реферат

БІОХІМІЯ ГОРМОНІВ

гормони органічні біологічні речовини, Що виробляються в ендокринних залозах або клітинах, що транспортуються кров'ю і надають регуляторний дію на обмінні процеси і фізіологічні функції.

Гормони є первинними посередниками між центральною нервовою системою і тканинними процесами. Термін гормони 1905 році ввели вчені Бейліс і Старлінг. До ендокринних залоз відноситься гіпоталамус, гіпофіз, епіфіз, тимус, щитовидна залоза, паращитовидної залози, підшлункова залоза, надниркові залози, статеві залози і дифузна нейроендокринна система. Єдиний принцип номенклатури гормонів відсутня. Їх називають по місцю освіти (інсулін відinsula -островок), по фізіологічному ефекту (вазопресин), гормони передньої долі гіпофіза мають закінчення тропин, закінчення ліберинів і статини вказує на гіпоталамічні гормони.

Класифікація гормонів за їх хімічною природою

За хімічною природою гормони ділять на 3 групи.

1. Білково-пептидні гормони.
2. Прості білки (соматотропін, інсулін)
3. Пептиди (кортикотропін, меланотропін, кальцитонін)
4. Складні білки (частіше глікопротеїди тиреотропин, гонадотропін)
5. Гормони - похідні окремих амінокислот (тироксин, адреналін)
6. Стероїдні гормони (похідні холестерину кортикостероїди, андрогени, естрогени)

Хімічна природа гормонів визначає особливості їх метаболізму.

Обмін гормонів.

Синтез гормонів.Гормони білкової природи синтезуються за законами трансляції. Гормони - похідні амінокислот синтезуються шляхом хімічної модифікації амінокислот. Стероїдні гормони утворюються шляхом хімічної модифікації холестерину. Деякі гормони синтезуються в активній формі(Адреналін), інші синтезуються у вигляді неактивних попередників (препроинсулин). Деякі гормони можуть активуватися за межами ендокринної залози. Наприклад, тестостерон в передміхуровій залозі переходить в більш активний дигідротестостерон. Синтез більшості гормонів регулюється за принципом зворотного зв'язку (авторегуляція)

Під дією імпульсів ЦНС в гіпоталамусі синтезується ліберіни (кортиколиберин, тиреоліберином, соматолиберин, пролактоліберін, гонадоліберину), які активують функцію передньої долі гіпофіза, і статини, які гальмують функцію передньої долі гіпофіза (соматостатин, пролактостатін, меланостатин). Ліберини і статини регулюють вироблення гормонів тропів передньої долі гіпофіза. Тропіних передньої долі гіпофіза, в свою чергу, активують функцію периферичних ендокринних залоз, які виробляють відповідні гормони. Висока концентрація гормонів гальмує або вироблення гормонів тропів, або вироблення либеринов (негативний зворотний зв'язок).

При порушенні регуляції синтезу гормонів може виникати або гіперфункція, або гіпофункція.

Транспорт гормонів.Водорозчинні гормони (білково-пептидні гормони, гормони - похідні амінокислот (виключаючи тироксин)) транспортуються вільно у вигляді водних розчинів. Водонерозчинні (тироксин, стероїдні гормони) транспортуються в комплексі з транспортними білками. Наприклад, кортикостероїди транспортуються білком транскортином, тироксин - тироксинзв'язуючого білком. Білковозв'язаного форми гормону розцінюються як певний депо гормонів. Концентрація гормонів в плазмі крові дуже мала, перебуває в діапазоні 10-15 -10 -19 моль.

Циркулюють у крові гормони надають ефект на певнітканини мішені , В яких є рецептори до відповідних гормонів. Рецептори найчастіше є олігомерними гликопротеидами або липопротеидами. Рецептори до різних гормонів можуть розташовуватися або на поверхні клітин, або всередині клітин. Кількість рецепторів, їх активність може змінюватися під дією різних факторів.

Катаболізм гормонів. Гормони білкової природи розпадаються до амінокислот, аміаку, сечовини. Гормони - похідніамінокислот инактивируются різними способами дезаминирование, відщеплення йоду, окислення, розрив кільця. Стероїдні гормони інактивуються шляхом окислювально-відновних перетворень без розриву стероїдного кільця, шляхом реакції кон'югированія з сірчаною кислотою і глюкуроновою кислотою.

Механізми дії гормонів.

Розрізняють декілька механізмів реалізації гормонального сигналу для водорозчинних та водонерозчинних гормонів.

Всі гормони надаютьтри кінцевих ефекту:

1. зміна кількості білків і ферментів за рахунок зміни швидкості їх синтезу.
   1. зміна активності наявних в клітини ферментів
   2. зміна проникності клітинних мембран

Цитозольний механізм дії гідрофобних (ліпофільних) гормонів.

Ліпофільні гормони здатні проникати в клітку через клітинну мембрану, тому рецептори для них розташовуються внутрішньоклітинно в цитоплазмі, на мітохондріях, на поверхні ядра. Рецептори гормонів найчастіше включають 2 домену: для зв'язування з гормоном і для зв'язування з ДНК. Рецептор при взаємодії з гормоном змінює свою структуру, звільняється від шаперонов, в результаті чого гормон - рецепторний комплекс набуває здатність проникати всередину ядра і взаємодіяти з певними ділянками ДНК. Це, в свою чергу, веде до зміни швидкості транскрипції (синтез РНК), а внаслідок цього змінюється і швидкість трансляції (синтез білка).

Мембранний механізм дії водорозчинних гормонів.

Водорозчинні гормони не здатні проникати через цитоплазматичну мембрану. Рецептори для даної групи гормонів розташовуються на поверхні клітинної мембрани. Оскільки гормони не проходять всередину клітин, між ними і внутрішньоклітинними процесами необхідний вторинний посередник, який передає гормональний сигнал всередину клітини. В якості вторинних посередників можуть служити інозітолсодержащіе фосфоліпіди, іони кальцію, циклічні нуклеотиди.

