Ormone

Definizione di ormone

Un ormone è un composto biologico usato dagli organismi multicellulari per organizzare, coordinare e controllare le funzioni delle loro cellule e tessuti. Queste sostanze chimiche possono controllare tutto, dal metabolismo al comportamento, e sono necessarie agli organismi per sopravvivere e riprodursi. Un ormone può essere fatto da molte molecole di partenza, ma ogni ormone ha un recettore specifico per cui è fatto. Molti ormoni viaggiano attraverso il flusso sanguigno fino alla loro cellula bersaglio, che ha un recettore specifico necessario per ricevere il segnale.

Il segnale può essere ricevuto esternamente, o prima può essere trasportato al citosol o al nucleo della cellula bersaglio dove si legherà al suo recettore specifico. Se il segnale viene ricevuto esternamente, un secondo messaggero chimico viene rilasciato nel citosol, mettendo in atto un processo nella cellula bersaglio. I sistemi ormonali sono molto complessi, e molti tipi di cellule diverse possono reagire in modi diversi allo stesso ormone. Di seguito sono riportate alcune funzioni comuni degli ormoni nelle piante e negli animali.

Gli ormoni rientrano in una delle tre categorie. Gli ormoni endocrini percorrono lunghe distanze attraverso i tessuti vascolari fino al tessuto bersaglio. Gli ormoni paracrini viaggiano verso le cellule vicine attraverso gli spazi interstiziali tra le cellule. Alcuni ormoni sono rilasciati al di fuori di una cellula, quindi influenzano direttamente quella cellula. Questi sono conosciuti come ormoni autocrini. Alcuni ormoni agiscono in più categorie, agendo sia sulle cellule locali che facendosi strada nel flusso sanguigno. Ogni cellula di un organismo è specificamente fatta con recettori per vari ormoni che determinano la loro funzione nel corpo e a quali segnali reagiscono.

Funzioni di un ormone

Ormoni negli animali

Il sistema neuroendocrino è una complessa disposizione di cellule negli animali che possono passare messaggi attraverso gli ormoni. Dal momento del concepimento al momento della morte, diversi ormoni influenzano il corpo e ne alterano lo sviluppo e il corso. Questi segnali chimici operano su una varietà di livelli negli animali.

Una risposta ormonale negli animali inizia con un input ai sistemi sensoriali. Luce, tatto, olfatto, gusto e altri input fisici sono elaborati dal sistema nervoso centrale. Il cervello decide cosa fare di questi input in base alla genetica e alle esperienze passate. In risposta agli input, il cervello invia un segnale all’ipotalamo, il centro di elaborazione centrale delle istruzioni ormonali. Per le istruzioni che devono essere consegnate rapidamente, l’ipotalamo contatta l’ipofisi posteriore attraverso connessioni nervose. Questi impulsi segnalano all’ipofisi posteriore di rilasciare rapidamente un ormone. Le arterie all’interno della ghiandola portano gli ormoni rilasciati direttamente attraverso il sangue ai tessuti a cui sono destinati.

In alternativa, l’ipotalamo è collegato tramite brevi vasi sanguigni direttamente all’ipofisi anteriore. L’ipofisi anteriore contiene un gran numero di ormoni diversi che possono essere attivati da ormoni specifici dell’ipotalamo. L’ormone segnale rilasciato dall’ipofisi anteriore può viaggiare verso tessuti specifici attraverso il sangue. Può essere diretto ad altre ghiandole del sistema endocrino, come le ghiandole surrenali o le gonadi. Queste ghiandole riceveranno il segnale, causando la cascata di un ormone diverso.

Mentre ci sono centinaia di reazioni causate da una cascata ormonale, ci sono solo alcune azioni diverse causate dagli ormoni a livello biochimico. Molti ormoni si legano a una proteina di superficie, che si estende attraverso la membrana cellulare. La proteina poi cambia forma, causando un cambiamento conformazionale anche all’interno della cellula. Questo cambiamento può attivare un secondo messaggero, che porta il messaggio in un altro punto della cellula. Altri ormoni passano attraverso la membrana cellulare e attivano un processo nel citosol o viaggiano fino all’involucro nucleare per consegnare un messaggio sul tasso di trascrizione.

Ci sono centinaia di segnali diversi che possono essere emessi dal sistema ormonale. Ormoni diversi attivano sistemi diversi. Gli ormoni steroidei, per esempio, attivano la trascrizione dei geni e regolano gli enzimi creati dai geni. La vitamina D, un ormone e una vitamina, regola il calcio nel sangue e nelle ossa. Altri segnali possono attivare enzimi già presenti nella cellula bersaglio, accendendo rapidamente un processo metabolico. I neurotrasmettitori sono una forma speciale di ormoni, che viaggiano solo per brevi distanze tra i neuroni. Gli animali hanno anche ormoni speciali chiamati feromoni che rilasciano nell’ambiente per stimolare comportamenti in altri animali. Questi ormoni possono essere sessuali, territoriali o istruttivi.

