Temat prezentacji



Hormony

– to substancje regulacyjne, produkowane przez

wyspecjalizowany narząd gruczołowy lub przez komórki rozproszone
w różnych tkankach. Są transportowane przez krew do komórek
docelowych albo też działają w miejscu uwalniania.



Komórki docelowe

to takie, które posiadają receptor wiążący

dany hormon.



Receptory

dla hormonów mogą być zlokalizowane:



na powierzchni komórki (w błonie komórkowej),



w cytoplazmie komórki,



w jądrze komórkowym.



Związanie hormonu przez receptor uruchamia ciąg reakcji

pobudzających lub hamujących określone procesy biochemiczne.



Hormony klasyfikowane są w oparciu o:



budowę chemiczną,



lokalizację receptorów dla hormonów,



miejsce wytwarzania i zakres działania.

Rola hormonów:



Regulacja reakcji biochemicznych:



pobudzają

albo

hamują

prędkość

reakcji

enzymatycznych,



modulują aktywność procesów dostarczających

energię,



regulują stężenie krążących we krwi substratów

energetycznych (glukoza, kwasy
tłuszczowe),



nie zapoczątkowują reakcji komórkowych de novo.



Regulacja procesów życiowych:



regulują

wzrost,

dojrzewanie,

reprodukcję,

różnicowanie, regenerację, pigmentację, zachowanie,
metabolizm, homeostazę chemiczną i in.

 Podwzgórze:

liberyny (np. kortykoliberyna, CRH; tyreoliberyna, TRH) i

statyny (np. melanostatyna, prolaktostatyna)

 Tylny płat przysadki:

oksytocyna, wazopresyna

 Przedni płat przysadki:

hormony tropowe, pobudzające wydzielanie

hormonów przez zależne gruczoły (np. adrenokortykotropina, ACTH;
tyreotropina, TSH)

 Szyszynka

: melatonina

 Tarczyca:

tyroksyna, trijodotyronina, kalcytonina

 Przytarczyce:

parathormon

 Nadnercza:

adrenalina, noradrenalina (rdzeń nadnerczy),

glikokortykoidy, mineralokortykoidy, androgeny (kora nadnerczy)

 Jajniki i jądra:

hormony płciowe

 Trzustka:

insulina, glukagon, somatostatyna

 Nieklasyczne gruczoły wydzielania wewnętrznego:
 nerki:

renina, erytropoetyna

 tkanka tłuszczowa:

leptyna, rezystyna

 serce:

peptydy natriuretyczne

Wydzielanie hormonów jest regulowane
przez:



sygnały dostarczane przez układ

nerwowy



bodźce środowiskowe



(inne) hormony

podwzgórz
e

przysadka

gruczoł

docelowy

narząd

docelowy

efekt

sygnał z OUN

liberyna

hormon tropowy

hormon

TRH

TSH

tyroksyna

CRH

ACTH

kortyzol

Klasyfikacja hormonów w zależności od budowy

chemicznej:



hormony białkowe i aminokwasowe

 hormony aminokwasowe

(aminy

katecholowe,

melatonina,

tyroksyna – T

, trijodotyronina – T

)

 hormony polipeptydowe

(np. insulina, glukagon, parathormon,

kalcytonina)

 hormony białkowe

(np. somatotropina, prolaktyna)

 hormony glikoproteinowe

(np. tyreotropina, folitropina)



hormony steroidowe

 pochodne cholesterolu

(hormony płciowe i kory nadnerczy,

witamina D

- kalcytriol)



pochodne

kwasów

tłuszczowych

(witamina

prostaglandyny)