Циклічні нуклеотиди - цАМФ, цГМФ- вторинні посередники

Гормон взаємодіє з рецептором і утворює гормон - рецепторний комплекс, в якому змінюється конформація рецептора. Це, в свою чергу, змінює конформацію мембранного ГТФ - залежного білка (G -белка) і веде до активації мембранного ферменту аденілатциклази, який переводить АТФ в цАМФ. Внутрішньоклітинний циклічний АМФ служить вторинним посередником. Він активує внутрішньоклітинні ферменти протеїнкінази, які каталізують фосфорилювання різних внутрішньоклітинних білків (ферментів, мембранних білків), що призводить до реалізації кінцевого ефекту гормону. Ефект гормону «вимикається» під дією ферменту фосфодіестерази, яка руйнує цАМФ, і ферментів фосфатаз, дефосфорилюється білки.

Іони кальцію - вторинні посередники.

Взаємодія гормону з рецептором підвищує проникність кальцієвих каналів клітинної мембрани, і позаклітинний кальцій надходить в цитозоль. У клітинах іони Са2+ взаємодіють з регуляторним білком кальмодулином. Комплекс кальцій-кальмодулін активує кальційзалежних протеїнкінази, які активують фосфолірірованія різних білків і призводять до кінцевих ефектів.

Інозітолсодержащіе фосфоліпіди- вторинні посередники.

Освіта гормон-рецепторного комплексу активує в клітинній мембрані фосфоліпазу С, яка розщеплює фосфатіділінозіт на вторинні посередники діацілгліцерін (ДАГ) і інозитол-трифосфат (ІФ3). ДАГ і ІФ 3 активують вихід Са2+ з внутрішньоклітинних депо в цитозоль. Іони кальцію взаємодіють з кальмодулином, що активує протеїнкінази і подальше фосфолірірованія білків, що супроводжується кінцевими ефектами гормону.

Коротка характеристика гормонів.

Білково-пептидні гормони.

гормони гіпофіза.

Гормонами передньої частки гіпофіза є соматотропін, пролактин (прості білки), тиреотропин, фолліторопін, лютропін (глікопротеїди), кортикотропін, ліпотропін (пептиди).

соматотропин білок, що включає близько 200 амінокислот. Має виражену анаболічним дією, активує глюконеогенез, синтез нуклеїнових кислот, білків, зокрема, колагену, синтез глікозаміногліканів. Соматотропин викликає гіперглікемічний ефект, посилює ліполіз.

Гіпофункція у дітей веде до гіпофізарної карликовості (нанізм). Гіперфункція у дітей супроводжується гігантизм, а у дорослих акромегаліёй.

пролактин - гормон білкової природи. Його продукція активується в період лактації. Пролактин стимулює: маммогенеза, лактопоез, еритропоез

фоллітропін гликопротеид, визначає циклічність дозрівання фолікулів, вироблення естрогену у жінок. У чоловічому організмі він стимулює сперматогенез.

лютропін гликопротеид, в жіночому організмі сприяє формуванню жовтого тіла і вироблення прогестерону, в чоловічому організмі стимулює сперматогенез і продукцію андрогенів.

тиреотропін гликопротеид, стимулює розвиток щитовидної залози, активує синтез білків, ферментів.

кортикотропін пептид, що включає 39 амінокислот, активує дозрівання наднирників і вироблення кортикостероїдів з холестерину. Гіперфункція - синдром Іценко-Кушинга, проявляється гіперглікемією, гіпертензією, остеопорозом, перерозподілом жирів з накопиченням їх на обличчі і грудях.

ліпотропін включає до свого складу близько100 амінокислот, стимулює розпад жирів, служить джерелом ендорфінів. Гіперфункція супроводжується гіпофізарної кахексией, гіпофункція - гіпофізарний ожирінням.

До гормонів середньої частки гіпофіза відноситьсямеланотропін (Меланоцитостімулірующий гормон). Він є пептидом, стимулює формування меланоцитів і синтез в них меланінів, які володіють фотопротекторним дією і є антиоксидантами.

До гормонів задньої частки гіпофіза відносяться вазопресин (антидіуретичний гормон) і окситоцин. Дані гормони є нейросекрет, вони синтезуються в гіпоталамічних ядрах, а потім переміщаються в задню частку гіпофіза. Обидва гормону складаються з 9 амінокислот.

вазопресин регулює водний обмін, підсилює в нирках синтез білка аквапорінов і реабсорбцію води в ниркових канальцях. Вазопресин звужує судини і підвищує артеріальний тиск. Недолік гормону призводить до захворювання не цукровий діабет, Що виявляється різким збільшенням діурезу.

окситоцин стимулює скорочення мускулатури матки, скорочує гладку мускулатуру молочних залоз, посилює відділення молока. Окситоцин активує синтез ліпідів.

Гормони паращитовидних залоз

Гормонами паращитовидних залоз є паратгормон, Кальцитонін, які беруть участь в регуляції кальцій - фосфорного обміну.

паратгормон білок, включає до свого складу 84 амінокислоти, синтезується у вигляді неактивного попередника. Паратгормон підвищує рівень кальцію в крові і знижує вміст фосфору. Підвищення рівня кальцію в крові під дією паратгормона відбувається завдяки його трьом основним ефектів:

Підсилює «вимивання» кальцію з кісткової тканини з одночасним оновленням органічного матриксу кістки,

Підвищує затримку кальцію в нирках,

Разом з вітаміном D3 підсилює синтез в кишечнику кальцій-зв'язуючого білка і всмоктування кальцію з харчових продуктів.

При гіпофункції паратгормону спостерігається гіпокальціємія, гіперфосфатемія, м'язові судоми, порушення роботи дихальної мускулатури.

При гіперфункції паратгормона спостерігаються гіперкальціємія, остеопороз, нефрокальциноз, фосфатурия.

