Меню Рубрики

Аминокислоты в составе гормонов

Аминокислоты в составе гормонов

Глава VI. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

§ 17. ГОРМОНЫ

Общие представления о гормонах

Слово гормон происходит от греч. гормао — возбуждать.

Гормоны – это органические вещества, выделяемые железами внутренней секреции в небольших количествах, транспортируемые кровью к клеткам-мишеням других органов, где они проявляют специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Некоторые гормоны синтезируются не только в эндокринных железах, но и клетками других тканей.

Для гормонов характерны следующие свойства:

a) гормоны секретируются живыми клетками;

b) секреция гормонов осуществляется без нарушения целостности клетки, они поступают непосредственно в кровяное русло;

c) образуются в очень малых количествах, их концентрация в крови составляет 10 -6 – 10 -12 моль/л, при стимуляции секреции кокого-либо гормона его концентрация может возрасти на несколько порядков;

d) гормоны обладают высокой биологической активностью;

e) каждый гормон действует на определенные клетки-мишени;

f) гормоны связываются со специфическими рецепторами, образуя гормон-рецепторный комплекс, который определяет биологический ответ;

g) гормоны имеют небольшой период полужизни, обычно несколько минут и не более одного часа.

Гормоны по химическому строению делятся на три группы: белковые и пептидные гормоны, стероидные гормоны и гормоны, являющиеся производными аминокислот.

Пептидные гормоны представлены пептидами с небольшим числом аминокислотных остатков. Белки-гормоны содержат до 200 аминокислотных остатков. К их числу относятся гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и др. Большинство белковых гормонов синтезируются в виде предшественников – прогормонов, не обладающих биологической активностью. В частности, инсулин синтезируется в виде неактивного предшественника препроинсулина, который в результате отщепления 23 аминокислотных остатков со стороны N-конца превращается в проинсулин и при удалении еще 34 аминокислотных остатков – в инсулин (рис. 58).

Рис. 58. Образование инсулина из предшественника.

К производным аминокислот относятся гормоны адреналин, норадреналин, тироксин, трииодтиронин. К стероидным принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

Регуляция секреции гормонов

Верхнюю ступень в регуляции секреции гормонов занимает гипоталамус – специализированная область мозга (рис. 59). Этот орган получает сигналы из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд регуляторных гипоталамических гормонов. Их называют рилизинг-факторы. Это пептидные гормоны, состоящие из 3 – 15 аминокислотных остатков. Рилизинг-факторы поступают в переднюю долю гипофиза – аденогипофиз, расположенный непосредственно под гипоталамусом. Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какого-либо одного гормона аденогипофиза. Одни рилизинг-факторы стимулируют секрецию гормонов, их называют либеринами, другие, наоборот, тормозят, это – статины. В случае стимуляции гипофизом в кровь выделяются так называемые тропные гормоны, стимулирующие деятельность других желез внутренней секреции. Те в свою очередь начинают выделять собственные специфические гормоны, которые воздействуют на соответствующие клетки-мишени. Последние в соответствии с полученным сигналом вносят коррективы в свою деятельность. Надо отметить, что циркулирующие в крови гормоны в свою очередь тормозят деятельность гипоталамуса, аденогипофиза и желез, в которых они образовались. Такой способ регуляции носит название регуляции по принципу обратной связи.

Рис. 59. Регуляция секреции гормонов

Интересно знать! Гипоталамические гормоны, по сравнению с другими гормонами, выделяются в наименьших количествах. Например, для получения 1 мг тиролиберина (стимулирующего деятельность щитовидной железы) потребовалось 4 т ткани гипоталамуса.

Механизм действия гормонов

Гормоны отличаются по своему быстродействию. Одни гормоны вызывают быстрый биохимический или физиологический ответ. Например, печень начинает выделять глюкозу в кровь после появления адреналина в кровяном русле уже через несколько секунд. Ответ же на действие стероидных гормонов своего максимума достигает через несколько часов и даже дней. Столь значительные различия в скорости ответа на введение гормона связаны с различным механизмом их действия. Действие стероидных гормонов направлено на регуляцию транскрипции. Стероидные гормоны легко проникают через клеточную мембрану в цитоплазму клетки. Там они связываются со специфическим рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс. Последний, попадая в ядро, взаимодействует с ДНК и активирует синтез иРНК, которая далее транспортируется в цитоплазму и инициирует синтез белка (рис. 60.). Синтезированный белок определяет биологический ответ. Аналогичным механизмом действия обладает и гормон щитовидной железы тироксин.