Klasyfikacja hormonów w zależności od miejsca

wytwarzania:



hormony

gruczołów

dokrewnych

powstają

wyspecjalizowanych narządach, czyli gruczołach dokrewnych i
działają wyłącznie za pośrednictwem układu krążenia krwi (np.
insulina, tyroksyna);



hormony tkankowe

- produkowane są w wyspecjalizowanych

komórkach  rozrzuconych  w  tkankach  różnych  narządów  i
działają  albo  w  miejscu  uwalniania,  albo  za  pośrednictwem
układu  krążenia    (np.  gastryna,  cholecystokinina,  renina,
neurohormony);



hormony miejscowe

- wytwarzane przez komórki rozsiane w

tkankach i narządach wewnętrznych, wydzielane do płynu
zewnątrzkomórkowego i działające w najbliższym sąsiedztwie
miejsca uwalniania (np. histamina, serotonina, acetylocholina,
prostaglandyny).



hormony endokrynne

- uwalniane bezpośrednio do krwi

i działające na odległe komórki i tkanki;



hormony parakrynne

- wydzielane pośrednio do krwi a

bezpośrednio do tkanek (hormony tkankowe);



hormony autokrynne

- wydzielane przez i działające na

tę samą komórkę;



hormony intrakrynne

- produkowane i działające w tej

samej komórce.

Klasyfikacja hormonów w oparciu o zakres działania:

Klasyfikacja hormonów oparta na mechanizmie ich działania:

Grupa I – Hormony wiążące się z receptorami

wewnątrzkomórkowymi



Do grupy I należą:



hormony

steroidowe

(estrogeny,

glukokortykosteroidy,

mineralokortykosteroidy, progestyny, androgeny),



hormony tarczycy

o budowie aminokwasowej (T

i T

)



kalcytriol



Mają one właściwości lipofilne i są – z wyjątkiem T

i T

– pochodnymi

cholesterolu.



Po wydzieleniu do krwi zostają one związane przez białka nośnikowe

(transportowe), przez co zwiększa się ich rozpuszczalność w osoczu.



W pobliżu błony plazmatycznej komórki docelowej hormony te są

uwalniane i przenikają do wnętrza komórki, gdzie wiążą się ze
specyficznymi receptorami śródkomórkowymi.



Kompleks złożony z hormonu i jego receptora odgrywa rolę

wewnątrzkomórkowego przekaźnika dla tej grupy hormonów.

Grupa II – Hormony wiążące się z receptorami

powierzchni komórki



Do grupy II należą:



hormony białkowe

i aminokwasowe

wyjątkiem T

i T

)



Mają one właściwości hydrofilne i nie wymagają transporterów.



Wiążą się z receptorami błony plazmatycznej komórki docelowej.



Regulacja wewnątrzkomórkowych procesów metabolicznych odbywa
się za pomocą cząsteczek określanych jako

drugie (wtórne) przekaźniki

które powstają w wyniku interakcji hormonu z receptorem.



Hormony grupy II podzielone są na podgrupy A - D w zależności od
rodzaju drugiego przekaźnika:

Drugim przekaźnikiem jest cAMP

Drugim przekaźnikiem jest cGMP

Drugim przekaźnikiem są jony wapniowe lub/i fosfatydyloinozytydy

Drugim przekaźnikiem jest kinaza lub kaskada fosfatazowa



Kilka hormonów grupy II można zaliczyć do więcej niż jednej podgrupy.



Hydrofobowy charakter steroidów oraz aromatyczny pierścień tyroksyny i

trijodotyroniny sprawia, że łatwo przenikają one przez podwójną warstwę lipidową
błony komórkowej.



Receptory dla tych hormonów znajdują się we wnętrzu komórki – najczęściej w

cytozolu, albo też (rzadziej) – w jądrze komórkowym (np. hormony tarczycy).



Nie korzystają one z drugich przekaźników.



Nie powodują modyfikacji białek wewnątrzkomórkowych, lecz indukują lub

hamują ich biosyntezę poprzez oddziaływanie na proces transkrypcji odpowiednich
genów.



Wewnątrzkomórkowe receptory związane z hormonem pełnią funkcję czynników

transkrypcyjnych.



Hormon po związaniu się z receptorem cytozolowym przemieszcza się do jądra

komórkowego, gdzie wiąże się ze swoistymi sekwencjami DNA, określanymi jako

elementy odpowiedzi hormonalnej (

HRE

HRE – hormone response element).



