Лекция по биохимии_8. Биохимия Гормоны Гормоны. Биохимия гормонов Гормоны биологическая роль в организме биохимия

Биохимия гормонов, их химический состав и функции настолько сложны, что составили отдельную отрасль биологической химии, сложившейся, как наука, в начале прошлого столетия.

Важность изучения механизма воздействия гормонов

Практически все гормоны участвуют в естественном метаболизме человеческого организма, выполняя при этом сигнальные и регуляторные функции, в любых его процессах.

Механизм, с помощью которого биологически активные химические вещества, вырабатываемые в клетках одних органов тела, влияют, посредством химических реакций, на деятельность других клеток и органов настолько же сложен, насколько и до сих пор не изучен. Непосредственное на жизнедеятельность человеческого организма неоспорима, но знаний о них пока недостаточно, чтобы в должной мере ими управлять.

Структура уже изученных гормонов показала, что они обладают общими свойствами, как и другие сигнальные молекулы, и служат источником передачи информации. Почему некоторые из них собраны в отдельные железы, притом, что другие циркулируют по организму, почему одна железа вырабатывает несколько видов различных биологически активных веществ, какие именно химические вещества оказывают влияние на запуск сложного механизма цепной реакции, еще предстоит изучать.

В тот момент, когда человечество научится управлять, с достоверной точностью, деятельностью гормонов в отдельном организме, откроется новая страница в его науке, и истории.

Эндокринная система человеческого организма

Только в середине прошлого столетия были открыты гормоны и витамины, и изучены реакции, которые обеспечивают клеткам энергетический потенциал. Деятельность эндокринной системы, которая их синтезирует, и регулирует поставляемость к необходимым зонам воздействия посредством циркулирующих жидкостей, распространяется по всему организму человека.

Биология, изучающая гландулярный аппарат, осуществляет общее изучение структуры, но, для того, чтобы исследовать весь механизм взаимодействия, включая свободно транспортируемые компоненты деятельности эндокринных желез, потребовались совместные усилия двух наук, на грани которых появилась биохимия. Изучение деятельности гормонов имеет огромное значение, потому что занимает важнейшее место в работе организма, и осуществлении его жизненных функций.

В процессе жизнедеятельности эндокринная система:

• обеспечивает координацию органов и структур;
• участвует практически во всех химических процессах;
• стабилизирует деятельность относительно условий внешней среды;
• контролирует развитие и рост;
• отвечает за половую дифференциацию;
• превалирующе влияет на репродуктивную функцию;
• выступает одним из генераторов человеческой энергии;
• формирует психоэмоциональные реакции и поведение.

Все это обеспечивает сложная по структуре система, состоящая из гландулярного аппарата, и диффузной части в виде эндокринных клеток, рассеянных по организму. Воздействие на рецептор определенного раздражителя приводит к сигналу, посылаемому центральной нервной системой в , продуцирующий соответствующий посыл в гипофиз.

Передает команду тропным гормонам, которые выделяет для этой цели, и рассылает их в другие железы. Те, в свою очередь, вырабатывают собственных агентов, выбрасывая их в кровь, где происходит химическая реакция от взаимодействия с определенными клетками.

Многообразие и вариабельность обеспечиваемых функций, и провоцируемых реакций, заставляет эндокринную систему вырабатывать значительный ассортимент химически и биологически активных веществ абсолютно различного типа воздействия, которые, для простоты их осознания, описываются под общим собирательным термином гормоны.

Виды гормонов и их функции

Перечисление всех вырабатываемых человеческим организмом невозможно, хотя бы потому, что не все из них еще выявлены и изучены. Однако, и известных человеку веществ достаточно для очень длинного списка. Передняя доля гипофиза продуцирует:

• гормон роста (соматропин);
• меланин, отвечающий за красящий пигмент;
• тиреотропный гормон, регулирующий деятельность щитовидной железы;
• пролактин, который отвечает за деятельность грудных желез и лактацию.

Лютеинизирующий и фолликулостимулирующий стимулируют половые железы, и поэтому отнесены к гонадотропинам. Задняя доля гипофиза вырабатывает:

• , поддерживающий в норме кровеносные сосуды;
• окситоцин, вызывающий тонус матки.

У многих гормонов основная функция не является единственной, и они обеспечивают дополнительно некоторые процессы.

