UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICASDEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA
Profa. Dra. Nereide Magalhães
Recife, fevereiro de 2005
HORMÔNIOS
Sinais hormonais integram e coordenam
atividades metabólicas de diferentes tecidos e
otimizam a alocação de nutrientes e
precursores para cada órgão.
Integração entre os tecidos do organismo.
Ex: Adrenalina, glucagon e insulina.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 1. Fluxo de informação entre o hipotálamo e a hipófise no
processo de sinalização celular.
SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE
Coordenação do Metabolismo
a) Sinalização neural
Um sinal elétrico (impulso nervoso) originado no corpo
do neurônio é transmitido pelo axônio até as terminações,
estimulando a liberação de neurotransmissores que
atuam em células alvo:
neurônio, miócito ou célula secretora.
b) Sinalização endócrina
Hormônios são secretados na corrente circulatória e
são distribuídos em células alvo onde interagem com
receptores para promover a resposta celular.
Lehninger, 2000 Figura 2. Sinalização celular.
SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Glândulas Secretoras
Figura 3. Principais glândulas secretoras do organismo.
SISTEMA NEUROENDÓCRINONereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 4. Principais hormônios e glândulas secretoras.
REGULAÇÃO DO SISTEMA NEUROENDÓCRINO
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 5. Regulação hormonal por realimentação
negativa (feedback negativo).
Quem controla os
controladores?
RECEPTORES
• Transmissor
• Amplificador de sinal
• Extracelulares (Membranares) 1 Hélice
7 Hélices
• Intracelulares Citossólicos
Nucleares
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Mecanismos de Ação dos Hormônios
Receptores da Membrana Plasmática– Canais iônicos
• Modificação potencial de membranaEx. Receptores da Acetilcolina
– Receptores Enzimáticos• Produção 20 mensageiro
Ex. Receptores da Insulina
– Receptores β-adrenérgicos• Ativação da proteína G• Produção 20 mensageiro
Ex. Receptores da Insulina
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular
• Mecanismos de Ação dos Hormônios
Receptores Nucleares
• Transcrição gênica
» Ex. Receptores de hormônios da tireóide
» Receptores de hormônios esteróides
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
RECEPTORES
• Extracelulares
Segundo mensageiro
(cAMP, IP3, Ca2+, NO)
• Intracelulares
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Figura 6. Tipos de receptores.Lehninger, 2000.
RECEPTORES
Figura 7. Representação esquemática dos diferentes tipos de receptores.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
RECEPTORES MEMBRANARES
Figura 8. Receptores transmembranares do tipo 7 hélices (a) e enzimático do tipo tirosina quinase (b) e guanilil ciclase (c).
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Garrett & Grisham, 1995.
a
b
C
RECEPTORES MEMBRANARES
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Figura 9. Receptor enzimático do tipo guanilil ciclase para o óxido nítrico.
Lehninger, 2000.
Sinalização Celular• Interação Hormônio – Receptor
(não covalente)Pontes de hidrogênioInterações hidrofóbicasInterações eletrostáticas
– Modificação na conformação do receptor
Enzima Regulador de EnzimaCanal iônicoRegulador da expressão gênica
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Sinalização Celular• Mecanismos Moleculares da Transmissão do Sinal– Especificidade– Amplificação– Insensibilização/Adaptação– Integração
Especificidade Especificidade Especificidade Especificidade TFHTFHTFHTFH células da hipófise anteriorcélulas da hipófise anteriorcélulas da hipófise anteriorcélulas da hipófise anterioreritrócitos (não têm receptores)eritrócitos (não têm receptores)eritrócitos (não têm receptores)eritrócitos (não têm receptores)
Adrenalina GlicogênioHepatócitosEritrócitos (falta Enzimas)
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
RECEPTORES
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Figura 10. Mecanismos de transmissão de sinal hormonal.
