Main menu

Pages

كيمياء الهرمونات Chemistry of Hormones - بناء الهرمونات Hormone Synthesis

 


كيمياء الهرمونات Chemistry of Hormones

تنتمي الهرمونات إلى إحدى المجموعات الكيميائية الآتية:

 

أ‌-       هرمونات مشتقة من الأحماض الأمينية Amino acid - derived hormones وهي أصغر الهرمونات من حيث الوزن الجزيئي. من أمثلتها إبينفرين ونورا بينفرين ودوبامين وثيروكسين وثلاثي يود الثايرونين وجميعها مشتقة من الحامض الأميني تیروسین tyrosine، وميلاتونين melatonin الذي تفرزه الغدة الصنوبرية وهو مشتق من الحامض الأميني تربتوفان tryptophan.

ب‌-  هرمونات ستيرويدية Steroidal hormones وهي أكبر وزنا جزيئية من سابقتها ومثالها هرمونات الجنس الذكرية والأنثوية وهرمون ألدوستيرون وكورتيزول ومشتقاته كما يضاف لها فيتامين D وجميعها مشتقة من كوليسترول cholesterol .

ت‌-  هرمونات ببتيدية Peptide hormones : وهي في الغالب أكبر وزنا من النوعين السابقين وكما يشير اسمها فإنها تتكون من سلسلة من مخلفات الأحماض الأمينية التي تتراوح بين 3 أحماض أمينية (مثل مفرز منشط الدرقية TRH وهو هرمون تحت مهادي يؤثر على النخامية الأمامية لتفرز هرمونة منشطة للدرقية) و198 حامض أمينية (مثل برولاكتين). تضم هذه المجموعة أغلب الهرمونات المعروفة.

ث‌-  هرمونات بروتينية كربوهيدراتية Glycoprotein hormones وهذه أكبر الهرمونات حجما وتتكون من سلاسل من مخلفات الأحماض الأمينية يرتبط بها سكريات. هناك أمثلة قليلة على هذه الهرمونات: منشط الحويصلات FSH، مكون الجسم الأصفر LH ومنشط الدرقية TSH وجميعها تفرز من النخامية الأمامية وهرمون أريثروبويتين من الكلية، ومنشط الغدد الجنسية الكوريوني الإنساني hCG من المشيمة.

 

يمكن أن نضيف نوعا آخر من المجموعات الكيميائية التي تنتمي لها الهرمونات إذا ما أخذنا بعين الاعتبار الهرمونات الموضعية. فمعظم الهرمونات الموضعية تنتمي إلى مجموعة eicosanoids وهذه المجموعة الكيميائية تضم مركبات ذات 20 ذرة كربونية وهي مشتقة أصلا من حامض أراکيدونيك المشتق من الأحماض الدهنية، وينتمي لهذه المجموعة بروستاغلاندينات وليوكوترايينات ولكن الأخيرة تحتوي أحماضا أمينية في تركيبها.

 

 

 بناء الهرمونات Hormone Synthesis

أ) الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية

1. كاتيكولامينات Catecholamines:

سميت هكذا لاحتوائها على مجموعة catechol الكيميائية وهي تضم إبينفرين epinephrine ونورابينفرين norepinephrine ودوبامين dopamine وتفرز جميعها بكميات متفاوتة من نخاع الغدة الكظرية كما أن دوبامين يفرز من تحت المهاد ومن النخامية الخلفية. تشتق كاتيكولامينات من الحامض الأميني تيروسين حسب السلسلة التفاعلية آلاتية (أنظر أيضا الشكل 8 - 16):

إبينفرين - نور إبينفرين - دوبامين - ل - دويا - تيروسين

tyrosine L-Dopa dopamine norepinephrine epinephrine


نلاحظ أن التفاعل الأول يتم بوجود Tyrosine hydroxylase وهو الأنزيم المحدد المعدل التفاعل rate - limiting وأن التفاعل الثاني يحتاج إلى L - DOPA decarboxylase وينتج دوبامين الذي يفرز بكميات قليلة جدا في نخاع الكظرية ويشك في أن يقوم هنا بوظيفة هرمونية. أما التفاعل الثالث فيحتاج إلى dopamine hydroxylase وينتج نورابينفرين ولكن ونظرا لأن الخلايا الكرومافينية (المحبة لصبغة حامض كروميك) chromaffin cells المكونة لنخاع الكظرية تحتوي أنزيم N - methyltransferase الناقل للميثيل فإن معظم (85 % ) نورابينفرين في الكظرية يتحول إلى إبينفرين ويفرز على هذه الصورة ولا يبقى سوى 15 % منه تفرز على هيئة نورا بينفرين.

