Белковый гормон человека и животного

Белковые гормоны: описание, свойства, функции и строение

Гормоны — мельчайшие элементы, вырабатываемые нашим организмом. Однако без них невозможно ни существование человека, ни прочих живых систем. В статье мы приглашаем вас познакомиться с одной их разновидностью — белковыми гормонами. Приведем особенности, функции и описание данных элементов.

Что такое гормоны?

Начнем с ключевого понятия. Слово произошло от греч. ὁρμάω — «возбуждаю». Это органические биологически активные вещества, которые вырабатываются собственными железами внутренней секреции организма. Поступая в кровь, связываясь с рецепторами определенных клеток, они регулируют физиологические процессы, обмен веществ.

Белковые гормоны (как и все иные) — это гуморальные (переносимые в крови) регуляторы конкретных процессов, происходящих в органах и их системах.

Самое широкое определение: химические сигнальные вещества, вырабатываемые одними клетками организма для влияния на другие части тела. Гормоны синтезируются и позвоночными, к которым мы с вами относимся (специальными эндокринными железами), и животными, что лишены традиционной кровеносной системы, и даже растениями.

Главные функции гормонов

Эти регуляторы, к которым относятся белковые гормоны, призваны осуществлять в организме целый ряд функций:

  • Стимуляция или подавление роста.
  • Смена настроения.
  • Стимуляция или подавления апоптоза — гибели старых клеток в организме.
  • Стимуляция и подавление функций защитной системы организма — иммунитета.
  • Регуляция метаболизма — обмена веществ.
  • Подготовка организма к активным действиям, физическим нагрузкам — от бега до борьбы и спаривания.
  • Подготовка живой системы к важному периоду развития или функционирования — половому созреванию, беременности, родам, угасанию.
  • Контроль репродуктивного цикла.
  • Регуляция чувства насыщения и чувства голода.
  • Вызов полового влечения.
  • Стимуляция выработки других гормонов.
  • Самая важная задача — это поддержание гомеостаза организма. То есть, постоянства его внутренней среды.

Разновидности гормонов

Раз мы выделяем белковые гормоны, значит, существует определенная градация этих биологически активных веществ. По классификации их разделяют на следующие группы, отличающиеся своим особым строением:

  • Стероиды. Это химические полициклические элементы, имеющие липидную (жировую) природу. В основе структуры — стерановое ядро. Именно оно ответственно за единство их полиморфного класса. Даже малейшие различия стерановой основы будут обуславливать различия свойств гормонов данной группы.
  • Производные жирных кислот. Эти соединения отличает высокая нестабильность. Оказывают местное воздействие на расположенные по соседству клетки. Второе название — эйкозаноиды. Разделяются на тромбоксаны, простагландины и лейкотриены.
  • Производные аминокислот. В частности, это все же производные элемента тирозина — адреналин, тироксин, норадреналин. Синтезируются (образуются, вырабатываются) щитовидной железой, надпочечниками.
  • Гормоны белковой природы. Сюда входят и белковые, и пептидные, оттого второе название — белково-пептидные. Это гормоны, что вырабатывает поджелудочная железа, а также гипофиз и гипоталамус. Среди них важно выделить инсулин, гормон роста, кортикотропин, глюкагон. С некоторыми из гормонов белково-пептидной природы мы познакомимся подробнее на протяжении статьи.

Белковая группа

Отличается среди всех перечисленных своей разнообразностью. Вот основные гормоны, ее «населяющие»:

  • Гипоталамусовые рилизинг-факторы.
  • Тропные гормоны, вырабатывающиеся аденогипофизом.
  • Регуляторные вещества, выделяемые эндокринной тканью поджелудочной железы, — глюкагон и инсулин. Последний отвечает за должный уровень глюкозы (сахара) в крови, регулирует ее поступление в клетки мускулатуры и печени, где вещество обращается в гликоген. Если инсулин не вырабатывается или выделяется организмом недостаточно, у человека развивается сахарный диабет. Глюкагон и адреналин схожи по своему действию. Они, напротив, повышают содержание сахара в кровяной массе, способствуя распаду гликогена в печени — при этом процессе и образуется глюкоза.
  • Гормон роста. Соматотропин ответственен и за рост скелета, и за увеличение массы тела живого существа. Его недостаток приводит к аномалии — карликовости, избыток — к гигантизму, акромегалии (непропорционально большим рукам, ступням, голове).

Синтез в гипофизе

Данный орган вырабатывает большую часть белково-пептидных гормонов:

  • Гонадотропный гормон. Стимулирует процессы в организме, связанные с размножением. Ответственен за образование половых гормонов в половых железах.
  • Соматомедин. Гормон роста.
  • Пролактин. Гормон белкового обмена, ответственен за функциональность молочных желез, а также за выработку ими казеина (белка молока).
  • Полипептидные низкомолекулярные гормоны. Эти соединения влияют уже не на дифференцировку клеток, а на определенные физиологические процессы организма. Например, вазопрессин и окситоцин регулируют артериальное давление, «следят» за работой сердца.

