Шпоры по БХ. Истмэнергии. Катаболизм, анаболизм. Осне разделы и направления в биохимии. Значение биохимии для биологии и мед
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
железы. Поджелу дочная железа человека-орган пищеварительной системы крупная железа, обладающая внешнесекреторной и внутрисекреторной функциями. Внешнесекреторная функция органа реализуется выделением панкреатического сока, содержащего пищеварительные ферменты. Производя гормоны, поджелудочная железа принимает важное участие в регуляции углеводного, жирового и белкового обмена. Между дольками вкраплены многочисленные группы клеток, не имеющие выводных протоков, — т. н. островки Лангерганса. Островковые клетки функционируют как железы внутренней секреции (эндокринные железы, выделяя непосредственно в кровоток глюкагон и инсулин — гормоны, регулирующие метаболизм углеводов. Эти гормоны обладают противоположным действием глюкагон повышает, а инсулин понижает уровень глюкозы в крови. Островки состоят из клеток — инсулоцитов, среди которых на основании наличия в них различных по физико-химическим и морфологическим свойствам гранул выделяют 5 основных видов - альфа-клетки, продуцирующие глюкагон; -бета-клетки, синтезирующие инсулин -дельта-клетки, образующие соматостатин; клетки, выделяющие ВИП; клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид. Инсулин – гормон пептидной природы, который синтезируется в β- клетках островков Лангерганса поджелудочной железы в виде неактивного предшественника инсулина. Инсулин состоит из 2 полипептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот) и содержит 3 дисульфидные связи, 2 из которых соединяют цепи Аи В, а третья находится вцепи А. В печении почках инсулин гидролизуется ферментом инсулиназой. Сигналом для секреции инсулина из поджелудочной железы в кровь служит повышение уровня глюкозы в абсорбтивный период. Действие инсулина направлено на ускорение анаболических процессов в абсорбтивный период увеличение поступления глюкозы, жирных кислот и аминокислот в ткани, синтеза гликогена в печении мышцах, синтеза жирных кислот и ТАГ в печении жировой ткани, синтеза белков во многих тканях. Кроме того, инсулин по паракринному механизму, тормозит секрецию гормона глюкагона клетками поджелудочной железы. Глюкагон – пептидный гормон, состоящий из 29 аминокислот. Предшественник глюкагона синтезируется клетками поджелудочной железы и превращается в глюкагон в результате частичного протеолиза. Глюкагон - (гормон голода, сигналом для его секреции является снижение уровня глюкозы в крови. Ткани-мишени – печень и жировая ткань. Глюкагон передает сигнал в клетки с помощью аденилатциклазной системы, вызывая увеличение концентрации цАМФ, который активирует протеинкиназу А. В жировой ткани глюкагон активирует ТАГ-липазу и, следовательно, ускоряет мобилизацию жира. Это приводит к увеличению концентрации жирных кислот и глицерола в крови. Глюкагон ускоряет мобилизацию гликогена и синтез глюкозы из аминокислот, лактата и глицерола в печени, а также гидролиз ТАГ в жировой ткани, обеспечивая тем самым энергетическими субстратами разные ткани. Соматостатин препятствует выделению гастрина (белка, выделяемого слизистой оболочкой желудка, вызывающего усиление выделения пищеварительных соков желудком и поджелудочной железой, желудочного сока, пепсина (фермента, разрушающего белки) и уменьшает как эндокринную, таки экзокринную секрецию поджелудочной железы (выделение поджелудочной железой гормонов и пищеварительных соков. ВИП подавляет выделение соляной кислоты и пепсина (фермент желудочного сока) в желудок и расслабляет его мускулатуру, итак же стимулирует образование желчи и поступление воды и микроэлементов в поджелудочную железу. Функция панкреатического полипептида-влияет на содержание гликогена в печении на желудочно-кишечную секрецию, подавляет секрецию панкреатического сока и расслабляет гладкие мышцы желчного пузыря . Гормоны