 

2- هرمونات الدرقية Thyroid Hormones

تفرز الدرقية هرمونين يحتويان على اليود هما ثيروكسين ( thyroxine ( T4 وثلاثي يود الثايرونين  triiodothyronine ( T3) ، كما تفرز هرمونا ثالثا ببتيدية يدعى كالسيتونين calcitonin، والمناقشة التالية تتعلق بالهرمونين المحتويين على اليود.

يحصل الجسم على حاجته من اليود من الأطعمة البحرية ومن الخبز المملح ومن الملح المحتوي على اليود iodized salt . يمتص اليود بآلية النقل المترافق مع الصوديوم عبر القناة الهضمية وعندما يصل إلى الدم يكون بشكل متأين (1). يغادرهذا الشكل المتأين بآلية النقل المترافق مع الصوديوم أيضا إلى خلايا الدرقية حيث يعاد تحويله إلى يود ,I2. يضاف اليود إلى الحلقة العطرية للحامض تيروسين حيث تضاف ذرة واحدة أو ذرتان إلى كل حلقة شكل 14 - 2). تتم الإضافة بتنشيط اليود , I2بفعل أنزيم بيروكسديز peroxidase ليتحول إلى مجموعة جذرية حرة (°I) شديدة التفاعل. تدعى إضافة اليود إلى الحلقة العطرية لتروسين عضونة organification. يكون الحامض تيروسين مرتبطا ضمن بروتين كبير الحجم يدعی درقي کروي thyroglobulin الذي يكون مخزونا داخل حويصلات الدرقية، حيث يحتوي جزيء درقي کروي على حوالي 110 من مخلفات تيروسين. يجري بعد ذلك عملية تفاعل بين جزيئات تيروسين متجاورة في السلسلة الببتيدية نفسها أو في سلاسل متجاورة مما يؤدي إلى تكوين جزيئات 3T أو 4T ولكنها لا تزال مرتبطة بجزيء درقي كروي الكبير.

يفصل بعد ذلك 3T و 4T أنزيميا ثم يخزنا في حويصلات داخل خلايا الدرقية وعندما تنبه خلايا الدرقية على الإفراز بواسطة TSH فإن محتوى الحويصلات يتحرر نحو الدم.

تفرز الدرقية كمية أكبر من4Tوأقل من 3T ولكن الكبد والكلية، وأنسجة أخرى، تحولان 4T إلى 3T بإزاحة ذرة واحدة من اليود عن 4T. وفي حالات نقص اليود في الجسم تبني الدرقية كميات أكبر من 3T. جدير بالذكر أن ,3T أكثر فاعلية من 4T ولهذا فإنه عند نقص اليود في الجسم تصبح الغدة أكثر فاعلية بتخليقها للمركب الأكثر فاعلية والذي يتطلب يود أقل في الوقت نفسه.

 

 

3- هرمونات الغدة الصنوبرية Pineal Gland Hormones

تتدلى الصنوبرية من سقف البطين الثالث ضمن الدماغ البيني، وتترتب خلاياها الإفرازية pinealocytes على هيئة أعمدة وتجمعات كثيفة. تفرز الصنوبرية العديد من الأمينات الحيوية biogenic amines مثل سيروتونين، إبينفرين، هستامين، وميلاتونين، غير أن الهرمون المفرز بكمية معقولة هو ميلاتونين الذي يبني من الحامض الأميني تربتوفان كالاتي : يفرز میلاتونين حسب دورة يومية diurnal cycle حيث يصل أعلى مستوى له أثناء الليل وأقل مستوى له عند الظهر في الأطفال يعطي ميلاتونين تأثيرا مضادا لنشاط الغدد التناسلية antigonadotropic وبذا فإنه يمنع النضج الجنسي المبكر أما في الحيوانات فإنه ينظم سلوك التكاثر ويؤثر على حجم الغدد التناسلية، وحيث أن هذين العاملين يتأثران بشدة الضوء وبطول الفترة الضوئية فإنه عندما يزداد طول الفترة الضوئية وشدة الإضاءة في الربيع ينخفض تركيز ميلاتونين فيزول تأثيره المثبط على الغدد الجنسية. لذلك، فإن لميلاتونين علاقة بالساعة البيولوجية في الجسم. فقد وجد أن النواة فوق التصالبية superchiasmatic nucleus في تحت المهاد، وهي بمثابة الساعة البيولوجية للجسم، تحتوي على مستقبلات میلاتونين بكثافة عالية، ولهذا فإن التذبذب في مستوى ميلاتونين يمكن أن ينتج التغيرات الإيقاعية المعروفة في الجسم مثل درجة الحرارة والنوم والشهية.