Синтез в поджелудочной железе

В данном органе происходит синтез белковых гормонов, контролирующих углеводный обмен в организме. Это уже упомянутые нами инсулин и глюкагон. Сама по себе данная железа — экзокринная. Она также вырабатывает ряд пищеварительных ферментов, которые затем поступают в двенадцатиперстную кишку.

Всего лишь 1 % ее клеток будет находиться в составе так называемых островков Лангерганса. К ним относятся две особые разновидности частиц, которые функционируют, как эндокринные железы. Именно они и вырабатывают альфа-клетки (глюкагон) и бета-клетки (инсулин).

Кстати, современные ученые уже отмечают, что действие инсулина не ограничивается стимуляцией обращения глюкозы в гликоген в клетках печени. Этот же гормон ответственен за некоторые процессы пролиферации и дифференцировки во всех клетках.

Синтез в почках

В данном органе вырабатывается только один вид — эритропоэтин. Функции белковых гормонов данной группы — регуляция дифференцировки эритроцитов в селезенке и костном мозге.

Что касается синтеза самой белковой группы, то это достаточно сложный процесс. В нем задействована нервная центральная система — она действует через рилизинг-факторы.

Еще в тридцатые годы прошлого века советским исследователем Завадовским М. М. была открыта система, которую он назвал «плюс-минус-взаимодействие». Хорош пример данного закона регуляции на основе синтеза тироксина в щитовидке и синтеза в гипофизе тиреотропного гормона. Что мы видим здесь? Плюс-действие в том, что тиреотропный гормон будет стимулировать выработку щитовидной железой тироксина. А каково же минус-действие? Тироксин, в свою очередь, подавляет выработку гипофизом тиреотропного гормона.

В результате регуляции «плюс-минус-взаимодействие» мы отмечаем поддержание в крови постоянного обмена тироксина. При его недостатке деятельность щитовидки будет стимулироваться, а при избытке — подавляться.

Действие белковой группы

Давайте проследим теперь за действием белковых гормонов:

  1. Сами по себе они не проникают в клетку-мишень. Элементы находят на ее поверхности специальные белковые рецепторы.
  2. Последние «узнают» гормон и определенным образом связываются с ним.
  3. Связка будет, в свою очередь, активировать фермент, находящийся на внутренней стороны мембраны клетки. Его название — аденилатциклаза.
  4. Данный фермент начинаем превращать АТФ в циклическую АМФ (цАМФ). В иных случаях подобным образом из ГТФ получается цГМФ.
  5. цГМФ или цАМФ далее проследует в клеточное ядро. Там она будет активировать особые ядерные ферменты, фосфорилирующие белки — негистоновые и гистоновые.
  6. Итог — активация определенного набора генов. Например, в половых клетках начинают работать те, что ответственны за выработку стероидов.
  7. Последний этап всего описанного алгоритма — соответствующая дифференцировка.

Инсулин

Инсулин — белковый гормон, известный практически каждому человеку. И не случайно — он самый изученный на сегодня.

Ответственен за многогранное влияние на обмен веществ практически во всех тканях организма. Однако главное его предназначение — регуляция концентрации глюкозы в крови:

  • Увеличивает проницаемость плазматической клеточной массы для глюкозы.
  • Активирует ключевые фазы, ферменты гликолиза — процесса окисления глюкозы.
  • Стимулирует образование из глюкозы гликогена в специальных клетках мышц и печени.
  • Усиливает синтез белков и жиров.
  • Подавляет активную деятельность ферментов, расщепляющих жиры и белки. Иными словами, обладает и анаболическим, и антикатаболическим эффектом.

Абсолютная недостаточность инсулина приводит к развитию сахарного диабета первого типа, относительная недостаточность — к развитию диабета второго типа.

Молекулу инсулина образуют две полипептидные цепи, имеющие 51 аминокислотный осадок: А — 21, В — 30. Их соединяют два дисульфидных мостика через цистеиновые остатки. Третья дисульфидная связь располагается в А-цепи.

Инсулин человека отличается от инсулина свиньи всего одним аминокислотным остатком, от бычьего — тремя.

Гормон роста

Соматотропин, СТГ, соматотропный гормон — это все его названия. Гормон роста вырабатывается передней долей гипофиза. Его относят к полипептидным гормонам — также в этой группе пролактин и лактоген плацентарный.

Основное действие следующее:

  • У детей, подростков, молодых людей — ускорение линейного роста за счет удлинения трубчатых длинных костей конечностей.
  • Мощное антикатаболическое и анаболическое действие.
  • Усиление синтеза белка и торможение его распада.
  • Способствуют уменьшению отложений подкожных запасов жира.
  • Усиливает сгорание жира, стремится выровнять соотношение мышечной и жировой массы.
  • Повышает уровень глюкозы в крови, выступая антагонистом инсулина.
  • Участвует в углеводном обмене.
  • Воздействие на островковые участки поджелудочной железы.
  • Стимуляция поглощения костной тканью кальция.
  • Иммуностимуляция.