Щитовидная железа вырабатывает:

• тиреоидиные гормоны, отвечающие за синтез белка и распад питательных веществ. Обмен углеводов, и стимуляция естественного метаболизма осуществляется с их участием и взаимодействием с другими химическими соединениями;
• кальцитонин, который ранее ошибочно считали продуктом деятельности паращитовидных желез, тоже вырабатывается в щитовидной железе, и отвечает за уровень кальция, а его гипервыработка, или недостаток, могут стать причиной серьезных патологий.

Другие гормонопродуцирующие органы

Мозговой слой надпочечников вырабатывает адреналин, обеспечивающий реакцию организма на опасность, и, соответственно, выживаемость самого организма. Это далеко не единственная функция адреналина, если рассматривать его взаимодействие в химических реакциях с другими биологически активными веществами.

Которые вырабатывает кора надпочечников, еще более многообразны:

• глюкокортикоиды влияют на обмен веществ и иммунную деятельность;
• минералокортикоиды поддерживают солевой баланс;
• андрогены и эстрогены выступают в роли половых стероидов.

Вырабатывают также семенники, а яичники вырабатывают эстрогены и прогестерон. Они готовят матку к оплодотворению.

Поджелудочная железа вырабатывает инсулин и глюкагон, несущие ответственность за уровень глюкозы в крови, осуществляют регуляцию посредством химических реакций.

Желудочно-кишечные гормоны – , холецистокинин, секретин и панкреозимин являются ответом слизистой ЖКТ на специфическую стимуляцию, и обеспечивают переваривание пищи. Нервные клетки синтезируют группу нейрогормонов, представляющих собой гормоноподобные вещества. Это химические соединения, которые стимулируют, или подавляют деятельность других клеток.

Структура некоторых из них изучена относительно хорошо, и применяется для регуляции секреторных механизмов, в виде готовых лекарственных средств. Многие гормоны удалось с этой целью синтезировать, однако, это все еще непаханое поле для научной деятельности, творческих экспериментов, и будущих монографий исследователей.

Несомненно, что дальнейшее исследование биохимических взаимодействий, и деятельности эндокринных желез, принесет значительную пользу для излечения многих наследственных заболеваний и патологий.

Классификация гормонов

На сегодняшний день науке известно более ста видов различных гормонов, и их многообразие служит серьезным препятствием для сколько-нибудь обоснованной номенклатурной классификации. Четыре распространенные гормональные типологии составлены по различным классифицирующим признакам, и ни одна не дает достаточно полного представления.

Наиболее распространена классификация по месту синтезирования, которая относит активные вещества к продуцирующей железе. Несмотря на то, что это очень удобно людям, не имеющим к биохимии гормонов, как к науке, никакого отношения, место выработки не вполне дает представление о строении и характере биологического компонента эндокринной системы.

Классификация по химическому строению еще более запутывает дело, потому что условно делит гормоны на:

• стероиды;
• белково-пептидные вещества;
• производные жирных кислот;
• производные аминокислот.

Но это условное деление, потому что одинаковые химические соединения выполняют различные биологические функции, и это затрудняет понимание механизма взаимодействий.

Функциональная классификация делит гормоны на:

• эффекторные (действующие на одиночную мишень);
• тропные, отвечающие за выработку эффекторных;
• рилизинг-гормоны, которые продуцируют синтез тропных и других гипофизарных гормонов.

Основной классификацией, которой можно руководствоваться в понимании биохимии гормонов, является их подразделение по биологическим функциям:

• липидный, углеводный и аминокислотный обмен;
• кальциево-фосфатный обмен;
• метаболический обмен в гормонопродуцирующих клетках;
• контроль и обеспечение деятельности репродуцирующей функции.

Химический состав биологических веществ, условно соотнесенных в терминологическую группу под общим название гормоны, отличается своеобразием строения, которое обусловлено выполняемыми функциями.

Структурное строение и биосинтез

Строение гормонов – тема довольно общая, потому что многие из них образуются специализированными клетками, и синтезируются в различных железах эндокринной системы. Структура отдельного гормона обусловлена как химическими веществами в нее входящими, так и качественным производным реакций, в которые вступает каждый отдельно взятый реагент.