кальцитонин пептид, що включає до свого складу 32 амінокислоти. Відносно кальцієвого обміну він є антагоністом паратгормону, тобто знижує рівень кальцію і фосфору в крові в основному за рахунок зменшення резорбції кальцію з кісткової тканини

Гормони підшлункової залози

У підшлунковій залозі виробляються гормони інсулін, глюкагон, а також соматостатин, панкреатичний поліпептид

інсулін білок, складається з 51 амінокислоти, що входять до 2 поліпептидні ланцюги. Він синтезується в β - клітинах острівців у вигляді попередника препроінсуліну, а потім піддається часткового протеолізу. Інсулін регулює всі види обміну (білковий, ліпідний, вуглеводний), в цілому надає анаболічну дію. Вплив інсуліну на вуглеводний обмін проявляється у збільшенні проникності тканин для глюкози, активації ферменту гексокінази, посилення використання глюкози в тканинах. Інсулін підвищує окислення глюкози, її використання на синтез білків, жирів, внаслідок чого розвивається гіпоглікемія. Інсулін активує липогенез, гальмує ліполіз, проявляє антикетогенну дію. Інсулін посилює синтез білків і нуклеїнових кислот.

Гіпофункція супроводжується розвитком цукрового діабету, який проявляється гіперглікемією, глюкозурією, ацетонурией, негативний баланс азоту, поліурією, зневодненням організму (дивись також «Патологія вуглеводного обміну»).

глюкагон гормон пептидної природи, складається з 29 амінокислот, синтезується в α - клітинах острівців підшлункової залози. Він володіє гіперглікемічних дією, в основному за рахунок посилення фосфоролітіческого розпаду глікогену печінки до глюкози. Глюкагон активує ліполіз, активує катаболізм білків.

Гормони вилочкою залози

Тимус є органом лімфопоезу, тімопоеза і органом вироблення гормонів, що визначають імунні процеси в організмі. Ця залоза активна в дитячому віці, А до отроцтва відбувається її інволюція. Основні гормони вилочкової залози мають пептидную природу. До них відносяться:

• α, β тимозин визначають проліферацію Т-лімфоцитів;
• I, II-тимопоетин підсилюють дозрівання Т-лімфоцитів, блокують нервово - м'язову збудливість;
• тимусна гуморальний фактор сприяє диференціювання Т-лімфоцитів на кілери, хелпери, супресори;
• лімфоцітостімулірующій гормон посилює утворення антитіл;
• тимусна гомеостатический гормон Синергіст соматотропіну і антагоністом кортикотропина і гонадотропіну, і тому гальмує передчасне статеве дозрівання.

При гіпофункції тимуса розвиваються імунодефіцитні стани. При гіперфункції виникають аутоімунні захворювання.

Гормони щитовидної залози

У щитовидній залозі синтезуються тиреоїдні гормони трийодтиронін (Т3), тироксин (Т4 ) І пептидний гормон кальцитонін.

Синтез тиреоїдних гормонів проходить кілька стадій:

• поглинання I щитовидною залозою за рахунок «йодного насоса»;
• окислення йодидів в молекулярну форму за участю ферменту йодідпероксідази

2I - + 2Н * + Н 2 О 2 → I 2.;

• органіфікації йоду тобто включення йоду до складу амінокислоти тирозину, що знаходиться в тиреоглобулине щитовидної залози. (Спочатку утворюється монойодтіронін, а потім дийодтиронин);
• конденсація 2-х молекул дійодтіроніна;
• гідроліз Т 4 з тиреоглобуліну.

Тиреоїдні гормони впливають на енергетичний обмін, підвищують споживання кисню, синтез АТФ, для численних біосинтетичних процесів, для роботи Na-К-насоса. В цілому вони активують процеси проліферації, диференціювання, активують гемопоез, остеогенез. Їх дія навуглеводний обмін проявляється в розвитку гіперглікемії. Тиреоїдні гормони впливають наліпідний обмін , Активуючи ліполіз, β - окислення жирних кислот. Дія їх наазотистий обмін складається в активації синтезу білків, ферментів, нуклеїнових кислот.

Гіпофункція тиреоїдних гормонів в дитячому віці призводить до розвиткукретинізму , Симптомами якого є низький зріст, розумова відсталість. У дорослих людей гіпофункція тиреоїдних гормонів супроводжуєтьсямікседемою слизових набряком, порушенням обміну глікозаміногліканів сполучної тканини і затримкою води. При нестачі тиреоїдних гормонів порушуються енергетичні процеси, розвивається м'язова слабкість, гіпотермія.ендемічний зоб виникає при дефіциті йоду, відзначається розростання залози і, як правило, гіпофункція.

Гіперфункція проявляється яктиреотоксикоз (базедова хвороба), симптомами якого є виснаження організму, гіпертермія, гіперглікемія, ураження серцевого м'яза, неврологічна симптоматика, витрішкуватість (екзофтальм)

Аутоімунний тиреоідіт пов'язаний з утворенням антитіл до рецепторів тиреоїдних гормонів, компенсаторним збільшенням синтезу гормонів щитовидною залозою.

Гормони мозкового шару надниркових залоз (катехоламіни)

До гормонів мозкового шару надниркових залоз відносяться адреналін, норадреналін похідні амінокислоти тирозину.

Адреналін впливає на вуглеводний обмін, викликає гіперглікемію, посилюючи розпад глікогену в печінці до глюкози. Адреналін впливає нажировий обмін , Активує ліполіз, підвищує концентрацію в крові вільних жирних кислот. Адреналін підсилює катаболізмбілків . Адреналін впливає багато фізіологічні процеси: володіє вазотоніческого (судинозвужувальних), кардиотоническим ефектом є гормоном стресу,

норадреналін більшою мірою проявляє нейромедіаторної ефект.

Гіперпродукція катехоламінів спостерігається при феохромоцитомі (пухлина хромафинних клітин)

гормони епіфіза

Епіфіз продукує гормони мелатонін, адреногломерулотропін, епіталамін

мелатонін за хімічною природою є похідним триптофану. Мелатонін регулює синтез тканинних пігментів (меланінів), надає освітлюючий ефект в нічний час доби і є антагоністом меланотропіна гіпофіза. Мелатонін впливає на диференціювання клітин, надає протипухлинну дію, стимулює імунні процеси, перешкоджає передчасному статевому дозріванню. Разом зепіталамін (Пептид) визначає біологічні ритми організму: вироблення гонадотропних гормонів, добові ритми, сезонні ритми.

Адреногломерулотропін (Похідне триптофану) активує в надниркових залозах вироблення мінералокортикоїдів і, таким чином, регулює водно-мінеральний обмін.

