Белково пептидные гормоны виды

Пептидные гормоны

К пептидным гормонам относятся окситоцин, вазопрессин, гастрин, глюкагон, инсулин и другие.

Окситоцин — 9-членный пептид, продуцируемый задней долей гипофиза.Окситоцин уже через 20—ЗО с после внутривенного введения в количестве всего лишь 1 мкг стимулирует выделение молока молочными железами. Кроме того, по мере приближения родов усиливается чувствительность к окситоцину мышц матки, сокращающихся под его воздействием. Поэтому данный гормон способствует нормальному протеканию родов, причем именно это вещество позволяет роженице не связывать болевые ощущения при родах с новорожденным, позволяет забыть боль при родах. Этот гормон можно назвать гормоном заботы и любви. Он влияет на психо-эмоциональное состояние женщин. Сразу после родов он вырабатывается в большом количестве для формирования нежного и заботливого отношения в системе ребенок-мать.

Вазопрессин по структуре и функциональной активности сходен с окситоцином. Однако его действие направлено в основном на регуляцию водного обмена, он повышает кровяное давление. В дикой природе у тех животных, которые вырабатывают много окситоцина и вазопрессина, например, у лебедей и мышей-полевок образуются устойчивые пары.

Гастрин — I7-членный пептид, выделяемый слизистой желудка. Он стимулирует секрецию желудочного сока.

Инсулин — белок, вырабатываемый в клетках поджелудочной железы, он регулирует углеводный обмен, способствуя проникновению глюкозы в клетку, снижает активность ферментов, расщепляющих гликоген в печени. Кроме инсулина поджелудочная железа вырабатывает еще два гормона – глюкагон (антагонист инсулина) и липокаин (регулятор обмена липидов).

Механизм действия пептидных гормонов.

Пептидные гормоны не проникают внутрь клеток – мишеней, они взаимодействуют с белковыми рецепторами, расположенными на наружней стороне поверхности плазматической мембраны. Подавляющее большинство гормонов пептидной природы действуют по так называемому аденилатциклазному механизму: комплекс белка-гормона с рецептором активирует фермент аденилатциклазу, ускоряющую образование циклического АМФ (Рис.14). Ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты — протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. При этом в состав белковых молекул включаются остатки фосфорной кислоты. Главным результатом этого процесса фосфорилирования является изменение активности фосфорилированного белка. В различных типах клеток фосфорилированию в результате активации аденилат-циклазной системы подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки. В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными. Такие процессы будут приводить к изменениям скорости биохимических процессов в клетке-мишени.

Гормоны – производные аминокислот (прочие гормоны)

К группе прочих гормонов относятся адреналин и норадреналин, вырабатываемые мозговым слоем надпочечников; гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин.

Адреналин и норадреналин являются производными протеиногенной аминокислоты тирозина

Эти гормоны вызывают повышение кровяного давления (кроме сосудов мозга и легких), усиливают сердечную деятельность, сокращение гладкой мускулатуры, активирует гликогенфосфорилазу, липазу, способствуют расслаблению мышц бронхов и кишечника. Эти гормоны действуют по аденилатциклазному механизму.

Тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин также являются производными тирозина (Рис.32), они влияют на активность многих ферментов, локализованных в митохондриях, регулируют процессы биологического окисления в организме, обмен жиров и воды, влияют на развитие организма в целом. Щитовидная железа – основное депо йода в организме. У китов в этой железе содержание йода достигает 1 г/кг. При гиперфункции щитовидной железы усиливаются окислительные процессы, нарушается сердечная и психическая деятельность, наблюдается общее истощение организма, пучеглазие (базедова болезнь).