Большинство эндокринных желез вырабатывает по нескольку химически и биологически активных веществ, каждое из которых имеет индивидуальное строение, и соответствующие этому обустройству функциональные обязанности. Дефекты в структуре гормона могут быть причиной системных, или наследственных заболеваний, и нарушать осуществление метаболизма, деятельность их рецепторов, деструктурировать механизм передачи сигнала в эффект-мишени.

По химическому строению гормоны делятся на 3 основные большие группы:

• белково-пептидные;
• смешанные, не относящиеся к первым двум.

Структура белковых гормонов состоит из аминокислот, которые связаны пептидными связями, а полипептидными называются те, что состоят из менее чем 75 аминокислот. Те из них, что содержат углеводные остатки, носят собственное название – гликопротеины.

Несмотря на сходную структуру, белковые гормоны продуцируются различными железами и ничего общего по месту воздействия, или его механизму, и даже по размерам, и строению молекул не имеют. К белковым относятся:

• рилизинг-гормоны;
• обменные;
• тканевые;
• гипофизарные.

Структура большинства белковых гормонов на сегодняшний день расшифрована, и продуцируется в виде синтетических, используемых для лечебных мероприятий средств.

Стероиды образуются только в надпочечниках (коре), и половых железах, и содержат циклопентанпергидрофенантреновое ядро. Все стероиды являются производными холестерина, и самыми известными их представителями являются кортикостероиды.

Многие стероиды также синтезированы в научных лабораториях. Третья группа, в некоторых источниках именуемая амины, практически не поддается каким-либо обобщающим характеристикам, потому что содержит и пептидные группы, и химических посредников, вроде окиси азота, и длинноцепочечные жирные кислоты, и производные аминов. Химический состав смешанной группы, безусловно, нельзя свести только к аминам, потому что в нее условно внесены многие химические производные.

Механизм действия и его особенности

Выполняемые гормонами функции, настолько многообразны, что их сложно даже сложно представить непосвященному воображению:

• пролиферативные процессы, которые они регулируют в совмещенных и чувствительных к ним тканях;
• развитие вторичных половых признаков;
• действие сократительных мускулов;
• интенсивность метаболического обмена, его ход;
• адаптация, посредством химических реакций сразу в нескольких системах, к меняющимся условиям внешней среды;
• психоэмоциональное возбуждение и действие определенных органов.

Все это осуществляется посредством определенных механизмов взаимодействия. Их механизмы взаимодействия, несмотря на разное химическое строение биологически и химически активных веществ, имеют некоторые сходные особенности.

Гормоны, биохимия которых направлена на осуществление нескольких десятков видов реакций, взаимодействуют с мишенями в клеточном ядре, или после присоединения к клеточной мембране. Эффект взаимодействия обеспечивается только в том случае, если гормон соединился с рецептором, и привел в действие его механизм. В некоторых исследованиях рецептор сравнивается с замком, ключом которого и является гормон.

Только тесное взаимодействие, поворот ключа, открывает закрытый, до поры до времени, замок. Немаловажным в этом примере является и соответствие гормона рецептору.

Механизм взаимодействия гормонов и других структур

Активность синтеза, дерепрессии, трансляции и транскрипции, обусловливает интенсивность обмена веществ. Действие гормонов на процессы, в которые вовлекаются ферменты, подтверждается, или блокируется цитостатиками, имеющимися в клетке.

Информационная РНК выполняет роль второго посредника, в обеспечении ферментативной активности. Будучи производными эндокринных желез, которые выделяются в кровь, они достигают очень низкой концентрации в циркулирующей жидкости, и только наличие специфических рецепторов позволяет мишени улавливать направленный к ней активатор.

Современные исследования позволили установить наличие специализированных активных веществ, которые отвечают за синтез и репродукцию гормонов, необходимых организму, а участие гормонов и нейрогормонов, действующих через нервные ткани для передачи нервных импульсов, происходит через разные механизмы.

Гормоны взаимодействуют с моторной концевой пластинкой, в то время, как нейрогормоны проходят транспортными путями ЦНС, или через портальную систему гипофиза.

Гормональный механизм взаимодействия обусловлен не только химическим строением активного вещества, но и способом его транспортировки, транспортными путями и местом, где гормон синтезируется.

Механизм действия является четкой системой осуществления контакта и влияния на клеточную мембрану, или ядро, обусловленной биохимическими реакциями и информацией, заложенной на генетическом уровне.