Sekwencje HRE są zlokalizowane w pobliżu genów regulowanych przez dany

hormon.



Związanie się kompleksu hormon-receptor z odpowiednią sekwencją HRE

przyspiesza lub hamuje transkrypcję określonych genów.



Efekty

wywierane

przez

hormony

działające

poprzez

receptory

wewnątrzkomórkowe nie są natychmiastowe (godziny lub dni).

białk

hormon

steroido

receptor
cytosolowy

gen
nieaktyw
ny

gen
aktywn
y

sekwencja

wzmacniająca

HRE

promoto
r

miejsce
startu
transkrypcji

promoto
r

synteza mRNA

kompleks

hormon-receptor

zaktywowana sekwencja

wzmacniająca HRE

Wszystkie receptory wewnątrzkomórkowe mają podobną budowę, w
której wyróżnia się domeny:



A/B

– najbardziej zmienna domena zlokalizowana w N-końcu łańcucha

polipeptydowego receptora,



– konserwatywna domena wiążąca DNA,



– region zawiasowy,



– domena wiążąca ligand (hormon).

Hormon/efektor

HRE

Glukokortykoidy

GRE

Progestyny

PRE

Mineralokortykoidy

MRE

Androgeny

ARE

Estrogeny

ERE

Hormony tarczycy

TRE

Witamina D

VDRE

cAMP

CRE



Hormony tarczycy mają budowę aminokwasową – są pochodnymi

tyrozyny.



Zawierają 3 (trijodotyronina) lub 4 (tyroksyna) atomy jodu.



Wnikają do wnętrza komórki i są wiązane przez receptor białkowy

zlokalizowany w jądrze komórkowym.



ma 10-krotnie większe powinowactwo do receptora jądrowego niż



Kompleks hormonu tarczycy z receptorem wiąże się z elementem TRE

DNA i pobudza lub hamuje ekspresję określonych genów.

trijodotyronina
(T

)

tyroksyna
(T

)

Ogólny schemat przekazywania (transdukcji) sygnału

za pośrednictwem receptorów błonowych.

CYTOSOL

PŁYN

ZEWNĄTRZKOMÓRKO

błona

komórkowa

Transdukcja

cząsteczk

sygnałow

receptor

Odpowiedź

Rozpoznanie

Aktywacja

odpowiedzi

komórkowe

Szlak transdukcji

sygnału

Ze względu na budowę i mechanizm przenoszenia
sygnału przez błonę plazmatyczną wyróżnia się trzy
klasy receptorów błonowych:



receptory

siedmiodomenowe

receptory

siedmiodomenowe

(metabotropowe)

– których sygnał pobudzenia

przekazywany jest w głąb komórki za pośrednictwem
białek G;



receptory jonotropowe

- tworzące kanały

jonowe;



receptory katalityczne

- zawierające po stronie

cytoplazmatycznej centrum katalityczne (zwykle
kinazy białkowej).



Receptor metabotropowy

zbudowany jest z:



części zewnątrzkomórkowej, która jest właściwym

receptorem dla

liganda

zewnętrznego – hormonu;



części transbłonowej, która zbudowana jest z siedmiu helis;



części wewnątrzkomórkowej, która jest aktywatorem białka



Po przyłączeniu hormonu zmienia się konformacja części

wewnątrzkomórkowej  receptora,  do  której  może  przyłączyć  się
podjednostka  α  białka  G.  W  efekcie  białko  G  zostaje
zaktywowane  i  może  dalej  przekazywać  sygnał  danego  szlaku
fizjologicznego.



Do tej grupy receptorów należą m.in.:



receptory muskarynowe (wiążące acetylocholinę)



receptory histaminowe



receptory adrenergiczne



Białko G

pełni funkcję pośrednika między błonowym kompleksem

receptor-hormon a enzymami generującymi wtórne przekaźniki.



Jego nazwa wywodzi się stąd, że wiąże nukleotydy guaninowe – GDP

lub GTP.