Рис.32. Строение гормонов щитовидной железы

источник

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ — обширная группа гормонов, вырабатываемых различными эндокринными железами, по структуре являющихся белками или пептидами. Наибольшее количество белково-пептидных гормонов секретируется гипофизом: окситоцин, вазопрессин, альфа- и бета-меланоцитостимулирующие гормоны, адренокортикотропный гормон (АКТГ), липотропный гормон, гормон роста, лактогенный, лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный гормоны. Поджелудочная железа вырабатывает да гормона — инсулин и глюкагон, околощитовидная железа — паратгормон и щитовидная железа — тиреокальцитонин. Большая группа пептидных гормонов секретируется гипоталамусом; их называют рилизинг-гормонами гипоталамуса, так как они стимулируют выделение гормонов передней доли гипофиза (от английского realease — выделяю).

По химическому строению белково-пептидные гормоны крайне разнообразны. Большая часть белково-пептидных гормонов является простыми пептидами, молекула которых состоит из одной пептидной цепи, содержащей различное количество аминокислотных остатков,— от 3 в тиреотропин-рилизинг-гормоне гипоталамуса до 198 в лактогенном гормоне. Окситоцин и вазопрессин содержат в своих молекулах по 9, а меланоцитостимулирующий гормон — 13, бета-меланоцитостимулирую щий гормон — 18, глюкагон — 29, тиреокальцитонин — 32,АКТГ — 39, паратгормон — 84, бета-липотропный гормон — 91 и гормон роста — 191 аминокислотный остаток, алфа- и бета-Меланоцитостимулирующие гормоны, глюкагон, АКТГ, паратгормон и бета-липотропный гормон не содержат дисульфидных связей. Окситоцин, вазопрессин и тиреокальцитонин содержат одну, гормон роста — две и лактогенный гормон — три дисульфидные связи. Химическое строение инсулина отличается от структуры всех других гормонов. Молекула инсулина состоит из двух пептидных цепей (А, состоящей из 21, и В — из 30 аминокислотных остатков), связанных друг с другом двумя дисульфидными мостиками. Особую группу белково-пептидных гормонов составляют гормоны гипофиза: лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный, являющиеся сложными белками — гликопротеидами. Активная молекула этих веществ образуется путем соединения двух неактивных субъединиц (фльфа и бета) с помощью нековалентных связей.

По биологическому действию белково-пептидные гормоны крайне разнообразны. Рилизинг-гормоны гипоталамуса стимулируют секрецию соответствующих тройных гормонов гипофизом. Окситоцин и вазопрессин регулируют транспорт воды в организме и стимулируют сокращение гладкой мускулатуры матки и кровеносных сосудов, альфа- и бета-Меланоцитостимулирующие гормоны повышают образование кожных пигментов. Глюкагон и инсулин регулируют углеводный обмен, тиреокальцитонин и паратгормон — фосфорно-кальциевый обмен, липотропный гормон — жировой обмен, гормон роста — обмен белков, жиров и углеводов и стимулирует общий рост организма, лактогенный гормон увеличивает образование молока в молочных железах. Другие белково-пептидные гормоны гипофиза (АКТГ, лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный) активируют функцию соответствующих эндокринных желез, коры надпочечников, гонад и щитовидной железы.

Помимо гипофиза и других желез, белково-пептидные гормоны вырабатываются также плацентой, которая секретирует в кровь соматомаммотропин, сходный по химической структуре и биологическим свойствам с гипофизарным гормоном роста, и хорионический гонадотропин, сходный с лютеинизирующим горбоном. К белково-пептидным гормонам относят также секретин — пептид, состоящий из 26 аминокислотных остатков. Он вырабатывается слизистой оболочкой тонкой кишки и через кровь стимулирует секрецию панкреатического сока. К белково-пептидным гормонам относят иногда ангиотензин, обладающий гипертензивным действием и стимулирующий секрецию надпочечником альдостерона, а также брадикинин и каллидин, стимулирующие сокращение гладкой мускулатуры. Эти вещества являются окта-, нона- и декапептидами и образуются из специфических белков плазмы под влиянием протеолитических ферментов.

Клиническое применение. Многие белково-пептидные гормоны получают синтетическим путем и применяют в клинике для лечения заболеваний желез внутренней секреции, при нарушениях обмена веществ и других заболеваниях.