мозгового вещества надпочечников. В мозговом веществе вырабатываются- катехоламины - дофамин, адреналин и норадреналин. По химическому строению катехоламины - 3,4-дигидроксипроизводные фенилэтиламина. Непосредственным предшественником гормонов служит тирозин. Синтез катехоламинов происходит в цитоплазме и гранулах клеток мозгового слоя надпочечников. В гранулах происходит также запасание катехоламинов. Катехоламины поступают в гранулы путём АТФ-зависимого транспорта и хранятся в них в комплексе с АТФ. В одних гранулах содержится адреналин, в других норадреналина в некоторых - оба гормона. При стимуляции содержимое гранул высвобождается во внеклеточную жидкость. Секреция гормонов из гранул происходит путём экзоцитоза. В плазме крови катехоламины образуют непрочный комплекс с альбумином. Адреналин транспортируется в основном к печении скелетным мышцам. Норадреналин образуется в основном в органах, иннервируемых симпатическими нервами (80% от общего количества. Норадреналин лишь в незначительных количествах достигает периферических тканей. Катехоламины действуют на клетки-мишени через рецепторы, локализованные в плазматической мембране. Выделяют 2 главных класса таких рецепторов адренергические и адренергические. Все рецепторы катехоламинов – гликопротеины. Адреналин взаимодействует как с α-, таки с рецепторами норадреналин в физиологических концентрациях главным образом взаимодействует с рецепторами. Взаимодействие гормона с рецепторами активирует аденилатциклазу, тогда как связывание с рецептором её ингибирует. При взаимодействии гормона с рецептором происходит активация фосфолипазы Си стимулируется инозитолфосфатный путь передачи сигнала. Общее во всех этих эффектах заключается в стимуляции процессов, необходимых для противостояния организма чрезвычайным ситуациям. Основная патология мозгового вещества надпочечников - феохромоцитома, опухоль, образованная хромаффинными клетками и продуцирующая катехоламины. Клинически феохромоцитома проявляется повторяющимися приступами головной боли, сердцебиения, потливости, повышением АД и сопровождается характерными изменениями метаболизма. Гормоны коры надпочесников Биологически активные кортикостероиды объединяют в 3 основные класса в зависимости от их преобладающего действия.Кортикостероиды подразделяют на глюкокортикоиды и минералокортикоиды. Кроме кортикостероидов, надпочечники производят также прогестины — прогестерон и гидроксипрогестерон, различные андрогены, в основном слабые, и небольшое количество эстрогенов. Глюкокортикоиды играют важную роль в адаптации к стрессу. Они оказывают разнообразные эффекты, но наиболее важный - стимуляция глюконеогенеза. Основной глюкокортикоид человека - кортизол. Минералокортикоиды необходимы для поддержания уровня Na + и К. Самый активный гормон этого класса - альдостерон. В коре надпочечников образуются предшественники андрогенов, из которых наиболее активный - дегидроэпиандростерон (ДЭА) и слабый - андростендион. Самый мощный андроген надпочечников тестостерон синтезируется в надпочечниках в небольшом количестве. Эти стероиды превращаются в более активные андрогены вне надпочечников. Тестостерон в незначительных количествах может превращаться в надпочечниках в эстрадиол. Общим предшественником кортикостероидов служит холестерол. Дальнейшее превращение прегненолона происходит под действием различных гидроксилаз с участием молекулярного кислорода и NADPH, а также дегидрогеназ, изомераз и лиаз. Эти ферменты имеют различную внутри- и межклеточную лбкализацию. В коре надпочечников различают 3 типа клеток, образующих 3 слоя, или зоны клубочковую, пучковую и сетчатую. Каким именно стероидом окажется конечный продукт, зависит от набора ферментов в клетке и последовательности реакций гидроксилирования. Например, ферменты, необходимые для синтеза альдостерона, присутствуют только в клетках клубочковой зоны, а ферменты синтеза глюкокортикоидов и