Биологически активные вещества участвующие в реализации действия гормона

Щитовидная железа

Тироксин и трийодтиронин поступают в кровь и транспортируются тироксинсвязывающими белками (альбуминами и преальбуминами). Свободного гормона не более 0,3%. Разрушаются гормоны в печени в результате образования конъюгатов с глюкуроновой и серной кислотами, при этом высвобождается йод. Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному и цитозольному типам. Калоригенный эффект проявляется повышением потребления кислорода и повышенным образованием тепла (это обусловлено разобщением клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования) кроме того активируется АТФ — зависимое выкачивание натрия из клеток, на которое тратится 25-40% всей энергии АТФ. Еще один важный эффект этих гормонов — стимуляции отдельных этапов синтеза белка.

Паратгормон — одиночная полипептидная цепь. Скорость секреции его зависит от концентрации ионов кальция в сыворотке крови: повышение концентрации снижает секрецию. Действует по мембранно-внутриклеточному механизму.

Кальцитонин — одоцепочечный полипептид (32 АК). Повышение концентраци ионов кальция активирует секркцию гормона.. Действует изменяя активность кальциевого насоса (через калцийзависимую АТФ-азу). Действие этих двух гормонов тесно связано с витамином Д.

В мозговом слое продуцируются два катехоламина — адреналин и норадреналин. Их образование включает следующие этапы: тирозин (АК) — диоксифенилаланин (ДОФА) — диоксифенилэтиламин (дофамин) — норадреналин — адреналин . Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному типу. В печени и мышцах активируют гликогенолиз (распад гликогена) это приводит к увеличению концентрации глюкозы и накоплению лактата. Стимулируют липолиз, в следствии чего в кровоток высвобождаются жирные кислоты.

Корковый слой продуцирует около 30 стероидных гормонов, содержащих 19 или 21 атом углерода. Различают три группы стероидов: глюкокортикоиды — преимущественно влияют на углеводный обмен, минералокортикоиды — на минерально-водный и половые гормоны (андрогены и эстрогены). Кортикостероиды синтезируются на основе холестерола . Важный этап этого процесса — гидроксилирование — катализирует цх Р-450 , а кофермент — НАДФН . Транспортируются гормоны специфическим a -глобулином (транспортином). Эффект реализуется по цитозольному типу, через изменение скорости продукции специфических белков в клетках-мишенях. В результате в печени увеличивается гликогенез (синтез гликогена) и глюконеогенез (образование глюкозы) из АК в связи с повышением активности аминотрансфераз, пируваткарбоксилазы, гликогенсинтетазы и глюкозо-6-фосфотазы.

Интенсивный синтез белков в печени сопровождается торможением синтеза белков в мышцах, активацией расщепления белков в лимфоидной ткани. В них снижается уровень свободных АК и теряется белковый азот, увеличивается синтез мочевины и развивается отрицательный азотистый баланс. При длительных воздействиях кортикостероидов развивается атрофия мышц. Подавляя белковый синтез в лимфоидной ткани, кортекостероиды препятствуют образованию антител (которые являются белками), участвующих в формировании аллергической ответной реакции организма. Т.е. Кортикостероиды таким путем снижают интенсивность аллергических реакций. Кроме того эти гормоны активируют синтез липидов.

Альдостерон — минералокортикоид. Это липофильное соединение, которое проникает в цитоплазму клеток (цитозотльный тип) и активирует транскирипцию генов, содержащих информацию о структуре натрий-транспортных белков эпителия канальцев почек. Синтез в клетках таких белков приводит к усиленному переносу ионов натрия из первичной мочи обратно в кровь.

Поджелудочная железа

Инсулин — глобулярный белок, синтезируется в виде предшественника, затем активируется. Мишенями инсулина (т.е. где есть рецепторы) являются мышечная, соединительная и жировая ткани. Мало рецепторов содержат гепатоциты и совсем нет у нервных клеток. Эффект реализуется по мембранному типу. Кроме того существует еще и мембранно-внутриклеточные эффекты при участии цГМФ и цАМФ. В совокупности инсулин активирует: транспорт в клетку глюкозы, АК, ионов калия и кальция, превращение глюкозы по основному пути, синтез гликогена и триацилглицеридов. Инсулин тормозит: расщепление гликогена (гликогенолиз) и образование глюкозы (глюконеогенез), расщепление жиров, образование кетоновых тел и синтез холестерола, протеолиз, обмен АК и образование мочевины.

Глюкагон — образуется в виде предшественника. Действует по мембранно-внутриклеточному типу. Мишень — гепатоциты, миоциты и жировая ткань. Гормон повышает концентрацию глюкозы в крови за счет расщепления гликогена, угнетения синтеза белка, активации распада белка и липидов. Т.е. глюкагон — антагонист инсулина.

Эстрогены — женские половые гормоны, продуцируются яичниками и в ограниченном количестве надпочечниками. Стероидной природы, эффекты реализуются по цитозольному механизму.

Гестогены — гормоны желтого тела. Важнейший — прогестерон , который синтезируется также плацентой и надпочечниками. Механизм действия — цитозольный, мишени: эндометрий, плацента, молочные железы.

Релаксин — гормон желтого тела полипептидной природы, состоит из двух цепей, связанных полипептидным мостиком.

Андрогены — мужские половые гормоны. Тестостерон и дигидротестостерон. Ткани-мишени — простата, мышцы. Эффект реализуется по цитозольному типу. Выраженно активируют синтез белка в миоцитах. На основе этих веществ синтезированы анаболические стероиды. Отношение анаболической активности к андрогенной у лучших из этих соединений выше чем у тестостерона в 5-12 раз.

Эсторгены и андрогены являются по отношению к рецепторам друг друга антигормонами (т.е. по аналогии с ферментами — конкурентными ингибироами). Поэтому в онкологической практике применяют для лечения опухолей половой сферы у самок — тестостерон, у самцов — эстрадиол.