источник

Параграф 99 1. белково-пептидные гормоны

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.

Замечания можно прислать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

См. п.91, 56-59, 83, 6. И файл «91 ТАБЛИЦА»

ПАРАГРАФ 99 1:
«Белково-пептидные гормоны.»

99. 1. Белково-пептидные гормоны (БПГ): общие свойства.
99. 2. Классификация белково-пептидных гормонов.
99. 3. Органы, клетки и биологические жидкости, в которых образуются БПГ.

Белково-пептидными называют гормоны,
которые химически являются пептидами или белками (п.56, 57).

99. 1. Белково-пептидные гормоны: общие свойства.

1. Все они представляют собой последовательности аминокислотных остатков
(аминоацилов), соединённых между собой пептидными связями (п.56).
Из-за этого белково-пептидные гормоны при попадании в ЖКТ
расщепляются пищеварительными ферментами (пептидазами) на аминокислоты,
как и белки пищи (п.61).
Поэтому при лечении гормонами белково-пептидной природы делают инъекции,
а не в виде таблеток или сиропов принимают внутрь препараты гормонов.

2. Все белково-пептидные гормоны образуются
из полипептидных цепей-предшественников,
при расщеплении определённых связей этих цепей,
то есть путём ОГРАНИЧЕННОГО ПРОТЕОЛИЗА предшественника (п.83).

Полипептидная цепь-предшественник синтезируется, как и все белки,
из аминокислот в ходе процесса, который называется трансляцией и осуществляется рибосомами (п.82).
Для трансляции нужна мРНК, кодирующая данную ППЦ.
мРНК образуется в результате транскрипции и процессинга – п.80 и 81.

Пример ППЦ-предшественника белково-пептидных гормонов –
1) предшественник КОРТИКОтропина (АКТГ, п. 100),
2) МЕЛАНОцит-стимулирующих гормонов (МСГ) и
3) ОПИАТОВ,
4) липопротопина,
который называется ПроОпиоМеланоКортином (ПОМК).

Синтез ПОМК в гипофизе
стимулируется кортиколиберином и снижается ГКС (п.108).
Поэтому при избытке ГКС синтез ПОМК снижен,
что приводит к снижению синтеза опиатов,
что может быть причиной неуравновешенности (до психоза),
абдоминальных болей
и общего физического дискомфорта при избытке ГКС.

Нарушения ограниченного протеолиза ППЦ-предшественников
могут привести к дефициту белково-пептидных гормонов.
Другой пример – ограниченный протеолиз предшественника инсулина в п.102.

3. Все белково-пептидные гормоны КОДИРУЮТСЯ ГЕНАМИ.

Точнее, генами кодируются ППЦ-предшественники
белково-пептидных гормонов.
Мутации в этих генах могут привести
к нарушению работы белково-пептидных гормонов
(например, к дефициту гормонов).
Например, мутации в генах, которые кодируют СТГ или ИФР,
приводят к карликовости – п.100.
Лечится это инъекциями СТГ И ИФР,
получаемых для медицины методами генной инженерии.

4. Клетки, синтезирующие белково-пептидные гормоны.

Белково-пептидные гормоны синтезируются
многими клетками организма, не только эндокринными железами. – см. п. 99.3.
Один и тот же гормон может синтезироваться в разных клетках.
Например, соматостатин синтезируется
гипоталамусом
и поджелудочной железой (дельта-клетками ПЖЖ).
Соматостатин гипоталамуса снижает синтез соматотропина,
а соматостатин ПЖЖ снижает синтез инсулина и глюкагона.
Другой пример – холецистокинин и опиаты, которые синтезируются:
и в ЖКТ, и в головном мозге.

5. Белково-пептидные гормоны гидрофильны (п.92),

поэтому не способны проходить через мембраны,
поэтому рецепторы белково-пептидных гормонов расположены на поверхности цитоплазматических мембран клеток – п.92.
В передаче сигнала от белково-пептидного гормона внутрь клетки
могут участвовать мембранные G-белки, протеинкиназы, тирозинкиназы, вторые посредники – п.94-98.

