Log in to StudySoup

Forgot password? Reset password here

UK - PHSL 206 - Study Guide

Created by: Sharon Liang Elite Notetaker

Schools > University of Kentucky > Physiology > PHSL 206 > UK - PHSL 206 - Study Guide

UK - PHSL 206 - Study Guide

School: University of Kentucky
Department: Physiology
Course: Elementary Physiology
Professor: Dexter Speck
Term: Spring 2016
Tags: Physiology
Name: PGY 206 Exam 2 Notes
Description: Endocrine and GI system
Uploaded: 03/02/2016
0 5 3 33 Reviews
This preview shows pages 1 - 24 of a 47 page document. to view the rest of the content
background image PGY 206 Endocrine System Types of Endocrine Communication Autocrine Paracrine: adrenal cortex, pancreatic islets Endocrine Neuroendocrine: hypothalamic hormones that regular the anterior pituitary  Endocrine Glands and Hormones Secrete biologically active molecules into blood
Lacks ducts Carry hormones to target cells that contain specific receptor proteins for that 
Target cells can respond in a specific fashion General Functions of the Endocrine System Maintain homeostasis of internal environment
Plasma (glucose, calcium) Adaptation in changes in external environment
Response to stress (injury, danger, psychological/emotional stress, 
temperature) in many hormones – plasma (epinephrine)
Control of many processes in multiple tissues requiring coordination of 
complex events at the whole body level
background image - Ion and fluid balance – ADH and aldosterone (renal section) - Energy metabolism – fuel storage and utilization – insulin, glucagon, 
thyroid hormones, and others
- Digestion – (GI section) - Growth and development – GH, TH, etc. - Reproduction – sex hormones Endocrine System – major communicative/integrative system Nervous System Endocrine System Functional unit Neuron Gland cell Chemical messenger Neurotransmitter Hormone Mode of transmission Action potentials Circulation Reaction time Milliseconds - seconds Minutes - days Target cell must have specific receptor proteins Combination of regulatory molecule with its receptor proteins must cause a 
specific sequence of changes
There must be a mechanism to quickly turn off the action of a regulator Hormones Overview “hormone” in Greek means “to excite” and sometimes they inhibit Hormones are chemical messengers which
Are secreted by specific cells - Are released into the bloodstream in very small amounts - Communicate information to their target cells to regulate, not initiate, 
functions in their target cells.  For example, they can either increase or 
decrease a given function
Hormones exert their effects at the cellular level by regulating cell division, 
differentiation, activation, activation, apoptosis, motility, secretion and 
nutrition uptake
At the molecular level hormones regulate: gene transcription, protein 
synthesis and degradation, enzyme activity and protein: protein interactions
A single gland may secrete multiple hormones such as thyroid, pancreas, 
anterior pituitary gland
A hormone may be secreted by more than one gland such as somatostasin Life Cycle of a Hormone All actions of hormones are mediated by receptors Receptors: have high affinity binding sites for hormones
Confer specificity on the endocrine system because numerous hormones 
circulate in the bloodstream and each can access all cells
background image Chemical Classifications of Hormones Hormones can be divided into
Polar (hydrophilic, water soluble): glycoproteins can’t be taken orally; for 
example insulin is a hormone that must be injected
- Nonpolar (lipophilic, water insoluble): steroids can be taken orally; 
examples include steroid hormones and T
4 ; can gain entry into target cells Amines (hydrophilic)
Hormones derived from tyrosine and tryptophan.  Examples include 
norepinephrine, epinephrine, and T
4 Polypeptides and proteins (hydrophilic)
Polypeptides: chains of <100 amino acids in length such as ADH - Protein hormones: polypeptide chains of >100 amino acids such as a 
growth hormone
Long polypeptides ( (>100) bound to ≥ 1 carbohydrate (CHO)) such as 
FSH and LH
Steroids are lipids derived from cholesterol meaning they’re lipophilic 
hormones (they can get into target cells) 
Corticosteroids secreted in adrenal cortex
Cortisol ii. Aldosterone - Sex steroids secreted in gonads
Testosterone ii. Estradiol iii. Progesterone  Types of Hormones Based on Structure 1) Amino acid derived or Tyrosine derivatives -          Catecholamines produced by the adrenal medulla and CNS
background image i. Dopamine, norepinephrine, epinephrine (Amine hormones: 