Витамины

К этой группе веществ относятся низкомолекулярные органические соединения, которые не выполняют пластической функции и не синтезируются в организме вообще или синтезируются в ограниченном количестве микрофлорой кишечника. Эти вещества проявляют активность в малых количествах, но с ними связаны многие метаболические процессы, которые протекают при участии ферментов. Существуют также витаминоподобные вещества, которые не отвечают всем вышеперечисленным признакам.

Номенклатура основана на использовании заглавных букв латинского алфавита и по систематике ИЮПАК используют названия, отражающие химическую природу и функцию витаминов. Классифицировать витамины по химической природе невозможно, т. к. большинство из них относится к разным классам химических соединений. Но по отношению к растворителям их разделяют на водо- и жирорастворимые. По физиологическому действию на организм различают:

1. повышающие общую сопротивляемость организма (А, С, В1, В2, РР)

2. антигеморрагические (С, Р, К)

3. антианемические (С, В12, фолиевая кислота)

5. регуляторы зрения (А, В2, С)

Обеспеченность организма витаминами выражается в трех формах:

1. Авитаминоз — полный дефицит какого-либо витамина. Основная причина — нарушение всасывания его в кишечнике, воспаления и дистрофические изменения печени, дисбактериозы,

2. Гиповитаминоз — частичный дефицит витамина, полигиповитаминоз — нескольких витаминов,

3. Гипервитаминоз — избыток витамина (чаще А, Д, С).

Основная биохимическая роль некоторых витаминов

Витамин В1, тиамин . В организме превращается в кофермент ТДФ. Коферментные функции: в составе дегидрогеназ обеспечивает окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и альфа-кетоглутаровой кислоты.

Витамин В2, рибофлавин . Коферментная форма: ФМН и ФАД . Участвует в транспорте протонов и электронов водорода от НАД-зависимых дегидрогеназ (где кофермент НАД) на кофермент Q , участвует в дегидрировании аминокислот, кето- и оксикислот.

Витамин В3 , пантотеновая кислота . Коферментная форма — КоА . Участвует в дегидрировании и дегидратации ацильных остатков в составе ацил-КоА (при b -окислении ЖК).

Витамин В5 ( PP ), никотиновая кислота . Коферментная форма: НАД и НАДФ . Функционирует в составе дегидрогеназ в процессе транспорта водорода от окисляемых субстратов на второе звено дыхательной цепи, на флавопротеид. В отличие от многих витаминов синтезируется в организме из АК триптофана.

Витамин В6, пиридоксаль . Поступает в организм в виде пиридоксина , который фосфорилируется в печени, а затем окисляется до пиридоксальфосфата . Это коферментная форма, которая участвует в реакциях переаминирования и декрбоксилирования аминокислот, обезвреживании биогенных аминов, биосинтезе сфинголипидов и гликогенолизе.

Витамин Н, биотин . Синтезируется микрофлорой кишечника. Биотин является коферментом карбоксилаз.

Витамин Вс , фолиевая кислота . Участвует в синтезе пуринов, пиримидинов, глицина, метионина.

Витамин В12 , цианкобаламин. Участвует в реакциях синтеза метионина, в превращении метилмалонил-КоА (продукт окисления ЖК с нечетным числом углеродных атомов) в сукцинил КоА , который поступает в ЦТК, в образовании коферментных форм фолацина и опосредовано в синтезе ДНК.

Витамин С , аскорбиновая кислота. Основная функция — донор водорода в окислительно-восстановительных реакциях (при этом превращается в дигидроаскорбиновую кислоту). Участвует в превращениях ароматических аминокислот:

— гидроксилировании триптофана в положении 5 (синтез серотонина)

— гидроксилировании ДОФА (образование норадреналина)

— гидроксилировании стероидов (синтез кортекостероидов)

— гидроксилировании остатков пролина и лизина в проколлагене (образование коллагена).

Кроме того, в кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного железа в двухвалентное для того, чтобы оно могло всосаться.

Витамин А , ретинол. Две формы: ретинол — спирт, ретинал — альдегид. В тканях витамин А превращается в сложные эфиры: ретинил-пальминат, ретинилацетат, ретинилфосфат. Предшественник — каротин известен в альфа, бета и гамма формах. Наиболее активен бета-каротин, при расщеплении одной его молекулы образуется две молекулы ретиналя. Компонентом светочувствительных пигментов сетчатки глаза является 11-цис-ретиналь. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, в колбочках — йодопсин. Оба белки с 11-цис-ретиналем в качестве простетической группы. Кванты света вызывают изомеризацию 11-цис-ретиналя в трансретиналь, после чего происходит распад пигмента на свободную белковую часть — опсин и трансретиналь. Родопсин и йодопсин встроены в мембрану светочувствительных клеток сетчатки, поэтому фотоизомеризация ретиналя приводит к местной деполяризации мембраны. В результате возникает электрический импульс, который распространяется по нервному волокну. Восстановление родопсина и йодопсина происходит при участии ретиналь-изомеразы.

Витамин Д , кальциферол. Поступает в организм в виде предшественников, основной из которых — 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ-лучей в коже превращяется в холекальциферол (Д3), предшественник — эргостерин по такому же механизму превращается в эргокальциферол (Д2), а Д1 — это их смесь. В результате ряда химических модификаций витамин Д превращается в 1,25 дигидрооксихолекальциферол. Это вещество в клетках слизистой оболочки кишечника участвует в превращении кальцийсвязывающего белка из предшественника в активную форму. Он ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника.

Витамин Е , токоферол . Существует альфа, бета, гамма, дельта формы. Основная функция — регуляция интенсивности свободнорадикального окисления. Это проявляется ограничением скорости процессов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран. Является синергистом селена (взаимно улучшают действие). Селен — кофактор фермента глутатионпероксидазы, которая инактивирует гидроперекиси липидов мембран, а токоферол тормозит образование таких гидроперекисей.