Гормони кори надниркових залоз

Гормони кори надниркових залоз: глюкокортикоїди, мінералокортикоїди, попередники чоловічих статевих гормонів відносяться до стероїдних гормонів, Що являють похідними спирту холестерину.

глюкокортикоїди

Кортикостерон, кортизон і гідрокортизон (кортизол) впливають на всі види обміну. впливаючи навуглеводний обмін, Викликають гіперглікемію, активують глюконеогенез. глюкокортикоїди регулюютьліпідний обмін , Посилюючи ліполіз на кінцівках, активуючи липогенез на обличчі і грудях (з'являється місяцеподібне обличчя). впливаючи набілковий обмін , Глюкокортикоїди активує розпад білків в більшості тканин, але підсилюють синтез білків в печінці. Глюкокортіоіди має виражену протизапальну дію, пригнічуючи фософоліпазу А2 і, внаслідок цього, пригнічуючи синтез ейкозаноїдів. Глюкокортикоїди забезпечують стрес-реакцію, а в великих дозах пригнічують імунні процеси.

Гіперфункція глюкокортикостероїдів може бути гипофизарного походження або проявом недостатності вироблення гормонів коркового шару наднирників. Вона проявляється захворюваннямІценко-Кушинга . гіпофункція хворобаАддісона (Бронзова хвороба), проявляється зниженою опірністю організму, нерідко гіпертензією, гіперпігментацією шкіри.

мінералокортикоїди

Дезоксикортикостерон, альдостерон регулюють водно-сольовий обмін, сприяє затримці натрію і виведенню через нирки калію і протонів.

При гіперфункції спостерігається гіпертензія, відбувається затримка води, підвищення навантаження на серцевий м'яз, зниження рівня калію, розвивається аритмія, алкалоз. Гіпофункція веде до гіпотонії, згущення крові, порушення роботи нирок, ацидозу.

попередники андрогенів

Попередником андрогенів є дегідроепіандростерон (ДЕПС). При його гіперпродукції виникає вирилизм, при якому у жінок формується волосяний покрив за чоловічим типом. У важкій формі розвивається адреногенітальний синдром.

Чоловічі статеві гормони (андрогени)

тестостерон

До андрогенів відносятьсяандростерон, тестостерон, дигідротестостерон. Вони впливають на всі види обміну, синтез білків, жирів, остеогенез, обмін фосфоліпідів, визначають статеву диференціювання, поведінкові реакції, стимулюють розвиток центральної нервової системи. Гіпофункція проявляється астенічний конституцією, інфантилізмом, порушенням формування вторинних статевих ознак.

Жіночі статеві гормони (естроген)

естрадіол

естрогенами єестрон, естрадіол, естріол. Вони синтезуються з андрогенів шляхом ароматизації першого кільця. Естрогени регулюють оваріально-менструальний цикл, перебіг вагітності, лактації. Вони активують анаболічні процеси (синтез білків, фосфоліпідів, остеогенез), проявляють гіпохолестеринемічну дію. Гіпофункція веде до аменореї, остеопорозу.

гормони плаценти

В ембріональному періоді плацента грає роль ендокринної залози. До гормонів плаценти відносяться, зокрема, хоріонічний соматотропін, хоріонічний гонадотропін, естрогени, прогестерон, релаксин.

Обмін стероїдних гормонів в ембріональному періоді відбувається в єдиній системі «мати-плацента-плід». Холестерин з організму матері поступає в плаценту, де перетворюється в прегненолон (попередник стероїдних гормонів). У плода прегненолон трансформується в андрогени, які надходять в плаценту. У плаценті з андрогенів синтезуються естрогени, які надходять в організм вагітної жінки. Екскреція нею естрогенів служить критерієм протікання вагітності.

Особливості гормонального статусу у дітей

Відразу після народження активується функція гіпофіза, кори надниркових залоз для забезпечення стресової реакції. Активація функції щитовидної залози і мозкового шару надниркових залоз спрямовані на посилення ліполізу, розпад глікогену і на зігрівання організму. У цей період спостерігається деяка гіпофункція паращитовидної залози, гіпокальціємія.

У перший час після народження дитина отримує деякі гормони в складі грудного молока. У перші дні після народження може розвиватися статевий криз, пов'язаний з відсутністю ефекту статевих гормонів матері. Він проявляється набухання молочних залоз, появою жирових точок, гнійників, набряком статевих органів.

В дошкільному віці активується щитовидна, вилочкова залоза, епіфіз, гіпофіз.

До періоду статевого дозрівання епіфіз і тимус піддаються інволюції, помітно активізується вироблення гонадотропних і статевих гормонів.

література

РАН, Всеросійський ін-т наукової і технічної інформації; Упоряд .: Є.С. Панкратова, В.К. Фінн; За заг. ред. В.К. Фінна: Автоматичне породження гіпотез в інтелектуальних системах. - М .: ЛІБЕРКОМ 2009

РАН, Товариство біохіміків і молекулярних біологів, Інститут біохімії ім. А.Н. Баха; відп. ред. Л.П. Овчинников: Успіхи біологічної хімії. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН 2009

: Мовчання генів. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2008

Зурабян С.Е .: Номенклатура природних сполук. - М .: ГЕОТАР-Медіа, 2008

Комов В.П .: Біохімія. - М .: Дрофа, 2008

під ред. Е.С. Северина; рец .: А.А. Терентьєв, М.М. Чернов: Біохімія з вправами і завданнями. - М .: ГЕОТАР-Медіа, 2008

Під ред .: Д.М. Зубаірова, Е.А. Пазюк; Рец .: Ф.Н. Гільміярова, І.Г. Щербак: Біохімія. - М .: ГЕОТАР-Медіа, 2008

Сотников О.С .: Статика і структурна динаміка живих асінаптіческіх дендритів. - СПб .: Наука, 2008

Тюкавкина Н.А .: Біоорганічна хімія. - М .: Дрофа, 2008

Олександрівська Е.И .: Антропохімія. - М .: Клас-му, 2007

Біологічна хімія Лелевич Володимир Валеріанович

Глава 12. Біохімія гормонів

Глава 12. Біохімія гормонів

Гормони (від грецького hormaino - спонукаю) - це біологічно активні речовини, які виділяються ендокринними клітинами в кров або лімфу і регулюють в клітинах-мішенях біохімічні і фізіологічні процеси.