- Thyroid hormones (hydrophobic): iodothyronines produced by thyroid 
Triiodothyronine (T 3 ) ii. Thyroxine (T 4 ) 2) Steroid hormones (hydrophobic) - Derivatives of cholesterol - Synthesized by adrenal cortex (aldosterone, cortisol, androstenedione), 
gonads (testosterone, estradiol), placenta (progesterone, estrogens), and 
kidney (vitamin D
3 ) -          Lipophilic, cross membranes easiliy -    Have intracellular receptors
-    Water insoluble: transported in blood mostly 
    bound to proteins       -    Glandular storage is minimal because they easily diffuse out of the cell
   Can be orally administered 3) Peptide hormones (<20 amino acids) - Subset of protein hormones - Hypothalamic GnRH, TRH, somatostatin, oxtocin, and ADH, and 
4) Protein hormones (>20 amino acids) - Stored inside cells in membrane bound granules - Most circulate      unbound or free  (a few circulate bound) - Are relatively polar (hydrophilic), don’t cross membranes easily - Have extracellular receptors - Can’t be orally administered because it can be digested Binding of Water-Soluble Hormones
background image Binding of Lipid-Soluble Hormones
background image Receptor Types 1) Membrane receptors: the hormone binding site is extracellular Transmit their signal inside the cell via a signaling pathway, whereby 
hormone binding at an extracellular site induces a conformational change 
(signal) that activates one or more intracellular 
    2    nd     messengers  that bind to  effector proteins, which in turn result in the hormone’s action Mediate all protein and peptide hormones actions including ion channel or 
enzyme activity, gene transcription, and protein synthesis
2) Intracellular receptors Steroid     receptors are intracellular ligand activating proteins acting as  transcription factors Located in cytoplasm or nucleus Slower acting than protein hormones because their action requires genomic 
transcription and subsequent translational processes
background image Recent evidence exists for plasma membrane steroid receptors that mediate 
rapid responses to steroid hormones
Intracellular 2 nd  Messengers Cyclic nucleotides (cyclic AMP, GMP) that bind to effector kinases such as PKA
or ion channels
from adenylyl or guanylyl cyclase activation ion-calcium: direct or indirect (via calbindin) regulation of effector proteins lipid messengers: from activation of phospholipase C, which catalyzes 
formation of:
diacylglycerol (DAG): activates protein kinase C (PKC) - inositol triphosphate (IP 3 ), which increases intracellular (calcium) Adenylate Cyclase (cAMP)        binding of epinephrine to beta-adrenergic receptor protein causes  dissociation of a subunit of G-protein  G-protein subunit binds to and activates adenylate cyclase  ATP  cAMP + PP i        cAMP attaches to inhibitory subunit of protein kinase  Inhibitory subunit dissociates and activates protein kinase        Phosphorylates      enzymes within the cell to produce hormone’s effects        Modulates activity of enzymes present in the cell        Alters metabolism of cell        cAMP inactivated by phosphodiesterase -    hydrolyzes cAMP to inactivate fragments Phospholipase-C-Ca 2+ binding or epinephrine to alpha-adrenergic receptor in plasma membrane 
activates a G-protein intermediate, phospholipase C
phospholipase C splits phospholipid into IP 3  and DAG (both derivatives  serve as 2 nd  messengers) IP 3  diffuses through cytoplasm to ER.   -          Binding of IP 3  to receptor protein in ER causes Ca     2+     channels to open        Ca     2+     diffuses into cytoplasm -    Ca 2+  binds to calmodulin        Calmodulin activates specific protein kinase enzymes -    Alters metabolism of the cell producing hormone’s effects
background image
background image Epinephrine can act through 2 2 nd  messenger systems Tyrosine Kinase (TrK) Insulin receptor consists of 2 units that dimerize when they bind with insulin
Insulin binds to ligand-binding site on plasma membrane, activating 
enzymatic site in the cytoplasm
Autophosphorylation occurs increasing TrK activity Activates signaling molecules
Stimulates glycogen, fat, and protein synthesis - Stimulation insertion of GLUT-4 carrier proteins Hormones that Bind to Nuclear Receptor Proteins Lipophilic steroids and thyroid hormones are attached to plasma carrier 
Hormones dissociate from carrier proteins to pass through lipid 
component of the target plasma membrane
Receptors for the lipophilic hormones are known as nuclear hormone 
