المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24
من آداب التلاوة
2024-11-24
مواعيد زراعة الفجل
2024-11-24
أقسام الغنيمة
2024-11-24
سبب نزول قوله تعالى قل للذين كفروا ستغلبون وتحشرون الى جهنم
2024-11-24


Insulin Mechanism  
  
1003   09:53 صباحاً   date: 21-11-2021
Author : Denise R. Ferrier
Book or Source : Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
Page and Part :


Read More
Date: 11-10-2021 944
Date: 5-11-2021 1274
Date: 26-11-2021 1198

Insulin Mechanism


Insulin binds to specific, high-affinity receptors in the cell membrane of most tissues, including liver, muscle, and adipose. This is the first step in a cascade of reactions ultimately leading to a diverse array of biologic actions (Fig. 1).


Figure 1: Mechanism of action of insulin. = phosphate; Tyr = tyrosine; S-S = disulfide bond.
1. Insulin receptor: The insulin receptor is synthesized as a single polypeptide that is glycosylated and cleaved into α and β subunits, which are then assembled into a tetramer linked by disulfide bonds (see Fig. 1). The extracellular α subunits contain the insulin-binding site. A hydrophobic domain in each β subunit spans the plasma membrane. The cytosolic domain of the β subunit is a tyrosine kinase, which is activated by insulin. As a result, the insulin receptor is classified as a tyrosine kinase receptor.
2. Signal transduction: The binding of insulin to the α subunits of the insulin receptor induces conformational changes that are transmitted to the β subunits. This promotes a rapid autophosphorylation of specific tyrosine residues on each β subunit (see Fig. 1). Autophosphorylation initiates a cascade of cell-signaling responses, including phosphorylation of a family of proteins called insulin receptor substrates (IRS). At least four IRS have been identified that show similar structures but different tissue distributions. Phosphorylated IRS proteins interact with other signaling molecules through specific domains (known as SH2), activating a number of pathways that affect gene expression, cell metabolism, and growth. The actions of insulin are terminated by
dephosphorylation of the receptor.
3. Membrane effects: Glucose transport in some tissues, such as muscle and adipose, increases in the presence of insulin (Fig. 2). Insulin promotes movement of insulin-sensitive glucose transporters (GLUT-4) from a pool located in intracellular vesicles to the cell membrane. [Note: Movement is the result of a signaling cascade in which an IRS binds to and activates a kinase (phosphoinositide 3-kinase), leading to phosphorylation of the membrane phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) to the 3,4,5-trisphosphate form (PIP3) that binds to and activates phosphoinositide-dependent kinase 1. This kinase, in turn, activates Akt (or protein kinase B), resulting in GLUT-4 movement.] In contrast, other tissues have insulin-insensitive systems for glucose transport (Fig. 3). For example, hepatocytes, erythrocytes, and cells of the nervous system, intestinal mucosa, renal tubules, and cornea do not require insulin for glucose uptake.


Figure 2: Insulin-mediated recruitment of GLUT-4 from intracellular stores to the cell membrane in skeletal and cardiac muscle and adipose tissue. S-S = disulfide bond.


Figure 3:  Characteristics of glucose transport in various tissues.


4. Receptor regulation: Binding of insulin is followed by internalization of the hormone–receptor complex. Once inside the cell, insulin is degraded in the lysosomes. The receptors may be degraded, but most are recycled to the cell surface. [Note: Elevated levels of insulin promote the degradation of receptors, thereby decreasing the number of surface receptors. This is one type of downregulation.]
5. Time course: The binding of insulin provokes a wide range of actions. The most immediate response is an increase in glucose transport into adipocytes and skeletal and cardiac muscle cells that occurs within seconds of insulin binding to its membrane receptor. Insulin-induced changes in enzymic activity in many cell types occur over minutes to hours and reflect changes in the phosphorylation states of existing proteins. Insulin-induced increase in the amount of many enzymes, such as glucokinase, liver pyruvate kinase, acetyl coenzyme A (CoA) carboxylase (ACC), and fatty acid synthase, requires hours to days.
These changes reflect an increase in gene expression through increased transcription (mediated by sterol regulatory element–binding protein-1c) and translation.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.