Biało G zbudowane jest z trzech podjednostek: α, β i γ.



W stanie spoczynkowym podjednostka α zawiera GDP. Związanie

hormonu z receptorem sprawia, że białko G tworzy kompleks z
receptorem, a podjednostka α wymienia GDP na

GTP



Podjednostka α zostaje uwolniona i wiąże się z

cyklazą adenylanową

powodując jej aktywację (w przypadku białek oznaczanych jako G

) lub

dezaktywację (w przypadku białek G



Aktywna cyklaza adenylanowa przekształca ATP

w cAMP



cAMP aktywuje

kinazę białkową A

(PKA).



Aktywna kinaza białkowa A fosforyluje białka enzymatyczne,

modyfikując ich aktywność katalityczną – aktywuje je lub hamuje.

cyklaza

adenylano

fosfodie-

steraza

cAMP

adenin

cykliczny

AMP (cAMP)

ATP

AMP

kofeina, teofilina

Poprzez cykliczny AMP

cykliczny AMP

(3’,5’-adenozynomonofosforan) działają

m.in.:



Adrenalina



Noradrenalina



Glukagon



Kalcytonina



Parathormon



Wazopresyna



TSH



ACTH



FSH

Białka, które mogą być fosforylowane przez kinazę białkową
A:



kinaza fosforylazy glikogenowej



syntaza glikogenowa



lipaza triacyloglicerolowa



reduktaza HMG-CoA



karboksylaza acetylo-CoA



białka kanałów jonowych



białka związane z regulacją transkrypcji i translacji



białka cytoszkieletu komórki



enzymy związane z syntezą neuroprzekaźników (m. in.

hydroksylaza tyrozynowa) i metabolizmem cyklicznych
nukleotydów



receptory neuroprzekaźników i innych substancji regulatorowych



Niektóre hormony działają poprzez aktywację

fosfolipazy C

z udziałem

białka G



Są to m.in. hormony: wazopresyna, angiotensyna, TSH.



Kompleks hormon-receptor wiąże się z białkiem G i aktywuje je.



Uaktywnione białko G aktywuje fosfolipazę C.



Fosfolipaza C hydrolizuje znajdujący się w błonie

fosfatydyloinozytolo-

4,5,-bisfosforan

(PIP

) na 2 produkty:

diacyloglicerol

(DAG) oraz

inozytolo-

1,4,5-trisfosforan

(IP



Każdy z produktów powstałych pod działaniem fosfolipazy C ma

właściwości wtórnego przekaźnika:



wiąże się z receptorem IP

w błonach siateczki

endoplazmatycznej, co powoduje uwolnienie jonów wapnia ze
zbiorników tej siateczki i wzrost ich stężenia w cytozolu. Jony

są

niezbędne do aktywacji kinazy białkowej C.



DAG

wiąże się z

kinazą białkową C

(PKC) w błonie komórkowej,

aktywując ją. Uaktywniona kinaza białkowa C fosforyluje swoiste
białka modyfikując ich funkcje.



Receptor jonotropowy

Receptor jonotropowy

(kanał jonowy bramkowany

przekaźnikiem) - rodzaj receptora błonowego hormonalnego
sprzężonego z kanałem jonowym działającym na zasadzie

transportu biernego



W części zewnątrzkomórkowej receptora znajduje się miejsce

wiążące ligand.



W efekcie związania hormonu dochodzi do zmiany

konformacji białek tworzących kanał jonowy.



Przez otwarty kanał przenikają jony zgodnie z gradientem

stężeń.



Do tej grupy receptorów należą m.in.:



receptory glutaminianergiczne



receptory glicynowe



receptory GABAergiczne

ligan

kanał jonowy

bramkowany

ligandem

układ

nieaktywny

układ aktywny



Receptory

katalityczne

Receptory

katalityczne

posiadają

domeny

cytoplazmatyczne o aktywności enzymatycznej lub też tworzą
kompleksy z innymi białkami posiadającymi taką aktywność.



