونات التي ترتبط بهذا النوع من المستقبلات قادرة على عبور غشاء الخلية. تُشتق هرمونات الستيرويد من الكوليسترول ، وبالتالي يمكن أن تنتشر بسهولة من خلال الطبقة الدهنية الثنائية لغشاء الخلية للوصول إلى المستقبلات داخل الخلايا (الشكل 2). هرمونات الغدة الدرقية ، التي تحتوي على حلقات بنزين مرصعة باليود ، قابلة للذوبان في الدهون ويمكن أن تدخل الخلية.

يختلف موقع ارتباط الستيرويد وهرمون الغدة الدرقية قليلاً: قد يرتبط هرمون الستيرويد بمستقبلاته داخل العصارة الخلوية أو داخل النواة. في كلتا الحالتين ، يولد هذا الارتباط معقدًا للمستقبلات الهرمونية يتحرك نحو الكروماتين في نواة الخلية ويرتبط بجزء معين من الخلية و rsquos DNA. في المقابل ، ترتبط هرمونات الغدة الدرقية بمستقبلات مرتبطة بالفعل بالحمض النووي. بالنسبة لكل من هرمونات الستيرويد والغدة الدرقية ، يؤدي ارتباط معقد مستقبلات الهرمون بالحمض النووي إلى نسخ الجين المستهدف إلى mRNA ، والذي ينتقل إلى العصارة الخلوية ويوجه تخليق البروتين عن طريق الريبوسومات.

الشكل 2: يبدأ هرمون الستيرويد مباشرة في إنتاج البروتينات داخل الخلية المستهدفة. تنتشر هرمونات الستيرويد بسهولة من خلال غشاء الخلية. يرتبط الهرمون بمستقبلاته في العصارة الخلوية ، مكونًا مستقبلات ومركب هرموني. يدخل مركب المستقبلات وهرمون ndashhormone إلى النواة ويرتبط بالجين المستهدف على الحمض النووي. يؤدي نسخ الجين إلى إنشاء مرسال RNA يتم ترجمته إلى البروتين المطلوب داخل السيتوبلازم.

مسارات تشمل مستقبلات هرمون الغشاء الخلوي

لا تستطيع الهرمونات المحبة للماء أو القابلة للذوبان في الماء أن تنتشر عبر الطبقة الدهنية الثنائية لغشاء الخلية وبالتالي يجب أن تنقل رسالتها إلى مستقبل موجود على سطح الخلية. باستثناء هرمونات الغدة الدرقية ، التي تذوب في الدهون ، ترتبط جميع الأحماض الأمينية والهرمونات المشتقة بمستقبلات غشاء الخلية الموجودة ، جزئيًا على الأقل ، على السطح خارج الخلية لغشاء الخلية. لذلك ، فهي لا تؤثر بشكل مباشر على نسخ الجينات المستهدفة ، ولكنها بدلاً من ذلك تبدأ في سلسلة إشارات يتم تنفيذها بواسطة جزيء يسمى المرسل الثاني. في هذه الحالة يسمى الهرمون الرسول الأول.

المرسل الثاني الذي تستخدمه معظم الهرمونات هو الأدينوزين أحادي الفوسفات (cAMP). في نظام المراسلة الثاني cAMP ، يرتبط هرمون قابل للذوبان في الماء بمستقبلاته في غشاء الخلية (الخطوة 1 في الشكل 3). يرتبط هذا المستقبل بمكون داخل الخلايا يسمى بروتين G ، وينشط ارتباط الهرمون مكون البروتين G (الخطوة 2). يقوم بروتين G المنشط بدوره بتنشيط إنزيم يسمى adenylyl cyclase ، المعروف أيضًا باسم adenylate cyclase (الخطوة 3) ، والذي يحول ثلاثي فوسفات الأدينوسين (ATP) إلى cAMP (الخطوة 4). باعتباره المرسل الثاني ، ينشط cAMP نوعًا من الإنزيم يسمى بروتين كيناز الموجود في العصارة الخلوية (الخطوة 5). تبدأ كينازات البروتين المنشط سلسلة فسفرة ، حيث تفسد العديد من كينازات البروتين (تضيف مجموعة فوسفات إلى) العديد من البروتينات الخلوية المتنوعة ، بما في ذلك الإنزيمات الأخرى (الخطوة 6).

الشكل 3: لا يمكن للهرمونات القابلة للذوبان في الماء أن تنتشر عبر غشاء الخلية. يجب أن ترتبط هذه الهرمونات بمستقبلات غشاء الخلية السطحي. يبدأ المستقبل بعد ذلك مسارًا لإشارات الخلية داخل الخلية يتضمن بروتينات G ، و adenylyl cyclase ، و messenger cyclic AMP (cAMP) ، و بروتين كينازات. في الخطوة الأخيرة ، هذه البروتينات كينازات فسفوريلات البروتينات في السيتوبلازم. هذا ينشط البروتينات في الخلية التي تقوم بالتغييرات التي يحددها الهرمون.