К ним относятся соединения, которые не являются обязательными компонентами пищи (т.н. нутриенты) и их дефицит не сопровождается характерными, четко выраженными симптомами.

Холин . Всасываясь в стенки кишечника там фосфорилируется, образуя фофсохолин. Принимает участие в синтезе фосфатидов и ацелилхолина, а также он является донором метильной группы в реакциях переметилирования (трансферазы).

Липоевая кислота . Выполняет роль кофермента окислительного декарбоксилирования пировиноградной и альфа-кетоглутаровой кислот. Является сильным восстановителем предотвращает быстрое окисление витамин Е и С, т.е. поддерживает и их высокий уровень.

Оротовая кислота . Исходный продукт для синтеза УТФ (компонента молекулы нуклеиновой кислоты). В виде оротата калия применяется при нарушениях белкового обмена.

Пангамовая кислота . Участвует в процессах переаминирования как донор метильной группы, активирует окислительно-восстановительные процессы, способствует накоплению макроэргических соединений, обезвреживанию токсинов.

Убихинон , коэнзим Q . Функция — транспорт водорода через липидный слой мембран.

1. Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384 с.;

2. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540 с.

© И н с т и т у т Ф и з и к и
им. Л.В.Киренского 1998-2007

[an error occurred while processing this directive]

источник

Вопросы гиста эндокринология

Осталось ждать: 20 сек.

Установите безопасный браузер

Предпросмотр документа

Перечислите локализацию рецепторов, связывающихся с гормонами (а, б)

Назовите клеточную локализацию рецепторов стероидных гормонов (а)

Назовите клеточную локализацию рецепторов йодсодержащих гормонов щитовидной железы (а)

Назовите клеточную локализацию рецепторов инсулина (а)

Назовите клеточную локализацию рецепторов тройных гормонов гипофиза (а)

Перечислите гормоны, связывающиеся с клеточной мембраной (а, б, в, г, д, е)

Перечислите гормоны, связывающиеся с ядерной мембраной (а, б, в, Г)

Перечислите последовательность и назовите биологически активные вещества, участвующие в реализации действия гормона (а, б, в, г)

Перечислите аденогипофизависимые железы внутренней секреции или гормонпродуцирующие структуры (а, б, в, г, д, е, ж)

Перечислите аденогипофизнезависимые железы внутренней секреции или гормонпродуцирующие структуры (а, б, в, г, д)

Клубочковая зона коркового вещества надпочечников

Мозговое вещество надпочечников

Эндокриноциты щитовидной железы

Назовите основные гормонпродуцирующие ткани (а, б)

Перечислите варианты организации гормонпродуцирующих структур, имеющих эпителиальное происхождение (А, Б, В) и назовите их органную локализацию (А — г, д, е; Б — ж, з; В — и, к)

Корковая зона надпочечников

Перечислите варианты организации гормонпродуцирующих структур, имеющих нейральное происхождение (а, б, в) и назовите их органную локализацию (г, д, е, ж, з, и, к)

Мозговое вещество надпочечников

Перечислите нейрогемальные органы (А, Б) и укажите их функцию (А — в; Б — г)

Перечислите структуры, составляющие гипоталамонейрогипофизарный путь (а, б, в)

Перечислите структуры, составляющие литюталамоаденогипофизарный путь (а, б, в, г)

Назовите биологически активные вещества, регулирующие синтез йолсолержащих гормонов щитовидной железы (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г, В — д)

Назовите биологически активные вещества, регулирующие синтез глюкокортикоидов (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г; В — д)

Назовите биологически активные вещества, регулирующие синтез пролактина аденогипофиза (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б, В — г)

Назовите биологически активные вещества, регулирующие синтез соматотропного гормона аденогипофиза (А, Б) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г)

Назовите биологически активные вещества, стимулирующие образование фолликулов яичника (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г, В — д)

Назовите биологически активные вещества, стимулирующие образование мужских половых клеток (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г, В — д)

Назовите биологически активные вещества, стимулирующие синтез тестостерона (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г; В — д)

Назовите биологически активные вещества, регулирующие синтез прогестерона (А, Б, В) и укажите структуры (клетки) в которых они образуются (А, Б — г; В — д)

Назовите биологически активные вещества, регулирующие синтез эстрогена (А, Б, В) и укажите структуры (клетки), в которых они образуются (А, Б—г, В — д)

Дайте морфофункциональную характеристику тиротропоцитов: форма клетки (а), окраска цитоплазмы (б), размер секреторных гранул (в), название и действие производимого гормона (г, д)

Образование и секреция гормонов в щитовидной железе и мейотичекой активности клетки

Дайте морфофункциональную характеристику гонадотропоцитов: форма клетки (а), расположение ядра (б), окраска цитоплазмы (в), наличие особого образования (г), размер секреторных гранул (д), название и действие производимого гормона в женском организме (е — ж; з — и, к, л, м)

Окончательное созревание фолликулов

Секреция эстрагеновформирование желточного тела

Дайте морфофункциональную характеристику гонадотропоцитов: форма клетки (а), расположение ядра (б), окраска цитоплазмы (в), наличие особого образования (г), размер секреторных гранул (д), название и действие производимого гормона в мужском организме (е-ж; з-и)

Жирораствор.семнен канальцев и спарматогенез

Дайте морфофункциональную характеристику кортикотропцитов: форма ядра и клетки (а, б), окраска цитоплазмы (в), размер и форма гормонсодержащих образований (г, д), название и действие производимого гормона (е, ж)

Стимулирует образование гормонов в пучковой и сетчатой зонах надпочечников

Дайте морфофункциональную характеристику соматотропоцитов: форма клетки (а), окраска цитоплазмы (б), размер и форма секреторных гранул (в, г), название и действие производимого гормона (д,е,ж)