6. Способ промышленного производства белково-пептидных гормонов

для лечения ими – генная инженерия (технология рекомбинантных ДНК).
Этим способом получают:
1) инсулин для диабетиков (п.103),
2) соматотропин для карликов (п.100),
3) лептин для людей с ожирением (п.99.2 и 44.3),
4) эритропоэтин для людей с некоторыми формами анемии (п.121),
5) гонадотропины для лечения бесплодия (некоторых форм)
и многие другие гормоны,
без которых вылечить ряд больных было бы невозможно другими известными методами — п.88 и 124.

99. 2. Классификация белково-пептидных гормонов. См. п. 91.

1. Классификация по химической природе.

Белково-пептидные гормоны делятся на БЕЛКИ И ПЕПТИДЫ.
Они отличаются тем, что
в состав пептидов входят от 2 до 100 аминоацилов,
а в состав белков входят от 100 аминоацилов.
Но это формально; например, инсулин, состоящий из 51 аминоацила, тоже является настоящим белком.

Белки делят на ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ.
Простые белки состоят только из аминоацилов,
а в состав сложных белков входят другие, небелковые вещества,
образующие комплексы с ППЦ.
Обычно в состав белковых гормонов входят углеводные компоненты.
Такие сложные белки (в состав которых входят углеводы) называются ГЛИКОПРОТЕИНАМИ.
О структуре гликопротеинов – п.38 и 39.
Углеводный компонент представлен олигосахаридом
(соединением из нескольких моносахаридных остатков, соединённых гликозидными связями),
участвует в специфическом распознавании.
Примеры гликопротеиновых гормонов – тиреотропин, гонадотропины.

2. Классификация по клеткам, которые синтезируют белково-пептидные гормоны (См. файл «91 ТАБЛИЦА» и далее 99.3):

1) гормоны головного мозга (нейропептиды, в том числе опиоиды и т.д.),
2) гипоталамуса (либерины, окситоцин, АДГ = вазопрессин),
3) гипофиза (тропины, тропные гормоны),
4) щитовидной железы (кальцитонин, не йодтиронины –они не белковые),
5) поджелудочной железы (инсулин, глюкагон, соматостатин),
6) жировых клеток (лептин),
7) ФРК, синтезируемые разными клетками,
8) клетки почек (эритропоэтин),
9) клетки печени (соматомедины, ИФР)
и т.д. – см. п. 91.

3. Классификация по виду регуляции.

Как и другие гормоны (п.91), белково-пептидные гормоны
1) бывают ДИСТАНТНЫМИ гормонами (инсулин, ТТГ, опиоиды),
2) бывают НЕЙРОГОРМОНАМИ (медиаторами и модуляторами; примеры – либерины, опиоиды),
3) бывают гормонами МЕСТНОГО действия (инсулин),

БПГ могут участвовать в регуляции:

1) ЭНДОкринной (при которой гормон доставляется к клетке-мишени с током крови),
2) НЕЙРОкринной (при которой гормон диффундирует в синаптической щепи),
3) ПАРАкринной (при которой гормон диффундирует в ткани) и
4) АУТОкринной (при которой гормон действует на ту же клетку, которая его секретировала).

4. Можно выделить группы гормонов, которые действуют:

1) через РЕЦЕПТОРЫ разных типов,
2) через разные ВТОРЫЕ ПОСРЕДНИКИ,
3) вызывают ЭФФЕКТЫ разных типов – п.92.

Например, группа гормонов, действующих через тирозинкиназные рецепторы
(рецепторы, которые регулируют активность тирозинкиназ)
и поэтому относящиеся к онкобелкам. Примеры – СТС, инсулин – п.98.

Гормоны, влияющие на концентрацию ионов кальция в клетке (в гиалоплазме),
называются кальций-зависимыми (п.97): ангиотензин, либерины и т.д.

Гормоны, действующие через изменение концентрации цАМФ в клетке. И т.д.