Действие пептидных, белковых гормонов и адреналина направлено не на активацию синтеза белка, а на регуляцию активности ферментов или других белков. Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися на поверхности клеточной мембраны. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс запускает серию химических реакций. В результате происходит фосфорилирование некорых ферментов и белков, вследствие которого изменяется их активность. В итоге наблюдается биологический ответ (рис. 61).

Рис. 60. Механизм действия стероидных гормонов

Рис. 61. Механизм действия пептидных гормонов

Гормоны – производные аминокислот

Как отмечалось выше, к гормонам, являющимся производными аминокислот, относятся гормоны мозгового слоя надпочечников (адреналин и норадреналин) и гормоны щитовидной железы (тироксин и трииодтиронин) (рис. 62). Все эти гормоны являются производными тирозина.

Рис. 62. Гормоны – производные аминокислот

Органами–мишенями адреналина являются печень, скелетные мышцы, сердце и сердечно-сосудистая система. Близок по структуре к адреналину и другой гормон мозгового слоя надпочечников – норадреналин. Адреналин ускоряет ритм сердца, повышает кровяное давление, стимулирует расщепление гликогена печени и увеличивает содержание глюкозы в крови, обеспечивая, таким образом, мышцы топливом. Действие адреналина направлено на то, чтобы подготовить организм к экстремальным условиям. В состоянии тревоги концентрация адреналина в крови может увеличиться почти в 1000 раз.

Щитовидная железа, как отмечали выше, секретирует два гормона – тироксин и трииодтиронин, их соответственно обозначают Т4 и Т3. Главным результатом действия этих гормонов является увеличение скорости основного обмена.

При повышенной секреции Т4 и Т3 развивается так называемая Базедова болезнь. В таком состоянии скорость обмена веществ увеличена, пища сгорает быстро. Больные выделяют больше тепла, им свойственна повышенная возбудимость, у них наблюдаются тахикардия, потеря массы тела. Дефицит гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке роста и умственного развития – кретинизму. Недостаточность иода в пище, а иод входит в состав этих гормонов (рис. 62), вызывает увеличение щитовидной железы, развитие эндемического зоба. Добавление иода в пищу приводит к уменьшению зоба. С этой целью в Беларуси в состав пищевой соли вводят иодид калия.

Интересно знать! Если поместить головастиков в воду, не содержащую иод, то их метаморфоз задерживается, они достигают гигантских размеров. Добавление иода в воду приводит к метаморфозу, начинается редукция хвоста, появляются конечности, они превращаются в нормальную взрослую особь.

Пептидные и белковые гормоны

Это наиболее разнообразная группа гормонов. К ним относятся рилизинг-факторы гипоталамуса, тропные гормоны аденогипофиза, гормоны эндокринной ткани поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и многие другие.

Главной функцией инсулина является поддержание определенного уровня глюкозы в крови. Инсулин способствует поступлению глюкозы в клетки печени и мышц, где она в основном превращается в гликоген. При недостатке выработки инсулина или полном его отсутствии развивается заболевание сахарный диабет. При этом заболевании ткани больного не могут поглощать глюкозу в достаточных количествах, несмотря на ее повышенное содержание в крови. У больных происходит выведение глюкозы с мочой. Это явление получило название «голод среди изобилия».

Читайте также:  Гипофункция гормона вазопрессина это

Глюкагон оказывает противоположное инсулину действие, он повышает содержание глюкозы в крови, способствует распаду гликогена в печени с образованием глюкозы, поступающей затем в кровь. В этом его действие сходно с действием адреналина.

Секретируемый аденогипофизом гормон роста, или соматотропин, ответствен за рост скелета и увеличение массы тела человека и животных. Недостаточность этого гормона приводит к карликовости, избыточная же его секреция выражается в гигантизме, или акромегалии, при которой происходит усиленный рост кистей рук, ступней ног, лицевых костей.

