HormôNios IntroduçAo2000

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA

Profa. Dra. Nereide Magalhães

Recife, fevereiro de 2009

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 NEUROENDÓCRINO

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 1. Fluxo de informação entre o hipotálamo e a hipófise no

processo de sinalização celular.

SISTEMA NEUROENDÓCRINO

Nereide 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, 2000Figura 2. Sinalização celular.

SISTEMA NEUROENDÓCRINO

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Glândulas Secretoras

Figura 3. Principais glândulas secretoras do organismo.

SISTEMA NEUROENDÓCRINO

Nereide 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 Celular• Mecanismos de Ação dos Hormônios

Receptores da Membrana Plasmática

– Canais iônicos• Modificação potencial de membrana

Ex. Receptores da Acetilcolina

– Receptores EnzimáticosEx. Receptores da Insulina

– Receptores β-adrenérgicos• Ativação da proteína G

• Produção 20 mensageiro

Ex. Receptores da Adrenalina

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Sinalização Celular

• Mecanismos de Ação dos Hormônios

Receptores Citoplasmáticos

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 hidrogênio

Interações hidrofóbicas

Interações eletrostáticas

– Modificação na conformação do receptor

Enzima

Regulador de Enzima

Canal iônico

Regulador da expressão gênica

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Sinalização Celular

• Mecanismos Moleculares da Transmissão do Sinal

– Especificidade

– Amplificação

– Insensibilização/Adaptação

– Integração

Especificidade TFH células da hipófise anterior

eritrócitos (não têm receptores)

Adrenalina Glicogênio

Hepatócitos

Eritrócitos (falta Enzimas)

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

RECEPTORES

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Figura 10. Mecanismos de transmissão de sinal hormonal.

Sinalização Celular

• Fatores para sensibilidade da transmissão do sinal– Alta afinidade do receptor pelas moléculas

– Interação cooperativa H-R (Kd ~ 10-10M)

– Amplificação do sinal pela cascata de enzimas

• (milisegundos)

• Insensibilização– A presença contínua do agente sinalizador

leva a uma insensibilidade

• Ex. Ambiente claro escuro

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

RESPOSTA HORMONAL

Figura 11. Amplificação da resposta hormonal da adrenalina.

Nereide Magalhães, DBioq, UFPE

Lehninger, 2000.

Sinalização 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 Celular

• Canais IônicosSinalização elétrica em células excitáveis

Neurotransmissores

Ligação H – R Abertura/fechamento

Influxo/saída de íons

Modificação do potencial

elétrico transmembranar, Vm

Vm = -60 mV

Sinalização 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 Celular

• Neurônios e Miócitos (repouso)

[íons] intracelular ≠ [íons] extracelular Vm= -60 mV

[Ca2+ ]intracelular ~ 10-7 M

Influxo Ca2+ alteração da [Ca2+ ]citossólico

Sinalização 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+

Vm < 0

Vm ~ 0

Vm < 0

Sinalização 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 Celular

• Conversão de Sinal em Canais Iônicos

– Modificação da concentração citossólica

de íons (Ca2+) 20 mensageiro

–Modificação do potencial de

membrana (Vm)

–Modificação de proteínas da

membrana que são sensíveis ao Vm

Sinalização Celular

• Receptor Nicotínico para AcetilcolinaLigação 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 Celular

Receptor 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 Celular

Receptor 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

Sinalização Celular

Neurônios com Receptores (canais iônicos) que

respondem a vários neurotransmissores

Serotonina (K+, Na+, Ca2+)

Glutamato (K+, Na+, Ca2+)

Glicina, GABA (Cl-)