 

الشكل 14-2: بناء وإفراز هرموني الدرقية في الخلايا الحويصلية.

الشكل 14-2: بناء وإفراز هرموني الدرقية في الخلايا الحويصلية.

 

 

 

ب ) الهرمونات الستيرويدية Steroid Hormones

تضم هذه المجموعة هرمونات الجنس sex hormones التي تفرزها الغدد التناسلية (الخصي والمبايض) وقشرة الكظرية والمشيمة أثناء الحمل، كما تضم هرمونات قشرة الكظرية مثل کورتیزول وألدوستيرون ومشتقاتهما، ويضم إلى هذه المجموعة 1، 25 ثنائي هيدروكسيل فيتامين 3D وهو الشكل النشط لفيتامين ,3D.

تشتق هذه الهرمونات جميعا من كوليسترول، وعلى الرغم من أن الغدد المفرزة لهذه الهرمونات قادرة على تخليق بعض كوليسترول بنفسها، فإن المصدر الرئيسي لكوليسترول هو البروتينات الدهنية lipoproteins في البلازما والمصنعة أساسا في الكبد. تمثل السلسلة التفاعلية الموضحة في شكل 14 - 3 الخطوات التي تؤدي إلى إنتاج معظم الهرمونات الستيرويدية.

 

تجدر ملاحظة الأمور الآتية حول بناء وإفراز وعمل الهرمونات الستيرويدية :

أ‌-       أن التفاعلات المنتجة للهرمونات المختلفة تتم بفعل أنزيمات محددة.

ب‌-  أن نوع الهرمون الذي تنتجه خلية معينة يعتمد على نوع وتركيز الأنزيم الذي تمتلكه تلك الخلية. فالخلايا الموجودة في الطبقة الخارجية الكبيبية لقشرة  لكظرية Zona glomerulosa تنتج معظم الكمية الموجودة في الجسم من ألدوستيرون لأنها تحتوي كميات عالية من الأنزيمات التي تحول برجنينولون pregnenolone إلى بروجستيرون وكورتيكوستيرون ثم ألدوستيرون. هذه الخلايا لا تنتج مثلا کورتیزول أو تستوستيرون أو استراديول كخلايا الطبقتين الداخليتين من القشرة وذلك لأنها لا تمتلك الأنزيمات التي تحول برجنينولون أو بروجسترون إلى هذه الهرمونات. كذلك فإن خلايا الخصية تنتج تستوستيرون لأنها تمتلك الأنزيمات المناسبة لبنائه ولكنها لا تمتلك الأنزيمات التي تنتج كورتيزول أو ألدوستيرون أو استرادایول. بالمقابل فإن خلايا المبيض تمتلك أنزيمات مماثلة لتلك التي في الخصية فتنتج تستوستيرون كما أن لديها كميات عالية من الأنزيمات التي تحوله إلى استراديول وهو الهرمون الجنسي الأنثوي الرئيسي.

ت‌-  أن الاختلافات التركيبية بين هرمون وآخرهي اختلافات صغيرة في الغالب وتتضمن تعديلا بسيطة في التركيب، وأن هذه الاختلافات الصغيرة في التركيب يمكن أن تؤدي إلى اختلافات هائلة في الوظيفته. خذ مثلا الفرق في التركيب بين تستوستيرون و استراديول، فهو يكمن في الإضافة الموجودة على ذرة الكربون رقم 3 وفي درجة تشبع الحلقة الأولى لكوليسترول. أن هذا الاختلاف البسيط يعطي اختلافا كبيرا في الوظائف أقلها أن تستوسیترون مسؤول عن إظهار الصفات الجنسية الثانوية الذكرية بينما استراديول مسؤول عن إظهار الصفات الجنسية الثانوية الأنثوية.