Дайте морфофункциональную характеристику лактотропоцигов: форма клетки (а), окраска цитоплазмы (б), размер секреторных гранул вне и во время беременности (в, г), название и действие производимого гормона в женском (д, е) и мужском организме (ж)

Секреторная активность молочной железы

Перечислите морфологические признаки, характерные для щитовидной железы в состоянии нормы (а, б, в, г, д, е)

Перечислите морфологические признаки, характерные для щитовидной железы в состоянии гиперфункции (а, б, в, г, д, е)

Тироциты увеличиваются в объеме

Количество микроворсинок увеличивается

Резорбционные вакуоли крупны

Перечислите морфологические признаки, характерные для щитовидной железы в состоянии гипофункции (а, б, в, г, д, е)

Объем коллоида увеличивается

Укажите источник регенерации щитовидной железы (а, б)

Укажите источник регенерации коркового вещества надпочечника

источник

Гормоны как биологически активные вещества

Гормоны как гуморальные (переносимые с кровью) регуляторы определённых процессов в различных органах, системах. История происхождения. Связь синтеза гормонов с регулированием обменных процессов в организме. Химические свойства гормонов, механизм действия.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гормоны как биологически активные вещества

Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия «гормон» более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, лишённых кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.

Начало активному изучению эндокринных желез и гормонов было положено английским врачом Т. Аддисоном в 1855 году. Аддисон был первым, кто дал описание бронзовой болезни, признаком которой было специфическое окрашивание кожи, а причиной — дисфункция надпочечников.

Другим основоположником эндокринологии является французский медик К. Бернар, который изучал процессы внутренней секреции и соответствующие железы организма — органы, секретирующие в кровь те или иные вещества.

Впоследствии свой вклад в данную отрасль науки внес другой французский врач — Ш. Броун-Секар, увязавший развитие определенных заболеваний с недостаточностью функции желез внутренней секреции и показавший, что при терапии указанных болезней могут быть успешно использованы экстракты соответствующих желез.

Согласно имеющимся на современном этапе результатам исследований, недостаточный или избыточный синтез гормонов негативно влияет на молекулярные механизмы, лежащие в основе регулирования обменных процессов в организме, а это, в свою очередь, способствует развитию практически всех заболеваний желез внутренней секреции.

Собственно термин «гормон» был впервые использован в работах английских физиологов У. Бейлисса и Э. Старлинга в 1902 году.

Исследователи ввели его в ходе изучения гормона секретина, открытого ими же тремя годами ранее. Этот гормон вырабатывается в двенадцатиперстной кишке и отвечает за интенсивность выработки некоторых пищеварительных соков. На данный момент науке известно более 100 вырабатываемых железами внутренней секреции веществ, для которых характерна гормональная активность и которые регулируют обменные процессы.

Химические свойства гормонов:

Гормоны представляют собой биоорганические соединения различной химической природы, обладающие особой структурой, которая и обусловливает их высокоспецифическую биологическую активность как системных регуляторов физиологических процессов.

Анализ химической структуры и свойств гормонов позволяет, с одной стороны, понять механизмы реализации их биологических эффектов, пути биосинтеза, транспорта и периферического метаболизма, с другой — создает рациональную основу для разработки методов их аналитического определения в биологическом материале, а также направленного искусственного синтеза самих гормонов, их активных аналогов и антигормонов.

К настоящему времени удалось расшифровать структуру всех известных гормонов, а также осуществить синтез их молекул. До недавнего времени для синтеза гормона использовали химические и микробиологические методы. В последнем случае для этой цели на некоторых стадиях использовали ферменты микроорганизмов. В последние годы появились реальные возможности для молекулярно-биологического синтеза гормональных соединений с использованием методов генной инженерии.

На основе химического строения известные гормоны позвоночных подразделяют на четыре основных класса:

2) производные полиеновых жирных кислот;

3) производные аминокислот;

4) белковопептидные соединения.

Если молекула гормона потенциально несет несколько различных грорм биологической активности, то в ее составе может содержаться несколько актонов, адресных и вспомогательных фрагментов. Важно подчеркнуть, что активность каждого типа взаимосвязанных функциональных фрагментов зависит не столько от его первичной структуры, сколько от его конформации. Именно строго определенная трехмерная стерическая структура взаимодействующих функциональных фрагментов молекулы гормона в конце концов определяет силу и эффективность связывания гормонов с рецепторами.

Физические свойства гормонов:

-Обладают высокой биологической активностью;

-Имеют небольшую молекулярную массу, что облегчает их переход через плазматические мембраны клеток;

-Быстро разрушаются тканями, поэтому необходимо их постоянное выделение в кровь;

-Регулируют внутриклеточные процессы обмена веществ;

-Регулирую работу внутренних органов;

-Обеспечивают гомеостаз, рост и развитие организма

-Вазопрессин (антидиуретический гормон)

-Лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон

Механизм действия гормонов:

Гормоны осуществляют свое биологическое действие, взаимодействуя с рецепторами различных клеток — информационными молекулами, трансформирующими гормональный сигнал в гормональное действие.

Существует 2 механизма действия гормонов, принципиально различающиеся по месту образования гормон-рецепторного комплекса, — на поверхности клетки (срочная гормональная регуляция) или внутри неё (долговременная, или хроническая регуляция).

Срочный (или мембранный) механизм: пептидные гормоны, амины и нейромедиаторы — гидрофильные соединения и не способны легко проникать через мембрану клетки. Они взаимодействуют с расположенными на поверхности клетки мембранными рецепторами. На поверхности клетки образуется гормон-рецепторный комплекс. Влияние на активность клетки в данном случае осуществляется посредством сложного б/х механизма с участием вторичного посредника внутри клетки. Гормон-рецепторный комплекс активирует аденилатциклазу, которая катализирует дефосфорилирование АТФ и превращает его в цАМФ. На последующих этапах цАМФ влияет на функциональную активность клетки, например, изменяет проницаемость клеточной мембраны для ионов. К вторичным посредникам также относятся цГМФ, ионизированный кальций и фосфоинозитол.