андрогенов локализованы в пучковой и сетчатой зонах. Синтез кортизола начинается с превращения прегненолона в прогестерон. Эта реакция протекает в цитозоле клеток пучковой зоны коры надпочечников, куда прегненолон транспортируется из митохондрий. Реакцию катализирует 3-β- гидроксистероиддегидрогеназа. В мембранах ЭР при участии 17-α- гидроксилазы происходит гидроксилирование прогестерона по С с образованием 17-гидроксипрогестерона. Этот же фермент катализирует превращение прегненолона в 17-гидроксипрегненолон, от которого далее при участии 17,20- лиазы может отщепляться двухуглеродная боковая цепь с образованием С 19 -стероида - дегидроэпиандростерона. 17 - гидроксипрогестерон служит предшественником кортизола, а дегидроэпиандростерон - предшественником андрогенов. Скорость синтеза и секреции кортизола стимулируются в ответ на стресс, травму, инфекцию, понижение концентрации глюкозы в крови. Синтез минералокортикоидов в клетках клубочковой зоны коры надпочечников также начинается с превращения холестерола в прегненолон, а затем в прогестерон. Прогестерон гидроксилируется вначале по С 21 с образованием 11-дезоксикортикостерона. Следующее гидроксилирование происходит по С, что приводит к образованию кортикостерона, обладающего слабовыраженной глюкокортикоидной и минералокортикоидной активностью.В клетках клубочковой зоны есть митохондриальная 18-гидроксилаза, при участии которой кортикостерон гидроксилируется, а затем дегидрируется с образованием альдегидной группы у С. Главным стимулом для синтеза альдостерона служит ангиотензин II. Кортизол в плазме крови находится в комплексе с глобулином транскортином ив небольшом количестве в свободной форме. Синтез транскортина протекает в печении стимулируется эстрогенами. Альдостерон не имеет специфического транспортного белка, но образует слабые связи с альбумином. Кортизол стимулирует образование глюкозы в печени, усиливая глюконеогенез и одновременно увеличивая скорость освобождения аминокислот - субстратов глюконеогенеза из периферических тканей. В печени кортизол индуцирует синтез ферментов катаболизма аминокислот (аланинаминотрансферазы, триптофанпирролазы и тирозинаминотрансферазы и ключевого фермента глюконеогенеза - фосфоенолпируваткарбоксикиназы). Глюкокортикоиды участвуют в физиологическом ответе на стресс, связанный с травмой, инфекцией или хирургическим вмешательством. Минералокортикоиды стимулируют реабсорбцию Na + в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках почек. Кроме того, они способствуют секреции Кв почках, а также в других эпителиальных тканях потовых железах, слизистой оболочке кишечника и слюнных железах. Острая надпочечниковая недостаточность представляет большую угрозу для жизни, так как сопровождается декомпенсацией всех видов обмена и процессов адаптации. Гормоны передней доли гипофиза Гипофиз секретирует большое количество гормонов, участвующих в регуляции различных биохимических процессов и физиологических функций. В передней доле гипофиза (аденогипофизе) синтезируются так называемые тропные гормоны, стимулирующие синтез и секрецию гормонов других эндокринных желёз или оказывающие влияние на метаболические реакции в других тканях-мишенях. Синтез и секреция гормонов передней доли гипофиза регулируются гормонами гипоталамуса, которые поступают в гипофиз через портальную систему кровеносных сосудов, связывающих гипоталамус и переднюю долю гипофиза. Кроме того, секреция гормонов гипоталамуса и гипофиза регулируется по механизму обратной связи гормонами, продукцию которых они стимулируют в органах-мишенях. В передней доле гипофиза синтезируются гормоны, которые по химическому строению являются пептидами и гликопротеинами. Вырабатываются эффекторные гормоны(гормон роста=соматотропин,пролактин,меланоцитстимулирующий гормон) и тропные гормоны(фолликулостимулирующий гормон,лютеинизирующий гормон,тиреотропный гормон,адренокортикотропный гормон. Гормон роста