В даний час запропоновано розширити визначення гормонів: гормони - це спеціалізовані міжклітинні регулятори рецепторного дії.

У цьому визначенні слова «спеціалізовані регулятори» підкреслюють, що регуляторна - головна функція гормонів; слово «міжклітинні» означає, що гормони виробляються одними клітинами і ззовні діють на інші клітини; рецепторна дія - перший етап в ефектах будь-якого гормону.

Біороль гормонів.

Гормони регулюють багато життєвих процесів - метаболізму, функції клітин і органів, матричні синтези (транскрипцію, трансляцію) та інші процеси, які визначаються геномом (проліферацію, зростання, диференціювання, адаптацію, клітинний шок, апоптоз і ін.)

Рис. 12.1. Схема взаємозв'язку регуляторних систем організму.

Ендокринна система функціонує в тісному взаємозв'язку з нервовою системою як нейроендокринна.

1. Синтез і секреція гормонів стимулюються зовнішніми і внутрішніми сигналами, які надходять в центральну нервову систему.

2-3. Ці сигнали по нейронам надходять в гіпоталамус, де стимулюють синтез пептидних рилізинг-гормонів (либеринов і статинів), які стимулюють або пригнічують синтез і секрецію гормонів передньої долі гіпофіза.

4-5. Гормони передньої долі гіпофіза (гормони тропів) стимулюють утворення і секрецію гормонів периферичних ендокринних залоз, які надходять в кров і взаємодіють з клітинами-мішенями.

Рівень гормонів в крові підтримується завдяки механізмам саморегуляції (регуляція за принципом зворотного зв'язку). Зміна концентрації метаболітів в клітинах-мішенях пригнічує синтез гормонів в ендокринній залозі або в гіпоталамусі (6, 7). Синтез і секреція гормонів тропів пригнічується гормонами ендокринних залоз (8).

З книги Моральне тварина автора Райт Роберт

Статус, самооцінка і біохімія В глибині поведінкових паралелей між людиною і людиноподібними мавпами лежать паралелі біохімічні. У зграях мавп-верветок у домінуючих самців виявляється більш високий рівень нейротрансмітера серотоніну, ніж у

З книги Стій, хто веде? [Біологія поведінки людини та інших звірів] автора Жуков. Дмитро Анатолійович

Роль гормонів копулятивний поведінку тісно пов'язане з ендокринною функцією. Людина принципово відрізняється від тварини тим, що у нього воно не запускається гуморальними факторами, як у тварин. Поведінка спарювання у людини не запускається гуморальними факторами,

З книги Людина як тварина автора Ніконов Олександр Петрович

Глава 2 Біохімія економіки Також люблять вони сусіда і туляться до нього, бо їм необхідно тепло. Ніцше Ф. Так казав Заратустра Як правило, люди відповідають добром на добро і відчувають мимовільну симпатію до тих, хто ставиться до них добре. Це природне почуття симпатії

З книги Мозок в електромагнітних полях автора Холодов Юрій Андрійович

Глава 9. Мембрани та біохімія Електронний мікроскоп показав, що біохімічні реакції в живій клітині протікають з активною участю мембранних процесів. Цей висновок відноситься і до нервової, і до глиальной клітці, і до внутрішньоклітинних органеллам.Следует визнати, що

З книги Біологічна хімія автора Лелевич Володимир Валеріанович

Біороль гормонів. Гормони регулюють багато життєвих процесів - метаболізму, функції клітин і органів, матричні синтези (транскрипцію, трансляцію) та інші процеси, які визначаються геномом (проліферацію, зростання, диференціювання, адаптацію, клітинний шок, апоптоз і

З книги автора

Рецептори гормонів Біологічна дія гормонів проявляється через їх взаємодію з рецепторами клітин-мішеней. Клітини, найбільш чутливі до впливу певного гормону, називають клітиною-мішенню. Специфічність гормонів по відношенню до клітин-мішеней

З книги автора

Глава 13. Особливості дії гормонів Гормони гіпоталамуса ЦНС надає регулюючу дію на ендокринну систему через гіпоталамус. У клітинах нейронів гіпоталамуса синтезуються пептидні гормони двох типів. Одні через систему гіпоталамо-гіпофізарних судин

З книги автора

Глава 14. Біохімія харчування Наука про їжу і харчування називається нутриціології (від грец. Нутриція - харчування). Нутрициология або наука про харчування - це наука про їжу, харчових речовинах та інших компонентах, що містяться в продуктах харчування, їх взаємодії, ролі в підтримці

З книги автора

Глава 22. Метаболізм холестеролу. Біохімія атеросклерозу Холестерол - стероїд, характерний тільки для тваринних організмів. Основне місце його утворення в організмі людини - печінку, де синтезується 50% холестеролу, в тонкому кишечнику його утворюється 15-20%, решта

З книги автора

Біохімія атеросклерозу Атеросклероз - це патологія, що характеризується появою атерогенних бляшок на внутрішній поверхні судинної стінки. Одна з основних причин розвитку такої патології - порушення балансу між надходженням холестеролу з їжею, його

З книги автора

Глава 28. Біохімія печінки Печінка займає центральне місце в обміні речовин і виконує різноманітні функції: 1. Гомеостатическая - регулює вміст в крові речовин, що надходять в організм з їжею, що забезпечує сталість внутрішнього середовища організма.2.