Хронический (или внутриклеточный) механизм: стероидные гормоны представляют собой жирорастворимые вещества, которые в крови связаны с белками-переносчиками. Сродство каждого гормона к своему белку-переносчику столь велико, что в несвязанном (свободном) виде обнаруживаются лишь малые количества гормона. Однако биологической активностью обладает именно свободный стероид. Стероиды свободно проникают через мембрану в клетку, образуют там гормон-рецепторный комплекс, перемещающийся в ядро, где непосредственно влияет на экспрессию генетической информации, т.е. оказывает действие на геном и в результате на процессы синтеза в клетке. Т.о., гормон-рецепторный комплекс может индуцировать или подавлять синтез белка.

Т.о., специфическое действие гормона проявляется лишь после взаимодействия его с соответствующим рецептором. Рецептор после опознания и связывания гормона генерирует химические или физические сигналы, которые вызывают последовательную цепь пострецепторных взаимодействий, заканчивающихся проявлением специфического биологического эффекта гормона. Отсюда следует, что биологическое действие гормона зависит не только от его содержания в крови, но и от количества и функционального состояния рецепторов, а также от уровня функционирования пострецепторного механизма.

Количество клеточных рецепторов постоянно изменяется, отражая процессы синтеза и разрушения. Основная роль в регуляции количества рецепторов принадлежит гормонам. Имеются обратные взаимоотношения уровня гормонов в межтканевой жидкости и количества рецепторов (при увеличении концентрации гормона снижается количество или чувствительность рецепторов к данному гормону). Некоторые гормоны могут влиять на количество не только «собственных» рецепторов, но и рецепторов к другому гормону. Так, прогестерон уменьшает, а эстрогены увеличивают количество рецепторов одновременно и к эстрогенам, и к прогестерону.

На сегодняшний день врачи изучили эндокринную систему достаточно хорошо, чтобы предупреждать расстройства гормональных функций и излечивать от них. Но самые главные открытия ещё впереди. На эндокринной “карте” организма есть немало белых пятен, представляющих интерес для пытливых умов.

Гормоны человека предназначены для управления функциями организма, их регуляции и координации. Благодаря их работе определяется наш внешний вид, проявляется активность, возбуждение. Эти биологически активные химические вещества оказывают мощное влияние на весь организм, посредством взаимодействия с рецепторами. Гормоны передают информацию от одного органа в другой, связывают один орган с другим. Это позволяет достичь баланса в работе всего организма.

Гормоны — это то, что делает тебя особенным и непохожим на остальных. Они предопределяют твои физические и психические особенности вырастешь ты высоким или не очень, полным или худым. Наши гормоны влияют на все аспекты твоей жизни — с момента зачатия и до самой смерти. Они будут влиять на твой рост, половое развитие, формирование твоих желаний, на обмен веществ в организме, на крепость мышц, на остроту ума, поведение, даже на твой сон.

Список используемых источников

источник

Биологически активные вещества: гормоны и витамины

Cложный и многоуровневый процесс регуляции обмена веществ в организме осуществляется при участии нервной и эндокринной систем. Это происходит как на уровне клетки и отдельных ее органел, так и на физиологическом уровне, где задействованы центральные и периферические звенья регуляции. Такая сложная система и обеспечивает поддержание гомеостаза организма. С точки зрения биохимии важно рассмотреть молекулярные механизмы этой регуляции, т.е. что происходит на уровне отдельных клеточных молекул, как меняются направления и скорости химических реакций, а самое главное, какие вещества за это ответственны.

Нами будут рассмотрены два больших класса биологически активных веществ: гормоны и витамины. Представители каждого из классов определенным образом оказывают регулирующее влияние на процессы метаболизма, они разные по своей химической природе и по механизмам действия, но чрезвычайно необходимы для нормальной жизнедеятельности как целого организма, так и отдельных его клеток. Существенная разница состоит в том, что витамины поступают в организм из вне, а гормоны синтезируются внутри организма клетками специальных органов — желез внутренней секреции или специализированными секреторными клетками других органов.

Гормоны

Гормоны — от герческого (hormaino — побуждаю) — БАВ, выделяемые железами внутренней секреции в кровь или лимфу и оказывающие регуляторное влияние на метаболизм других клеток.

Основными их свойствами являются следующие:

  1. действие на расстоянии от места продукции;
  2. специфичность действия — эффект каждого из них не адекватен эффекту другого гормона;
  3. высокая скорость образования и инактивации, с чем и связана кратковременность их действия;
  4. высокая биологическая активность — нужный эффект достигается при очень малой концентрации вещества;
  5. роль посредника (месенджера) в передаче информации от нервной системы к клетке.

Помимо гормонов известны еще гормоноиды или гормоноподобные вещества. Они синтезируются не железами внутренней секреции, а клетками желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), тучными клетками соединительной ткани, клетками почек и т.д. Их особенность — они не секретируются в кровь, а действуют в месте образования (т.е. не соответствуют п. 1).

Номенклатура построена на том, что название отражает орган-продуцент или функцию гормона.

Классифицируют гормоны по химической природе и строению:

Белковой природы

  1. Белково-пептидные: протеины (пролактин, гормон роста, инсулин); протеиды (фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тиреотропный); пептиды (АКТГ, глюкагон, кальцитонин, вазопрессин, окситоцин эндорфины).
  2. Производные аминокислот: тироксин, мелатонин, сератонин, катехоламины.

Стероидной природы : кортикостероиды и половые гормоны.

Механизм действия гормонов

Гормоны действуют на органы избирательно, это объясняется тем, что клетки определенных органов содержат специальные образования — рецепторы. Органы или клетки, на которые действует конкретный гормон, называют органами-мишенями или клетками-мишенями. Рецепторы — это очень большие по молекулярной массе гликопротеины, которые встроены в клеточные мембраны. Их специфичность обусловлена углеводным компонентом белка, в составе мембраны, или углеводным компонентом липидного бислоя мембраны.