يمكن أن تؤدي فسفرة البروتينات الخلوية إلى مجموعة متنوعة من التأثيرات ، من استقلاب المغذيات إلى تخليق هرمونات مختلفة ومنتجات أخرى. تختلف التأثيرات وفقًا لنوع الخلية المستهدفة ، وبروتينات G و kinases المعنية ، وفسفرة البروتينات. من أمثلة الهرمونات التي تستخدم cAMP كمرسول ثانٍ الكالسيتونين ، وهو أمر مهم لبناء العظام وتنظيم مستويات الكالسيوم في الدم ، والذي يلعب دورًا في مستويات الجلوكوز في الدم وهرمون تحفيز الغدة الدرقية ، والذي يتسبب في إطلاق هرمون التستوستيرون.3 و ت4 من الغدة الدرقية.

بشكل عام ، يزيد شلال الفسفرة بشكل كبير من كفاءة وسرعة وخصوصية الاستجابة الهرمونية ، حيث يمكن بدء آلاف أحداث الإشارات في وقت واحد استجابةً لتركيز منخفض جدًا للهرمون في مجرى الدم. ومع ذلك ، فإن مدة إشارة الهرمون قصيرة ، حيث يتم إلغاء تنشيط cAMP بسرعة بواسطة إنزيم فوسفوديستيراز (PDE) ، الموجود في العصارة الخلوية. يساعد عمل PDE على ضمان توقف استجابة الخلية المستهدفة و rsquos بسرعة ما لم تصل هرمونات جديدة إلى غشاء الخلية.

الأهم من ذلك ، هناك أيضًا بروتينات G تقلل من مستويات cAMP في الخلية استجابةً لارتباط الهرمونات. على سبيل المثال ، عندما يرتبط هرمون النمو وهرمون ndashinhibiting (GHIH) ، المعروف أيضًا باسم السوماتوستاتين ، بمستقبلاته في الغدة النخامية ، ينخفض ​​مستوى cAMP ، مما يثبط إفراز هرمون النمو البشري.

ليست كل الهرمونات القابلة للذوبان في الماء هي التي تبدأ نظام الإرسال الثاني لـ cAMP. يستخدم أحد الأنظمة البديلة الشائعة أيونات الكالسيوم كمرسِل ثانٍ. في هذا النظام ، تنشط بروتينات G إنزيم فسفوليباز C (PLC) ، والذي يعمل بشكل مشابه لإنزيم adenylyl cyclase. بمجرد تنشيطه ، يشق PLC فوسفوليبيد مرتبط بالغشاء إلى جزيئين: دياسيل جلسرين (DAG) وإينوزيتول ثلاثي فوسفات (IP).3). مثل cAMP ، ينشط DAG كينازات البروتين التي تبدأ سلسلة الفسفرة. في نفس الوقت IP3 يتسبب في إطلاق أيونات الكالسيوم من مواقع التخزين داخل العصارة الخلوية ، مثل داخل الشبكة الإندوبلازمية الملساء. تعمل أيونات الكالسيوم بعد ذلك كمرسلين ثانيين بطريقتين: يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على الأنشطة الأنزيمية والخلوية الأخرى ، أو يمكن أن ترتبط ببروتينات مرتبطة بالكالسيوم ، وأكثرها شيوعًا هو الكالودولين. عند ربط الكالسيوم ، يكون الكالمودولين قادرًا على تعديل بروتين كيناز داخل الخلية. من أمثلة الهرمونات التي تستخدم أيونات الكالسيوم كنظام رسول ثان أنجيوتنسين 2 ، الذي يساعد على تنظيم ضغط الدم من خلال تضيق الأوعية ، وهرمون النمو وهرمون إفراز الغدة النخامية (GHRH) ، مما يؤدي إلى إفراز الغدة النخامية لهرمونات النمو.

العوامل التي تؤثر على استجابة الخلية المستهدفة

سوف تتذكر أن الخلايا المستهدفة يجب أن تحتوي على مستقبلات خاصة بهرمون معين إذا كان هذا الهرمون سيثير استجابة. لكن هناك عدة عوامل أخرى تؤثر على استجابة الخلية المستهدفة. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي وجود مستوى كبير من الهرمون المنتشر في مجرى الدم إلى تقليل الخلايا المستهدفة لعدد مستقبلات هذا الهرمون. تسمى هذه العملية بتقليل التنظيم ، وهي تسمح للخلايا بأن تصبح أقل تفاعلًا مع مستويات الهرمون المفرطة. عندما ينخفض ​​مستوى الهرمون بشكل مزمن ، تنخرط الخلايا المستهدفة في تنظيم لزيادة عدد مستقبلاتها. تسمح هذه العملية للخلايا بأن تكون أكثر حساسية للهرمون الموجود. يمكن للخلايا أيضًا تغيير حساسية المستقبلات نفسها للهرمونات المختلفة.