Кортикогормон

Другие названия — адренокортикотропный гормон, кортикотропин, кортикотропный гормон и проч. Состоит из 39-ти аминокислотных остатков. Вырабатывается базофильными клетками передней части гипофиза.

  • Контроль за синтезом и секрецией гормонов коры надпочечников, пучковой области. Его мишени — кортизон, кортизол, кортикостерон.
  • Попутно стимулирует образование эстрогенов, андрогенов, прогестерона.

Белковая группа — одна из важных в семействе гормонов. Является самой разнообразной по функциям, областям синтеза.

источник

Некоторые белки человека и животных и их функции

Тип белка Функция
Структурные белки:
Гликопротеиды Образуют клеточные стенки
Белки мембран Образуют мембраны
Белки вирусного капсида Образуют вирусный капсид
Коллаген Образуют фиброзную соединительную ткань
Эластин Связки
Кератин Кожа, перья, ногти, копыта
Ферменты Катализируют реакции синтеза и распада
Гормоны:
Инсулин Регулирует обмен глюкозы
Аденокортикотропный Регулирует синтез кортикостероидов
Гормон роста Стимулирует рост костей
Двигательные белки:
Миозин Нити в миофибриллах
Актин Движущиеся нити в миофибриллах
Дипеин Движение жгутиков и ресничек простейших
Транспортные белки:
Гемоглобин Переносит кислород (позвоночные)
Гемоцианин Переносит кислород (беспозвоночные)
Миоглобин Переносит кислород в мышцах
Защитные белки:
Антитела Контролируют чужеродные белки
Комплемент Комплексируются с антителом + антигеном
Фибриноген Предшественник фибрина
Тромбин Фактор свертываемости крови
Токсины:
Ботулистический токсин Пищевые отравления
Змеиный яд Гидролиз фосфоглицеридов
Рицин Токсический белок клещевины

Многие белки являются ферментами (энзимами). Ферменты локализуются в митохондриях, цитоплазме, лизосомах, пероксисо-мах, на мембранах клеток и органелл. Они катализируют все протекающие в клетках реакции. Считают, что ферменты повышают скорость реакции минимум в 1 млн раз. Каждая реакция обеспечивается собственным ферментом. Например, липаза расщепляет жиры, амилаза расщепляет крахмал. В настоящее время известно более 2000 разных ферментов. В зависимости от катализируемых реакций их классифицируют на гидролазы (реакции гидролиза), нуклеазы (расщепление нуклеиновых кислот), трансферазы (перенос функциональных групп), оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные реакции), липазы (образование связей за счет АТФ) и др.

Важнейшей особенностью белков является то, что в клетках многоклеточных организмов тысячи белков функционально связаны между собой и переносят информацию от плазматической мембраны к геному. Например; фермент в метаболическом пути «читает» концентрацию субстрата и продуцирует соответствующий уровень продукта, а рецептор на клеточной поверхности «читает» концентрацию его лиганда и продуцирует определенный уровень комплекса рецептор — лиганд.

Белки обладают регуляторной способностью. Те животные белки, которые являются гормонами, обладают способностью регулировать физиологические процессы, протекающие в клетках. Например, инсулин, являющийся белковым гормоном, продуцируемым клетками поджелудочной железы, регулирует в организме метаболизм глюкозы. Белковыми являются также гормоны, продуцируемые клетками гипоталамической части мозга и гипофизом и имеющие важное значение в росте и развитии организмов. Пара-тиреоидный гормон регулирует транспорт ионов Са^ и фосфатов. Однако заметим, что не все гормоны имеют белковую природу. У растений также известны отдельные белки, обладающие гормональной активностью. Например, такой активностью обладает индоли-луксусная кислота, которая стимулирует рост растений. Репрессорные белки участвуют в регуляции экспрессии генов.

Белки обладают двигательной и сократительной функциями, обеспечивая на молекулярном, уровне движение хромосом и сперматозоидов, на других уровнях — движение простейших, двигательные реакции у растений; сокращение скелетных мышц у многоклеточных животных (мышечные белки антин и миозин). Они выполняют также роль механической опоры. Например, высокая упругость кожи обусловлена наличием в ней коллагена.

Для белков характерна транспортная функция,. В частности, они являются транспортерами гормонов, аминокислот, липидов, саха-ров, ионов кислорода.

Белки являются источниками энергии, если происходит их распад до аминокислот. Теряя аминогруппы (дезаминируясь), белки становятся источником энергия во время, когда в клетках наступает истощение углеводных и липидных ресурсов.