Najczęściej

domeny

cytoplazmatyczne

działają

jako

tyrozynowe kinazy białkowe

, a więc takie, które powodują

fosforylację

bocznych

łańcuchów

tyrozyny

białkach

wewnątrzkomórkowych. Dlatego receptory te określane są
inaczej

receptorowymi kinazami tyrozynowymi.



Poza kinazami tyrozynowymi występować mogą również, choć

rzadziej,

kinazy serynowo-treoninowe



Do tej grupy receptorów należą m.in.:



receptor insulinowy



receptor hormonu wzrostu

układ nieaktywny

układ aktywny

miejsce

wiązania

liganda

ligandy

element

transbłono

błona

plazmatycz

nieaktywne monomery

receptora

aktywny receptor

(ufosforylowany dimer)

nieaktywne

białka

przekaźnikowe

aktywne

białka

przekaźniko

odpowiedź
komórkow
a



Związanie

insuliny

przez

podjednostki

receptora

insulinowego

wywołuje

zmiany

konformacyjne w podjednostkach β,
nadając

aktywność

kinazy

tyrozynowej.



Następuje

szybka

autofosforylacja

reszt tyrozylowych

podjednostek β.



Receptorowa kinaza tyrozynowa

katalizuje

fosforylację

reszt

tyrozyny w białku określanym jako

substrat receptora insulinowego

(

IRS

– insulin receptor substrate).



Ufosforylowane

białko

IRS

reaguje

wieloma

białkami

wewnątrz-komórkowymi,
uruchamiając kaskadę reakcji.

związanie insuliny

przez receptor

insulinowy

podjednostk

i α

podjednostk

i β

receptor

insulinow

cytosol

przestrzeń

zewnątrzkomórko

kaskada działania

wtórnych

przekaźników

IRS



cGMP

ma bardziej ograniczony zakres działania niż cAMP -

funkcjonuje głównie jako przekaźnik zaangażowany w relaksację mięśni
gładkich, agregację płytek krwi i przetwarzanie bodźców wzrokowych.



Poprzez cykliczny guanozynomonofosforan działają:



NO – tlenek azotu



peptydy natriuretyczne (np. ANP – przedsionkowy peptyd

natriuretyczny)



cGMP aktywuje swoistą kinazę białkową zwaną

kinazą białkową G

cyklaza

guanylanowa

fosfodiestera

za cGMP

guanin

cykliczny

GMP (cGMP)

GMP



w komórce są magazynowane głównie w siateczce

endoplazmatycznej, występują też w mitochondrium i jądrze
komórkowym.



W wyniku otwarcia kanałów wapniowych następuje szybki wzrost

stężenia

wapnia

komórce

będący

impulsem

procesów

biochemicznych.



Prawidłowa homeostaza wapnia w komórce jest wynikiem

współdziałania kanałów transportujących Ca

, ATP-az wapniowych i

białek wiążących wapń.



Jony wapnia, pełniąc rolę wewnątrzkomórkowego sygnalizatora,

regulują różnorodne procesy, tj.:



syntezę i uwalnianie hormonów i neuroprzekaźników;



skurcze mięśni - kinaza łańcuchów lekkich miozyny jest zależna od

i kalmoduliny



apoptozę - aktywacja proteaz, endonukleaz i transglutaminaz



cykl komórkowy



ekspresję genów



Jony wapnia mogą bezpośrednio wiązać się i aktywować enzymy

komórkowe lub pośrednio – poprzez białka wiążące wapń zmieniać
aktywność białek enzymatycznych i strukturalnych.



Uniwersalnym przekaźnikiem sygnału wapniowego w komórce jest

kalmodulina



Wiąże ona 4 jony Ca

, co prowadzi do zmiany konformacji tego

białka.



Zmiany takie umożliwiają interakcję kalmoduliny z innymi białkami,

które są przez nią aktywowane.



Kalmodulina oddziałuje w komórce m. in. z:



fosfodiesterazą cAMP



cyklazą adenylanową



syntazą NO

Document Outline