Nuclear Hormone Receptors Steroid receptors are located in cytoplasm and nucleus Function within cell to activate genetic transcription
background image - mRNA directs synthesis of specific enzyme proteins that change 
Each nuclear hormone receptor has 2 regions:
1) A ligand (hormone) binding domain
2) DNA-binding domain
Receptor must be activated by binding to hormone before binding to specific 
region of DNA called HRE (hormone responsive element)
Located adjacent to gene that’ll be transcribed Mechanisms of Steroid Hormone Action Cytoplasmic receptor binds to steroid hormone Translocates to nucleus DNA-binding domain binds to specific HRE of DNA Dimerization occurs
Process of 2 receptor units coming together at the 2 half-sites        Stimulates transcription of particular genes Mechanisms of Thyroid Hormone Action T 4  (thyroxine) passes into cytoplasm and is converted to T 3 Receptor proteins located in nucleus
   T binds to ligand binding domain -          Other half-site is Vitamin A derivative (9-cis-Retinoic acid).  This is where  DNA binding domain can then bind to the half-site of the HRE -          2 partners can bind to the DNA to activate HRE.  This stimulates  transcription of genes Hormones Secreted by the Primary Endocrine Glands Hypothalamus (hypophysiotrophic hormones)
GnRH (gonadotrophin releasing hormone) - GHRH (GH releasing hormone) - CRH (corticotrophin releasing hormone) - TRH (TSH releasing hormone) Thyroid 
T 3  (triiodothyroid hormone) - T 4  (thyroxine) - Calcitonin  Adrenals
   Aldosterone -          Cortisol -          Corticosterone -          DHEA (dehydroepiandrosterone) -    Androstenedione
   Epinephrine -          Norepinephrine  Pituitary
background image -    Anterior pituitary: trophic hormones i.        FSH (follicle stimulating hormone)
ii.       LH (luteinizing hormone)
             ACTH (adrenocorticotrophic hormone): stimulate cortisol and  corticosterone iv.              TSH (thyroid stimulating hormone): stimulates T 3  and T 4 v.       Growth hormone (GH)
vi.      PRL (prolactin)
-    Posterior pit: neuroendocrine hormones i.               ADH (antidiuretic hormone) ii.               OXY (oxytocin)  Parathyroids
   PTH (parathyroid hormone)  Pancreas
   Insulin -          Glucagon -    Somatostatin  Subdivisions of the Brain
background image Hypothalamus-Pituitary Complex The hypothalamus region lies inferior and anterior to the thalamus.  It 
connects to the pituitary gland by the stalk-line infundibulum.  The pituitary 
gland consists of an anterior and posterior lobe, with each lobe secreting 
different hormones in response to signals from the hypothalamus
Pituitary Gland (Hypophysis) Pituitary gland is located in the diencephalon Structurally and functionally divided into anterior and posterior lobes Anterior pituitary 
Master gland (adenohypophysis) - Derived from a pouch of epithelial tissue that migrates upward from the 
Consists of 2 parts
      Pars distalis: anterior pituitary
      Pars tuberalis: thin extension in contact with the infundibulum -    Manufactures seven hormones.  The hypothalamus produces separate  hormones that stimulate or inhibit hormone production in the anterior 
pituitary.  Hormones from the hypothalamus reach the anterior pituitary 
via hypophyseal portal system
background image Posterior pituitary (neurohypophysis)
Formed by downgrowth of the brain during fetal development - Contact with infundibulum
              Nerve fibers extend through infundibulum - Neurosecretory cells in the hypothalamus release oxytocin or ADH into the
posterior lobe of the pituitary gland.  These hormones are stored or 
released into the blood via capillary plexus
background image Pituitary Hormones 1) Anterior Pituitary Trophic effects
High blood (hormone) causes target organ to hypertrophy - Low blood (hormone) causes target organ to atrophy Hormonal control rather than neural Hypothalamus neurons synthesize “releasing” and “inhibiting” hormones Hormones are transported to axon endings of median eminence Hormones secreted into hypothalamo-hypophyseal portal system regulate 
the secretions of the anterior pituitary
background image 2) Posterior Pituitary Stores and releases 2 hormones produced in the hypothalamus
              ADH/vasopressin: promotes the retention of water by kidneys  meaning less water excreted in the urine ii.               Oxytocin: stimulates contraction of the uterus during parturition  also stimulates contractions of the mammary gland alveoli during 
milk-ejection reflex.