Существует три основных типа реализации гормонального действия и смешанный тип.

  1. Мембранный тип. При взаимодействии гормона с клеточной мембраной изменяется ее проницаемость для определенных веществ. Так под действием инсулина активируются системы транспорта глюкозы и она начинает активно проникать в клетку. Обычно такой тип действия сочетается с мембранно-клеточным.
  2. При мембранно-клеточном типе гормон не проникая в клетку, а влияет на ее обмен через своего посредника (вторичного мессенджера, первичный — сам гормон). Существует ряд вторичных мессенджеров, среди которых циклические формы АМФ (Рис. 5), ГМФ (Рис. 6). Передача информации осуществляется следующим образом: гормон связывается с рецептором на поверхности клетки, комплекс гормон-рецептор взаимодействует с сопрягающим белком в толще цитоплазмы, конфигурация белка меняется и это активирует превращение цГДФ в ГТФ (т.е. фосфорилирование), ГТФ активирует каталитический белок уже внутри клетки (аденилатциклазу), которая активирует образование цАМФ, что активирует киназы, которые катализируют фосфорилирование разных клеточных белков, это сопровождается изменением их функциональной активности и реализацией эффекта. Помимо циклических нуклеотидов вторичным мессенджером является кальций. Гормон связывается с рецептором на поверхности клетки, это ведет к изменению активности фермента Са-АТФ-азы (откачивает кальций из клетки с использованием АТФ), ионы кальция поступают в цитоплазму клетки и образуют комплекс со специальным белком — кальмодулином этот комплекс регулирует активность клеточных ферментов.
  3. Цитозольный механизм (или ядерный) свойственен липофильным белкам — стероидам. Они проникают через клеточную мембрану в цитозоль и соединяются с внутриклеточными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор проникает в ядро клетки, где избирательно влияет на активность генома, это приводит к снижению или активации синтеза определенных ферментов, что приводит к изменению скорости или направления определенных реакций.
  4. Смешанный тип — присущ йодтиронинам (гормонам щитовидной железы).

Гормоны гипоталамо-гипофизарной системы

В гипоталамических ядрах секретируются регуляторные гормоны, которые поступают в аденогипофиз, где меняется продукция гипофизальных гормонов. Пример: кортиколиберин — активирует синтез АКТГ в гипофизе, пролактостатин — ингибирует синтез пролактина. Либерины — стимуляторы синтеза гормонов гипофиза, статины — ингибиторы. По химической природе это олигопептиды.

В гипофизе (под регуляцией гипоталамуса) образуются тропные гормоны, которые контролируют функцию периферических желез. В аденогипофизе:

Тиреотропный гормон — гликопротеид, работает по мембранно-клеточному механизму в клетках щитовидной железы (вторичный мессенджер — цАМФ) и в клетках жировой ткани (ускоряет процесс липолиза).

АКТГ (аденокортикотропный гормон) — полипептид из 39 АК. Работает по мембранно-клеточному механизму в клетках коры надпочечников, там он стимулирует реакцию гидроксилирования холистерина, в результате которой образуются кортикостероиды. Кроме того активирует липолиз в жировой ткани.

Гонадотропные гормоны — фолликулостимулирующий — гликопротеид, состоящий из двух субъединиц, лютеинизирующий — также гликопротеид, пролактин — простой белок.

Гормон роста — простой белок. Он стимулирует синтез РНК и белков (анаболическое действие), повышает уровень глюкозы в крови, стимулирует образование гликогена, повышает уровень высших жирных кислот, и оказывает еще ряд физиологических эффектов.

Липотропины a и b — два близких по АК набору белка. Активируют липолиз в клетках жировой ткани. b — липотропин предшественник эндорфинов (опиатоподобные эффекты).

Нейрогипофиз секретирует:

Вазопрессин — нонапептид, эффект реализуется по мембранно-клеточному механизму, активируется гиалуронидаза, что приводит к расщеплению гиалуроновой кислоты и в результате увеличивается проницаемость канальцевого эпителия почек. (Рис. 7)

Окситоцин — нонапептид как и вазопрессин, действует по мембранно-клеточному механизму (Рис. 8). И еще ряд гормонов.

Шишковидная железа (эпифиз)

В ней синтезируется производное АК триптофана — мелатонин. Синтез его тормозится на свету (через зрительный тракт).

Щитовидная железа

Тироксин и трийодтиронин поступают в кровь и транспортируются тироксинсвязывающими белками (альбуминами и преальбуминами). Свободного гормона не более 0,3%. Разрушаются гормоны в печени в результате образования конъюгатов с глюкуроновой и серной кислотами, при этом высвобождается йод. Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному и цитозольному типам. Калоригенный эффект проявляется повышением потребления кислорода и повышенным образованием тепла (это обусловлено разобщением клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования) кроме того активируется АТФ — зависимое выкачивание натрия из клеток, на которое тратится 25-40% всей энергии АТФ. Еще один важный эффект этих гормонов — стимуляции отдельных этапов синтеза белка.

Паращитовидные железы

Паратгормон — одиночная полипептидная цепь. Скорость секреции его зависит от концентрации ионов кальция в сыворотке крови: повышение концентрации снижает секрецию. Действует по мембранно-внутриклеточному механизму.

Кальцитонин — одоцепочечный полипептид (32 АК). Повышение концентраци ионов кальция активирует секркцию гормона.. Действует изменяя активность кальциевого насоса (через калцийзависимую АТФ-азу). Действие этих двух гормонов тесно связано с витамином Д.