Наконец, белками являются различные токсины, продуцируемые паразитами животной и растительной природы, а также змеиные яды и токсичные белки растений (рицин и другие), представляющие угрозу для животных и человека. В то же время важнейшей функцией белков является их защитная функция, поскольку иммунными антителами у животных и человека служат высокоспецифичные белки иммуноглобулины. Защитными белками можно считать также фибриноген и тромбин, которые из-за участия в свертывании крови предохраняют организм от ее потери. Кровь некоторых рыб Антарктики содержит специфический антифриз-ный белок, предотвращающий ее замерзание. Противовирусное соединение интерферон также имеет белковую природу. Наконец, некоторые белки обладают запасной пищевой функцией в семенах растений. Такие белки используются в качестве пищевых зародышами в начальный их период развития. Пищевыми белками являются альбумин (главный белок яиц птиц) и казеин (главный молочный белок).

Оценивая роль белков в жизни клеток, тканей и организмов, нельзя также не отметить, что они обладают видовой специфичностью, а это ведет к одному основополагающему заключению, сводящемуся к признанию положения «организмы делаются белками».

Нуклеиновые кислоты являются органическими соединениями, содержащими углерод, кислород, водород, азот и фосфор. Различают дезоксирибонуклеиновую и рибонуклеиновую кислоты (ДНК и РНК). Важнейшая биологическая роль нуклеиновых кислот заключается в том, что они являются хранителями генетической информации (см. главу X).

Отсылая читателя к главе X, где изложены основные сведения о нуклеиновых кислотах как генетическом материале, здесь кратко рассмотрим сведения об аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), которая представляет собой нуклеотид, образованный присоединением к аденозинмонофосфорной кислоте (АМФ), содержащейся в РНК, двух дополнительных молекул фосфорной кислоты (НдРО^). Другими словами, в составе АТФ содержатся аденин, рибоза и три молекулы фосфорной кислоты. АТФ синтезируется в мито-хондриях.

Выдающаяся роль АТФ определяется ее чрезвычайной важностью в обеспечении клеток энергией, которая освобождается в результате воздействия на АТФ фермента АТФ-азы, сопровождаемого в начале отщеплением одной молекулы фосфорной кислоты и образованием аденозиндифосфатной кислоты (АДФ), а затем еще двух молекул фосфорной кислоты и переходом АДФ в аденозинмо-нофосфорную кислоту (АМФ). Фосфорно-кислородные связи в АТФ (их две) называют макроэргическими, обозначая их символом Р.

Синтез АТФ происходит в митохондриях.

Углеводы — это органические соединения углерода, водорода и кислорода с общей формулой (СН2)n, где n — представляет собой число от трех до семи. Такое название этим соединениям дал в 1844 г. К. Шмидт (1822-1894). Содержание их в клетках очень значительно. Например, содержание крахмала доходит иногда до 90% сухой массы (картофель, семена злаковых).

Различают полисахариды (С6Н10О5)n, дисахариды (C12H22O11) и простые сахара — моносахариды (С6Н12О6), являющиеся малыми органическими молекулами. Две молекулы моносахарида продуцируют одну молекулу дисахарида и одну молекулу воды, тогда как из n молекул моносахарида образуется одна молекула полисахарида и (n — 1) молекул воды. Следовательно,

В зависимости от количества атомов углерода в молекуле моносахарида различают триозы (3 атома углерода), тетрозы (4 атома углерода), пентозы (5 атомов углерода) и гексозы (6 атомов углерода).

Среди триоз важное значение для животных и человека имеют такие моносахариды, как глицерин и его производные, молочная и пировиноградная кислоты.

Наиболее известной тетрозой является эритроза — промежуточный продукт фотосинтеза.

Пентозами являются рибоза и дезоксирибоза.

Среди гексоз важнейшее значение для организмов имеют глюкоза, являющаяся первичным источником энергии, а также фруктоза и галактоза. Глюкоза, или виноградный сахар, является основной частью ряда ди- и полисахаридов. В природных условиях в свободном состоянии она встречается в клетках практически всех растений. Что касается животных, то она также широко распространена, обнаруживаясь в структурных компонентах, в крови. В результате окисления глюкозы происходит ее распад до разных производных Сахаров, а затем и до CO2 и H2O. При этом освобождается энергия и образуется восстановительная способность, запасаемая в молекулах АТФ и НАДФ. Фруктоза (плодовый сахар) в свободном состоянии встречается в плодах растений. Особенно много ее в сахарном тростнике и сахарной свекле, во фруктах, а также меде. Галактоза встречается в составе лактозы, которой много в молоке.

Дисахариды, трисахариды и тетрасахариды часто называют оли-госахаридами, среди которых очень важными для жизни организмов являются сахароза, лактоза и мальтоза. Сахароза, известная в быту как сахар, в больших количествах содержится в сахарном тростнике и сахарной свекле. Молекулы сахарозы состоят из остатков D-глюкозы и D-фруктозы. Лактоза, или молочный сахар, в большом количестве содержится в молоке. Она состоит из глюкозы и галактозы. Мальтоза встречается в составе крахмала и гликогена. Она состоит из двух молекул глюкозы и этим определяется ее биологическая важность.