Стероидные гормоны

Как отмечено выше, к стероидным гормонам принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

В коре надпочечников синтезируются свыше 30 гормонов, их называют также кортикоидами. Кортикоиды делят на три группы. Первая группа – это глюкокортикоиды, они регулируют углеводный обмен, оказывают противовоспалительное и антиаллергическое действие. Вторую группу составляют минералокортикоиды, они поддерживают, главным образом, водно-солевой баланс в организме. К третьей группе относятся кортикоиды, занимающие промежуточное положение между глюкокортикоидами и минералокортикоидами.

Среди половых гормонов различают андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Андрогены стимулируют рост и созревание, поддерживают функционирование репродуктивной системы и формирование вторичных половых признаков. Эстрогены регулируют активность женской репродуктивной системы.

источник

Гормоны — производные аминокислот

Известные представители этого класса гормонов — производные двух аминокислот: L-тирозина и L-триптофана. К тирозиновым производным относятся катехоламины и тиреоидные гормоны, к триптофановым — мелатонин.

Гормоны и гормоноиды — производные тирозина. Катехоламины. Катехоламиновые гормоноиды — адреналин (эпинефрин) и норадреналин (норэпинефрин) — секретируются мозговым слоем надпочечников, дофамин — гипофизотропными ядрами гипоталамуса. Эти соединения — производные молекулы L-тирозина, к кольцевой части которого в 3-е положение введена дополнительная гидроксильная группа (диоксифенилаланиновое, или катехоловое, ядро), а боковая цепь декарбоксилирована:

Структура этих гормоноидов была впервые описана Олдричем в 1901 — 1902 гг. Они обнаружены в организме беспозвоночных даже у представителей Protozoa. Химическая структура этих соединений в историческом плане — одна из наиболее древних.

Адреналин и норадреналин вызывают два ряда эффектов, обозначаемых а- и в-адрснергическими, сопряженными с взаимодействием катехоламинов соответственно с а- и в-адренореиепторами реагирующих клеток (Алквист. 1945, 1966).
а-Адренергическое действие охватывает такие быстрые эффекты, как вазоконстрикция, сокращения «третьего века» (мигательной перепонки), сокращение капсулы селезенки, матки, семявыносящих протоков, а также торможение гладкой мускулатуры желудка, кишечника и мочевого пузыря.

Относительно медленно развивающиеся в-эффекты (в1 и в2) сводятся к регуляции сердечной деятельности, релаксации бронхов, дилятации некоторых групп кровеносных сосудов, гипергликемии и гиперлипоацидемии, а также торможению перистальтики кишечника и желудка. Установлено, что у адреналина более выражено в-адренергическое действие, а у норадреналина — а-адренергическое (Аиёнс, I960; Алквист, 1966). а-Адренергические эффекты обоих катехоламинов избирательно снимаются а-адреноблокаторами (фентоламином, тропафеном, эрготамином и его производными), в-адрснергические эффекты — специальными в-адреноблокаторами (пропранололом, альпренололом, бензодиксином). а-Адреноэффекты первично связаны с деполяризацией или с гиперполяризацией клеточных мембран, в-адреноэффскты — с метаболическими сдвигами в клетках.

Исследование связи структурных элементов молекул катехоламинов с проявлением их биологической активности показало, что для проявления а-адренергических свойств особую роль играет свободная аминогруппа боковой цепи молекулы.

Алкилирование аминогруппы приводит к убыванию а-адренергических свойств и усилению в-адренергических, причем ослабление одних эффектов и усиление других пропорционально размерам углеводородного радикала, присоединяемого к N-аминогруппе. Так, L-изопротеренол почти лишен а-адренергических свойств, но оказывает более сильное в-адренергическое действие, чем адреналин. Вместе с тем наличие аминоазота в боковой цепи молекулы катехоламинов необходимо для проявления различного вида адренергических эффектов.

Видимо, аминоазот, а также бензольное кольцо и в-гидроксил этаноламинной боковой цепи являются существенными компонентами актонной части молекул катехоламинов, причем выраженность а- или в-эффектов определяется степенью алкилирования N. Вместе с тем в формировании адресной части катехоламинов важен 3, 4-диоксифенильный фрагмент их молекулы. Для проявления а-адренергических эффектов достаточно присутствия только одного м-фенольного гидроксила: для эффективного связывания гормоноида с в-адренорсцепторами необходимы оба гидроксила фенольного кольца.