يمكن أن يتفاعل اثنان أو أكثر من الهرمونات للتأثير على استجابة الخلايا بعدة طرق. الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا للتفاعل هي كما يلي:

  • التأثير المتساهل ، حيث يؤدي وجود هرمون ما إلى تمكين هرمون آخر من العمل. على سبيل المثال ، هرمونات الغدة الدرقية لها علاقات متساهلة معقدة مع هرمونات إنجابية معينة. يمكن أن يؤثر نقص اليود الغذائي ، وهو أحد مكونات هرمونات الغدة الدرقية ، على نمو الجهاز التناسلي وعمله.
  • التأثير التآزري ، حيث ينتج عن هرمونين لهما تأثيرات متشابهة استجابة متضخمة. في بعض الحالات ، يلزم وجود هرمونين للاستجابة المناسبة. على سبيل المثال ، اثنين من الهرمونات التناسلية المختلفة و mdashFSH من الغدة النخامية وهرمون الاستروجين من المبايض و mdashare اللازمة لنضج البويضات الأنثوية (خلايا البويضة).
  • التأثير المضاد ، حيث يكون لهرمونين آثار متعارضة. مثال مألوف هو تأثير اثنين من هرمونات البنكرياس ، الأنسولين والجلوكاجون. الأنسولين يزيد من تخزين الكبد والرسكوز للجلوكوز كجليكوجين ، مما يقلل من نسبة الجلوكوز في الدم ، بينما يحفز الجلوكاجون تكسير مخازن الجليكوجين ، مما يؤدي إلى زيادة نسبة الجلوكوز في الدم.

تنظيم إفراز الهرمونات

لمنع مستويات الهرمون غير الطبيعية والحالة المرضية المحتملة ، يجب التحكم بإحكام في مستويات الهرمون. يحافظ الجسم على هذا التحكم من خلال موازنة إنتاج الهرمونات وتدهورها. تتحكم حلقات التغذية الراجعة في بدء معظم إفراز الهرمونات والحفاظ عليه استجابةً للمنبهات المختلفة.

دور حلقات التغذية الراجعة

سيتم هنا استعراض مساهمة حلقات التغذية الراجعة في التوازن لفترة وجيزة فقط. تتميز حلقات التغذية الراجعة الإيجابية بإفراز هرمون إضافي استجابة لإفراز هرمون أصلي. إن إطلاق الأوكسيتوسين أثناء الولادة هو حلقة ردود فعل إيجابية. يبدأ الإطلاق الأولي للأوكسيتوسين في إرسال إشارة إلى انقباض عضلات الرحم ، مما يدفع الجنين نحو عنق الرحم ، مما يؤدي إلى تمدده. وهذا بدوره يشير إلى أن الغدة النخامية تطلق المزيد من الأوكسيتوسين ، مما يؤدي إلى تكثيف تقلصات المخاض. ينخفض ​​إفراز الأوكسيتوسين بعد ولادة الطفل.

الطريقة الأكثر شيوعًا لتنظيم الهرمونات هي حلقة التغذية الراجعة السلبية. تتميز التغذية الراجعة السلبية بتثبيط المزيد من إفراز الهرمون استجابةً لمستويات كافية من هذا الهرمون. هذا يسمح لتنظيم مستويات الهرمون في الدم ضمن نطاق ضيق. مثال على حلقة التغذية الراجعة السلبية هو إطلاق هرمونات القشرانيات السكرية من الغدد الكظرية ، وفقًا لتوجيهات منطقة ما تحت المهاد والغدة النخامية. مع ارتفاع تركيزات الجلوكوكورتيكويد في الدم ، يقلل ما تحت المهاد والغدة النخامية من إشاراتهما إلى الغدد الكظرية لمنع إفراز الجلوكوكورتيكويد الإضافي (الشكل 4).

الشكل 4: يتم تحفيز إفراز القشرانيات الكظرية عن طريق إفراز الهرمونات من الوطاء والغدة النخامية. يتم منع هذه الإشارة عندما ترتفع مستويات الجلوكوكورتيكويد عن طريق التسبب في إشارات سلبية إلى الغدة النخامية وما تحت المهاد.

دور محفزات الغدد الصماء

تتحكم ردود الفعل الناتجة عن المحفزات الكيميائية والعصبية في نشاط الغدد الصماء. قد تكون ردود الفعل هذه بسيطة ، تنطوي على استجابة هرمون واحدة فقط ، أو قد تكون أكثر تعقيدًا وتتضمن العديد من الهرمونات ، كما هو الحال مع التحكم في الوطاء في العديد من هرمونات الغدة النخامية الأمامية و ndashcontrolled.

