37.2: Jinsi Homoni zinavyofanya kazi

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza jinsi homoni zinavyofanya kazi
• Jadili jukumu la aina tofauti za receptors za homoni

Homoni kupatanisha mabadiliko katika seli lengo kwa kumfunga kwa receptors maalum homoni. Kwa njia hii, ingawa homoni huzunguka katika mwili wote na huwasiliana na aina nyingi za seli, zinaathiri tu seli ambazo zina vipokezi muhimu. Receptors kwa homoni maalum inaweza kupatikana kwenye seli nyingi tofauti au inaweza kuwa mdogo kwa idadi ndogo ya seli maalumu. Kwa mfano, homoni za tezi hufanya aina nyingi za tishu, na kuchochea shughuli za kimetaboliki katika mwili wote. Seli zinaweza kuwa na vipokezi vingi kwa homoni moja lakini mara nyingi pia huwa na vipokezi kwa aina tofauti za homoni. Idadi ya receptors ambayo huitikia homoni huamua unyeti wa seli kwa homoni hiyo, na majibu ya seli yanayotokana. Zaidi ya hayo, idadi ya receptors ambayo huitikia homoni inaweza kubadilika kwa muda, na kusababisha kuongezeka au kupungua kwa unyeti wa seli. Katika up-udhibiti, idadi ya receptors kuongezeka katika kukabiliana na kupanda kwa viwango vya homoni, na kufanya kiini nyeti zaidi kwa homoni na kuruhusu kwa shughuli zaidi za mkononi. Wakati idadi ya receptors itapungua katika kukabiliana na kupanda kwa viwango vya homoni, aitwaye chini-udhibiti, shughuli za mkononi ni kupunguzwa.

Kufungwa kwa receptor hubadilisha shughuli za mkononi na matokeo katika ongezeko au kupungua kwa michakato ya kawaida ya mwili. Kulingana na eneo la receptor protini kwenye seli lengo na muundo wa kemikali wa homoni, homoni zinaweza kupatanisha mabadiliko moja kwa moja kwa kumfunga kwa receptors homoni ndani ya seli na modulating gene transcription, au pasipo moja kwa moja kwa kumfunga kwa receptors uso wa seli na kuchochea njia za kuashiria.

Intracellular homoni receptors

Lipid inayotokana (mumunyifu) homoni kama vile homoni steroidi kuenea katika utando wa seli endokrini. Mara baada ya nje ya seli, hufunga kusafirisha protini zinazowaweka mumunyifu katika damu. Katika kiini cha lengo, homoni hutolewa kutoka kwa protini ya carrier na huenea kwenye bilayer ya lipid ya membrane ya plasma ya seli. Homoni za steroidi hupita kwenye utando wa plasma wa seli ya lengo na kuambatana na receptors za intracellular wanaoishi katika cytoplasm au katika kiini. Njia za kuashiria seli zinazosababishwa na homoni za steroidi zinasimamia jeni maalum kwenye DNA ya seli. Homoni na tata ya receptor hufanya kama wasimamizi wa transcription kwa kuongeza au kupunguza awali ya molekuli za mRNA za jeni maalum. Hii, kwa upande wake, huamua kiasi cha protini sambamba ambayo hutengenezwa kwa kubadili kujieleza kwa jeni. Protini hii inaweza kutumika ama kubadilisha muundo wa seli au kuzalisha enzymes zinazochochea athari za kemikali. Kwa njia hii, homoni steroid inasimamia michakato maalum kiini kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): receptor ya nyuklia ya ndani ya seli (NR) iko katika cytoplasm inayofungwa na protini ya mshtuko wa joto (HSP). Juu ya kumfunga homoni, receptor dissociates kutoka protini mshtuko joto na translocates kwa kiini. Katika kiini, tata ya receptor ya homoni hufunga kwa mlolongo wa DNA inayoitwa kipengele cha majibu ya homoni (HRE), ambayo huchochea transcription ya jeni na tafsiri. Bidhaa ya protini inayofanana inaweza kupatanisha mabadiliko katika kazi ya seli.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Protini za mshtuko wa joto (HSP) zinaitwa hivyo kwa sababu zinasaidia kurejesha protini zilizoharibika. Kwa kukabiliana na joto la kuongezeka (“mshtuko wa joto”), protini za mshtuko wa joto zinaanzishwa na kutolewa kutoka kwa tata ya NR/HSP. Wakati huo huo, transcription ya jeni HSP imeanzishwa. Kwa nini unadhani kiini hujibu kwa mshtuko wa joto kwa kuongeza shughuli za protini zinazosaidia kufuta protini zilizopotea?