       Hypothalamus neuron cell bodies produce: -          ADH: supraoptic nuclei -          Oxytocin: paraventricular nuclei  Transported along the hypothalamo-hypophyseal tract        Release controlled by neuroendocrine reflexes -    “sucking reflex (let down)” is oxytocin-mediated, elicited by sensory input  to hypothalamus leading to ADH secretion Regulation of Hormone Actions Feedback systems or loops alter amount of hormone synthesized and 
Negative: maintains homeostasis of target organ hormone level via set 
Hypothalamic pituitary target gland axis: 3 hormones are involved 
at 3 sites
- Positive: less common; explosive; no homeostasis
Oxytocin parturition (birth) ii. Estradiol induction of pre-ovulatory gonadotrophin surges 
Feedback Control of the Anterior Pituitary Anterior pituitary and hypothalamic secretions are controlled by the target 
organs they regulate
Secretions are controlled by negative feedback inhibition by target gland 
Negative feedback at 2 levels
1) The target gland hormone can act on 
   hypothalamus     and inhibit  secretion      of releasing hormones 2) The target gland hormone can act on     anterior pituitary     and inhibit  response      to the releasing hormone Hypothalamus pituitary axis thyroid axis
-    Secretion of thyroxine from thyroid is stimulated by TSH and the secretion 
of TSH is stimulated by TRH  Negative feedback effect
-    Stimulation balanced by thyroxine-induced reduced responsiveness to TRH
background image Negative feedback loop: 
retrograde transport of 
blood from anterior 
pituitary to 
Hormone released by
anterior pituitary 
inhibits secretion of 
releasing hormone
Positive feedback effect: 
during the menstrual 
cycle, estrogen 
stimulates “LH surge”
Higher Brain Function and Pituitary Secretion        Axis refers to a: relationship between brain, anterior pituitary and a particular target gland
   Hypothalamus pituitary adrenal axis        Hypothalamus receives input from higher brain centers.  Therefore,  psychological stress affects circadian rhythm (day/night cycles) and 
menstrual cycle
Adrenal Glands Both adrenal glands sit atop the kidneys and are composed of an outer cortex
and inner medulla, all surrounded by a connective tissue capsule.  The cortex 
can be subdivided into additional zones, all of which produce different types 
of hormones.
Adrenal cortex
Doesn’t receive neural innervation -          Must be stimulated hormonally (    ACTH    )
background image        Consists of 3 zones 1) Zona glumerulosa
2) Zona fasciculate
3) Zona reticularis
       Secretes “    corticosteroids     Functions of Adrenal Medulla Cells secrete epinephrine and norepinephrine (catecholamines)  Innervated by preganglionic sympathetic axons.  “Fight or Flight”
Increase HR and cardiac output - Increase respiratory rate - Vasoconstrict blood vessels, thus increasing venous return - Stimulate glycogenolysis (breakdown of glycogen and glucose e.g. liver) - Stimulate lipolysis (hydrolysis of fats into fatty acids and glycerol) Functions of the Adrenal Cortex Zona glumerulosa 
Produces mineralocorticoids (aldosterone): stimulate kidneys to reabsorb 
+  and secrete K + Zona fasciclulata 
Secretes glucocorticoids (cortisol, hydrocortisone): inhibit glucose 
utilization and stimulate gluconeogenesis (raises blood [glucose])
Zona reticularis
Sex steroids (DHEA): supplement sex steroids
background image Cortisol is released in response to stress and low [glucocorticoids] in blood Primary functions:
Increase blood sugar (homeostasis) - Suppress immune system - Aid in fat, protein, and carbohydrate metabolism Dysfunctions of the Adrenal Cortex Hyposecretion of corticosteroids (glucocorticoids and mineralcorticoids)
Results in  Addison’s disease (hypoglycemia, dehydration, weight loss, 
background image Hypersecretion of corticosteroids (ACTH) results in Cushing’s syndrome
“puffy,” “buffalo hump,” “moon face” - Hyperglycemia, muscle weakness, hypertension - Due to anterior pituitary oversecretion or tumor of adrenal cortex Negative Feedback Loop
   Release of adrenal glucocorticoids is stimulated by the release of  hormones from the hypothalamus and pituitary gland.  This signaling is 
inhibited when glucocorticoid levels become elevated by causing negative
signals to the pituitary gland and hypothalamus.