Полисахариды обладают свойствами полимеров. Будучи образованными сотнями или даже тысячами моносахаридных единиц, они являются либо линейными полимерами (целлюлоза), либо разветвленными (гликоген).

Полисахаридами, состоящими из большого количества моноса-харидов, и наиболее известными и биологически важными у растений являются целлюлоза и крахмал, которые состоят из монотонно повторяющихся остатков D-глюкозы. Являясь основным структурным элементом клеточных стенок, целлюлоза обеспечивает прочность клеток зеленых растений. Известен также полисаха-рид хитин, содержащийся в клеточных стенках грибов и в скелете членистоногих. Он обеспечивает прочность их скелета. Считают, что целлюлоза является самым распространненным углеводом среди всех углеводов, известных на Земле. Крахмал содержится в большом количестве в клубнях картофеля и семенах злаковых (особенно кукурузы и пшеницы). Он построен из двух полимеров D-глюкозы (а-амилазы и пектина). Крахмал является резервным углеводом в клетках растений. В клетках животных содержится полисахарид гликоген, который тоже состоит из очень большого количества остатков D-глюкозы. Накапливаясь в печени, мышцах и других органах, он является источником глюкозы, поступающей в кровь. Этот углевод обнаруживают также в грибах.

Полисахариды, гиалуроновая кислота и пектины создают прослойку между клетками животных и растений, соответственно. Такой полисахарид, как гепарин синтезируется клетками легких, печени и других тканей и секретируется в кровь.

Известны соединения, представляющие собой комплекс сахаров с белками. Например, небольшие олигосахаридные группы, прикрепляясь через 0-гликоидную связь к -ОН-группам остатков се-рина, треонина, оксилизина или через N-гликозидную связь к амидному азоту аспарагина формируют гликопротеиды, обладающие рядом биологических функций (ферментативных, структурных, регулирующих). Если концевое звено полисахарида ковален-тно присоединению О-гликоидной связи к сериновому остатку в белке, то образующееся сложное соединение называют пептидо-гликаном. Это соединение обладает структурной функцией.

Углеводы обладают структурной функцией, причем самым распространенным структурным углеводом является целлюлоза. Другими структурными углеводными элементами являются гликоза-миногликаны (кислые мукополисахариды) и протеогликаны.

Углеводы являются важнейшим источником энергии в организме, которая освобождается в результате окислительно-восстановительных реакций. Установлено, что окисление 1 г углевода сопровождается образованием энергии в количестве 4,2 ккал. Целлюлоза не переваривается в желудочно-кишечном тракте позвоночных из-за отсутствия гидролизующего фермента. Она переваривается лишь в организме жвачных животных (крупный и мелкий рогатый скот, верблюды, жирафы и другие). Что касается крахмала и гликогена, то в желудочно-кишечном тракте млекопитающих они легко расщепляются ферментами-амилазами. Гликоген в желудочно-кишечном тракте расщепляется до глюкозы и некоторого количества мальтозы, но в клетках животных он расщепляется гликогенфосфорилазой с образованием глюкозо-1-фосфата. Наконец, углеводы служат своеобразным питательным резервом клеток, запасаясь в них в виде гликогена в клетках животных и крахмала в клетках растений.

Липиды (от греч. lipos — жир), или жиры являются соединениями, состоящими из жирных кислот и глицерола. К этим липидам относят также жироподобные вещества (воска). Жирные кислоты — это органические кислоты. Наиболее встречаемыми жирными кислотами в жирах животных и растений являются пальмитиновая (CH3(CH2)15COOH), стеариновая (CH3(СH2)16COOH) и олеиновая (СН3-СН2)7СН-СН(СН2)7-СООН) жирные кислоты. Одна молекула глицерола и три молекулы жирной кислоты образуют одну молекулу липида и три молекулы воды. Например, стеарин образуется в результате реакции между одной молекулой глицерола и тремя молекулами стеариновой кислоты:

Для липидов характерно то, что они не растворимы в воде. Растворителями для них являются эфир, бензин, хлороформ и другие органические растворители.

Липиды встречаются почти во всех клетках, но в основном в небольших количествах, хотя некоторые клетки содержат эти соединения в очень больших количествах, доходящих до 90% их сухой массы. Они обнаруживаются в нервной ткани, мужских половых клетках, в семенах растений. В бараньем жире глицерол связан в основном со стеариновой кислотой, тогда как в говяжьем жире — с пальмитиновой и стеариновой кислотами. Напротив, в растительных маслах и жире лошади глицерол связан с олеиновой кислотой.

