Гормоны. Гормоны основные системы регуляции метаболизма и межклеточной регуляции
 Скачать 133 Kb.
|
|
ГОРМОНЫ ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА И МЕЖКЛЕТОЧНОЙ РЕГУЛЯЦИИ Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь между клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют: НЕРВНАЯ СИСТЕМА через нервные импульсы и нейромедиаторы; ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА через эндокринные железы и гормоны, которые синтезируются специализированными клетками этих желез, выделяются в кровь и транспортируются к различным органам и тканям; ПАРАКРИННАЯ И АУТОКРИННАЯ СИСТЕМЫ (простагландины, биогенные амины, гормоны ЖКТ) с помощью различных соединений, которые синтезируются любой клеткой в межклеточное пространство и действуют либо на рядом расположенные клетки (паракринная система), либо на саму себя (аутокринная система). ИММУННАЯ СИСТЕМА через специфические белки (цитокины, антитела). Эндокринная система обеспечивает регуляцию и интеграцию метаболизма в разных тканях в ответ на изменение условий внешней и внутренней среды. Гормоны присутствуют в крови в очень низкой концентрации, и их действие обычно кратковременно. ИЕРАРХИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ. Основные связи между нервной и эндокринной системами регуляции осуществляются с помощью специальных отделов мозга – ГИПОТАЛАМУСА И ГИПОФИЗА. В системе нейрогуморальной регуляции существует своя ИЕРАРХИЯ, вершиной которой является ЦНС. Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют 3 иерархического уровня. Первый уровень – центральная нервная система. Нервные клетки получают сигналы из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса – в результате высвобождаются медиаторы, которые вызывают изменения метаболизма в клетках через внутриклеточные механизмы регуляции. Второй уровень – эндокринная система – включает гипоталамус, гипофиз, перифирические эндокринные железы, а также специализированные клетки некоторых органов и тканей, синтезирующие гормоны и обеспечивающие поступление их в кровь. Третий уровень – внутриклеточный – составляют изменения метаболизма в клетках, происходящих в результате: Изменения активности ферментов (путем активации или ингибирования); Изменения количества ферментов (по механизму индукции или репрессии синтеза белков и изменения скорости их распада); Изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ Существует несколько классификаций, например: По строению Функциональная По механизму действия. Классификация ПО СТРОЕНИЮ. В зависимости от строения все гормоны подразделяются на 3 основные класса: Производные аминокислот – к этому классу относятся гормоны мозгового слоя надпочечников АДРЕНАЛИН и НОРАДРЕНАЛИН и гормоны щитовидной железы ТИРОКСИН и ТРИЙОДТИРОНИН. Синтезируются эти гормоны из фенилаланина и тирозина (во время ответа обязательно написать формулы перечисленных гормонов). Стероиды – к этому классу относятся гормоны стероидной структуры. Они синтезируются из холестерола и имеют стероидное ядро. К этому классу относятся гормоны коркового слоя надпочечников, например КОРТИЗОЛ, АЛДОСТЕРОН и половые гормоны, например, ТЕСТОСТЕРОН. Гормоны белковой природы и пептиды – к этому классу относятся гормоны гипофиза (ТРОПНЫЕ ГОРМОНЫ), гипоталамуса (ЛИБЕРИНЫ И СТАТИНЫ), поджелудочной железы (ИНСУЛИН, ГЛЮКАГОН), паращитовидной железы и др. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ классификация. В зависимости от выполняемой функции выделяют несколько классов – гормоны, регулирующие углеводный и липидный обмен (ИНСУЛИН, ГЛЮКАГОН И ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ), водно-солевой обмен, например, в регуляции обмена кальция и фосфатов важную роль играют ПАРАТГОРМОН, КАЛЬЦИТОНИН И КАЛЬЦИТРИОЛ. ПО МЕХАНИЗМУ ДЕЙСТВИЯ гормоны подразделяются на 2 группы: ЭКСТРАКЛЕТОЧНЫЕ – такие гормоны не проходят через мембрану, они действуют на клетку-мишень через рецепторы, располагающиеся в клеточной мембране. ИНТРАКЛЕТОЧНЫЙ механизм передачи сигналов характерен для гормонов, которые могут проходить через мембрану внутрь клетки-мишени. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ Связывание гормона (первичного мессенджера) с рецептором приводит к изменению конформации рецептора. Эти изменения улавливаются другими макромолекулами. В результате генерируется сигнал, который регулирует клеточный ответ. В зависимости от способа передачи гормонального сигнала СКОРОСТЬ РЕАКЦИЙ МЕТАБОЛИЗМА в клетке меняется в результате изменения АКТИВНОСТИ ферментов или изменения КОЛИЧЕСТВА ферментов (Основные этапы передачи гормональных сигналов в клетки-мишени смотрите на рисунке) ГОРМОН ГОРМОН ↓ ↓ Рецептор (в мембране) Рецептор (внутри клетки) ↓ ↓ G-белок Комплекс гормон-рецептор ↓ ↓ Ферменты (например, аденилатциклаза) Транспорт комплекса гормон- рецептор в ядро ↓ ↓ 2-й посредник (например, цАМФ) Взаимодействие с ДНК ↓ ↓ Протеинкиназы (фосфорилирование белков) Индукция или репрессия синтеза белков ↓ ↓ Изменение АКТИВНОСТИ белков (ферментов) Изменение КОЛИЧЕСТВА белков (ферментов) СТРОЕНИЕ И РОЛЬ НЕКОТОРЫХ ГОРМОНОВ ГОРМОНЫ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ИНСУЛИН – гормон поджелудочной железы., синтезируется β-клетками островков Лангерганса. По строению этот гормон белковой природы, состоит из 2 полипептидных цепей. Цепь А содержит 21 аминокислотный остаток, цепь В – 30 аминокислотных остатков. Обе цепи соединены между собой 2 дисульфидными мостиками. Молекула инсулина содержит также 1 внутрицепочечный дисульфидный мостик в А-цепи. Биосинтез инсулина осуществляется в рибосомах соединенных с эндоплазматическим ретикулумом. Сначала синтезируются неактивные предшественники – препроинсулин и проинсулин. Проинсулин (86 аминокислотных остатков) поступает в аппарат Гольджи, где под действием протеаз расщепляется на 3 пептида (А, В и С). А- и В-цепи образуют активную форму гормона. Главным стимулятором синтеза и секреции инсулина является снижение концентрации глюкозы в крови. Секреция инсулина усиливается также некоторыми аминокислотами (аргинином и лизином), кетоновыми телами и жирными кислотами. Тормозят секрецию инсулина адреналин и некоторые другие гормоны и пептиды. Роль инсулина – этот гормон оказывает анаболическое действие на обмен веществ в организме (усиливает процессы синтеза различных веществ и подавляет процессы распада). Инсулин - главный РЕГУЛЯТОР основных энергоносителей (глюкозы, жирных кислот и аминокислот) В АБСОРТИВНЫЙ ПЕРИОД (так называется промежуток времени во время приема пищи и пищеварения). Этот гормон регулирует постоянный уровень питательных веществ в крови, процессы депонирования и мобилизации энергоносителей в органах, т.