Jibu

Protini hufunua, au denature, kwa joto la juu.

Homoni nyingine za lipid-mumunyifu ambazo si homoni za steroidi, kama vile vitamini D na thyroxine, zina vipokezi vilivyo kwenye kiini. Homoni huenea katika utando wa plasma na bahasha ya nyuklia, kisha kumfunga kwa receptors katika kiini. Tata ya receptor ya homoni huchochea transcription ya jeni maalum.

Plasma utando homoni receptors

Homoni zinazotokana na asidi amino na homoni za polipeptidi hazipatikani lipidi (lipid-mumunyifu) na hivyo haziwezi kueneza kupitia utando wa plasma wa seli. Lipid homoni hakuna kumfunga kwa receptors juu ya uso wa nje wa utando plasma, kupitia plasma membrane homoni receptors. Tofauti na homoni za steroidi, homoni zisizo na lipidi haziathiri moja kwa moja kiini cha lengo kwa sababu haziwezi kuingia kwenye seli na kutenda moja kwa moja kwenye DNA. Kufungwa kwa homoni hizi kwa matokeo ya receptor ya uso wa seli katika uanzishaji wa njia ya kuashiria; hii husababisha shughuli za intracellular na hufanya madhara maalum yanayohusiana na homoni. Kwa njia hii, hakuna kitu kinachopita kupitia utando wa seli; homoni inayofunga juu ya uso inabaki kwenye uso wa seli ilhali bidhaa ya intracellular inabaki ndani ya seli. Homoni inayoanzisha njia ya kuashiria inaitwa mjumbe wa kwanza, ambayo hufanya mjumbe wa pili katika cytoplasm, kama ilivyoonyeshwa kwenye Mchoro\(\PageIndex{2}\).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Homoni za amino zinazotokana na asidi epinephrine na norepinephrine hufunga kwa receptors za beta-adrenergic kwenye membrane ya plasma ya seli. Homoni kisheria kwa receptor activates G-protini, ambayo kwa upande activates adenylyl cyclase, kubadilisha ATP kwa cAMP. Camp ni mjumbe wa pili kwamba mediates majibu kiini maalum. Enzyme inayoitwa phosphodiesterase huvunja cAMP, ikitoa ishara.

Mjumbe mmoja muhimu sana wa pili ni AMP ya mzunguko (cAMP). Wakati homoni ikifunga kwa receptor yake ya membrane, protini ya G inayohusishwa na kipokezi imeanzishwa; G-protini ni protini tofauti na vipokezi vinavyopatikana kwenye utando wa seli. Wakati homoni haijafungwa na receptor, protini ya G haitumiki na imefungwa kwa guanosine diphosphate, au Pato la Taifa. Wakati homoni imefungwa kwa receptor, protini ya G imeanzishwa kwa kumfunga guanosine triphosphate, au GTP, badala ya Pato la Taifa. Baada ya kumfunga, GTP hidrolisisi na G-protini katika Pato la Taifa na inakuwa inaktiv.

Protini ya G iliyoamilishwa kwa upande wake inamsha enzyme iliyofungwa kwa membrane inayoitwa adenylyl cyclase Adenylyl cyclase huchochea uongofu wa ATP hadi CAMP. CAMP, kwa upande wake, huwezesha kundi la protini inayoitwa protini kinases, ambayo huhamisha kundi la phosphate kutoka ATP hadi molekuli ya substrate katika mchakato unaoitwa fosforylation. Ufafanuzi wa molekuli ya substrate hubadilisha mwelekeo wake wa kimuundo, na hivyo kuifungua. Molekuli hizi zilizoamilishwa zinaweza kupatanisha mabadiliko katika michakato ya seli.