Липиды в сочетании с другими соединениями образуют более сложные соединения. Например, известны фосфолипиды (глицерол + жирная кислота + фосфатная группа), липопротеиды (комплексы липидов с белками) и другие. Названные выше липиды определяют в качестве омыляемых, т. к. нагревание их совместно со щелочами сопровождается их гидролизом с образованием мыл. Между тем известны липиды, не способные образовывать мыла. Эти липиды называют неомыляемыми или стероидами, среди которых наиболее распространенными являются стеролы (стероид-ные спирты). В тканях животных наиболее часто обнаруживается холестерол.

Липиды обладают рядом важнейших свойств в жизни клеток. Прежде всего, поскольку углеводы могут переводиться в липиды, то последние выполняют роль накопителей энергии, ибо окисление липидов сопровождается выделением энергии. Например, окисление 1 г жира сопровождается выделением энергии в количестве 9,5 ккал. При окислении образуются также углекислый газ и вода. Очень тонкий слой жира в плазматической мембране клеток выполняет защитную роль.

Очень важное значение в построении клеточных структур липиды приобрели в составе фосфолипидов, которые являются одним из основных строительных материалов мембран клеток. Важную биологическую роль в жизни клеток и организмов играют также липопротеиды. Липиды способны к запасанию в организмах в больших количествах и этим обеспечивают терморегуляцию организмов, являясь материалом для образования эндогенной воды в результате его окисления, что имеет важное значение для жизни многих животных пустынь (верблюды, мелкие млекопитающие). Являясь предшественниками в синтезе ряда гормонов, они принимают участие в регуляции важных функций организмов. Воска предохраняют кожу позвоночных от воды, у птиц они придают водоотталкивающие свойства перьям. У многих видов растений воска покрывают листья. Питаясь фитопланктоном, содержащим воска, киты и лососевые рыбы используют их в качестве главного источника липидов. Помимо соединений, рассмотренных в этом параграфе, в клетках содержатся также и другие соединения. Чтобы проявлялась каталитическая активность ферментов, для многих из них необходимо присутствие кофакторов небелковой природы, которые либо непосредственно участвуют в каталитическом процессе, либо являются промежуточными переносчиками функциональных групп от субстрата непосредственно к ферменту. Если кофакторами ферментов являются органические соединения, то их называют кофермента-ми. Предшественниками многих таких органических соединений (ко-ферментов) служат витамины, которые тоже являются органическими соединениями, присутствующими в небольших количествах в клетках растений и животных и попадающих в организм человека с пищей. К настоящему времени известно более 10 различных вята-минов, которые классифицируют на водорастворимые и жирорастворимые витамины. Водорастворимыми являются витамины B2 (тимин), B2 (рибофлавин), В6 (пиридоксин), В12 никотиновая, панто-теновая и фолиевая кислоты, биотин и витамин С (аскорбиновая кислота). Жирорастворимыми являются витамины А, Д, Е и К.

Водорастворимые витамины в качестве коферментов участвуют в катализировании многих реакций, в частности таких, как декарбоксилирование a-кетокислот (витамин В1), окислительно-восстановительных реакций (витамин В2, никотиновая кислота), реакций гидроксилирования (витамин С), карбоксилирования (витамин К), переносе ацильных (пантотеиновая кислота) и многих других реакций.

Жирорастворимые витамины выполняют самые различные функции. В частности витамин А принимает участие в формировании зрительного процесса в виде альдегида витамина А, связанного с белком опсином, витамин Д регулирует обмен кальция, витамин Е участвует в защите липидов клеточных мембран от разрушения кислородом, а витамин К является кофактором реакций карбоксилирования.

Кофакторами ферментов являются также микроэлементы. В частности, для каталитического действия многих ферментов (цитохромоксидазы, каталазы, пероксидазы) необходимы ионы железа. Для действия цитохромоксидазы и лизиноксидазы необходима медь. Ионы Zn 2+ присутствуют в НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогена-зах. Другим ферментам необходимы ионы марганца (аргиназа), никеля (уреаза) или атомы молибдена и ванадия (флавиндегидрогена-зы). Некоторые микроэлементы участвуют в регуляторных реакциях. Например, хром участвует в регуляции усвоения глюкозы клетками животных тканей, а олово необходимо для кальцификации костей. Бор и алюминий необходимы для развития растений.

Наконец, в клетках в очень небольших количествах встречаются аминокислоты в свободном состоянии (свыше 150), которые не встречаются в составе белков.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Гормоны-белки: функции в организме человека, примеры

Основные разновидности гормонов

Наибольшее распространение получила классификация гормонов в зависимости от их химической структуры. Они подразделяются на такие виды:

  • гормоны-белки, которые могут быть простыми и сложными;
  • биологически активные вещества пептидной природы: кальцитонин, окситоцин, соматостатин, глюкагон, вазопрессин;
  • производные аминокислот: тироксин, адреналин;
  • биологически активные вещества липидной природы: кортикостероиды, женские и мужские половые гормоны;
  • тканевые гормоны: гепарин, гастрин.

