水溶性ホルモンの作用機序

水溶性ホルモンの作用機序 – 完全攻略ガイド

はじめに

水溶性ホルモンは細胞膜を通過できないため、独特の情報伝達システムを持っています。その鍵となるのが「セカンドメッセンジャー」です。cAMPを介する調節機構は、生理学の中でも特に重要な概念であり、国家試験でも頻出です！

詳しい解説

水溶性ホルモンの作用過程

水溶性ホルモンが細胞に作用する過程は、以下の6ステップで進行します。

Step 1：受容体への結合

水溶性ホルモンが細胞膜上の受容体に結合します。水溶性ホルモンは細胞膜を通過できないため、受容体は必ず細胞膜上に存在します。

Step 2：Gタンパクの活性化

受容体がGタンパクを刺激します。Gタンパクは細胞膜内側に存在し、情報を次に伝える役割を担います。

Step 3：アデニル酸シクラーゼの活性化

活性化したGタンパクはアデニル酸シクラーゼという酵素を活性化します。

Step 4：cAMPの産生

アデニル酸シクラーゼによりATPからcAMP（サイクリックAMP）が産生されます。このcAMPがセカンドメッセンジャーとして働きます。

Step 5：プロテインキナーゼの活性化

cAMPはプロテインキナーゼ（タンパクリン酸化酵素）を活性化します。

Step 6：標的タンパク質のリン酸化

プロテインキナーゼは標的タンパク質をリン酸化し、活性化することで生理作用を発揮します。

セカンドメッセンジャーとは？

ファーストメッセンジャー：ホルモン自身（細胞外からの信号）
セカンドメッセンジャー：cAMPなど（細胞内の信号伝達物質）

水溶性ホルモンは細胞内に入れないので、細胞内で代わりに信号を伝える物質が必要です。それがセカンドメッセンジャーです。

水溶性ホルモンの特徴まとめ

特徴	内容
受容体の位置	細胞膜上
作用機序	セカンドメッセンジャー（cAMP）を介する
効果の発現	速やか
効果の持続	比較的短い

絶対に覚えるべきポイント

水溶性ホルモンは細胞膜を通過できない → 受容体は細胞膜上
セカンドメッセンジャー = cAMP（代表的なもの）
作用の流れ：ホルモン → 受容体 → Gタンパク → アデニル酸シクラーゼ → cAMP → プロテインキナーゼ → リン酸化
効果発現が速いが、持続時間は短い

一問一答（6問）

Q1. 水溶性ホルモンの受容体はどこに存在するか？

【答え】 A. 細胞膜上

水溶性ホルモンは細胞膜を通過できないため、受容体は細胞膜上に存在します。

Q2. 細胞内で情報を伝達するcAMPなどの物質を何というか？

【答え】 A. セカンドメッセンジャー

ホルモン自身がファーストメッセンジャー、細胞内の伝達物質がセカンドメッセンジャーです。

Q3. Gタンパクによって活性化され、ATPからcAMPを産生する酵素は何か？

【答え】 A. アデニル酸シクラーゼ

アデニル酸シクラーゼはcAMPを産生する重要な酵素です。

Q4. cAMPによって活性化され、標的タンパク質をリン酸化する酵素は何か？

【答え】 A. プロテインキナーゼ

プロテインキナーゼはタンパク質をリン酸化して活性化します。

Q5. 水溶性ホルモンの効果発現は速いか遅いか？

【答え】 A. 速い

セカンドメッセンジャーを介するため、効果発現は速やかです。

Q6. cAMPは何の略か？

【答え】 A. サイクリックAMP（環状アデノシン一リン酸）

ATPから産生される環状構造を持つ分子です。

国家試験対策問題（4問）

問題1（選択問題）

水溶性ホルモンの作用機序について正しいのはどれか。

a) 受容体は核内に存在する

b) 細胞膜を通過して作用する

c) セカンドメッセンジャーを介して作用する

d) 遺伝子発現を直接調節する

【解答と解説】 正解：c

水溶性ホルモンは細胞膜を通過できないため、細胞膜上の受容体に結合し、セカンドメッセンジャー（cAMPなど）を介して作用します。

問題2（○×問題）

プロテインキナーゼはcAMPを産生する酵素である。

【解答と解説】 正解：×

cAMPを産生するのはアデニル酸シクラーゼです。プロテインキナーゼはcAMPによって活性化され、標的タンパク質をリン酸化する酵素です。

問題3（選択問題）

水溶性ホルモンの細胞内情報伝達に関与する物質の順序として正しいのはどれか。

a) cAMP → Gタンパク → プロテインキナーゼ

b) Gタンパク → アデニル酸シクラーゼ → cAMP

c) プロテインキナーゼ → cAMP → Gタンパク

d) アデニル酸シクラーゼ → Gタンパク → cAMP

【解答と解説】 正解：b

正しい順序は：受容体 → Gタンパク → アデニル酸シクラーゼ → cAMP → プロテインキナーゼです。

問題4（穴埋め問題）

水溶性ホルモンは細胞膜を通過できないため、（　　）上の受容体に結合し、（　　）というセカンドメッセンジャーを介して作用を発揮する。

【解答と解説】 正解：細胞膜、cAMP

水溶性ホルモンは細胞膜上の受容体に結合し、cAMPなどのセカンドメッセンジャーを介して細胞内に情報を伝えます。

まとめ