З книги автора

Глава 30. Біохімія крові Кров - рідка рухлива тканина, яка переміщається по судинах. Виконує роль транспортного і комунікативного кошти, інтегруючого обмін речовин в різних органах і тканинах в єдину систему. Загальна характеристика Загальний обсяг крові у дорослого

З книги автора

Глава 31. Біохімія нирок Нирка - парний орган, основною структурною одиницею якого є нефрон. Завдяки гарному кровопостачанню нирки знаходяться в постійній взаємодії з іншими тканинами і органами і здатні впливати на стан внутрішнього середовища всього

З книги автора

Глава 33. Біохімія м'язової тканини Рухливість є характерним властивістю всіх форм життя - розбіжність хромосом в митотическом апараті клітин, повітряно-гвинтові руху джгутиків бактерій, крил птахів, точні рухи людської руки, потужна робота м'язів ніг. Усе

З книги автора

Біохімія м'язового стомлення Втома - стан організму, що виникає внаслідок тривалої м'язової навантаження і характеризується тимчасовим зниженням работоспособності.Центральная роль в розвитку втоми належить нервовій системі. У стані стомлення в

З книги автора

Глава 34. Біохімія сполучної тканини Сполучна тканина складає близько половини від сухої маси тіла. Всі різновиди сполучної тканини, незважаючи на їх морфологічні відмінності, побудовані за загальними принципами: 1. Містить мало клітин в порівнянні з іншими

главаVI. БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ

§ 17. Гормони

Загальні уявлення про гормонах

Слово гормон походить від грец. горман - порушувати.

Гормони - це органічні речовини, що виділяються залозами внутрішньої секреції в невеликих кількостях, що транспортуються кров'ю до клітин-мішеней інших органів, де вони проявляють специфічну біохімічну або фізіологічну реакцію. Деякі гормони синтезуються не тільки в ендокринних залозах, а й клітинами інших тканин.

Для гормонів характерні наступні властивості:

a) гормони секретуються живими клітинами;

b) секреція гормонів здійснюється без порушення цілісності клітини, вони надходять безпосередньо в кров'яне русло;

c) утворюються в дуже малих кількостях, їх концентрація в крові становить 10 -6 - 10 -12 моль / л, при стимуляції секреції кокого-небудь гормону його концентрація може зрости на кілька порядків;

d) гормони мають високу біологічну активність;

e) кожен гормон діє на певні клітини-мішені;

f) гормони зв'язуються зі специфічними рецепторами, утворюючи гормон-рецепторний комплекс, який визначає біологічний відповідь;

g) гормони мають невеликий період напіввиведення, зазвичай кілька хвилин і не більше однієї години.

Гормони по хімічній будові діляться на три групи: білкові і пептидні гормони, стероїдні гормони і гормони, які є похідними амінокислот.

Пептидні гормони представлені пептидами з невеликим числом амінокислотних залишків. Білки-гормони містять до 200 амінокислотних залишків. До їх числа відносяться гормони підшлункової залози інсулін і глюкагон, гормон росту та ін. Більшість білкових гормонів синтезуються у вигляді попередників - прогормонов, Що не володіють біологічною активністю. Зокрема, інсулін синтезується у вигляді неактивного попередника препроінсуліну, Який в результаті відщеплення 23 амінокислотних залишків з боку N-кінця перетворюється в проінсулін і при видаленні ще 34 амінокислотних залишків - в інсулін (рис. 58).

Рис. 58. Освіта інсуліну з попередника.

До похідних амінокислот відносяться гормони адреналін, норадреналін, тироксин, трііодтіронін. До стероїдних належать гормони кори надниркових залоз і статеві гормони (рис. 3).

Регуляція секреції гормонів

Верхню щабель в регуляції секреції гормонів займає гіпоталамус- спеціалізована область мозку (рис. 59). Цей орган отримує сигнали з центральної нервової системи. У відповідь на ці сигнали гіпоталамус виділяє ряд регуляторних гіпоталамічних гормонів. Їх називають рилізинг-фактори. Це пептидні гормони, що складаються з 3 - 15 амінокислотних залишків. Рилізинг-фактори надходять в передню частку гіпофіза - аденогіпофіз, розташований безпосередньо під гіпоталамусом. Кожен гипоталамический гормон регулює секрецію якого-небудь одного гормону аденогіпофіза. Одні рилізинг-фактори стимулюють секрецію гормонів, їх називають либеринами, Інші, навпаки, гальмують, це - статини. У разі стимуляції гіпофізом в кров виділяються так звані гормони тропів, Що стимулюють діяльність інших залоз внутрішньої секреції. Ті в свою чергу починають виділяти власні специфічні гормони, які впливають на відповідні клітини-мішені. Останні відповідно до отриманого сигналом вносять корективи в свою діяльність. Треба відзначити, що циркулюють в крові гормони в свою чергу гальмують діяльність гіпоталамуса, аденогіпофіза і залоз, в яких вони утворилися. Такий спосіб регуляції носить назву регуляції за принципом зворотного зв'язку.

Рис. 59. Регуляція секреції гормонів

Цікаво знати! Гіпоталамічні гормони, в порівнянні з іншими гормонами, виділяються в менших кількостях. Наприклад, для отримання 1 мг тиролиберина (стимулюючого діяльність щитовидної залози) було потрібно 4 т тканини гіпоталамуса.

Механізм дії гормонів

Гормони відрізняються по своїй швидкодії. Одні гормони викликають швидкий біохімічний або фізіологічний відповідь. Наприклад, печінка починає виділяти глюкозу в кров після появи адреналіну в кров'яному руслі вже через кілька секунд. Відповідь же на дію стероїдних гормонів свого максимуму досягає через кілька годин і навіть днів. Настільки значні відмінності в швидкості відповіді на введення гормону пов'язані з різним механізмом їх дії. Дія стероїдних гормонів направлено на регуляцію транскрипції. Стероїдні гормони легко проникають через клітинну мембрану в цитоплазму клітини. Там вони зв'язуються зі специфічним рецептором, утворюючи гормон-рецепторний комплекс. Останній, потрапляючи в ядро, взаємодіє з ДНК і активує синтез іРНК, яка далі транспортується в цитоплазму і ініціює синтез білка (рис. 60.). Синтезований білок визначає біологічний відповідь. Аналогічним механізмом дії володіє і гормон щитовидної залози тироксин.

Дія пептидних, білкових гормонів і адреналіну спрямоване не на активацію синтезу білка, а на регуляцію активності ферментів або інших білків. Ці гормони взаємодіють з рецепторами, що знаходяться на поверхні клітинної мембрани. Утворився гормон-рецепторний комплекс запускає серію хімічних реакцій. В результаті відбувається фосфорилювання некор ферментів і білків, внаслідок якого змінюється їх активність. В результаті спостерігається біологічний відповідь (рис. 61).