Athari ya homoni hupanuliwa kama njia ya kuashiria inavyoendelea. Kufungwa kwa homoni kwenye receptor moja husababisha uanzishaji wa protini nyingi za G, ambazo hufanya adenylyl cyclase. Kila molekuli ya adenylyl cyclase kisha husababisha malezi ya molekuli nyingi za cAMP. Amplification zaidi hutokea kama protini kinases, mara moja ulioamilishwa na cAMP, inaweza kuchochea athari nyingi. Kwa njia hii, kiasi kidogo cha homoni kinaweza kusababisha malezi ya kiasi kikubwa cha bidhaa za mkononi. Ili kuacha shughuli za homoni, CAMP imezimwa na phosphodiesterase ya enzyme ya cytoplasmic, au PDE. PDE daima ni sasa katika kiini na huvunja CAMP kudhibiti shughuli za homoni, kuzuia overproduction ya bidhaa za mkononi.

Majibu maalum ya kiini kwa homoni isiyo na lipid hutegemea aina ya receptors ambazo zipo kwenye utando wa seli na molekuli za substrate zilizopo kwenye cytoplasm ya seli. Majibu ya seli kwa kisheria ya homoni ya receptor ni pamoja na kubadilisha utando upenyezaji na njia metabolic, kuchochea awali ya protini na enzymes, na inleda homoni kutolewa.

Muhtasari

Homoni husababisha mabadiliko ya seli kwa kumfunga kwa receptors kwenye seli za lengo. Idadi ya vipokezi kwenye kiini cha lengo inaweza kuongezeka au kupungua kwa kukabiliana na shughuli za homoni. Homoni zinaweza kuathiri seli moja kwa moja kwa njia ya receptors homoni intracellular au pasipo moja kwa moja kwa njia ya plasma membrane homoni

Homoni zinazotokana na Lipid (mumunyifu) zinaweza kuingia kwenye seli kwa kueneza katika utando wa plasma na kumfunga DNA ili kudhibiti transcription ya jeni na kubadilisha shughuli za seli kwa kuchochea uzalishaji wa protini zinazoathiri, kwa ujumla, muundo wa muda mrefu na kazi ya seli. Lipid homoni hakuna kumfunga kwa receptors juu ya uso plasma membrane na kusababisha ishara njia ya kubadili shughuli za seli kwa inducing uzalishaji wa bidhaa mbalimbali kiini kwamba kuathiri seli katika muda mfupi. Homoni inaitwa mjumbe wa kwanza na sehemu ya mkononi inaitwa mjumbe wa pili. G-protini huamsha mjumbe wa pili (AMP ya mzunguko), na kusababisha athari za mkononi. Jibu kwa kisheria homoni ni alijiinua kama njia ishara ikiendelea. Majibu ya seli kwa homoni ni pamoja na uzalishaji wa protini na enzymes na upenyezaji wa utando uliobadilika.

faharasa

adenylate cyclase

enzyme ambayo huchochea uongofu wa ATP kwa AMP ya mzunguko

chini ya kanuni

kupungua kwa idadi ya receptors homoni katika kukabiliana na viwango vya homoni kuongezeka

mjumbe wa kwanza

homoni kwamba kumfunga kwa plasma membrane homoni receptor kusababisha ishara transduction njia

G-protini

protini ya membrane iliyoamilishwa na mjumbe wa kwanza wa homoni ili kuamsha malezi ya AMP ya mzunguko

receptor ya homoni

protini za mkononi ambazo hufunga kwa homoni

receptor ya homoni ya intracellular

receptor ya homoni katika cytoplasm au kiini cha seli

phosphodiesterase (PDE)

enzyme ambayo inazuia CAMP, kuacha shughuli za homoni

plasma utando homoni receptor

receptor ya homoni juu ya uso wa membrane ya plasma ya seli

up-kanuni

ongezeko la idadi ya receptors homoni katika kukabiliana na kuongezeka kwa viwango vya homoni