Как уже было отмечено выше, гормоны-белки делятся еще на два подвида:

  • простые: инсулин, соматотропный гормон, пролактин;
  • сложные: лютропин, фолликулостимулирующий гормон, тиреотропный гормон.

Примеры гормонов-белков и их функции целесообразно рассматривать в зависимости от того, в каком органе они синтезируются. А это могут быть следующие структуры организма:

Биологически активные вещества гипоталамуса

Абсолютно все вещества, которые вырабатываются гипоталамусом, относятся к группе гормонов-белков и полипептидов. Их основная функция — регулировать выработку гормонов в гипофизе. В зависимости от того, каким образом они осуществляют эту функцию, выделяют несколько разновидностей:

  • рилизинг-гормоны повышают активность гипофиза;
  • статины угнетают синтез биологически активных веществ гипофизом;
  • гормоны задней доли не оказывают влияния на активность гипофиза, накапливаются в его задней части, прежде чем выделиться в кровь.

Гипоталамус опосредованно через гипофиз влияет на функцию щитовидной железы и надпочечников, половой системы, регулирует рост человека.

Рилизинг-гормоны гипоталамуса

К рилизинг-гормонам относятся следующие вещества:

  • соматотропин рилизинг-гормон (СРГ);
  • тиреотропин рилизинг-гормон (ТРГ);
  • гонадотропин рилизинг-гормон (ГнРГ);
  • кортикотропин рилизинг-гормон (КРГ).

Функция белков-гормонов данной группы заключается в повышении синтеза соответствующих биологически активных веществ в гипофизе. Так, СРГ стимулирует выработку соматотропного гормона и пролактина, ТРГ усиливает производство тиреотропного гормона, ГнРГ повышает синтез лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов, КРГ увеличивает выработку кортикотропина. При чем все тропные гормоны образуются в передней доле гипофиза (всего их три).

КРГ имеет не только биологическую, но и нейрональную активность. Поэтому его еще относят к классу нейропептидов. Благодаря передаче КРГ в нервных синапсах у человека возникают ощущения тревоги, страха, беспокойства, нарушение сна и аппетита, снижение половой активности. При длительном воздействии кортикотропин рилизинг-гормона развиваются стойкие психические нарушения: депрессия, тревожность, бессонница, истощение организма.

ТРГ также относят к классу нейропептидов. Он участвует в осуществлении определенных психических функций. Например, установлена его антидепрессивная активность.

Синтез ГнРГ имеет некоторую цикличность. Он вырабатывается несколько минут через каждые 1-3 часа.

Биологически активные вещества гипофиза

Гормоны-белки — это также вещества, которые синтезируются в передней и задней долях гипофиза. Причем в передней области производятся тропные гормоны, а в задней образование новых веществ не происходит, но накапливаются окситоцин и вазопрессин, которые ранее синтезировались в гипоталамусе.

К тропным относятся такие пептидные и белковые структуры:

  • адренокортикотропный гормон (АКТГ);
  • тиреотропный гормон (ТТГ);
  • лютеинизирующий гормон (ЛГ);
  • фолликулостимулирующий гормон (ФСГ).

Все они оказывают стимулирующее влияние на периферические железы внутренней секреции. Так, АКТГ повышает активность надпочечников, ТТГ активирует щитовидную железу, а ЛГ и ФСГ — гонады.

Отдельно выделяют эффекторные биологически активные вещества. Они не регулируют функцию желез внутренней секреции, а стимулируют органы, которые находятся вне эндокринной системы.

Адренокортикотропный гормон

Адренокортикотропный гормон прямо связан с надпочечниками, а именно с его корой. Он повышает синтез и выделение в кровяное русло кортикостероидов. Характерным является то, что происходит стимуляция только двух слоев коры надпочечников — пучковой и сетчатой. Клубочковая зона, где синтезируются минералокортикоиды, не находится под влиянием тропных биологически активных веществ гипофиза.

Размеры АКТГ небольшие. Он состоит всего из 39 остатков аминокислот. Его концентрация в крови, по сравнению с остальными гормонами, не очень высокая. Синтез этого вещества имеет четкую зависимость от времени суток. Это называется циркадным ритмом. Максимальное его количество в крови наблюдается в утреннее время при пробуждении организма. Это связано с необходимостью мобилизовать все силы организма после сна. Также количество этих гормонов-белков повышается при стрессовых ситуациях.

Помимо влияния АКТГ на кору надпочечников, он также действует на структуры, которые не относятся к эндокринной системе. Так, он увеличивает распад липидов в жировой ткани.

При повышении активности надпочечников, например при синдроме Иценко-Кушинга, по механизму обратной связи выработка АКТГ уменьшается. Это, в свою очередь, угнетает синтез кортикотропин рилизг-гормона в гипоталамусе.