Различные модификации, производимые в фенольном кольце, резко снижают сродство катехоламинов к в-адренорецепторам и превращают адреномиметики в в-адреноблокаторы.

Дофамин, секретируемый особыми нейросекреторными клетками гипоталамуса, способен вызывать торможение секреции пролактина и в меньшей степени СТГ аденогипофизом через специальные дофаминергические рецепторы. Его агонист парлодел используется при патологической секреции молочных желез у женщин (синдром галактореи).

Тиреоидные гормоны

В основе их структуры лежит тирониновое ядро, которое состоит из 2 конденсированных молекул в L-тирозина. Важнейшая структурная характеристика гормонально-активных производных тиронина — наличие в их молекуле 3 или 4 атомов йода.

Таковы трийодтиронин (3,5,3′-трийодтиронин, Т3) и тироксин (3,5,3′,5′-тетрайодтиронин, Т4) — гормоны фолликулярных клеток щитовидной железы позвоночных, осуществляющие регуляцию энергообмена, синтеза белка и развития организма.

Структура Т4 впервые охарактеризована Кендаллом (1915), Т3 — Гроссом и Питт-Риверсом (1952). Т3 и Т4 обнаружены в некоторых сине-зеленых водорослях.

В отличие от катехоламинов тирониновые гормоны за счет присутствия в их молекуле двух плоских бензольных колец относительно плохо растворимы в воде при нейтральных значениях рН. Их водорастворимость значительно возрастает при увеличении щелочности среды. Вместе с тем они хорошо растворимы в некоторых спиртах, в частности в бутаноле, что используют при определении гормонов в плазме крови и тканях. Из-за относительно низкой полярности тирониновые соединения обладают выраженной липофильностью и в отличие от катехоламинов сравнительно легко могут проходить через клеточные мембраны.

Биологическая активность тиреоидных гормонов определяется совокупностью структурных особенностей их молекулы: дифенилэфирной связью, боковой цепью (остаток аланина) и йодфенольными функциями. Важнейшую роль в проявлении специфической гормональной активности играют степень йодирования тиронина и положение атомов йода в кольцах. Так, моно- и дийодтиронины малоактивны. Активны лишь тиронины, содержащие 3 или 4 атома йода. Наибольшее значение имеет йодирование 3-го и 5-го положений в кольце А и 3-го положения в кольце В. Показано, что наибольшей биологической активностью обладает Т3, Т4 менее эффективен, а 3,3′,5′-трийодтиронин вообще не обладает гормональной активностью.

Некоторые авторы считают, что Т3 — не только секретируемый гормон, но и активированная на периферии форма тироксина.

По-видимому, боковая цепь и дийодированное кольцо А — рекогнонная часть гормональной молекулы, а монойодированное кольцо В — актон (Йоргенсен и др., 1962; Тата, 1980). Полагают, что гормоны щитовидной железы являются лишь носителями (транспортерами) йода — самостоятельного специфического регулятора определенных обменных процессов в клетке. Эффект тиреоидных гормонов проявляется лишь постольку, поскольку в клетках реагирующих органов и тканей происходит дейодирование гормонов, т.е. высвобождение атомов йода из органических соединений. Приведенная точка зрения не лишена оснований.

В определенных условиях йод способен воспроизводить отдельные эффекты тиреоидных гормонов. Однако в целом предположение об уникальной и самостоятельной роли йода опровергается рядом экспериментальных данных. Так, оказалось, что изопропиловое производное Т3, в котором йод в положении 3′ замещен изопропиловым радикалом, более активно, чем природный гормон. Тироксиноподобное действие оказывает также производное Т4, в котором все атомы йода были замещены на бромированные изопропиловые радикалы (Тэйлор и др., 1967; Тата, 1980).

Таким образом, йод в молекуле тиреоидных гормонов, очевидно, не имеет уникального самостоятельного значения. Его роль сводится, по-видимому, к обеспечению структурного соответствия гормона и специфического циторецептора.

