UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA HORMÔNIOS E REGULAÇÃO METABÓLICA Prof a. Dr a. Nereide Magalhães Recife, fevereiro de 2005

2 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.

3 SISTEMA NEUROENDÓCRINO Figura 1. Fluxo de informação entre o hipotálamo e a hipófise no processo de sinalização celular. Lehninger, 2000.

4 SISTEMA NEUROENDÓCRINO 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.

5 SISTEMA NEUROENDÓCRINO Glândulas Secretoras Figura 3. Principais glândulas secretoras do organismo. Lehninger, 2000.

6 SISTEMA NEUROENDÓCRINO Figura 4. Principais hormônios e glândulas secretoras. Lehninger, 2000.

7 REGULAÇÃO DO SISTEMA NEUROENDÓCRINO Quem controla os controladores? Lehninger, Figura 5. Regulação hormonal por realimentação negativa (feedback negativo).

8 RECEPTORES Transmissor Amplificador de sinal Extracelulares (Membranares) 1 Hélice 7 Hélices Intracelulares Citossólicos Nucleares

9 Sinalização Celular Mecanismos de Ação dos Hormônios Receptores da Membrana Plasmática Canais iônicos Modificação potencial de membrana Ex. Receptores da Acetilcolina Receptores Enzimáticos Produção 2 0 mensageiro Ex. Receptores da Insulina Receptores β-adrenérgicos Ativação da proteína G Produção 2 0 mensageiro Ex. Receptores da Insulina

10 Sinalização Celular Mecanismos de Ação dos Hormônios Receptores Nucleares Transcrição gênica» Ex. Receptores de hormônios da tireóide» Receptores de hormônios esteróides

11 RECEPTORES Extracelulares Segundo mensageiro (camp, IP 3, Ca 2+, NO) Intracelulares Figura 6. Tipos de receptores. Lehninger, 2000.

12 RECEPTORES Figura 7. Representação esquemática dos diferentes tipos de receptores. Lehninger, 2000.

13 RECEPTORES MEMBRANARES a b C Figura 8. Receptores transmembranares do tipo 7 hélices (a) e enzimático do tipo tirosina quinase (b) e guanilil ciclase (c). Garrett & Grisham, 1995.

14 RECEPTORES MEMBRANARES Figura 9. Receptor enzimático do tipo guanilil ciclase para o óxido nítrico. Lehninger, 2000.

15 Sinalização Celular Interação Hormônio Receptor (não covalente) Pontes de hidrogênio Interações hidrofóbicas Interações eletrostáticas Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Modificação na conformação do receptor Enzima Regulador de Enzima Canal iônico Regulador da expressão gênica

16 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)

17 RECEPTORES Figura 10. Mecanismos de transmissão de sinal hormonal. Lehninger, 2000.

18 Sinalização Celular Fatores para sensibilidade da transmissão do sinal Alta afinidade do receptor pelas moléculas Interação cooperativa H-R (Kd ~ M) Amplificação do sinal pela cascata de enzimas (milisegundos milisegundos) Insensibilização Nereide Magalhães, DBioq, UFPE A presença contínua do agente sinalizador leva a uma insensibilidade Ex. Ambiente claro escuro

19 RESPOSTA HORMONAL Nereide Magalhães, DBioq, UFPE Figura 11. Amplificação da resposta hormonal da adrenalina. Lehninger, 2000.

20 Sinalização Celular Neurônios e Miócitos Controle da abertura/fechamento dos canais iônicos Modificação do potencial de membrana Sistema Nervoso Músculo esquelético Músculo cardíaco Células secretoras Contração muscular Batimentos cardíacos Liberação de conteúdo

21 Sinalização Celular Canais Iônicos Sinalização elétrica em células excitáveis Neurotransmissores Ligação H R V m = -60 mv Abertura/fechamento Influxo/saída de íons Modificação do potencial elétrico transmembranar, V m

22 Sinalização Celular Neurônios e Miócitos (repouso) [íons] dentro [íons] fora V m = -60 mv Despolarização da Membrana Abertura dos canais de Na + ou Ca 2+ Influxo de Na +, Ca 2+ Hiperpolarização da Membrana Influxo de K +

23 Sinalização Celular Neurônios e Miócitos (repouso) [íons] intracelular [íons] extracelular V m = -60 mv [Ca 2+ ] intracelular ~ 10-7 M Influxo Ca 2+ alteração da [Ca 2+ ] citossólico

24 Sinalização Celular Polarização da Membrana Saída de 3 Na + Influxo 2 K + Transporte ativo (Na +, K + ATPase) Transporte passivo Despolarização da Membrana Influxo de 3 Na + Saída de Cl - Hiperpolarização da Membrana Saída de K + V m < 0 V m ~ 0 V m < 0

25 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 +, Ca 2+ ) Processo cooperativo ligação no 1 0 sítio afinidade no 2 0 sítio

26 Sinalização Celular Conversão de Sinal em Canais Iônicos Modificação da concentração citossólica de íons (Ca 2+ ) 2 0 mensageiro Modificação do potencial de membrana (V m ) Modificação de proteínas da membrana que são sensíveis ao V m

27 Sinalização Celular Receptor Nicotínico para Acetilcolina Ligação H R despolarização da membrana (influxo de Na +, Ca 2+ ) Neurônios pós-sinápticos início de potencial de ação Miócitos (junção neuromuscular) contração muscular Despolarização da fibra muscular

28 TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO PELO CÉREBRO Figura 12. Mecanismo de ação da acetilcolina. Lehninger, 2000.

29 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)

30 Sinalização Celular Receptor Nicotínico para Acetilcolina 2. Abertura dos Canais de K + (saída de K + ) Repolarização da membrana (local) 3. Abertura dos Canais de Ca 2+. Ca 2+ age como 2 0 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

31 Sinalização Celular Neurônios com Receptores (canais iônicos) que respondem a vários neurotransmissores Serotonina (K +, Na +, Ca 2+ ) Glutamato (K +, Na +, Ca 2+ ) Glicina, GABA (Cl - )