المنبهات الخلطية هي تغيرات في مستويات الدم من المواد الكيميائية غير الهرمونية ، مثل العناصر الغذائية أو الأيونات ، والتي تسبب إطلاق أو تثبيط الهرمون ، وبالتالي الحفاظ على التوازن. على سبيل المثال ، تكتشف المستقبلات التناضحية في منطقة ما تحت المهاد التغيرات في الأسمولية في الدم (تركيز المواد المذابة في بلازما الدم). إذا كانت الأسمولية في الدم عالية جدًا ، مما يعني أن الدم ليس مخففًا بدرجة كافية ، فإن مستقبلات التناضح تشير إلى منطقة ما تحت المهاد لإطلاق هرمون ADH. يتسبب هذا الهرمون في قيام الكلى بإعادة امتصاص المزيد من الماء وتقليل حجم البول المنتج. يؤدي هذا الامتصاص إلى انخفاض الأسمولية في الدم ، مما يؤدي إلى تخفيف الدم إلى المستوى المناسب. تنظيم جلوكوز الدم هو مثال آخر. يتسبب ارتفاع مستويات الجلوكوز في الدم في إطلاق الأنسولين من البنكرياس ، مما يزيد من امتصاص الخلايا للجلوكوز وتخزين الكبد للجلوكوز كجليكوجين.

قد تفرز الغدد الصماء أيضًا هرمونًا استجابةً لوجود هرمون آخر تنتجه غدة صماء مختلفة. غالبًا ما تتضمن هذه المحفزات الهرمونية منطقة ما تحت المهاد ، والتي تنتج هرمونات مثبطة لإفراز الهرمونات تتحكم في إفراز مجموعة متنوعة من هرمونات الغدة النخامية.

بالإضافة إلى هذه الإشارات الكيميائية ، يمكن أيضًا إطلاق الهرمونات استجابة للمنبهات العصبية. من الأمثلة الشائعة للمحفزات العصبية تنشيط استجابة القتال أو الطيران بواسطة الجهاز العصبي الودي. عندما يدرك الفرد وجود خطر ، تشير الخلايا العصبية الودية إلى الغدد الكظرية لإفراز النوربينفرين والإبينفرين. يعمل هذان الهرمونان على تمدد الأوعية الدموية وزيادة معدل ضربات القلب والجهاز التنفسي وتثبيط الجهاز الهضمي والجهاز المناعي. تعزز هذه الاستجابات الجسم ونقل الأكسجين إلى الدماغ والعضلات ، وبالتالي تحسين قدرة الجسم و rsquos على القتال أو الفرار.

اتصال يومي

بيسفينول أ واضطراب الغدد الصماء

ربما تكون قد سمعت تقارير إخبارية حول تأثيرات مادة كيميائية تسمى بيسفينول أ (BPA) في أنواع مختلفة من تغليف المواد الغذائية. يستخدم BPA في تصنيع اللدائن الصلبة وراتنجات الايبوكسي. تشمل العناصر الشائعة المتعلقة بالأغذية التي قد تحتوي على BPA تبطين علب الألمنيوم ، وحاويات تخزين الطعام البلاستيكية ، وأكواب الشرب ، بالإضافة إلى زجاجات الأطفال وأكواب ldquosippy & rdquo. تشمل الاستخدامات الأخرى لـ BPA المعدات الطبية وحشوات الأسنان وتبطين أنابيب المياه.

تشير الأبحاث إلى أن مادة بيسفينول أ من العوامل المسببة لاضطراب الغدد الصماء ، مما يعني أنها تتداخل سلبًا مع نظام الغدد الصماء ، خاصة خلال فترة ما قبل الولادة وبعدها. على وجه الخصوص ، BPA يحاكي التأثيرات الهرمونية لهرمون الاستروجين وله تأثير معاكس و mdashthat من الأندروجينات. لاحظت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) في بيانها حول سلامة BPA أنه على الرغم من أن دراسات السموم التقليدية قد دعمت سلامة المستويات المنخفضة من التعرض لـ BPA ، إلا أن الدراسات الحديثة التي تستخدم أساليب جديدة لاختبار التأثيرات الدقيقة أدت إلى بعض القلق بشأن التأثيرات المحتملة لـ BPA على الدماغ والسلوك وغدة البروستاتا في الأجنة والرضع والأطفال الصغار. تعمل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية حاليًا على تسهيل انخفاض استخدام مادة بيسفينول أ في المواد المتعلقة بالأغذية. قامت العديد من الشركات الأمريكية بإزالة BPA طواعية من زجاجات الأطفال ، وأكواب ldquosippy & rdquo ، وبطانات علب حليب الأطفال ، ومعظم زجاجات المياه البلاستيكية القابلة لإعادة الاستخدام المباعة اليوم تفتخر بأنها & ldquoBPA خالية. & rdquo على النقيض من ذلك ، حظرت كل من كندا والاتحاد الأوروبي تمامًا استخدام BPA في منتجات الأطفال.