Stress and the Adrenal Gland
background image Thyroid Hormones Thyroid gland is located just below the larynx Thyroid is the largest of the pure endocrine glands Thyroid secretes T 3  and T 4 Needed for proper growth and basal metabolic rate The thyroid gland is located in the neck where it wraps around the trachea. The glandular tissue is composed primarily of thyroid follicles.  The larger 
parafollicular cells often appear in the matrix of follicle cells.
background image Thyroid Hormones Follicular cells secrete T 4 Parafollicular cells secrete calcitonin
background image Scan of the thyroid gland 24 hours after the intake of radioactive iodine Iodide (I     -   ) actively transported into the follicle and secreted into the colloid Oxidized to iodine (I     o   ) Iodine attached to tyrosine within thyroglobulin chain
Attachment of 1 iodine produces monoiodothyrosine (MIT). - Attachment of 2 iodines produces diiodothyrosine (DIT). (MIT and DIT) or (2 DIT) molecules couple together T 3  and T 4  produced TSH stimulates endocytosis out of follicular cell
Enzymes hydrolyze T 3  and T from thyroglobulin  Attached to TBG (thyroxine binding globulin; carrier protein) and released into
Actions of T 4
background image        T 4  is transported in blood, with 99.5% of the secreted T 4  being protein-bound,  principally to TBG  T 4  is involved in controlling the rate of metabolic processes in the body and  influencing the physical development  T 4  is a prohormone and a reservoir for the active thyroid hormone T 3  which is  about 4x more potent.  T 4  is converted in the tissues of deiodinases to T 3 . Actions of T 3 Stimulates protein synthesis Promotes maturation of nervous system. Stimulates rate of cellular respiration (mitochondria) by: 
Production of uncoupling proteins - Increase active transport by Na + /K +  pumps - Lower cellular [ATP] Increases metabolic heat Increases metabolic rate
Stimulates increased consumption of glucose, fatty acids, and other 
Mechanism of Thyroid Hormone Action T 4  passes into cytoplasm and is converted to T 3 Receptor proteins located in nucleus
   T 3  binds to ligand-binding domain -          Other half-site is vitamin A derivative (9-cis-Retinoic acid) i.        DNA binding domain can then bind to the half-site of HRE -          2 partners can bind to the DNA to activate HRE i.               Stimulate transcription of genes Diseases of Thyroid Iodine-deficiency (endemic) goiter:
Abnormal growth of the thyroid gland
In the absence of sufficient iodine, can’t produce adequate amounts
of T
3  and T 4 a. Lack of negative feedback inhibition 1. Stimulates TSH, which causes abnormal growth        Adult myxedema (due to severe hypothyroidism): dry, thick skin -    Accumulation of mucoproteins and fluid in subcutaneous tissue (swell)
-    Symptoms:
i.               Decreased BMR ii.               Weight gain iii.              Decreased ability to adapt to cold iv.              Lethargy        Graves’ disease: goiter -          Autoimmune disorder: i.        Auto-abs exert TSH-like effects on thyroid
background image a.         Not affected by negative feedback        Cretinism-hypothyroidism: -          Hypothyroid from end of 1 st  trimester to 6 months postnatally i. Severe mental retardation… may be rescued with thyroxine 
Classic negative feedback loop controls the regulation of thyroid 
hormone levels
Feedback Control of the Anterior Pituitary Hypothalamus-pituitary-thyroid axis
-    Secretion of thyroxine from thyroid is stimulated by TSH and secretion of 
TSH is stimulated by TRH Negative feedback effect
Stimulation balanced by thyroxine-induced reduced responsiveness to TRH

This is the end of the preview. Please to view the rest of the content
Join more than 18,000+ college students at University of Kentucky who use StudySoup to get ahead
47 Pages 148 Views 118 Unlocks
  • Better Grades Guarantee
  • 24/7 Homework help
  • Notes, Study Guides, Flashcards + More!
Join more than 18,000+ college students at University of Kentucky who use StudySoup to get ahead
School: University of Kentucky
Department: Physiology
Course: Elementary Physiology
Professor: Dexter Speck
Term: Spring 2016
Tags: Physiology
Name: PGY 206 Exam 2 Notes
Description: Endocrine and GI system
Uploaded: 03/02/2016
47 Pages 148 Views 118 Unlocks
  • Better Grades Guarantee
  • 24/7 Homework help
  • Notes, Study Guides, Flashcards + More!
Join StudySoup for FREE
Get Full Access to UK - PGY 206 - Study Guide
Join with Email
Already have an account? Login here