ث‌-  أن الهرمونات الستيرويدية، كونها ذائبة بالدهون، لا يمكن خزنها بحويصلات كبقية الهرمونات ولهذا فإنها تتسرب من الخلايا المنتجة لها إلى السائل خارج الخلايا وإلى الدم لاحقا بنفس معدل تكوينها.

 

يعتمد معدل بناء الهرمونات الستيرويدية على التغيرات في نشاط الأنزيم المحدد لسرعة التفاعل أي الأنزيم الذي ينشط أبطأ خطوة في التفاعل، وهو في هذه الحالة الأنزيم الذي يحول كوليسترول إلى برجنينولون. لقد وجد أن العوامل التي تزيد من معدل بناء الهرمونات الستيرويدية تزيد نشاط هذا الأنزيم. من جانب آخر، يعتمد معدل بناء الستيرويدات على معدل أخذ الخلايا الصماء لكوليسترول من الدم وفي الوقت نفسه على مقدار تحرر كوليسترول الحر من مخازنه داخل الخلايا.

 

الشكل 14 - 3: سلسلة التفاعلات التي تؤدي لإنتاج الهرمونات الستيرويدية من كوليسترول.

الشكل 14 - 3: سلسلة التفاعلات التي تؤدي لإنتاج الهرمونات الستيرويدية من كوليسترول.

 

 

ج) الهرمونات الببتيدية والبروتينية Peptide and Protein Hormones

تبنى الهرمونات من هذا النوع على الرايبوسومات الخاصة بالخلايا الطلائية الداخلية للغدد الصماء وذلك على هيئة تدعى أسلاف الهرمونات preprohormones (شكل 14 - 4). عند إدخال أسلاف الهرمونات إلى الشبكة الاندوبلازمية الخشنة يقطع جزء منها أنزيميا لتتحول إلى سوابق الهرمونات prohormones. تخرج سوابق الهرمونات إلى جهاز جولجي حيث تغلف هناك في حويصلات إفرازية ويجري أثناء هذه العملية قطع الأجزاء الزائدة وغير الفاعلة منها ليبقى الهرمون الفاعل فقط كما تضاف السكريات لبعضها لتصبح بروتينات كربوهيدراتية .

تفرز هذه الهرمونات بواسطة الإخراج الخلوي exocytosis حيث تقذف الحويصلة الواحدة كل محتوياتها التي يمكن أن تشمل هرمونا فاعلا واحدة أو أكثر وقطعا ببتيدية أخرى ليست ذات فاعلية بيولوجية وربما أنزيمات وأي مخلفات أيضية أخرى. ويكون الإفراز عادة نحو السائل خارج الخلايا فالدم، حيث تكون الشعيرات الدموية في الغدد الصماء أكثر نفاذية للبروتينات.

يعد ارتفاع تركيز كالسيوم في الخلية المفرزة المحفز الأساسي لعملية الإفراز. يأتي كالسيوم من السائل خارج الخلايا أو من الشبكة الاندوبلازمية الناعمة، وعادة ما يحدث ارتفاع تركيزه نتيجة لإزالة استقطاب، وربما جهد فعل، في الخلية المفرزة، حيث تؤدي إزالة الاستقطاب، إلى فتح قنوات كالسيوم حساسية للتغير في فرق الجهد.

 

الشكل 14 - 4: بناء وافراز الهرمونات الببتيدية والبروتينية.

الشكل 14 - 4: بناء وافراز الهرمونات الببتيدية والبروتينية.