تمت دراسة الآثار الضارة المحتملة لـ BPA في كل من النماذج الحيوانية والبشر وتشمل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الآثار الصحية ، مثل تأخر النمو والمرض. على سبيل المثال ، قد يترافق التعرض السابق للولادة لـ BPA خلال الأشهر الثلاثة الأولى من الحمل البشري مع الأزيز والسلوك العدواني أثناء الطفولة. قد يعاني البالغون المعرضون لمستويات عالية من BPA من تغير إشارات الغدة الدرقية والضعف الجنسي لدى الذكور. لوحظ أن التعرض لـ BPA خلال فترة ما قبل الولادة أو ما بعد الولادة في النماذج الحيوانية يسبب تأخيرات عصبية ، وتغيرات في بنية الدماغ ووظيفته ، والخلل الجنسي ، والربو ، وزيادة خطر الإصابة بسرطانات متعددة. أظهرت الدراسات في المختبر أيضًا أن التعرض لـ BPA يسبب تغيرات جزيئية تؤدي إلى تطور سرطانات الثدي والبروستاتا والدماغ. على الرغم من أن هذه الدراسات قد بينت أن مادة بيسفينول أ في العديد من الآثار الصحية السيئة ، إلا أن بعض الخبراء يحذرون من أن بعض هذه الدراسات قد تكون معيبة وأن هناك حاجة لمزيد من الأبحاث. في غضون ذلك ، توصي إدارة الغذاء والدواء (FDA) المستهلكين باتخاذ الاحتياطات للحد من تعرضهم لـ BPA. بالإضافة إلى شراء الأطعمة في عبوات خالية من BPA ، يجب على المستهلكين تجنب حمل أو تخزين الأطعمة أو السوائل في زجاجات مع رمز إعادة التدوير 3 أو 7. لا ينبغي تسخين الأطعمة والسوائل في الميكروويف بأي شكل من أشكال البلاستيك: استخدم الورق ، الزجاج ، أو السيراميك بدلاً من ذلك.

مراجعة الفصل

الهرمونات مشتقة من الأحماض الأمينية أو الدهون. تنشأ هرمونات الأمين من الأحماض الأمينية التربتوفان أو التيروزين. تشمل هرمونات الأحماض الأمينية الكبيرة الببتيدات وهرمونات البروتين. هرمونات الستيرويد مشتقة من الكوليسترول.

هرمونات الستيرويد وهرمون الغدة الدرقية قابلة للذوبان في الدهون. جميع الأحماض الأمينية الأخرى والهرمونات المشتقة قابلة للذوبان في الماء. يمكن للهرمونات الكارهة للماء أن تنتشر عبر الغشاء وتتفاعل مع مستقبلات داخل الخلايا. في المقابل ، يجب أن تتفاعل الهرمونات المحبة للماء مع مستقبلات غشاء الخلية. ترتبط هذه عادةً ببروتين G ، والذي يتم تنشيطه عندما يربط الهرمون المستقبل. يؤدي هذا إلى بدء سلسلة إشارات تتضمن مرسالًا ثانيًا ، مثل أحادي فوسفات الأدينوزين الدوري (cAMP). تعمل أنظمة المراسلة الثانية على تضخيم إشارة الهرمون بشكل كبير ، مما يخلق استجابة أوسع وأكثر كفاءة وأسرع.

يتم إطلاق الهرمونات عند التحفيز الذي يكون من أصل كيميائي أو عصبي. يتم تنظيم إفراز الهرمونات في المقام الأول من خلال ردود الفعل السلبية. قد تتسبب المنبهات المختلفة في إفراز الهرمونات ، ولكن هناك ثلاثة أنواع رئيسية. المنبهات الخلطية هي تغيرات في مستويات الأيونات أو العناصر الغذائية في الدم. المنبهات الهرمونية هي تغيرات في مستويات الهرمون التي تبدأ أو تمنع إفراز هرمون آخر. أخيرًا ، يحدث المنبه العصبي عندما تحفز النبضات العصبية على إفراز الهرمون أو تثبيطه.


مستقبلات هرمون الستيرويد والمنظمين

هرمون الستيرويد هو الستيرويد الذي يعمل كهرمون. يمكن تقسيمها إلى مجموعتين: الستيرويدات القشرية والمنشطات الجنسية. ضمن هاتين الفئتين ، هناك خمسة أنواع وفقًا لمستقبلاتها: الجلوكوكورتيكويدات ، القشرانيات المعدنية ، الأندروجين ، الإستروجين والمركبات بروجستيرونية المفعول. تلعب هرمونات الستيرويد في جسم الإنسان دورًا مهمًا في التمثيل الغذائي والالتهابات ووظائف المناعة وتوازن الملح والماء وتطوير الخصائص الجنسية والقدرة على تحمل المرض والإصابة. يتم تصنيع هرمونات الستيرويد الطبيعية بشكل عام من الكوليسترول في الغدد التناسلية والغدد الكظرية. هذه الهرمونات هي مادة محبة للدهون. يمكن أن تمر عبر غشاء الخلية لأنها تذوب في الدهون ، ثم ترتبط بمستقبلات هرمون الستيرويد (والتي قد تكون نووية أو عصبية خلوية اعتمادًا على هرمون الستيرويد) لإحداث تغييرات داخل الخلية. عادة ما يتم نقل هرمونات الستيرويد في الدم ، وترتبط ببروتينات حاملة محددة مثل الجلوبيولين المرتبط بالهرمونات الجنسية ، والجلوبيولين المرتبط بالكورتيكوستيرويد والألبومين. الارتباط مفيد للمساعدة في تحسين قابلية ذوبان الهرمونات في الماء.