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Fatores para sensibilidade da transmissão do sinal– Alta afinidade do receptor pelas moléculasAlta afinidade do receptor pelas moléculasAlta afinidade do receptor pelas moléculasAlta afinidade do receptor pelas moléculas– Interação cooperativa HInteração cooperativa HInteração cooperativa HInteração cooperativa H----R (Kd ~ 10R (Kd ~ 10R (Kd ~ 10R (Kd ~ 10----10101010M)M)M)M)– Amplificação do sinal pela cascata de Amplificação do sinal pela cascata de Amplificação do sinal pela cascata de Amplificação do sinal pela cascata de
enzimasenzimasenzimasenzimas• ((((milisegundosmilisegundosmilisegundosmilisegundos))))
• Insensibilização– A presença contínua do agente sinalizador A presença contínua do agente sinalizador A presença contínua do agente sinalizador A presença contínua do agente sinalizador
leva a uma insensibilidadeleva a uma insensibilidadeleva a uma insensibilidadeleva a uma insensibilidade• Ex. Ambiente claro escuroEx. Ambiente claro escuroEx. Ambiente claro escuroEx. Ambiente claro escuro
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
RESPOSTA HORMONAL
Figura 11. Amplificação da resposta hormonal da adrenalina.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Lehninger, 2000.
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Neurônios e Miócitos
• Controle da abertura/fechamento dos canais iônicos– Modificação do potencial de membrana
Músculo esquelético
Sistema Nervoso Músculo cardíaco
Células secretoras
Contração muscular
Batimentos cardíacos
Liberação de conteúdo
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Canais Iônicos
Sinalização elétrica em células excitáveis
Neurotransmissores
Ligação H – R Abertura/fechamento
Influxo/saída de íons
Modificação do potencial
elétrico transmembranar, Vm
VVm = -60 mV
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Neurônios e Miócitos (repouso)
[íons]dentro ≠ [íons]fora Vm= -60 mV
• Despolarização da Membrana• Abertura dos canais de Na+ ou Ca2+
• Influxo de Na+, Ca2+
• Hiperpolarização da Membrana
– Influxo de K+
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular
• Neurônios e Miócitos (repouso)
[íons] intracelular ≠ [íons] extracelular Vm= -60 mV
[Ca2+ ]intracelular ~ 10-7 M
Influxo Ca2+ alteração da [Ca2+ ]citossólico
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Polarização da Membrana
Transporte ativo (Na+, K+ATPase)
– Saída de 3 Na+
– Influxo 2 K+
Transporte passivo
• Despolarização da Membrana– Influxo de 3 Na+
– Saída de Cl-
• Hiperpolarização da Membrana– Saída de K+
VVm < 0
VVm ~ 0
VVm < 0
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Receptor Nicotínico para Acetilcolina
– Fenda pós-sináptica de certos neurônios
– Miócitos na junção neuromuscular
Ligação H –R despolarização da membrana
(influxo de Na +, Ca2+ )
Processo cooperativo ligação no 10 sítio afinidade no 20 sítio
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular
• Conversão de Sinal em Canais Iônicos
– Modificação da concentração citossólicade íons (Ca2+) 20 mensageiro
–Modificação do potencial de membrana (Vm)
–Modificação de proteínas da membrana que são sensíveis ao Vm
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização Celular• Receptor Nicotínico para Acetilcolina
Ligação H –R despolarização da membrana
(influxo de Na+, Ca2+ )
– Neurônios pós-sinápticos início de potencial de ação
– Miócitos (junção neuromuscular)contração muscular
• Despolarização da fibra muscular
TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO
Figura 12. Mecanismo de ação da acetilcolina.Lehninger, 2000.
Nereide Magalhães, DBioq, UFPE
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularReceptor Nicotínico para Acetilcolina
• Geração do Potencial de Ação
• Impulso elétrico (impulso nervoso)
1. Abertura dos Canais de Na+ (Influxo de Na +) Despolarização da membrana (local)
Sinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularSinalização CelularReceptor Nicotínico para Acetilcolina
2. Abertura dos Canais de K+ (saída de K + ) Repolarização da membrana (local)
3. Abertura dos Canais de Ca2+
. Ca2+ age como 20 mensageiro promove a liberação de acetilcolina na fenda sináptica
. Acetilcolina difunde para a célula pós-sináptica(neurônio ou miócito). Ligação com receptor despolarização da membrana. Passagem da informação para a próxima célula do circuito