 

 

 


  

الفصل الرابع عشر:

·        جهاز الغدد الصم

·        التنظيم الهرموني

·        أنواع الإفرازات الهرمونية

·        كيمياء الهرمونات

·        بناء الهرمونات

·        الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية

·        الهرمونات الستيرويدية

·        الهرمونات الببتيدية والبروتينية

·        نقل الهرمونات في الدم

·        تقانات مستخدمة في علم الغدد الصماء

·        إزالة الغدة الصماء جراحية وإعادة زراعتها

·        التقنيات الكيميائية المناعية الخلوية

·        المعايرة البيولوجية

·        المعايرة المناعية الإشعاعية

·        المعايرة المناعية الادمصاصية المرتبطة بالأنزيمات

·        التقنيات العقاقيرية

·        تقنيات النضح ( التروية )

·        عمل الهرمونات

·        تركيز الهرمونات وكثافة مستقبلاتها

·        تضخيم الإشارة الهرمونية

·        كثافة مستقبلات الهرمونات

·        تنظيم المستقبلات

·        آلية عمل الهرمونات

·        آلية استخدام بروتينات G والرسول الثاني

·        آلية التعبير عن الجينات

·        المجرى الزمني لعمل الهرمونات

·        إيقاف عمل الهرمونات وتحطيمها

·        السيطرة على إفراز الهرمونات

·        عوامل أيضية

·        عوامل هرمونية

·        عوامل عصبية

·        الغدد الصماء الرئيسية

·        العلاقة التشريحية بين النخامية وتحت المهاد

·        هرمونات النخامية الأمامية

·        تأثيرات هرمون النمو

·        اضطرابات إفراز هرمون النمو

·        الغدة الدرقية

·        الموقع والتركيب

·        أثر هرمونات الدرقية

·        آلية عمل هرمونات الدرقية

·        السيطرة على إفرازات الدرقية

·        أمراض الدرقية

·        الغدد جارات الدرقية

·        عمل جاردرقي

·        الغدتان الكظريتان

·        قشرة الكظرية

·        هرمونات قشرة الكظرية

·        هرمونات قشرية سكرية

·        تأثيرات كورتيزول

·        هرمونات قشرية معدنية

·        هرمونات قشرية تناسلية

·        اضطرابات قشرة الكظرية

·        الستيرويدات المخلقة

·        نخاع الكظرية

·        هرمونات نخاع الكظرية

·        اضطرابات نخاع الكظرية

·        البنكرياس

·        جزيرات لانجرهانز

·        هرمونات البنكرياس

·        العوامل المؤثرة على إفراز إنسولين

·        تأثيرات إنسولين

·        النسبة بين إنسولين وجلوكاجون في الدم

·        اضطرابات البنكرياس

·        السكري Diabetes mellitus

·        فرط أنسولين

 


 

 

 

المصادر

  • التشريح الوظيفي وعلم وظائف الأعضاء ، الدكتور شتيوي العبدالله (2012) ، دار المسيرة عمان – الأردن.

 

  • Prosser, C. Ladd (1991). Comparative Animal Physiology, Environmental and Metabolic Animal Physiology (4th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Liss. pp. 1–12. ISBN 978-0-471-85767-9.
  •  Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. p. 3. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  •  Widmaier, Eric P.; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Vander's Human Physiology Mechanisms of Body Function. New York, NY: McGraw-Hill Education. pp. 14–15. ISBN 978-1-259-29409-9.
  • R. M. Brain. The Pulse of Modernism: Physiological Aesthetics in Fin-de-Siècle Europe. Seattle: University of Washington Press, 2015. 384 pp., [1].
  • Rampling, M. W. (2016). "The history of the theory of the circulation of the blood". Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4): 541–549. doi:10.3233/CH-168031. ISSN 1875-8622. PMID 27791994. S2CID 3304540.
  • Bernard, Claude (1865). An Introduction to the Study of Ex- perimental Medicine. New York: Dover Publications (published 1957).
  •  Bernard, Claude (1878). Lectures on the Phenomena of Life Common to Animals and Plants. Springfield: Thomas (published 1974).
  •  Brown Theodore M.; Fee Elizabeth (October 2002). "Walter Bradford Cannon: Pioneer Physiologist of Human Emotions". American Journal of Public Health. 92 (10): 1594–1595. doi:10.2105/ajph.92.10.1594. PMC 1447286.
  •  Heilbron, J. L. (2003). The Oxford Companion to the History of Modern Science, Oxford University Press, p. 649, link.
  •  Feder, ME; Bennett, AF; WW, Burggren; Huey, RB (1987). New directions in ecological physiology. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
  •  Garland, Jr, Theodore; Carter, P. A. (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56 (1): 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752.

 




Comments

contents title