5. Можно классифицировать белково-пептидные гормоны
ПО ВЛИЯНИЮ НА ОРГАНИЗМ.

Например, есть гормоны, снижающие артериальное давление –
это ГИПОТЕНЗИВНЫЕ гормоны, примеры – НУП и адреномедуллин (п.113).

Есть гормоны, которые повышают артериальное давление – это ГИПЕРТЕНЗИВНЫЕ гормоны. Пример – ангиотензин, АДГ (п.112. 113).

Есть гормоны, которые стимулируют синтезы в организме, деление клеток, рост, заживление, увеличение мышечной массы –
их называют АНАБОЛИЧЕСКИМИ гормонами или анаболиками (это сленг).

Есть анаболические стероиды, но среди белково-пептидных гормонов
анаболическими являются инсулин, соматотропин, ИФР – п.85.
Инсулин и СТГ стимулируют синтез белка,
но синтез жира стимулирует только инсулин,
а СТГ стимулирует распад жира.

99. 3. Органы, клетки и биологические жидкости,
в которых образуются белково-пептидные гормоны. См. файл «91 ТАБЛИЦА»

1. В КРОВИ образуются пептидные гормоны АНГИОТЕНЗИН и БРАДИКИНИН
из предшественников ангиотензиногена (п.112) и кининогена (п.62). Предшественники образуются не в крови,
они синтезируются клетками ПЕЧЕНИ (П.117).
Ангиотензин и брадикинин регулируют артериальное давление и много другое.

2. Многие клетки синтезируют факторы роста клеток (ФРК).

3. Лейкоциты синтезируют ЦИТОКИНЫ.

4. Клетки белой жировой ткани (адипоциты) синтезируют «гормон стройности» ЛЕПТИН.
(голова)
5. Клетки головного мозга синтезируют НЕЙРОПЕПТИДЫ, в том числе ЭНДОРФИНЫ и другие опиаты,
влияющие на психику, ВНД, мышление, чувства и т.д. – см. 99.2 и 99.3.

6. Гипоталамус синтезирует ЛИБЕРИНЫ и СТАТИНЫ,
регулирующие работу гипофиза и мозга – п. 100.

7. Гипофиз синтезирует ТРОПИНЫ, регулирующие работу многих эндокринных желёз – п.100.
(шея)
8. Щитовидная железа синтезирует КАЛЬЦИТОНИН (её йодтиронины – не белковые гормоны) – п. 114.

9. Паращитовидные железы синтезируют ПАРАТИРИН – п. 114.
Гормоны «шейных» желёз
кальцитонин и паратирин регулируют концентрацию кальция в крови:
кальцитонин – снижает (гипо/кальции/емический гормон),
а паратирин – повышает (гипер/кальции/емический гормон) – п.114.

10. Тимус синтезирует ТИМОЗИНЫ и другие гормоны, влияющие на иммунную систему.

11. Сердце и сосуды синтезируют гормоны
НУП (натрийуретический пептид) и АДРЕНОМЕДУЛЛИН,
которые снижают артериальное давление
и защищают от сердечно-сосудистых заболеваний – п.113.

(ЖКТ)
12. Желудок синтезирует ГАСТРИН, повышающий кислотность и т.д. (п.61)

13. Поджелудочная железа синтезирует ИНСУЛИН, ГЛЮКАГОН (не глИкогЕн), СОМАТОСТАТИН. – п.100, 102, 37.
Гормоны ПЖЖ регулируют концентрацию глюкозы в крови (гликемию) – п.37, 102, 103.
Инсулин снижает гликемию (гипогликемический гормон),
а глюкагон повышает гликемию (гипергликемический гормон), спасая от обморока и комы.

14. Некоторые клетки ЖКТ синтезируют гормоны:

— СЕКРЕТИН
(обеспечивает нейтрализацию кислого содержимого, поступающего из желудка,
за счёт стимуляции секреции бикарбонатного сока из ПЖЖ),

— ХОЛЕЦИСТОКИНИН
(обеспечивает расщепление полимеров пищи за счёт стимуляции поступления в ДПК сока с ферментами – пептидазами, липазой и т.д.),

— ОПИАТЫ (предотвращают диарею и т.д.)