Читайте также:  Гормон роста мышц джинтропин

Производное триптофана мелатонин — гормоноид эпифиза и ряда периферических органов. По структуре — это N-ацетил—5-метокситриптамин (Лернер и др., 1959, 1968):

Главная функция этого гормона — конденсирование меланинов вокруг ядра в меланофорах, приводящее к посветлению покровных тканей. Роль мелатонина в регуляции пигментного обмена наиболее выражена у низших позвоночных. Наряду с влиянием на пигментный обмен мелатонин способен в определенных концентрациях вызывать у разных видов позвоночных антигонадотропный эффект, а также тормозить другие функции гипофиза. Он оказывает и седативное действие.

Кроме мелатонина в эпифизе образуется и аккумулируется также другое биологически активное, но негормональное производное триптофана — серотонин (5-окситриптамин), близкое по структуре к мелатонину и один из ближайших его предшественников в процессе биосинтеза. В соответствии с этим мелатонин можно рассматривать не только как производное триптофана, точнее триптамина, но и как производное серотонина. Очевидно, для проявления специфической биологической активности мелатонина, отличающейся от активности серотонина, очень важно метилирование 5-оксигруппы в индольном кольце и наличие ацетильной группы в боковой цепи молекулы гормона. При этом N-ацетильная группа, видимо, важна прежде всего для снятия биологической активности серотонина.

источник

15.4.3. Гормоны – производные аминокислот

Помимо гормонов пептидной и стероидной природы имеются гормоны, являющиеся по своему строению производными аминокислот. Наиболее важными представителями этой группы являются гормоны, нарабатываемые в щитовидной железе – тетрайодтиронин (тироксин) и трийодтиронин, а в мозговом веществе надпочечников – адреналин, норадреналин, дофамин, объединяемые термином катехоламины.

Адреналин (эпинефрин) по химической структуре является метиламиноэтанолпирокатехином.

15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 335

Это бесцветный кристаллический порошок с температурой плавления 215-216°С. Обладая ассиметрическим углеродным атомом, адреналин существует в виде двух оптических изомеров. Из них левовращающий по гормональному действию в 15 раз активнее правовращающего. В надпочечниках синтезируется L-адреналин. Адреналин в щелочной среде легко окисляется, образуя окрашенные в розовый цвет хиноидные производные, не обладающие биологической активностью.

В мозговом веществе надпочечников человека, кроме адреналина (5 мг) найдены его гомологи: норадреналин (0,5 мг) и изопропиладренадин (следы).

Биосинтез адреналина и его гомологов осуществляется из тирозина:

336 15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны

Норадреналин, являющийся медиатором, в основном синтезируется в симпатической и центральной нервной системе, адреналин же продуцируется только мозговым веществом надпочечников и хромафинными клетками, рассеянными во многих тканях.

Поступая в кровь, катехоламины циркулируют преимущественно в связанном с белками состоянии. Биологической активностью обладают свободные, не связанные катехоламины, сохраняющие свою активность лишь в течение короткого отрезка времени, исчисляемого минутами.

Инактивация катехоламинов осуществляется в организме двумя путями: путем извлечения из кровотока и редепонирования в нервных окончаниях и хромафинных клетках, либо путем метаболизирования. Основные пути метаболизма катехоламинов осуществляются при участии моноаминоксидазы и ка- техол-О-метилтрансферазы с образованием конечного продукта ванилилминдальной кислоты.

Кроме превращений по основным путям метаболизма катехоламины могут под влиянием пирокатехиноксидазы подвергаться хиноидному окислению, в процессе которого образуются биологически активные продукты адренохром

и адренолютин, по характеру своего действия отличные от действия адреналина. В частности, под влиянием адренохрома развивается психотропный эффект

и галлюцинации (адренохром – вещество страха). Адренолютин, в который может восстанавливаться адренохром, снимает это состояние.

15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 337

Из физиологического действия адреналина, прежде всего, следует указать на его свойство повышать кровяное давление(сужение сосудов) в сосудах кожи, слизистых оболочек и в области инервации чревного нерва. В сосудах мозга и легких кровяное давление не меняется, а артериолы сердца и скелетных мышц, наоборот, расширяются. Под влиянием адреналина сокращаются некоторые гладкие мышцы (матки, зрачка), но расслабляются мускулатура бронхов и кишечника, работа сердца повышается. Обмен веществ и потребление кислорода под влиянием адреналина повышается. При этом следует помнить, что связывание адреналина с бета-рецепторами клеток-мишеней вызывает активирование аденилатциклазы и увеличение ц-АМФ, а связывание с альфарецепторами – активирование гуанилатциклазы и увеличение ц-ГМФ с соответствующими изменениями внутриклеточного обмена. В этой связи адрена-

лин, подобно глюкагону, при участии ц-АМФ усиливает распад гликогена с образованием через глюкозо-1-фосфат глюкозы-6-фосфата в печени и мышцах.