Рис. 60. Механізм дії стероїдних гормонів

Рис. 61. Механізм дії пептидних гормонів

Гормони - похідні амінокислот

Як зазначалося вище, до гормонів, що є похідними амінокислот, відносяться гормони мозкового шару надниркових залоз (адреналін і норадреналін) і гормони щитовидної залози (тироксин і трііодтіронін) (рис. 62). Всі ці гормони є похідними тирозину.

Рис. 62. Гормони - похідні амінокислот

Органами-мішенями адреналіну є печінку, скелетні м'язи, серце і серцево-судинна система. Близький за структурою до адреналіну і інший гормон мозкового шару надниркових залоз - норадреналін. Адреналін прискорює ритм серця, підвищує кров'яний тиск, Стимулює розщеплення глікогену печінки і збільшує вміст глюкози в крові, забезпечуючи, таким чином, м'язи паливом. Дія адреналіну направлено на те, щоб підготувати організм до екстремальних умов. У стані тривоги концентрація адреналіну в крові може збільшитися майже в 1000 разів.

Щитовидна залоза, як відзначали вище, секретує два гормону - тироксин і трііодтіронін, їх відповідно позначають Т 4 і Т 3. Головним результатом дії цих гормонів є збільшення швидкості основного обміну.

При підвищеній секреції Т4 і Т3 розвивається так звана Базедова хвороба. В такому стані швидкість обміну речовин збільшена, їжа згоряє швидко. Хворі виділяють більше тепла, їм властива підвищена збудливість, у них спостерігаються тахікардія, втрата маси тіла. Дефіцит гормонів щитовидної залози у дітей призводить до затримки росту і розумового розвитку - кретинізму. Недостатність йоду в їжі, а йод входить до складу цих гормонів (рис. 62), викликає збільшення щитовидної залози, розвиток ендемічного зобу. Додавання йоду в їжу призводить до зменшення зоба. З цією метою в Білорусі до складу харчової солі вводять йодид калію.

Цікаво знати! Якщо помістити пуголовків в воду, що не містить йод, то їх метаморфоз затримується, вони досягають гігантських розмірів. Додавання йоду в воду призводить до метаморфозу, починається редукція хвоста, з'являються кінцівки, вони перетворюються в нормальну дорослу особину.

Пептидні і білкові гормони

Це найбільш різноманітна група гормонів. До них відносяться рилізинг-фактори гіпоталамуса, гормони тропів аденогіпофіза, гормони ендокринної тканини підшлункової залози інсулін і глюкагон, гормон росту і багато інших.

Головною функцією інсуліну є підтримка певного рівня глюкози в крові. Інсулін сприяє надходженню глюкози в клітини печінки і м'язів, де вона в основному перетворюється в глікоген. При нестачі вироблення інсуліну або повну його відсутність розвивається захворювання цукровий діабет. При цьому захворюванні тканини хворого не можуть поглинати глюкозу в достатніх кількостях, незважаючи на її підвищений вміст в крові. У хворих відбувається виведення глюкози з сечею. Це явище отримало назву «голод серед достатку».

Глюкагон надає протилежну інсуліну дію, він підвищує вміст глюкози в крові, сприяє розпаду глікогену в печінці з утворенням глюкози, що надходить потім в кров. У цьому його дія подібна з дією адреналіну.

Секретується аденогипофизом гормон росту, або соматотропін, відповідальний за зростання скелета і збільшення маси тіла людини і тварин. Недостатність цього гормону призводить до карликовості, Надлишкова ж його секреція виражається в гігантизмі,або акромегалії, При якій відбувається посилений ріст кистей рук, ступнів ніг, лицьових кісток.

стероїдні гормони

Як зазначено вище, до стероїдних гормонів належать гормони кори надниркових залоз і статеві гормони (рис. 3).

У корі надниркових залоз синтезуються понад 30 гормонів, їх називають також кортикоїдами.Кортикоїди ділять на три групи. Перша група - це глюкокортикоїди, Вони регулюють вуглеводний обмін, мають протизапальну і антиалергічну дію. Другу групу складають мінералокортикоїди, Вони підтримують, головним чином, водно-сольовий баланс в організмі. До третьої групи відносяться кортикоїди, що займають проміжне положення між глюкокортикоїдами та мінералокортикоїдами.

Серед статевих гормонів розрізняють андрогени (Чоловічі статеві гормони) і естрогени (Жіночі статеві гормони). Андрогени стимулюють зростання і дозрівання, підтримують функціонування репродуктивної системи і формування вторинних статевих ознак. Естрогени регулюють активність жіночої репродуктивної системи.

Організм людини існує як єдине ціле завдяки системі внутрішніх зв'язків, яка забезпечує передачу інформації від однієї клітини до іншої в одній і тій же тканини або між різними тканинами. Без цієї системи неможливо підтримувати гомеостаз. У передачі інформації між клітинами в багатоклітинних живих організмах, беруть участь три системи: ЦЕНТРАЛЬНА НЕРВОВА СИСТЕМА (ЦНС), ЕНДОКРИННА СИСТЕМА (ЗАЛОЗИ ВНУТРІШНЬОЇ секреції) і ІМУННА СИСТЕМА.

Способи передачі інформації в усіх названих системах - хімічні. Посередниками при передачі інформації можуть бути СИГНАЛЬНІ молекули.

До таких сигнальним молекулам відносяться чотири групи речовин: ЕНДОГЕННІ БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ (медіатори імунної відповіді, фактори росту та ін.), Нейромедіатори, АнтитілА (імуноглобуліни) і гормони.

Б І Про Х І М І Я Г О Р М О Н О В

Гормони - це біологічно активні речовини, які синтезуються в малих кількостях в Спеціалізована клітинах ендокринної системи і через циркулюючі рідини (наприклад, кров) доставляються до клітин-мішеней, де роблять свій регулюючий вплив.

Гормони, як і інші сигнальні молекули, мають деякими загальними властивостями.

ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ГОРМОНІВ.

1) виділяються з виробляють їх клітин в позаклітинний простір;

2) не є структурними компонентами клітин і не використовуються як джерело енергії.

3) здатні специфічно взаємодіяти з клітинами, що мають рецептори для даного гормону.

