Class Notes (836,148)
Canada (509,657)
Biology (2,437)


18 Pages
Unlock Document

Graham R.Scott

January 20 , 2014 Biology 2A03: Integrative Physiology of Animals Endocrinology The Endocrine System ­ Endocrine and nervous system are heavily coupled ­ The endocrine and nervous systems are the two long­distance communication  systems in the body ­ Paracrine: between to cells that are close in contact – diffusion ­ Nervous system: long and short distance as neurons can be various lengths • Has synapse where the neuron will release a ligand from a presynaptic  area which travels a short distance to hit a target cell • Can be short distance and long distance ­ Endocrine: • Secretory cell releases a hormone that travels through the blood to reach  multiple target cells throughout the body ­ Hormones are delivered in the blood stream so actions have slower onset but are  longer­lasting than neural signals Endocrine Glands ­ Secrete hormones directly into ECF (in contrast to exocrine glands such as sweat  glands, which secrete products to the outside) ­ Derived from epithelial tissue (different from nervous system (neural)) ­ The endocrine system is not completely separate from the nervous system (1) Endocrine glands are often under nervous control: neural inputs that drive  what is being released and what is not (2) Some hormones are released from neurons (neurohormones) rather than  endocrine glands (i.e., endocrine organs in the NS) (3) Many substances can act as hormones in the circulation or as  neurotransmitters in the brain (cross over of classifications) Hormones ­ Three classes 1. Amines (derived form amino acids tyrosine and tryptophan) 2. Protein and polypeptide hormones 3. Steroid hormones – derived from cholesterol Amines (all possess amine group) ­ Catecholamines A. Dopamine – neurotransmitter and hypothalamic hormone B. Norepinephrine and C. epinephrine – neurotransmitter and  adrenomedullary hormones ­ Other amines • Serotonin: neurotransmitter and hormone derived from tryptophan • Tyroid hormoes (T4 = thyroxine, T3 = triodo­thyronine) = hormone  derived from tyrosine but different production pathway Cathecolamine Synthesis ­ All cathecholamines are derived from tyrosine ­ Successive enzymatic steps convert tyrosine to each catecholamine ­ The particular catecholamine secreted by an endocrine organ depend son the  presence and activity of the appropriate enzymes ­ If I have a cell that is going to release dopamine I know what those enzymes are  that are going to produce it ­ Can also look for the expression of different enzymes to produce norepinephrine  or epinephrine as they will not be there if we are only secreting dopamine ­ Looking at the enzymes present we can determine which hormone will be  secreted Protein and Polypeptide Hormones ­ Growth hormone: hormone released by the anterior pituitary ­ Atrial natriuretic peptide: hormone released by the heart ­ Many others ­ Preprohormine transported out of the ER into the Golgi creating prohormone  which is released from the Golgi as a hormone ­ Synthesized by proteolytic cleavage of a pre­prophomone in the ER ­ Resulting hormones are often cleaved to hormones during packaging by Golgi  apparatus ­ Hormones (and pro­hormones) are released by Ca  ­ initiated exocytosis Steroid Hormones ­ Produced by the gonads, placenta (sex hormones), and adrenal cortex  (mineralocorticoids, glucorticoids, and sex hormones) ­ Glucorticoid = cortisol ­ Mineralocorticoid: aldosterone ­ Sexhormones: testosterone and estradiol ­ The terms glucorticoid and mineralocorticoid come from their roles (gluco =  glucose/metabolism and the stress response; mineralo = ion balance) and site of  origin (adrenal cortex) The 3 Hormone Classes Fall into Two Functional Groups A. Hydrophilic: peptides, proteins, some amines (serotonin and catecholamines) • Dissolved  • Can’t cross membrane barrier: receptors on the membrane  • Metabolic breakdown (half­life) and secretion: rapid (<1hr)  ­  neurotransmitters are very fast B. Hyprophobic: steroids, some other amines (thyroid hormones) • Need carrier protein • Act on receptor in the cytosol and involved in altering transcription of  proteins • Metabolic breakdown (half­life) and secretion: slow (hours­days) ­ Hydrophilic hormones are excreted by exocytosis, are transported in the blood  and bind cell surface receptors ­ Hydrophobic hormones diffuse through membranes (increases the half­life) (secretory and target cells), but require carrier proteins for transport in the blood Effects on Target Cells 1. Direct: activate or inhibit some function of the cell 2. Indirect: permissive effects – alter the sensitivity of the target cell to other  hormones by up­ or down­regulating their receptors (using endocytosis and  exocytosis) Controls on Hormone Secretion 1. Neural controls: direct from the central nervous system (hypothalamic hormones)  or via the autonomic nervous system 2. Another hormone (or self­inhibition) e.g., hypothalamic releasing/inhibiting  hormones on anterior pituitary hormones 3. Changes in a homeostatically regulated variable, e.g., blood [glucose] on insulin  2+ and glucagon; [Ca ] on calcitonin and parathyroid hormone; thermoregulation  receptors Endocrine Organs ­ Primary endocrine organs: primary function is the secretion of hormones ­ Secondary endocrine organs: secretion of hormones secondary to another main  function ­ Pineal gland: historically described as the seat of the soul – Rene Decartes (1596­ 1650) • Believed that it is where the soul is derived • Not a lot known of the pineal gland • Secretes melatonin (important for regulation of circadian rhythm), but is  still being debated in the literature ­ The hypothalamus­pituitary complex is the neuro­endocrine interface: found in  the brain Neural Control ­ Hypothalamus­pituitary ­ Direct CNS control: hypothalamus • Portal system: anterior pituitary ­ Via autonomic N.S Hypothalamus­Pituitary Complex ­ Thalamus: central relay station ­ Hypothalamus: neural tissue ­ Infundibulum ­ Posterior and anterior are controlled differently ­ Two main nuclei in the hypothalamus: paraventricular nucleus and supraoptic • Transport down axons into the capillaries ­ Axons from hypothalamus terminate in the posterior pituitary, where they release  neurohormones into the blood ­ Posterior pituitary is composed of neural tissue (also called neuhypophysis) Posterior Pituitary Hormones ­ Octapeptides (peptide composed of 8 amino acids) synthesized in soma of giant  neurons of the hypothalamus • Transported down the axons and stored in synaptic vesicles in terminal  knowbs (similar to neurotransmitters) at blood velles in posterior  1. Antidiuretic Hormone (ADH) = vasopressin • Released from neurons from paraventricular nucleus of the hypothalamus • Released in response to low blood volume, low blood pressure, or high  ECF osmotic pressure (detected by hypothalamic osmoreceptors) • Promotes water retention at kidneys and raises blood pressure by  vasoconstricting systemic arterioles 2. Oxytocin • Released from neurons from supra­optic nucleus of hypothalamus • Regulates reproductive functions – uterine contractions, milk ejection • Hug/love hormone: also released during physical contact • Alcohol has an inhibitory effect on oxytocin and vasopressin Anterior Pituitary ­ Anterior pituitary is composed of the epithelial tissue (also called the  adenohypophysis as it has more endocrine cells) ­ Neurosecretory cells in the hypothalamus release tropic hormones (hormones that  stimulate release of another hormone)into the hypothalamus­pituitary portal  system (two capillaries binds or more in a series) acting on endocrine cells in the  anterior pituitary which release different hormones depending on the stimulus ­ Tropic hormones stimulate the release of different hormones from the anterior  pituitary January 22 , 2014 Robert Pershing Wadlow (February 22, 1918­July 15, 1940) ­ At birth Robert weighted more than usual ­ 30 pounds at 6 months and continued to grow at an excessive rate until he reached  6’2 at 10 years old ­ Typical cognition ­ 13 largest boys scout in the word at 7’4” ­ Needed the use of leg braces, and use of a cane and had to drop out of college ­ Lost most of his feeling in outer extremities ­ Foot became infected due to staffing of the brace and died from the infection at  age 22 ­ At the time of his death he weight 490 pounds and 8ft 8 inches tall Hypothalamic – Anterior Pituitary Hormones ­ No dilution in the general circulation and are therefore highly concentration in  this area ­ There are at least 7 different (probably more) hypothalamic hormones ­ When released, they are at very high local concentrations (no dilution in the  general circulation) ­ At least 6 anterior pituitary hormones that are released into the general circulation ­ Robert had an issue ­ Hypothalamic tropic hormones: released like neurotransmitters by action  potentials (integration from higher brain centres): neurons secrete hormones into  the capillary bed. The neurons receive input from other brain centers in terms of  homeostasis. 1. Prolactin releasing hormone (PRH): stimulates prolactin release 2. Prolactin inhibiting hormone (PIH) = dopamine: inhibits prolactin release 3. Thyrotropin releasing hormone (TRH): stimulates TSH release 4. Corticotropin releasing hormone (CRH): stimulates ACTH release 5. Growth hormone releasing hormone (GHRH): stimulates GH release 6. Growth hormone inhibiting hormone (GHIH): inhibits GH release 7. Gonadotropin releasing hormone Anterior Pituitary Hormones ­ * = also tropic hormones which will go on to stimulate the release of other  hormones in the body ­ Hormones are coming down the portal vein and acting on the endocrine cells in  the anterior pituitary through the capillary bed 1. Prolactin (PL): stimulates mammary gland development and milk secretion 2. *Thyroid stimulating hormone (TSH): thyroid growth, stimulates T3 and T4  hormone release 3. *Adrenocorticotrophic hormone (ACTH): promotes glucorticoid (i.e., cortisol or  corticosterone) release from the adrenal cortex in response to stress 4. *Growth hormone (GH): promotes IGF­1/2 (insulin­like growth factor) release  from liver to promote growth, alters protein synthesis and carbohydrate and lipid  metabolism 5. *And 6 lutenizing hormone (LH) and follicle stimulating hormone (FSH):  stimulates sex hormone production by gonads, promotes ovulation and the  development of reproductive tissues Negative Feedback Loops ­ Short loop negative feedback occurs when anterior pituitary tropic hormone  inhibits the release of hypothalamic tropic hormone ­ Long loop negative feedback occurs when the target hormone inhibits the  release of a tropic hormone: when you are at another area within the body • E.g.: cortisol is release from adrenal gland in response to ACTH  (adrenocorticotropic hormone) from the anterior pituitary in response to  the hypothalamus releasing CRH • Cortisol cats on hypothalamus and anterior pituitary What is the Diagnosis of Robert Wadlow ­ At 11, elevated level of growth hormone ­ How is growth hormone regulated? Hormonal Regulation of Growth  ­ Chapter 21.7: regulating of growth hormone ­ Hypothalamus: GHRH or somatostatin act on the anterior pituitary • GH secretion from anterior pituitary can have short feedback loop or act  on:  Liver: insulin­like growth dactor release that act on different  tissues  Muscles: decrease glucose uptake so that we can mobilize glucose  in the blood and increase energy, increase availability of amino  acid which work to build more muscle  Many tissues: increase protein synthesis  Adipose disuse: decrease glucose uptake, lipolysis ­ Growth requires bone growth ­ Osteoblasts build up the mass of bone tissue (calcium deposition), while  osteoclasts breakdown bone tissue (reabsorption) ­ GH promotes the hypertrophy (increase in the size of a cell) and hyperplasia  (i
More Less

Related notes for BIOLOGY 2A03

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.