у всех видов млекопитающих представляет собой одноцепочечный пептид, состоящий из 191 аминокислотного остатка и имеющий 2 внутримолекулярные дисульфидные связи, образованые между остатками цистеина. Регуляция синтеза и секреции гормона роста осуществляется множеством факторов. Основной стимулирующий эффект оказывает соматолиберин, основной тормозящий - гипоталамический соматостатин. Рецепторы гормона роста находятся в плазматической мембране клеток печени, жировой ткани, яичках, жёлтом теле, скелетных мышцах, хрящевой ткани, мозге, лёгких, поджелудочной железе, кишечнике, сердце, почках, лимфоцитах. Активация рецептора гормона роста сопровождается повышением активности тирозинкиназ и фосфолипазы С с последующим повышением уровня ДАГ и ИФ 3 и активацией протеинкиназы С. Основное действие гормона роста направлено на регуляцию обмена белков и процессов, связанных с ростом и развитием организма. Под влиянием гормона роста усиливаются транспорт аминокислот в клетки мышц, синтез белка в костях, хрящах, мышцах, печении других внутренних органах. Пролактин близок по химическому строению гормону роста. Он состоит из 199 аминокислотных остатков, образующих одну полипептидную цепь стремя дисульфидными связями. Рецепторы пролактина присутствуют в клетках многих тканей в печени, почках, надпочечниках, яичках, яичниках, матке и др. тканях. Основная физиологическая функция пролактина - стимуляция лактации. Пролактин индуцирует синтез α- лактальбумина и казеина, активирует синтез фосфолипидов и ТАГ. Синтез и секрецию пролактина стимулируют тиреолиберин, серотонин, окситоцин, ацетилхолин, ингибирующий эффект оказывает дофамин.Тиреотропин, ЛГ и ФСГ - гликопротеины. Основная биологическая функция тиреотропина - стимуляция синтеза и секреции йодтиронинов (Т и Т) в щитовидной железе. Трансдукция сигнала тиреотропина в клетки щитовидной железы происходит через рецепторы плазматической мембраны и активацию аденилатциклазы. Кортикотропин (АКТГ) - пептидный гормон. При стрессе (травма, ожог, хирургическое вмешательство, интоксикация химическими веществами, кровотечение, боль, психическая травма) концентрация АКТГ в крови возрастает во много раз. Механизм действия АКТГ включает взаимодействие с рецептором плазматической мембраны клеток, активацию аденилатциклазы и фосфорилирование белков, участвующих в синтезе кортикостероидов. Эти эффекты усиливаются в присутствии ионов Са 2+ . В клетках коры надпочечников АКТГ стимулирует гидролиз эфиров холестерола, увеличивает поступление в клетки холестерола в составе ЛПНП; стимулирует превращение холестерола в прегненолон; индуцирует синтез митохондриальных и микросомальных ферментов, участвующих в синтезе кортикостероидов. Гормоны задней доли гипофиза Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз, содержит 2 активных гормона - вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ), и окситоцин, коте поступают из гипоталамуса и хранятся здесь.Оба гормона содержат остатки цистеина,связанные дисульфидными связями. Оба гормона образуются в гипоталамусе в нейронах разных гипоталамических ядер в форме прогормонов, из которых в результате посттрансляционной модификации образуются гормон и транспортный пептид нейрофизин. Основные биологические эффекты вазопрессина проявляются через взаимодействие с 2 типами рецепторов. рецепторы расположены в клетках гладкой мускулатуры сосудов в комплексе с фосфолипазой С. Результат трансдукции сигнала в эти клетки - сокращение сосудов. V 2 - рецепторы расположены в клетках почечных канальцев. Взаимодействие вазопрессина с рецепторами активирует аденилатциклазную систему, увеличивая в клетках концентрацию цАМФ и активность протеинкиназы А, обеспечивающее реабсорбцию воды. Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки, а также играет важную роль в стимуляции лактации. Механизм действия гормонов. Мембранный и внутриклеточный типы гормональной регуляции Гормоны – это продукты внутренней секреции, которые вырабатываются специальными железами или отдельными клетками, выделяются в кровь и разносятся по всему организму в норме вызывая определенный биологический эффект. Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором вызывается определенная реакция. Первый этап передачи гормонального сигнала - это обратимое взаимодействие гормонов с белками-рецепторами, которые могут находиться в мембране, цитоплазме или ядре клеток-мишеней. Рецепторы пептидных гормонов и адреналина располагаются на поверхности клеточной мембраны. Рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов находятся внутри клетки. Связывание гормона (первичного посредника) с рецептором приводит к изменению конформации рецептора. Это изменение улавливается другими макромолекулами, те. связывание гормона с рецептором приводит к сопряжению одних молекул с другими (трансдукция сигнала. Таким образом, генерируется сигнал, который регулирует клеточный ответ путём изменения активности или количества ферментов и других белков. В настоящее время различают следующие варианты действия гормонов гормональное, или гемокринное, те. действие на значительном удалении от места образования -изокринное, или местное, когда химическое вещество, синтезированное водной клетке, оказывает действие на клетку, расположенную в тесном контакте с первой, и высвобождение этого вещества осуществляется в межтканевую жидкость и кровь -нейрокринное, или нейроэндокринное (синаптическое и несинаптическое), действие, когда гормон, высвобождаясь из нервных окончаний, выполняет функцию нейротрансмиттера или нейромодулятора, те. вещества, изменяющего обычно усиливающего) действие нейротрансмиттера; -паракринное - разновидность изокринного действия, но при этом гормон, образующийся водной клетке, поступает в межклеточную жидкость и влияет наряд клеток, расположенных в непосредственной близости -аутокринное действие, когда высвобождающийся из клетки гормон оказывает влияние на туже клетку, изменяя ее функциональную активность Передача гормональных сигналов через мембранные рецепторы гормоны (первичные посредники, связываясь с рецепторами на поверхности клеточной мембраны, образуют комплекс гормон- рецептор, который трансформирует сигнал первичного посредника в изменение концентрации особых молекул внутри клетки - вторичных посредников. Вторичными посредниками могут быть следующие молекулы цАМФ, цГМФ, ИФ 3 , Са 2+ , NO. Гормоны, взаимодействие которых с рецептором клетки-мишени приводит к образованию цАМФ, действуют через трёхкомпонентную систему, которая включает белок-рецептор, белок и фермент аденилатциклазу. Образующийся под действием аденилатциклазы цАМФ активирует протеинкиназу А, фосфорилируюшую ферменты и другие белки. Другая система, генерирующая цГМФ как вторичный посредник, сопряжена с гуанилатциклазой. Молекулы цГМФ могут активировать ионные каналы либо активировать цГМФ-зависимую протеинкиназу G, участвующую в фосфорилировании других белков в клетке. Сигнальной молекулой в клетке может служить также оксид азота NO, образующийся в организме из аргинина при участии фермента NO-синтазы, присутствующего в нервной ткани, эндотелии сосудов, тромбоцитах и других тканях. Молекула NO может быстро диффундировать через мембрану эндотелиальных клеток, где она синтезируется, в соседние клетки. Передача сигналов через внутриклеточные рецепторы:стероидные и тиреоидные гормоны связываются с рецепторами внутри клетки и регулируют скорость транскрипции специфических генов. В отсутствие гормона внутриклеточные рецепторы связаны обычно с другими белками в цитозоле или ядре. Например, рецепторы глюкокортикоидов образуют в цитозоле комплекс с шапероном, что препятствует связыванию рецептора с молекулой ДНК.Взаимодействие гормона с центром связывания на С-концевом участке полипептидной цепи рецептора вызывает конформационные изменения и освобождение рецептора от шаперона. |