تقول معظم الدراسات أن الهرمونات يمكن أن تؤثر على الخلايا عندما لا تكون مرتبطة ببروتينات المصل. من أجل أن تكون نشطة ، يجب أن تحرر هرمونات الستيرويد نفسها من البروتينات التي تذوب في الدم وأن ترتبط إما بالمستقبلات خارج الخلية ، أو تعبر بشكل سلبي غشاء الخلية وترتبط بالمستقبلات النووية. هذه الفكرة تسمى فرضية الهرمون الحر. وجدت إحدى الدراسات أن هذه المجمعات الحاملة للستيرويد مرتبطة بـ Megalin ، وهو مستقبل غشاء ، ثم يتم نقلها إلى الخلايا عن طريق الالتقام الخلوي. أحد المسارات الممكنة هو أنه بمجرد دخول هذه المجمعات داخل الخلية يتم نقلها إلى الجسيم الجسيمي ، حيث يتحلل البروتين الحامل ويتم إطلاق هرمون الستيرويد في سيتوبلازم الخلية المستهدفة.

بعد أن يتم نقل هرمونات الستيرويد إلى الأنسجة والخلايا المستهدفة ، فإنها ترتبط بمستقبلات الهرمونات المقابلة. توجد مستقبلات هرمون الستيرويد في النواة والعصارة الخلوية وأيضًا على غشاء البلازما للخلايا المستهدفة. وهي بشكل عام مستقبلات داخل الخلايا (عادة هيولي أو نووي) وتبدأ في نقل الإشارة لهرمونات الستيرويد التي تؤدي إلى تغييرات في التعبير الجيني خلال فترة زمنية تتراوح من ساعات إلى أيام. مستقبلات الجلوكوكورتيكويد (GR) ، ومستقبلات القشرانيات المعدنية (MR) ، ومستقبلات البروجسترون (PR) ، ومستقبلات الأندروجين (AR) هي أعضاء كلاسيكيون في عائلة المستقبلات النووية الفائقة ، التي تتكون من فصيلة فرعية 3C. إن أفضل مستقبلات هرمون الستيرويد المدروسة هي أعضاء في فصيلة المستقبلات النووية 3 (NR3) التي تشمل مستقبلات هرمون الاستروجين (مجموعة NR3A) و 3 كيتوستيرويدات (مجموعة NR3C). بالإضافة إلى المستقبلات النووية ، تعمل العديد من المستقبلات والقنوات الأيونية المقترنة ببروتين G كمستقبلات على سطح الخلية لبعض هرمونات الستيرويد.

مستقبلات هرمون الستيرويد والمنظمين

تلعب هذه المستقبلات الأربعة ، بشكل فردي وجماعي ، أدوارًا محورية في بعض الجوانب الأساسية لعلم وظائف الأعضاء مثل الاستجابة للتوتر ، والتمثيل الغذائي ، ووظيفة المناعة ، واستتباب الكهارل ، والنمو ، والتطور ، والتكاثر. تم إنشاء مسارات إشارات متعددة لجميع المستقبلات الأربعة ، وتم الكشف عن العديد من الآليات المشتركة. يتم تحقيق أحد مسارات الإشارات الرئيسية عن طريق الربط المباشر للحمض النووي وتنظيم النسخ للجينات المستجيبة. يتم تحقيق آخر من خلال تفاعلات البروتين والبروتين ، بشكل أساسي مع عوامل النسخ الأخرى مثل العامل النووي kB ، أو البروتين المنشط -1 ، أو محول الإشارة ومنشط النسخ ، لتنظيم أنماط التعبير الجيني. يمكن أن تعمل هذه المسارات على زيادة أو تنظيم التعبير الجيني. وكلها تتطلب تنشيطًا ليجند للمستقبل والتفاعل مع عوامل بروتينية متعددة مثل بروتينات chaperone والبروتينات المُنظِّمة المشتركة.