В печени, благодаря ферменту глюкозо-6-фосфатазе от глюкозо-6-фос- фата отщепляется остаток фосфата и глюкоза поступает в кровь. В мышцах, где отсутствует глюкозо-6-фосфатаза, глюкозо-6-фосфат расщепляется по гликолитическому пути до молочной кислоты. При этом образуется АТФ, необходимый для мышечного сокращения. Этим объясняется увеличение под влиянием адреналина силы и продолжительности реакции поперечнополосатых мышц в ответ на раздражение. Молочная кислота поступает в кровь, а затем в печень, где из нее образуется гликоген.

Наряду с воздействием на углеводный обмен, адреналин и норадреналин вызывают повышение липолиза путем активирования липазы жировой ткани, что приводит к повышению уровня свободных жирных кислот в крови. Адреналин также активирует окисление жирных кислот.

Таким образом, адреналин мобилизует энергетические ресурсы, активируя гликогенолиз и липолиз.

338 15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны

Во многих отношениях норадреналин действует подобно адреналину, но он повышает кровяное давление во всех областях кровеносных сосудов и не влияет на обмен углеводов.

Существенное влияние на организм оказывают также продукты обмена адреналина и его гомологов.

В крови животных и человека, находящихся в спокойном состоянии, содержится очень мало адреналина. Увеличение концентрации адреналина в несколько раз происходит при внезапной боли, охлаждении, физическом напряжении, при резких эмоциональных возбуждениях. Считается, что адреналин служит механизмом мобилизации сил организма в случае внезапно повышенных запросов к его деятельности(В. Кеннон), что позволило считать адреналин гормоном адаптации. Согласно Л.А. Орбели, адреналин и симпатическая нервная система усиливает работу утомленных мышц, осуществляя трофическую функцию. Таким образом, симпатоадреналовая система играет существенную роль в сохранении гомеостаза, в приспособлении физиологических и биохимических процессов организма к потребностям данного момента.

Рассмотрим другую группу гормонов – производных аминокислоты тирозина.

В щитовидной железе синтезируются иодтиронины: тироксин, являющийся по своему строению 3,5,3’,5’-тетраиодтиронином, и трииодтиронин, являющийся 3,5,3’-трииодтиронином.

Биосинтез тиреоидных гормонов осуществляется в щитовидной железе путем конденсации двух молекул дийодтирозина в молекулу тетрайодтиронина в составе белка тиреоглобулина с образованием йодтиреоглобулина. Введение йода в молекулу тиреоглобулина осуществляется в специфической области щитовидной железы, получившей название «коллоид».

15. Интеграция и регуляция обмена веществ. Гормоны 339

связанный тироксин (тетрайодтиронин)

Здесь при посредстве особого фермента идет включение йода в радикалы тирозина, содержащиеся в полипептидной цепи субъединиц тиреоглобулина. Затем осуществляется реакция конденсации свободного дийодтирозина с -ра дикалом связанного дийодтирозина с образованием тетрайодтиронина в составе тиреоглобулина (образуется иодтиреоглобулин).

Вместе с тем возможна конденсация свободного монойодтирозина со связанным дийодтирозином. Это приводит к синтезу связанного трийодтиронина. В дальнейшем в результате гидролиза иодтиреоглобулина тироксин и его производные поступают из железы в кровь.