Тиреотропный гормон

Тиреотропный гормон, или ТТГ, состоит из двух частей: альфа и бета. Альфа-часть ТТГ сходна с таковой у гонадотропных гормонов, а бета-чать присуща только тиреотропину. ТТГ регулирует рост щитовидной железы, обеспечивая ее увеличение в размерах. Это вещество также повышает синтез тироксина и трийодтиронина — главных гормонов щитовидной железы, которые необходимы для нормального обмена веществ в организме.

Рилизинг-гормоны гипоталамуса влияют на выработку ТТГ в гипофизе. Здесь также работает механизм обратной связи: при повышенной активности щитовидной железы (тиреотоксикозе) угнетается синтез ТТГ в гипофизе, и, наоборот.

Гонадотропный гормон

Гонадотропные гормоны (ГнТГ) у млекопитающих, в том числе и у людей, представлены фолликулостимулирующим (ФСГ) и лютеинизирующим (ЛГ) гормонами. Они отличаются не только по своей структуре, но и по функциям. Причем они несколько отличны в зависимости от пола. У женщин ФСГ стимулирует рост и дозревание фолликулов, мужчинам он нужен для образования семенных канатиков и дифференциации сперматозоидов.

ЛГ у девушек участвует в образовании желтого тела в яичниках, овуляции. У мужчин эти гормоны-белки осуществляют функцию секреции тестостерона семенниками. Причем тестостерон вырабатывается не только у мужчин, но и у женщин.

Отвечая на вопрос, какие гормоны-белки стимулируют выработку ФСГ и ЛГ гормонов в гипофизе, стоит отметить, что это лишь один гормон. Он получил название гонадотропин рилизинг-гормона. Помимо активности периферических эндокринных желез, синтез ГнРГ регулируется органами центральной нервной системы (лимбической частью головного мозга).

Эффекторные гормоны передней доли гипофиза

Эффекторные гормоны-белки выполняют функцию стимуляции активности внутренних органов, которые находятся за пределами эндокринной системы. К ним относятся:

Соматотропный гормон

Соматотропный гормон или гормон роста — это крупный белок, который включается в себя 191 аминокислотный остаток. Его строение очень похожу на структуру другого гормона гипофиза — пролактина.

Основная функция соматотропина — стимуляция роста костей и всего организма в целом. Процесс роста под влиянием соматотропина осуществляется за счет увеличения размеров и количества клеток, которые находятся в хрящах эпифизов (крайних участков костей). После того, как закончится половое созревание, хрящевая ткань замещается на костную. Вследствие этого соматотропин не может больше стимулировать рост костей. Поэтому человек растет до определенного возраста.

Чрезмерный синтез гормона роста в детском возрасте приводит к тому, что ребенок вырастает слишком высоким. Но все части тела увеличены пропорционально. Такое состояние называется гигантизмом. Если соматотропин активно вырабатывается у взрослых, возникает непропорциональное разрастание отдельных частей тела — акромегалия.

Если, наоборот, соматотропный гормон роста вырабатывался в недостаточном количестве, развивается карликовость. Ребенок вырастает очень низким, но пропорции тела сохранены.

Биологически активные вещества поджелудочной железы

Поджелудочная железа относится к группе желез смешанной секреции. Это значит, что она помимо синтеза гормонов, также производит ферменты, которые необходимы для переваривания пищи в кишечнике. Синтез гормонов-белков и ферментов — две самые важные функции поджелудочной железы.

Наиболее важные биологически активные вещества, которые вырабатываются в поджелудочной, это инсулин и глюкагон. Они являются антагонистами друг друга, то есть выполняют абсолютно противоположные функции. За счет слаженного действия этих гормонов обеспечивается нормальный углеводный обмен.

Инсулин образуется в островках Лангерганса из проинсулина. Он уменьшает концентрацию глюкозы в крови за счет следующих процессов:

  • повышения ее утилизации в клетках;
  • угнетения глюконеогенеза (синтеза глюкозы в печени);
  • угнетения гликолиза (распада гликогена до глюкозы);
  • стимуляции гликогенеза (образования гликогена из глюкозы).

Также инсулин способствует образованию белков и жиров. То есть он относится к анаболическим гормонам. Глюкагон оказывает абсолютно противоположный эффект, и поэтому его отнесли к катаболическим гормонам.

Заключение

Гормоны-белки и липиды — очень важные вещества в организме. Белки, которые синтезируется в основном в гипоталамусе и гипофизе, оказывают влияние на синтез биологически активных веществ в периферических эндокринных железах. А стероидные и половые гормоны, которые вырабатываются в надпочечниках и гонадах под действием белков, жизненно необходимы для человека.

Выработка биологически активных веществ во всем организме происходит слажено, под четким контролем. А нарушение этих функций может приводить к опасным, а иногда и необратимым последствиям.

источник