4) мають дуже високою біологічною активністю - ефективно діють на клітини в дуже низьких концентраціях (близько 10 -6 - 10 -11 моль / л).

МЕХАНІЗМИ ДІЇ ГОРМОНІВ.

Гормони впливають на клітини-мішені.

КЛІТИНИ-мішені - це клітини, які специфічно взаємодіють з гормонами за допомогою спеціальних білків-рецепторів. Ці білки-рецептори розташовуються на зовнішній мембрані клітини, або в цитоплазмі, або на ядерній мембрані і на інших органелах клітини.

БІОХІМІЧНІ МЕХАНІЗМИ ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛУ ВІД ГОРМОНУ В КЛЕТКУ-МІШЕНЬ.

Будь-білок-рецептор складається, мінімум з двох доменів (ділянок), які забезпечують виконання двох функцій:

- "впізнавання" гормону;

Перетворення і передачу отриманого сигналу в клітину.

Яким чином білок-рецептор дізнається ту молекулу гормону, з якої він може взаємодіяти?

Один з доменів білка-рецептора має в своєму складі ділянку, комплементарний якоїсь частини сигнальної молекули. Процес зв'язування рецептора з сигнальної молекулою схожий на процес утворення фермент-субстратного комплексу і може визначається величиною константи спорідненості.

Більшість рецепторів вивчені недостатньо, тому що їх виділення і очищення дуже складні, а зміст кожного виду рецепторів в клітинах дуже низька. Але відомо, що гормони взаємодіють зі своїми рецепторами фізико-хімічним шляхом. Між молекулою гормону і рецептором формуються електростатичні і гідрофобні взаємодії. При зв'язуванні рецептора з гормоном відбуваються конформаційні зміни білка-рецептора і комплекс сигнальної молекули з білком-рецептором активується. В активному стані він може викликати специфічні внутрішньоклітинні реакції у відповідь на прийнятий сигнал. Якщо порушений синтез або здатність білків-рецепторів зв'язуватися з сигнальними молекулами, виникають захворювання - ендокринні порушення. Є три типи таких захворювань:

1. Зміни, пов'язані з недостатністю синтезу білків-рецепторів.

2. Пов'язані зі зміною структури рецептора - генетичних дефекти.

3. Пов'язані з блокуванням білків-рецепторів антитілами.

Організм людини існує як єдине ціле завдяки системі внутрішніх зв'язків, яка забезпечує передачу інформації від однієї клітини до іншої в одній і тій же тканини або між різними тканинами. Без цієї системи неможливо підтримувати гомеостаз. У передачі інформації між клітинами в багатоклітинних живих організмах, беруть участь три системи: ЦЕНТРАЛЬНА НЕРВОВА СИСТЕМА (ЦНС), ЕНДОКРИННА СИСТЕМА (ЗАЛОЗИ ВНУТРІШНЬОЇ секреції) і ІМУННА СИСТЕМА.

Способи передачі інформації в усіх названих системах - хімічні. Посередниками при передачі інформації можуть бути СИГНАЛЬНІ молекули.

До таких сигнальним молекулам відносяться чотири групи речовин: ЕНДОГЕННІ БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ (медіатори імунної відповіді, фактори росту та ін.), Нейромедіатори, АнтитілА (імуноглобуліни) і гормони.

Б І Про Х І М І Я Г О Р М О Н О В

Гормони - це біологічно активні речовини, які синтезуються в малих кількостях в Спеціалізована клітинах ендокринної системи і через циркулюючі рідини (наприклад, кров) доставляються до клітин-мішеней, де роблять свій регулюючий вплив.

Гормони, як і інші сигнальні молекули, мають деякими загальними властивостями.

ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ГОРМОНІВ.

1) виділяються з виробляють їх клітин в позаклітинний простір;

2) не є структурними компонентами клітин і не використовуються як джерело енергії.

3) здатні специфічно взаємодіяти з клітинами, що мають рецептори для даного гормону.

4) мають дуже високою біологічною активністю - ефективно діють на клітини в дуже низьких концентраціях (близько 10 -6 - 10 -11 моль / л).

МЕХАНІЗМИ ДІЇ ГОРМОНІВ.

Гормони впливають на клітини-мішені.

КЛІТИНИ-мішені - це клітини, які специфічно взаємодіють з гормонами за допомогою спеціальних білків-рецепторів. Ці білки-рецептори розташовуються на зовнішній мембрані клітини, або в цитоплазмі, або на ядерній мембрані і на інших органелах клітини.

БІОХІМІЧНІ МЕХАНІЗМИ ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛУ ВІД ГОРМОНУ В КЛЕТКУ-МІШЕНЬ.

Будь-білок-рецептор складається, мінімум з двох доменів (ділянок), які забезпечують виконання двох функцій:

- "впізнавання" гормону;

Перетворення і передачу отриманого сигналу в клітину.

Яким чином білок-рецептор дізнається ту молекулу гормону, з якої він може взаємодіяти?

Один з доменів білка-рецептора має в своєму складі ділянку, комплементарний якоїсь частини сигнальної молекули. Процес зв'язування рецептора з сигнальної молекулою схожий на процес утворення фермент-субстратного комплексу і може визначається величиною константи спорідненості.

Більшість рецепторів вивчені недостатньо, тому що їх виділення і очищення дуже складні, а зміст кожного виду рецепторів в клітинах дуже низька. Але відомо, що гормони взаємодіють зі своїми рецепторами фізико-хімічним шляхом. Між молекулою гормону і рецептором формуються електростатичні і гідрофобні взаємодії. При зв'язуванні рецептора з гормоном відбуваються конформаційні зміни білка-рецептора і комплекс сигнальної молекули з білком-рецептором активується. В активному стані він може викликати специфічні внутрішньоклітинні реакції у відповідь на прийнятий сигнал. Якщо порушений синтез або здатність білків-рецепторів зв'язуватися з сигнальними молекулами, виникають захворювання - ендокринні порушення. Є три типи таких захворювань:

1. Зміни, пов'язані з недостатністю синтезу білків-рецепторів.

2. Пов'язані зі зміною структури рецептора - генетичних дефекти.

3. Пов'язані з блокуванням білків-рецепторів антитілами.