биохимия. Значение изучаемой темы

• Название: Значение изучаемой темы
• Дата: 20.05.2018
• Размер: 1.04 Mb.
• Имя файла: биохимия.doc
• Тип: Документы; #44360
• страница: 8 из 10

Тема № 8. Биохимия регуляций. Биохимическая диагностика сахарного диабета

Значение изучаемой темы: Является основой для понимания механизмов регуляции в организме и потребуется для изучения курсов патологии, фармакологии и экстремальной медицины. Сахарный диабет – одна из самых распространенных болезней в мире. В основе этой болезни лежит инсулиновая недостаточность, результатом которой является нарушение обмена веществ и многочисленные осложнения. На разработку методов лечения человечество затратило колоссальные средства, но до сих пор сахарный диабет остается неизлечимой болезнью

1. Основные понятия и положения темы

Введение в биохимию регуляций

Задача регуляторных систем – сохранение гомеостаза. Обязательным для регуляции является наличие прямых и обратных связей, с помощью которых осуществляется интеграция и координация. Интеграция – это объединение элементов системы в единое целое.

Координация (соподчинение) – это подчинение менее важных элементов системы более важным элементам. Интеграция и координация – это две стороны процесса регуляции.

Различают:

1. 
   Внутриклеточную регуляцию (ауторегуляцию).
   
2. 
   Дистантную регуляцию (межклеточную).
   

1.1. Механизмы клеточной ауторегуляции

1.1.1. Компартментализация (мембранный механизм.

Роль мембран состоит в следующем:

а) мембраны делят клетки на отсеки и в каждом из них осуществляются свои процессы;

б) мембраны обеспечивают активный транспорт и регулируют потоки молекул в клетке и из клетки;

в) в мембраны встроены ферменты;

г) мембраны защищают клетку от внешних воздействий.

Воздействием на функции мембран клетка может регулировать тот или иной процесс.

1.1.2. Изменение активности ферментов.

Механизмы изменения активности ферментов:

а) аллостерический;

б) химическая модификация;

в) взаимодействие белок-белок;

г) конкурентное ингибирование.

1.1.3. Изменение количества ферментов путем воздействия на биосинтез белков (индукция и репрессия белков).

1.2. Классификация межклеточных регуляторов

1. 
   Анатомо-физиологическая (по способу доставки регулятора к мишени):
   

а) Гормоны – межклеточные регуляторы, доставляемые к клеткам-мишеням током крови. Вырабатываются в эндокринных железах или рассеянных железистых клетках.

б) Нейрогормоны вырабатываются нервными клетками и выделяются в синаптическую щель, то есть в непосредственной близости от клетки-мишени. Нейрогормоны делятся на медиаторы и модуляторы. Медиаторы обладают непосредственным пусковым эффектом. Модуляторы изменяют эффект медиаторов. Примерами медиаторов являются ацетилхолин и норадреналин; модуляторов – -аминомасляная кислота, дофамин и другие.

в) Локальные гормоны – это межклеточные регуляторы, действующие на близлежащие к месту их синтеза клетки. Локальные гормоны выделяются в межклеточную жидкость. Пример: гормоны, производные полинена-сыщенных жирных кислот.

2. 
   Классификация по широте действия:
   

а) Гормоны универсального действия действуют на все ткани организма (например, катехоламины, глюкокортикостероиды).

б) Гормоны направленного действия действуют на определенные органы-мишени (например, АКТГ действует на кору надпочечников).

3. 
   Классификация по химическому строению:
   

а)Белково-пептидные гормоны:

- олигопептиды (кинины, АДГ);

- полипептиды (АКТГ, глюкагон);

- белки (СТГ, ТТГ, ГТГ).

б) Производные аминокислот:

- катехоламины и йодтиронины - образуются из тирозина;

- ацетилхолин - образуется из серина;

- серотонин, триптамин, мелатонин - образуются из трипто-фана.

в)Липидные гормоны:

- стероидные гормоны (гормоны коры надпочечников и поло-вые гормоны);

- производные полиненасыщенных жирных кислот (проста-гландины, тромбоксаны, лейкотриены).

1.3. Механизмы действия межклеточных регуляторов

Все межклеточные регуляторы (в дальнейшем, гормоны) управляют только путем вмешательства в ауторегуляцию клетки. Обязательным участником гормонального влияния является рецептор.