تشترك GR و MR و PR و AR في أوجه التشابه الهيكلية ، حيث تحتوي جميعها على ثلاثة مجالات وظيفية ، أي مجال معاملات N-terminal متبوعًا بمجال ربط الحمض النووي (DBD) ومجال ربط Ligand للطرف C (LBD). تربط منطقة المفصلة DBD و LBD. تمثل مستقبلات هرمون الستيرويد الأربعة أيضًا القدرة الهائلة والدقة لآليات تعديل الغدد الصماء. غالبًا ما يعاني المرضى الذين يحملون مستقبلات متحولة من مضاعفات خطيرة ، ولا تستطيع الحيوانات المعدلة وراثيًا التي تفتقر إلى المستقبلات الفردية في كثير من الأحيان التكاثر و / أو البقاء على قيد الحياة. تساهم أنماط توزيع الأنسجة التي يتم التحكم فيها مؤقتًا خلال مراحل النمو ومراحل الإنجاب وحالات المرض في الأنشطة المتنوعة لهذه المستقبلات. يتم التعبير عن GR في جميع الأنسجة تقريبًا على الرغم من التنظيم الخاص بدورة الخلايا والأنسجة لمستويات GR. تمارس القشرانيات السكرية عددًا كبيرًا من الوظائف الفسيولوجية عبر GR. الجلوكوكورتيكويدات هي منظمات أساسية لاستقلاب الكربوهيدرات والبروتين والدهون. القشرانيات السكرية الرئيسية في الإنسان هي الكورتيزول ، وتسمى أيضًا الهيدروكورتيزون ، بينما في القوارض ، الجلوكوكورتيكويد الرئيسي هو الكورتيكوستيرون. يتم تنظيم تخليق وإفراز الجلوكوكورتيكويدات بواسطة قشرة الغدة الكظرية بإحكام من خلال محور ما تحت المهاد والغدة النخامية والكظرية ، والذي يكون عرضة للتفاعلات السلبية عن طريق تداول الهرمونات والقشرانيات السكرية الخارجية. يتم التعبير عن MR في الأنسجة الظهارية ، مثل النيفرون القاصي أو القولون. يمكن للألدوستيرون أن يخفف من تناول الملح الغذائي وتوازن أيونات الملح عن طريق تنظيم قناة الصوديوم الظهارية وجينات الوحدة الفرعية Na + و K + -ATPase. القشرانيات المعدنية الأكثر أهمية من الناحية الفسيولوجية هو الألدوستيرون. يتم تصنيع الألدوستيرون في قشرة الغدة الكظرية في المقام الأول بموجب تنظيم نظام الرينين-أنجيوتنسين وحالة البوتاسيوم و ACTH. البروجسترون هو أهم البروجستين في البشر. يتم تصنيعه في المبيض والخصية والغدة الكظرية. يتم أيضًا تصنيع كميات كبيرة وإطلاقها بواسطة المشيمة أثناء الحمل. بالإضافة إلى وجود تأثيرات هرمونية كبيرة ، يعمل البروجسترون كمقدمة في تخليق الاستروجين والأندروجين والمنشطات الكظرية. يتم التعبير عن العلاقات العامة في الجهاز التناسلي الأنثوي والغدة الثديية والدماغ والغدة النخامية. في العديد من الخلايا ، يحفز الإستروجين التعبير عن العلاقات العامة ، ووجوده هو علامة شائعة لعمل الإستروجين في كل من الإعدادات البحثية والسريرية. في العديد من النظم البيولوجية ، يعزز البروجستين التمايز ويعارض عمل تكاثر الخلايا للإستروجين. في البشر ، الأندروجين السائد الذي تفرزه الخصية أو المبيض والتحويل المحيطي للأندروستينيون الذي تنتجه الغدة الكظرية هو هرمون التستوستيرون. تؤدي الأندروجينات وظائف مهمة في مراحل مختلفة من حياة الذكر. أثناء الحياة الجنينية ، تعمل الأندروجينات على تفتيت الجهاز البولي التناسلي للجنين الذكري ، وبالتالي فإن عملها ضروري لتطوير النمط الظاهري الذكري. عند سن البلوغ ، تعزز الأندروجينات تطور الصفات الجنسية الثانوية. بالإضافة إلى تحفيز الوظيفة الجنسية لدى الرجال والحفاظ عليها ، قد تكون الأندروجينات أيضًا مسؤولة جزئيًا عن السلوكيات العدوانية. التستوستيرون والأندروستينيون من السلائف للتخليق الحيوي للإستروجين. ينتج التستوستيرون و 5-ديهيدروتستيرون أيضًا تأثيرات منشط الذكورة عبر AR.