Ormoni nelle piante

Come negli animali, le piante hanno molti ormoni diversi che controllano il loro ciclo vitale e lo sviluppo. Esistono diversi gruppi di ormoni vegetali, tra cui le auxine, le gibberelline e l’etilene. Gli ormoni vegetali sono stati studiati per molto tempo, come mezzo per modificare e manipolare la crescita delle piante. Alcuni ormoni vegetali sono stati sviluppati artificialmente, per essere utilizzati su colture commerciali. Per esempio, i pomodori vengono spesso fatti maturare attraverso il rilascio dell’ormone vegetale etilene. Questo assicura che tutti i pomodori siano pronti per la raccolta nello stesso momento. Questo permette alle macchine commerciali di lavorare rapidamente e facilmente interi campi allo stesso tempo. L’auxina e gli ormoni correlati sono usati per promuovere la radicazione e sviluppare le colture di tessuti. Questo ormone inibisce anche la crescita di molte piante adulte e può agire come diserbante.

Le piante hanno anche ormoni che provengono da una varietà di molecole di partenza. Infatti, un ormone della famiglia dei brassinolidi assomiglia agli ormoni steroidei animali come il testosterone. Altri, come gli ormoni della famiglia delle gibberelline, hanno centinaia di forme diverse e non assomigliano chiaramente a un ormone animale conosciuto. Versioni sintetiche di molti di questi ormoni sono state create in laboratorio, in modo che i loro effetti e la loro composizione potessero essere più facilmente studiati.

Attraverso questo processo, si è scoperto che le piante hanno sviluppato molti percorsi che utilizzano un particolare ormone come segnale tra le piante. Le piante attaccate dalle cavallette potrebbero rilasciare un ormone che segnala alle piante vicine di preparare le loro difese. Questo è molto simile a come gli animali comunicano con i feromoni.

Malattie ormonali

Ci sono una grande varietà di malattie ormonali che colpiscono sia le persone che gli animali. A causa della complessità del sistema endocrino, i problemi possono sorgere in molti punti. I problemi ormonali comuni includono problemi con l’ipotalamo, l’ipofisi o le ghiandole surrenali. Le irregolarità in questi organi possono influenzare notevolmente la crescita, lo sviluppo e il metabolismo. Altre malattie legate agli ormoni sono l’ipertiroidismo, l’osteoporosi e il diabete, tutte causate da un ormone o da ormoni regolati o accettati in modo improprio dal corpo. Una malattia ormonale può essere genetica, o può essere indotta dall’ambiente o dalla dieta.

Quiz

1. Il cortisolo è un ormone associato allo stress. Il cortisolo viene rilasciato quando un animale è spaventato, minacciato o sofferente. Il cortisolo colpisce molti tessuti, ma hanno reazioni diverse. Com’è possibile? Cellule diverse trasformano il cortisolo in sostanze chimiche diverse
B. Le proteine recettoriali sono le stesse all’esterno, ma avviano processi diversi
C. Il cortisolo che ogni cellula riceve è diverso

2. Uno scienziato ha identificato un nuovo ormone e un recettore specifico. Mentre lo scienziato non sa molto dell’ormone, è chiaro che il recettore è presente solo sull’involucro nucleare. Cosa può dedurre lo scienziato sull’azione dell’ormone? L’ormone è solubile in acqua
B. Segnala un rapido cambiamento metabolico
C. L’ormone segnala un cambiamento nella trascrizione del DNA

3. Stai studiando un sistema di segnalazione, e devi identificare gli elementi del sistema. Una sostanza chimica ha origine in una ghiandola e viaggia attraverso il flusso sanguigno. Questa è la sostanza chimica A. La sostanza chimica B è attaccata alla membrana cellulare della cellula bersaglio, e la sostanza chimica C è creata dalla sostanza chimica B dopo che la sostanza chimica A vi si è attaccata. La sostanza chimica C si muove attraverso il citosol della cellula e attiva un enzima. Che cos’è la sostanza chimica C?
A. Ormone
B. Recettore
C. Secondo messaggero

Riferimento

• Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6th. ed.)New York: W.H. Freeman and Company.
• McMahon, M. J., Kofranek, A. M., & Rubatzky, V. E. (2011). Scienza delle piante: Growth, Development, and Utilization of Cultivated Plants (5th ed.). Boston: Prentince Hall.
• Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principi di biochimica. New York: W.H. Freeman and Company.