Не белково-пептидные гормоны синтезируют только щитовидная железа, надпочечники и половые железы.

источник

Белково пептидные гормоны виды

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».

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

Биосинтез гормонов. Биосинтез белково-пептидных гормонов

Формирование первичной структуры прогормонов или гормонов белково-пептидной природы изначально — результат прямой трансляции нуклеотидных последовательностей соответствующих мРНК, синтезируемых на активных участках генома гормонпродуцирующих клеток. Структура большинства белковых гормонов или их предшественников формируется в полисомах по общей схеме биосинтеза белка (рис. 26).

При этом возможность синтеза и трансляции мРНК данного гормона или его предшественников специфична для ядерного аппарата и полисом определенного типа клеток. Так, инсулин и его предшественники продуцируются в особых в-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы, глюкагон — в их а-клетках, СТГ — в малых эозинофилах аденогипофиза, пролактин — в больших эозинофильных клетках той же железы, а гонадотропины — в особых базофильных клетках и т.д.

Исключением из общего правила путей биогенеза гормональных полипептидов является биосинтез таких рилизинг-факторов в клетках гипоталамуса, как ТРФ и ЛГ-РФ. Синтез этих небольших пептидов может происходить не в полисомах на матрице мРНК, а в растворимой части цитоплазмы под влиянием специальных для каждого фактора РФ-синтетазных систем, состоящих из комплекса специфических ферментов (Райклин и др. 1972, 1973; Йоханссон и др., 1973).

Прямая трансляция генетического материала в случаях синтеза большинства полипептидных гормонов чаще всего приводит к образованию не самого гормона, а его малоактивных предшественников — полипептидных препрогормонов (прегормоны).

В такого рода случаях биосинтез полипептидного гормона складывается из двух этапов: 1) рибосомального синтеза неактивного предшественника на матрице РНК и 2) посттрансляционного образования активного гормона. Первый этап протекает обязательно в клетках эндокринной железы, второй — осуществляется, как правило, в эндокринной железе, но может происходить и вне ее.

Посттрансляционная активация гормональных предшественников (процессинг-белков) может реализоваться в двух формах: путем многоступенчатой ферментативной деградации молекул транслируемых крупномолекулярных предшественников с уменьшением размеров молекулы (или молекул) активируемого гормона (или гормонов) и за счет неферментативной ассоциации прогормональных субъединиц с укрупнением размеров молекулы активируемого гормона. Эти пути образования характерны не только для гормональных, но и для других секретируемых белков (Нейрат, 1977).

Первая форма посттрансляционной активации протекает чаще всего как многоступенчатый процесс, реализуемый при участии специфических протеаз ограниченного действия. В результате трансляции под прямым генетическим контролем образуется в таких случаях крупномолекулярный, короткоживущий предшественник препрогормон. Он обычно гидрофобен с N-конца и легко проникает через мембраны эндоплазматического ретикулума, с которым ассоциированы синтезирующие его ансамбли полисом.

При прохождении через мембраны ретикулума происходит ферментативное отщепление от прегормона гидрофобного участка с N-конца его молекулы, и в цистернах ретикулума образуются молекулы укороченного и более гидрофильного прогормона. Прогормон перемещается из жидкой части цитоплазмы (цитозоля) в секреторные гранулы или секретируется в кровь в виде так называемых «больших» гормонов. В крови обнаруживают, в частности, «большой» инсулин, «большой» СТГ, «большой» паратгормон и т.д. (Ялоу, 1978. 1979).

В гранулах эндокринной клетки или вне ее прогормон деградирует, активируется и превращается в истинный гормон. Однако активный гормон может в свою очередь быть прогормоном для других гормональных соединений и превращаться в них под действием протеаз периферических тканей. Схема процесса в общем виде выглядит так:

Протеазы ограниченного действия осуществляют опосредованный генетический контроль биосинтеза гормонов данного типа.