عوامل خطر الإصابة بالسرطان

وفقًا للدراسات السابقة ، وجد الباحثون أن الجلوكوكورتيكويدات هي مفتاح علاج بعض أنواع اللوكيميا ، وغالبًا ما يتم تضمينها في أنظمة العلاج الكيميائي لخصائصها المضادة للقىء ، ومضادات الوذمة ، والمهدئة. وجدت الدراسة أن مستويات الكورتيزول في الدم لدى مرضى سرطان البروستاتا كانت أعلى بكثير من تلك الموجودة في تضخم البروستاتا. كانت مستويات الكورتيزول في الدم قبل الجراحة في مجموعة سرطان الرئة ومجموعة سرطان الجهاز الهضمي أعلى من تلك الموجودة في مجموعة التحكم الصحية. قد يكون هذا بسبب التمثيل الغذائي غير الطبيعي للسرطان نفسه وتأثير الأنسجة السرطانية على الجسم ، مما يؤدي إلى اضطرابات الغدد الصماء أو التمثيل الغذائي. في أبحاث سرطان الثدي وسرطان المبيض ، يمكن للديكساميثازون أن يثبط نشاط ERK بسرعة بطريقة مستقلة عن مستقبلات الجلوكوكورتيكويد ، وقد يشارك في عملية منع تكاثر الخلايا في خطوط خلايا سرطان الثدي البشرية. في عملية تثبيط أورام المخ ، وجد أن الجمع بين الجلوكوكورتيكويدات والتأثيرات البيولوجية المختلفة يمكن أن يثبط التوليف والآثار البيولوجية لعامل النمو البطاني الوعائي (VEGF) في الخلايا السرطانية ، ويثبط عمل الجذور الحرة للأكسجين ، ويعمل على وسطاء التهابات وتثبيط وظيفة إنتاج الخلايا السرطانية. ويعمل وجود العلاقات العامة كعلامة تنبؤية مفيدة في سرطان الثدي بغض النظر عن حالة المريضة في الحمل. تشير الدراسات إلى أن بعض أنظمة استبدال البروجستين بالإضافة إلى الاستروجين لدى النساء بعد سن اليأس قد تزيد من الإصابة بسرطان الثدي. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن سرطان البروستاتا المتكرر ينتج عن زيادة إشارات AR الناتجة عن زيادة التعبير AR في وجود أو عدم تضخيم الجين AR. يبدو أن ظهور سرطان البروستاتا المتكرر ينطوي على زيادة عامل النمو المعتمد على AR والتي تتغلب على موت الخلايا المبرمج الناجم عن استنفاد الأندروجين.


عمل هرمون الستيرويد في الدماغ: نقاش بين مسارات الإشارة

قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

تسجيل الدخول المؤسسي
قم بتسجيل الدخول إلى مكتبة Wiley Online

إذا سبق لك الحصول على حق الوصول باستخدام حسابك الشخصي ، فيرجى تسجيل الدخول.

شراء الوصول الفوري
  • شاهد المقال بصيغة PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة به لمدة 48 ساعة.
  • المادة يمكن ليس أن تتم طباعتها.
  • يمكن للمادة ليس يمكن تنزيلها.
  • المادة يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.
  • عرض غير محدود لمقال PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة به.
  • المادة يمكن ليس أن تتم طباعتها.
  • المادة يمكن ليس يمكن تحميلها.
  • المادة يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.
  • عرض غير محدود للمقال / الفصل PDF وأي ملاحق وأرقام مرتبطة.
  • يمكن طباعة المقال / الفصل.
  • يمكن تحميل المادة / الفصل.
  • المادة / الفصل يمكن ليس يتم إعادة توزيعها.

الملخص

تعمل هرمونات الستيرويد في المبيض ، والإستراديول والبروجسترون ، على تعديل وظائف الغدد الصم العصبية في الجهاز العصبي المركزي ، مما يؤدي إلى حدوث تغييرات في الفسيولوجيا والسلوك. يفترض النموذج الكلاسيكي لعمل هرمون الستيرويد أن هذه التأثيرات العصبية يتم توسطها في الغالب عبر مستقبلاتها داخل الخلايا التي تعمل كعوامل نسخ "تعتمد على الترابط" في الخلايا العصبية الحساسة للستيرويد التي تنظم الجينات والشبكات الجينومية ذات العواقب السلوكية العميقة. تُظهر الدراسات من مختبرنا أنه بالإضافة إلى الروابط المماثلة ، يمكن تنشيط مستقبلات الستيرويد داخل الخلايا بطريقة "مستقلة عن الترابط" بواسطة الناقل العصبي الدوبامين ، مما يغير التوازن الديناميكي بين الفوسفاتازات العصبية والكينازات. درجة عالية من الحديث المتبادل بين مسارات الإشارات التي يبدأها الغشاء ومسارات الإشارات الكلاسيكية داخل الخلايا تتوسط السلوك المعتمد على الهرمونات في الثدييات. تتم مناقشة الآليات الجزيئية ، التي من خلالها تتلاقى العديد من الإشارات مع مستقبلات الستيرويد لتحديد المستوى الجيني للتداخل المتقاطع في الدماغ والسلوك.


شاهد الفيديو: كيفيه البدأ في اول كورس هرمون . تجربتي سابقا (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Phaethon

    منحت ، عبارة مفيدة جدا

  2. Hartwell

    مباشرة في الغرض

  3. Mezikree

    معلومات رائعة وقيمة للغاية

  4. Irwin

    نعم أنت راوي القصص

  5. Fabio

    هل هناك طريقة أخرى للخروج؟

  6. Fabien

    لم افهم ما تقصده؟



اكتب رسالة