Надпочечники

В мозговом слое продуцируются два катехоламина — адреналин и норадреналин. Их образование включает следующие этапы: тирозин (АК) — диоксифенилаланин (ДОФА) — диоксифенилэтиламин (дофамин) — норадреналин — адреналин. Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному типу. В печени и мышцах активируют гликогенолиз (распад гликогена) это приводит к увеличению концентрации глюкозы и накоплению лактата. Стимулируют липолиз, в следствии чего в кровоток высвобождаются жирные кислоты.

Корковый слой продуцирует около 30 стероидных гормонов, содержащих 19 или 21 атом углерода. Различают три группы стероидов: глюкокортикоиды — преимущественно влияют на углеводный обмен, минералокортикоиды — на минерально-водный и половые гормоны (андрогены и эстрогены). Кортикостероиды синтезируются на основе холестерола. Важный этап этого процесса — гидроксилирование — катализирует цх Р-450, а кофермент — НАДФН. Транспортируются гормоны специфическим a-глобулином (транспортином). Эффект реализуется по цитозольному типу, через изменение скорости продукции специфических белков в клетках-мишенях. В результате в печени увеличивается гликогенез (синтез гликогена) и глюконеогенез (образование глюкозы) из АК в связи с повышением активности аминотрансфераз, пируваткарбоксилазы, гликогенсинтетазы и глюкозо-6-фосфотазы.

Интенсивный синтез белков в печени сопровождается торможением синтеза белков в мышцах, активацией расщепления белков в лимфоидной ткани. В них снижается уровень свободных АК и теряется белковый азот, увеличивается синтез мочевины и развивается отрицательный азотистый баланс. При длительных воздействиях кортикостероидов развивается атрофия мышц. Подавляя белковый синтез в лимфоидной ткани, кортекостероиды препятствуют образованию антител (которые являются белками), участвующих в формировании аллергической ответной реакции организма. Т.е. Кортикостероиды таким путем снижают интенсивность аллергических реакций. Кроме того эти гормоны активируют синтез липидов.

Альдостерон — минералокортикоид. Это липофильное соединение, которое проникает в цитоплазму клеток (цитозотльный тип) и активирует транскирипцию генов, содержащих информацию о структуре натрий-транспортных белков эпителия канальцев почек. Синтез в клетках таких белков приводит к усиленному переносу ионов натрия из первичной мочи обратно в кровь.

Поджелудочная железа

Инсулин — глобулярный белок, синтезируется в виде предшественника, затем активируется. Мишенями инсулина (т.е. где есть рецепторы) являются мышечная, соединительная и жировая ткани. Мало рецепторов содержат гепатоциты и совсем нет у нервных клеток. Эффект реализуется по мембранному типу. Кроме того существует еще и мембранно-внутриклеточные эффекты при участии цГМФ и цАМФ. В совокупности инсулин активирует: транспорт в клетку глюкозы, АК, ионов калия и кальция, превращение глюкозы по основному пути, синтез гликогена и триацилглицеридов. Инсулин тормозит: расщепление гликогена (гликогенолиз) и образование глюкозы (глюконеогенез), расщепление жиров, образование кетоновых тел и синтез холестерола, протеолиз, обмен АК и образование мочевины.

Глюкагон — образуется в виде предшественника. Действует по мембранно-внутриклеточному типу. Мишень — гепатоциты, миоциты и жировая ткань. Гормон повышает концентрацию глюкозы в крови за счет расщепления гликогена, угнетения синтеза белка, активации распада белка и липидов. Т.е. глюкагон — антагонист инсулина.

Гормоны половых желез

Эстрогены — женские половые гормоны, продуцируются яичниками и в ограниченном количестве надпочечниками. Стероидной природы, эффекты реализуются по цитозольному механизму.

Гестогены — гормоны желтого тела. Важнейший — прогестерон, который синтезируется также плацентой и надпочечниками. Механизм действия — цитозольный, мишени: эндометрий, плацента, молочные железы.

Релаксин — гормон желтого тела полипептидной природы, состоит из двух цепей, связанных полипептидным мостиком.

Андрогены — мужские половые гормоны. Тестостерон и дигидротестостерон. Ткани-мишени — простата, мышцы. Эффект реализуется по цитозольному типу. Выраженно активируют синтез белка в миоцитах. На основе этих веществ синтезированы анаболические стероиды. Отношение анаболической активности к андрогенной у лучших из этих соединений выше чем у тестостерона в 5-12 раз.

Эсторгены и андрогены являются по отношению к рецепторам друг друга антигормонами (т.е. по аналогии с ферментами — конкурентными ингибироами). Поэтому в онкологической практике применяют для лечения опухолей половой сферы у самок — тестостерон, у самцов — эстрадиол.

Витамины

К этой группе веществ относятся низкомолекулярные органические соединения, которые не выполняют пластической функции и не синтезируются в организме вообще или синтезируются в ограниченном количестве микрофлорой кишечника. Эти вещества проявляют активность в малых количествах, но с ними связаны многие метаболические процессы, которые протекают при участии ферментов. Существуют также витаминоподобные вещества, которые не отвечают всем вышеперечисленным признакам.

Номенклатура основана на использовании заглавных букв латинского алфавита и по систематике ИЮПАК используют названия, отражающие химическую природу и функцию витаминов. Классифицировать витамины по химической природе невозможно, т. к. большинство из них относится к разным классам химических соединений. Но по отношению к растворителям их разделяют на водо- и жирорастворимые. По физиологическому действию на организм различают:

  1. повышающие общую сопротивляемость организма (А, С, В1, В2, РР)
  2. антигеморрагические (С, Р, К)
  3. антианемические (С, В12, фолиевая кислота)
  4. антиинфекционные (А, С)
  5. регуляторы зрения (А, В2, С)

Обеспеченность организма витаминами выражается в трех формах:

  1. Авитаминоз — полный дефицит какого-либо витамина. Основная причина — нарушение всасывания его в кишечнике, воспаления и дистрофические изменения печени, дисбактериозы,
  2. Гиповитаминоз — частичный дефицит витамина, полигиповитаминоз — нескольких витаминов,
  3. Гипервитаминоз — избыток витамина (чаще А, Д, С).