е. поддерживает энергетический гомеостаз. Основные органы, обеспечивающие изменения метаболизма в соответствии с ритмом питания, печень, жировая ткань и мышцы. В печени инсулин усиливает процессы: Фосфорилирования глюкозы (повышая активность и синтез глюкокиназы) Усиливает депонирование глюкозы, стимулируя синтез гликогена (гликогенез) Ускоряет гликолиз Повышает скорость пентозофосфатного пути распада глюкозы В жировой ткани стимулирует использование глюкозы для синтеза жирных кислот и жиров. В мышцах под влиянием инсулина усиливается: Транспорт глюкозы в клетки мышечной ткани и депонирование в виде гликогена. Возрастает поступление аминокислот в мышцы и синтез белков. Антагонистами инсулина являются глюкагон, адреналин, кортизол, иодтиронины и соматотропин – их называют КОНТРИНСУЛЯРНЫМИ ГОРМОНАМИ. Они оказывают противоположное действие, обеспечивают мобилизацию эндогенных источников для поддержания жизнедеятельности в ПОСТАБСОРТИВНЫЙ ПЕРИОД (между приемами пищи). 4.1.2.ГЛЮКАГОН – одноцепочечный полипептид, состоит из 29 аминокислотных остатков. Биосинтез происходит в α-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Сначала синтезируется препроглюкагон, затем проглюкагон, который в результате частичного протеолиза превращается в активную форму гормона. По действию на метаболизм является антагонистом инсулина – усиливает мобилизацию гликогена и жиров (распад) в постабсортивный период. Соотношение синтеза и экскреции инсулина и глюкагона называется ИНСУЛИН-ГЛЮКАГОНОВЫМ ИНДЕКСОМ. Его величина зависит от приема пищи – в абсортивный период индекс увеличивается, в постабсортивный – снижается. ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ – ИОДТИРОНИНЫ синтезируютя в составе белка тиреоглобулина. Тиреоглобулин – гликопротеин, содержащий 115 остатков тирозина. В процессе биосинтеза гормонов происходит иодирование остатков тирозина и образование иодтиронинов – тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Наибольшей биологической активностью обладаетТ3 (в 10 раз больше чем у Т4). В крови йодтиронины находятся в связанной форме в комплексе с тироксинсвязывающим белком. Биологической активностью обладает несвязанная с белком фракция гормона.  Роль в обмене. Йодтиронины обладают катаболическим действием – усиливают процессы распада углеводов, липидов, белков и аминокислот, оказывают разобщающее действие на процессы биологического окисления и окислительного фосфорилирования. Йодтиронины регулируют рост и дифференцировку клеток и энергетический обмен. Нарушения функции щитовидной железы: Гиперфункция – Базедова болезнь Гипофункция – кретинизм и микседема. ГОРМОНЫ МОЗГОВОГО СЛОЯ НАДПОЧЕЧНИКОВ Клетками мозгового слоя надпочечников синтезируются катехоламины – дофамин, адреналин и норадреналин. Непосредственный предшественник этих гормонов – тирозин (или фенилаланин). По действию на метаболические процессы адреналин относится к контринсулярным гормонам. Биологические эффекты адреналина и норадреналина затрагивают практически все функции организма. Общее во всех этих эффектах заключается в стимуляции процессов, необходимых для противостояния организма к чрезвычайным (стрессовым) ситуациям.  КОРТИКОСТЕРОИДЫ. Общим предшественником всех кортикостероидов является холестерол. Синтез кортикостероидов стимулируется кортикотропином. При синтезе образуются более 40 различных метаболитов. Основными кортикостероидами, обладающими высокой гормональной активностью, являются КОРТИЗОЛ – главный представитель группы глюкокортикоидов, АЛЬДОСТЕРОН – основной минералкортикоид и АНДРОГЕНЫ (мужские половые гормоны). Биосинтез. На первом этапе из холестерола образуется ПРЕГНЕНОЛОН, затем ПРОГЕСТЕРОН. В результате гидроксилирования прогестерола в положении 17-21-11 образуется КОРТИЗОЛ, а в положении 11 и 21 – АЛЬДОСТЕРОН (смотрите пояснения в рисунке). Стероидные гормоны транспортируются кровью в комплексе со специфическими белками. После действия большинство кортикостероидов превращается 17-кетостероиды и выводится из организма с мочой. Схема синтеза стероидных гормонов  |