Рецепторы – это белковые молекулы, специфически связывающие данный гормон, в результате чего возникает какой-либо эффект.

Гормон начинает свое действие с соединения с рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс.

Гормон и рецептор имеют одинаковое значение. Эффект зависит от каждого из них в равной степени.

Рецепторы могут находиться внутри клетки, а также на клеточной мембране.

1.3.1. Механизм действия гормонов через внутриклеточные рецепторы.

Гормон проникает в клетку, связывается с рецептором. Образованный таким образом гормон-рецепторный комплекс перемещается в ядро и действует на генетический аппарат клетки. В результате меняется процесс транскрипции, а в дальнейшем, синтез белков. Таким образом, данные гормоны влияют на количество ферментов в клетке.

1.3.2. Механизм действия гормонов через рецепторы плазматических мембран

В этом случае гормон не проникает в клетку, а взаимодействует с рецептором на поверхности мембраны. Далее, возможны два варианта событий:

1. 
   Первый вариант – с рецептором связан фермент, который из специфического субстрата образует второй посредник. Второй посредник
   

далее связывается со своим рецептором в клетке. Чаще всего рецептором посредника является протеинкиназа, которая за счет фосфата АТФ, фосфорилирует белки. В результате изменяются их свойства, возникает биохимический и физиологический эффект.

2. 
   Второй вариант – рецептор связан не с ферментом мембраны, а с ионным каналом. При связывании гормона с рецептором, канал открывается, ион поступает в клетку и выполняет функции второго посредника.
   

Хорошо изученными вторыми посредниками являются циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ) и Ca²⁺.

Механизм действия гормонов через цАМФ

Когда соответствующий гормон связывается с рецептором, в мембране активируется фермент аденилатциклаза, который из АТФ образует цАМФ. цАМФ является аллостерическим активатором протеинкиназы, которая фосфорилирует белки и изменяет их свойства. Например, фосфорилирование фосфорилазы приводит к повышению ее активности, а фосфорилирование гликогенсинтетазы – к снижению. цАМФ расщепляется до АМФ фосфодиэстеразой.

Содержание цАМФ в клетке увеличивают: глюкагон, катехоламины (через -рецепторы), антидиуретический гормон, гистамин (Н₂-рецепторы), простагландин-Е, простациклин, тиреотропный гормон, АКТГ, холерный токсин.

Содержание цАМФ в клетке снижают: ацетилхолин (М-холинорецепторы), катехоламины (₂-рецепторы), соматостатин, ангиотензин-II, опиаты, коклюшный токсин.

Функции цАМФ

Как второй посредник участвует в регуляции:

• 
  проницаемости мембран;
  
• 
  синтеза макромолекул;
  
• 
  активности ферментов;
  
• 
  процессов деления;
  
• 
  в нейронах – увеличения возбудимости;
  
• 
  в сердце – стимуляции;
  
• 
  в гладких мышцах – расслабления;
  
• 
  в железах – увеличения секреции;
  
• 
  изменения иммунных реакций;
  
• 
  дезагрегации тромбоцитов.
  

Механизм действия гормонов через Са²⁺

В невозбужденной клетке концентрация кальция 10^-7М. При возбуждении концентрация кальция возрастает до 10^-6–10^-5М. Источниками кальция для этого являются: межклеточная жидкость (содержание кальция – 10^-3М), эндоплазматический ретикулум (тоже содержание кальция – 10^-3М).

Когда гормон связывается с рецептором, в мембране открывается кальциевый канал. В результате содержание кальция в клетке возрастает. Кальций связывается с белком клеток – кальмодулином, образуется комплекс, который может действовать непосредственно на белки, вызывая эффекты, или действовать на кальмодулин-зависимую протеинкиназу. Эта протеинкиназа фосфорилирует белки, в результате изменяются их свойства.

Са²⁺ в качестве второго посредникавыполняет те же функции, что и цАМФ, за исключением того, что в гладких мышцах вызывает сокращение, тромбоцитах – агрегацию.

Содержание кальция в клетке повышают: катехоламины через ₁-рецепторы, ацетилхолин через М-холинорецепторы, гистамин через Н₁-рецепторы, тромбоксан, ангеотензин-II.