Основная биохимическая роль некоторых витаминов

Водорастворимые витамины

Витамин В1, тиамин. В организме превращается в кофермент ТДФ. Коферментные функции: в составе дегидрогеназ обеспечивает окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и альфа-кетоглутаровой кислоты.

Витамин В2, рибофлавин. Коферментная форма: ФМН и ФАД. Участвует в транспорте протонов и электронов водорода от НАД-зависимых дегидрогеназ (где кофермент НАД) на кофермент Q, участвует в дегидрировании аминокислот, кето- и оксикислот.

Витамин В3, пантотеновая кислота. Коферментная форма — КоА. Участвует в дегидрировании и дегидратации ацильных остатков в составе ацил-КоА (при b-окислении ЖК).

Витамин В5 (PP), никотиновая кислота. Коферментная форма: НАД и НАДФ. Функционирует в составе дегидрогеназ в процессе транспорта водорода от окисляемых субстратов на второе звено дыхательной цепи, на флавопротеид. В отличие от многих витаминов синтезируется в организме из АК триптофана.

Витамин В6, пиридоксаль. Поступает в организм в виде пиридоксина, который фосфорилируется в печени, а затем окисляется до пиридоксальфосфата. Это коферментная форма, которая участвует в реакциях переаминирования и декрбоксилирования аминокислот, обезвреживании биогенных аминов, биосинтезе сфинголипидов и гликогенолизе.

Витамин Н, биотин. Синтезируется микрофлорой кишечника. Биотин является коферментом карбоксилаз.

Витамин Вс, фолиевая кислота. Участвует в синтезе пуринов, пиримидинов, глицина, метионина.

Витамин В12, цианкобаламин. Участвует в реакциях синтеза метионина, в превращении метилмалонил-КоА (продукт окисления ЖК с нечетным числом углеродных атомов) в сукцинил КоА, который поступает в ЦТК, в образовании коферментных форм фолацина и опосредовано в синтезе ДНК.

Витамин С, аскорбиновая кислота. Основная функция — донор водорода в окислительно-восстановительных реакциях (при этом превращается в дигидроаскорбиновую кислоту). Участвует в превращениях ароматических аминокислот:

  • гидроксилировании триптофана в положении 5 (синтез серотонина)
  • гидроксилировании ДОФА (образование норадреналина)
  • гидроксилировании стероидов (синтез кортекостероидов)
  • гидроксилировании остатков пролина и лизина в проколлагене (образование коллагена).

Кроме того, в кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного железа в двухвалентное для того, чтобы оно могло всосаться.

Жирорастворимые витамины

Витамин А, ретинол. Две формы: ретинол — спирт, ретинал — альдегид. В тканях витамин А превращается в сложные эфиры: ретинил-пальминат, ретинилацетат, ретинилфосфат. Предшественник — каротин известен в альфа, бета и гамма формах. Наиболее активен бета-каротин, при расщеплении одной его молекулы образуется две молекулы ретиналя. Компонентом светочувствительных пигментов сетчатки глаза является 11-цис-ретиналь. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, в колбочках — йодопсин. Оба белки с 11-цис-ретиналем в качестве простетической группы. Кванты света вызывают изомеризацию 11-цис-ретиналя в трансретиналь, после чего происходит распад пигмента на свободную белковую часть — опсин и трансретиналь. Родопсин и йодопсин встроены в мембрану светочувствительных клеток сетчатки, поэтому фотоизомеризация ретиналя приводит к местной деполяризации мембраны. В результате возникает электрический импульс, который распространяется по нервному волокну. Восстановление родопсина и йодопсина происходит при участии ретиналь-изомеразы.

Витамин Д, кальциферол. Поступает в организм в виде предшественников, основной из которых — 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ-лучей в коже превращяется в холекальциферол (Д3), предшественник — эргостерин по такому же механизму превращается в эргокальциферол (Д2), а Д1 — это их смесь. В результате ряда химических модификаций витамин Д превращается в 1,25 дигидрооксихолекальциферол. Это вещество в клетках слизистой оболочки кишечника участвует в превращении кальцийсвязывающего белка из предшественника в активную форму. Он ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника.

Витамин Е, токоферол. Существует альфа, бета, гамма, дельта формы. Основная функция — регуляция интенсивности свободнорадикального окисления. Это проявляется ограничением скорости процессов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран. Является синергистом селена (взаимно улучшают действие). Селен — кофактор фермента глутатионпероксидазы, которая инактивирует гидроперекиси липидов мембран, а токоферол тормозит образование таких гидроперекисей.

Витаминоподобные вещества

К ним относятся соединения, которые не являются обязательными компонентами пищи (т.н. нутриенты) и их дефицит не сопровождается характерными, четко выраженными симптомами.

Холин. Всасываясь в стенки кишечника там фосфорилируется, образуя фофсохолин. Принимает участие в синтезе фосфатидов и ацелилхолина, а также он является донором метильной группы в реакциях переметилирования (трансферазы).

Липоевая кислота. Выполняет роль кофермента окислительного декарбоксилирования пировиноградной и альфа-кетоглутаровой кислот. Является сильным восстановителем предотвращает быстрое окисление витамин Е и С, т.е. поддерживает и их высокий уровень.

Оротовая кислота. Исходный продукт для синтеза УТФ (компонента молекулы нуклеиновой кислоты). В виде оротата калия применяется при нарушениях белкового обмена.

Пангамовая кислота. Участвует в процессах переаминирования как донор метильной группы, активирует окислительно-восстановительные процессы, способствует накоплению макроэргических соединений, обезвреживанию токсинов.

Убихинон, коэнзим Q. Функция — транспорт водорода через липидный слой мембран.

Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384 с.;

Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540 с.

источник