Связываясь с a 2 -глобулином, который является носителем, а также альбумином и преальбумином плазмы, йодтиронины доставляются клетками тканей организма, где и проявляют свое действие. Трийодтиронины связываются в 3-5 раз меньше белками плазмы, чем тетрайодтиронины, и поэтому оказывают больший эффект. Поскольку гормональная активность свойственна только свободным гормонам, йодтиронины действуют на многие ткани, т.е. обладают универсальностью действия, регулируя энергетический обмен и деление и дифференцировку клеток. Механизм действия йодтиронинов связывают с действием их как через цитозольные рецепторы на хромосомы, так и через ак-

Читайте также:  Дэа сульфат гормон что это такое у женщин

тивирование аденилатциклазы с образованием повышенного количества- ц АМФ (смешанный механизм действия). Это приводит к редупликации ДНК в клетке, активированию транскрипции определенных генов, активированию гликогенолиза и липолиза. Основной эффект этих гормонов проявляется стимулированием синтеза ферментов энергетического обмена(биологического окисления) и усиления врезультате этого катаболической фазы метаболизма, особенно, тканевого дыхания. В итоге усиления окислительных процессов повышается интенсивность расщепления углеводов, жиров и белков в процессе обмена веществ с освобождением большого количества энергии. Одновременно усиливается теплопродукция, что связывают с повышенным расходом АТФ на различные синтетические процессы или разобщением окисления и фосфо-

источник

Гормоны — производные аминокислот

Особенности строения белков-рецепторов для стероидов.

Наиболее изученным является рецептор для гормонов коры надпочечников — глюкокортикостероидов(ГКС). В этом белке имеется три функциональных участка:

1 — для связывания с гормоном (С-концевой)

2 — для связывания с ДНК (центральный)

3 — антигенный участок, одновременно способный модулировать функцию промотора в процессе транскрипции (N-концевой).

Функции каждого участка такого рецептора ясны из их названий. Очевидно, что такое строение рецептора для стероидов позволяет им влиять на скорость транскрипции в клетке. Это подтверждается тем, что под действием стероидных гормонов избирательно стимулируется (или тормозится) биосинтез некоторых белков в клетке. В этом случае наблюдается ускорение (или замедление) образования мРНК. В результате изменяется количество синтезируемых молекул определенных белков (часто — ферментов) и меняется скорость метаболических процессов.

БИОСИНТЕЗ и СЕКРЕЦИЯ ГОРМОНОВ РАЗЛИЧНОГО СТРОЕНИЯ

Белково-пептидные гормоны.

В процессе образования белковых и пептидных гормонов в клетках эндокринных желез происходит образование полипептида, не обладающего гормональной активностью. Но такая молекула в своем составе имеет фрагмент(ы), содержащий(е) аминокислотную последовательность данного гормона. Такая белковая молекула называется пре-про-гормоном и имеет в своем составе (обычно на N-конце) структуру, которая называется лидерной или сигнальной последовательностью (пре-). Эта структура представлена гидрофобными радикалами и нужна для прохождения этой молекулы от рибосом через липидные слои мембран внутрь цистерн эндоплазматического ретикулума (ЭПР). При этом, во время перехода молекулы через мембрану в результате ограниченного протеолиза лидерная (пре-) последовательность отщепляется и внутри ЭПР оказывается прогормон. Затем через систему ЭПР прогормон транспортируется в комплекс Гольджи и здесь заканчивается созревание гормона. Вновь в результате гидролиза под действием специфических протеиназ отщепляется оставшийся (N-концевой) фрагмент (про-участок). Образованная молекула гормона, обладающая специфической биологической активностью поступает в секреторные пузырьки и накапливается до момента секреции.

При синтезе гормонов из числа сложных белков гликопротеинов (например, фолликулостимулирующего (ФСГ) или тиреотропного (ТТГ) гормонов гипофиза) в процессе созревания происходит включение углеводного компонента в структуру гормона.

Может происходить и внерибосомальный синтез. Так синтезируется трипептид тиролиберин (гормон гипоталамуса).

Гормоны — производные аминокислот

Из тирозина синтезируются гормоны мозгового слоя надпочечников АДРЕНАЛИН и НОРАДРЕНАЛИН, а также ЙОДСОДЕРЖАЩИЕ ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ. В ходе синтеза адреналина и норадреналина тирозин подвергается гидроксилированию, декарбоксилированию и метилированию с участием активной формы аминокислоты метионина.