Вторая форма посттрансляционной активации осуществляется обычно внутри эндокринных клеток и характерна для димерных гликопротеиновых гормонов. Схема этих процессов следующая:

Присоединение углеводных остатков к субъединицам является ферментативным процессом. Кроме того, каждая субъединица может ферментативно отщепляться от просубъединицы.

Первая форма активации предшественников пептидных гормонов хорошо изучена для биосинтеза инсулина, паратгормона, ангиотензина, в-липотропина, АКТГ и ряда других белково-пептидных гормонов. Рассмотрим эти процессы на примере биогенеза инсулина в в-клетках островкового аппарата поджелудочной железы (Штейнер и др., 1969, 1976). На первом этапе синтеза данного гормона в полисомах клеток синтезируется короткоживущий одноцепочечный пептид, состоящий из 104-110 аминокислотных остатков, с М.м.—11500.

Этот короткоживущий белок, не обладающий биологической активнос/ью, был назван препроинсулином или преинсулином. В нем с/ N-конца цепи есть сигнальный гидрофобный 23-членный пептид, соединенный с в-цепью будущего инсулина (30 остатков), с С-конца расположена А-цспь инсулина (21 остаток), а между В- и А-цепями находится вставочный пептид (30-35 остатков у разных видов) (рис. 27). Сигнальный и вставочный пептиды вариабельны у разных видов животных. В цистернах шероховатого ретикулума на пути из полисом в секреторные гранулы препроинсулин сначала подвергается протеолизу с N-конца, в результате чего отщепляется сигнальный 23-членный пептид, «протаскивающий» прегормон через мембрану.

В результате препроинсулин превращается в проинсулин — одноцепочечный полипептид, который состоит из 81-86 аминокислотных остатков (М.м — 9500) и обладает низкой биологической активностью. В секреторных гранулах происходит превращение проинсулина в инсулин путем ферментативного выщепления вставочного пептида. Данный процесс протекает двухстадийно при участии двух групп ферментов: специфической трипсиноподобной эндопептидазы (превращающего фермента), вызывающей расщепление участков Apr-Apr и Лиз-Apr; карбоксипептидазоподобных ферментов (карбоксипептидаз В), отщепляющих 3 Apr и 1 Лиз.

В результате действия этих ферментов образуется активная двухцепочечная форма инсулина (51 аминокислотный остаток, М.м — 5700), молекула связывающего или С-пептида (26-31 остаток у разных видов) , 3 молекулы аргинина и 1 молекула лизина. Сущность механизма активации в данном случае сводится к выщеплению из молекулы проинсулина вставочного пептида, что обеспечивает необходимую для проявления высокой биологической активности взаимную пространственную ориентацию цепей А и В, связанных двумя дисульфидными мостиками.

Описанный принцип активации белково-пептидных гормонов в процессе их биосинтеза, по-видимому, универсален, но может варьироваться в деталях деградации молекул предшественников и в особенностях тканевой локализации стадий процесса. Так, одноцепочечный пептид — паратгормон — образуется в клетках околощитовидных желез в результате последовательной деградации его крупномолекулярных предшественников с N-конца их молекулы (Кемпер и др., 1974, 1976). В полисомах сначала синтезируется препропаратгормон, состоящий из 115 аминокислотных остатков. После отщепления от N-концевой части прегормона 25-членного гидрофобного фрагмента образуется паратгормон (90 остатков аминокислот). Из прогормона в секреторных гранулах клеток железы образуется паратгормон после отщепления 6-членного фрагмента от N-конца прогормональной молекулы.

Из преатриопептида (151 аминокислотный остаток) в миокарде образуется сначала проатриопептид в результате отщепления с N-конца 25-членного сигнального фрагмента. Из последнего затем выщепляются АНФ (124-151 остаток в прегормоне) и кардиодиллатин (26-92 остатка в преформе).

источник