В щитовидной железе происходит синтез йодсодержащих гормонов трийодтиронина и тироксина (тетрайодтиронина). В ходе синтеза происходит йодирование фенольной группы тирозина. Особый интерес представляет метаболизм иода в щитовидной железе. Молекула гликопротеина тиреоглобулина (ТГ) имеет молекулярную массу более 650 кДа. При этом в составе молекулы ТГ около 10% массы — углеводы и до 1% — йод. Это зависит от количества иода в пище. В полипептиде ТГ — 115 остатков тирозина, которые иодируются окисленным с помощью специального фермента — тиреопероксидазы — йодом. Эта реакция называется органификацией йода и происходит в фолликулах щитовидной железы. В результате из остатков тирозина образуются моно- и ди-иодтирозин. Из них примерно 30% остатков в результате конденсации могутпревратитьться в три- и тетра- иодтиронины. Конденсация и иодирование идут с участием одного и того же фермента — тиреопероксидазы. Дальнейшее созревание гормонов щитовидной железы происходит в железистых клетках — ТГ поглощается клетками путем эндоцитоза и образуется вторичная лизосома в результате слияния лизосомы с поглощенным белком ТГ.

Протеолитические ферменты лизосом обеспечивают гидролиз ТГ и образование Т3 и Т4, которые выделяются во внеклеточное пространство. А моно- и дииодтирозин деиодируются с помощью специального фермента деиодиназы и иод повторно может подвергаться органификации. Для синтеза тиреоидных гормонов характерным является механизм торможения секреции по типу отрицательной обратной связи (Т3 и Т4 угнетают выделение ТТГ).

Стероидные гормоны.

Стероидные гормоны синтезируются из холестерина (27 углеродных атомов), а холестерин синтезируется из ацетил-КоА.

Холестерин превращается в стероидные гормоны в результате следующих реакций:

— отщепление бокового радикала

— образование дополнительных боковых радикалов в результате реакции гидроксилирования с помощью специальных ферментов монооксигеназ (гидроксилаз) — чаще всего в 11-м, 17-м, и 21-м положениях (иногда в 18-м). На первом этапе синтеза стероидных гормонов сначала образуются предшественники (прегненолон и прогестерон), а затем другие гормоны (кортизол, альдостерон, половые гормоны). Из кортикостероидов могут образоваться альдостерон, минералокортикоиды.

Регулируется со стороны ЦНС. Синтезированные гормоны накапливаются в секреторных гранулах. Под действием нервных импульсов или под влиянием сигналов из других эндокринных желез (тропные гормоны) в результате экзоцитоза происходит дегрануляция и выход гормона в кровь.

Механизмы регуляции в целом были представлены в схеме механизма реализации эндокринной функции.

Транспорт гормонов определяется их растворимостью. Гормоны, имеющие гидрофильную природу (например, белково-пептидные гормоны) обычно транспортируются кровью в свободном виде. Стероидные гормоны, йодсодержащие гормоны щитовидной железы транспортируются в виде комплексов с белками плазмы крови. Это могут быть специфические транспортные белки (транспортные низкомолекулярные глобулины, тироксинсвязывающий белок; транспортирующий кортикостероиды белок транскортин) и неспецифический транспорт (альбумины).

Уже говорилось о том, что концентрация гормонов в кровяном русле очень низка. И может меняться в соответствии с физиологическим состоянием организма. При снижении содержания отдельных гормонов развивается состояние, характеризуемое как гипофункция соответствующей железы. И, наоборот, повышение содержания гормона — это гиперфункция.

Постоянство концентрации гормонов в крови обеспечивается также процессами катаболизма гормонов.

Белково-пептидные гормоны подвергаются протеолизу, распадаются до отдельных аминокислот. Эти аминокислоты вступают дальше в реакции дезаминирования, декарбоксилирования, трансаминирования и распадаются до до конечных продуктов: NH3, CO2 и Н2О.

Гормоны — производные аминокислот подвергаются окислительному дезаминированию и дальнейшему окислению до СО2 и Н2О. Стероидные гормоны распадаются иначе. В организме нет ферментных систем, которые обеспечивали бы их распад. Что же происходит при их катаболизме ?

В основном происходит модификация боковых радикалов. Вводятся дополнительные гидроксильные группы. Гормоны становятся более гидрофильными. Образуются молекулы, представляющие собой структуру стерана, у которого в 17-м положении находится кетогруппа. В таком виде продукты катаболизма стероидных половых гормонов выводятся с мочой и называются 17-КЕТОСТЕРОИДЫ. Определение их количества в моче и крови показывает содержание в организме половых гормонов.

Дата добавления: 2016-07-29 ; просмотров: 3125 | Нарушение авторских прав

источник