Несмотря на существенную разницу в строении гормонов, механизме передачи, и собственно, рецептора, некоторые общие моменты в этом процессе несомненно наличествуют. Фосфорилирование белков является несомненным участником передачи сигнала. Активация, и ее прекращение происходит с помощью специальных механизмов регуляции, в которых имеется несомненный момент отрицательной обратной связи.

Гормоны – гуморальные регуляторы функций организма, причем основных его специфических функций, и их задачей является поддержание его физиологического равновесия, с помощью специальных химических и биохимических реакций.

Биохимические механизмы передачи сигнала и воздействия на клетку-мишень

Белок-рецептор, имеет на одном из своих доменов, участок, который по своему составу комплементарен составляющей сигнальной молекулы. Определяющим в процессе взаимодействия становится момент, когда часть сигнальной молекулы подтверждена в относительном тождестве, и сопровождается моментом, схожим с образованием фермент-субстратного сообщества.

Механизм этой реакции изучен недостаточно хорошо, равно, как и большинство рецепторов. Биохимии гормонов известно лишь, что в момент установления комплементарности между рецептором, и частью сигнальной молекулы, устанавливаются гидрофобные и электростатические взаимодействия.

В момент, когда белок-рецептор связывается с комплексом сигнальной молекулы, происходит биохимическая реакция, которая и запускает весь механизм, внутриклеточные реакции, иногда весьма специфического свойства.

Практически все эндокринные нарушения базируются на утрате способности клеточного рецептора распознавать сигнал, или осуществлять стыковку с сигнальными молекулами. Причиной таких нарушений могут быть как генетические изменения, так и выработка организмом специфических антител, или недостаточность синтеза рецепторов.

Если стыковка все же благополучно состоялась, то начинается процесс взаимодействия, который, в изученном на сегодняшний день формате, дифференцируется по двум типам:

• липофильному (рецептор находится внутри клетки-мишени);
• гидрофильному (месторасположение рецептора в наружной мембране).

Какой механизм передачи избирается в конкретном случае, зависит от способности молекулы гормона проникать через липидный слой клетки-мишени, или, если ее величина этого не позволяет, или она полярна, осуществлять связь снаружи. В клетке находятся вещества-посредники, которые обеспечивают передачу сигнала и регулируют активность ферментных групп внутри мишени.

На сегодня известно об участии в механизме урегулирования циклических нуклеотидов, инозитолтрифосфата, протеинкиназы, кальмодулина (белка, связывающего кальций), ионов кальция, и некоторых ферментов, участвующих в фосфорилировании белков.

Биологическая роль гормонов в организме

Гормоны играют огромную роль в обеспечении жизнедеятельности человеческого организма. Об этом свидетельствует тот факт, что нарушение выработки определенного гормона эндокринными железами, способно привести к появлению у человека серьезных патологий как врожденных, так и приобретенных.

Избыток, или недостаточная выработка гормона в человеческом теле нарушает нормальный, физиологический процесс его жизни, и создают конкретное ухудшение физического, или психоэмоционального состояния. Дисфункция паращитовидной железы создает проблемы с опорно-двигательным аппаратом, влияет на костную систему, нарушает работу печени и почек.

В отличном от нормы количестве приводит к психическим расстройствам, кальцинации стенок сосудов, или даже внутренних органов. Головные боли, мышечные судороги, учащение ритма сердца – все это последствия сбоя в работе только одной из эндокринных желез. Ненормальная выработка гормонов коры надпочечников:

• лишает человека возможности подготовиться к стрессовому состоянию;
• нарушает обмен углеводов;
• приводит к патологической беременности, негативным ее протеканиям, выкидышам;
• половому бесплодию.

• регулируют процесс пищеварения;
• выработку инсулина;
• активируют процесс расщепления жиров;
• повышают уровень глюкозы в крови.

Гипофиз влияет на образование , лютеинизирующего гормона, влияющего на репродуктивную функцию, отвечает за нормальное развитие человеческого организма во все его периоды.

Все виды обмена, рост и развитие, репродуктивная функция, генетическая информация, формирование плода во внутриутробном развитии, процесс овуляции и зачатия, гомеостаз, адаптация к внешней среде – вот только некоторые из процессов, обеспечение механизма которых возложено на гормоны.

Внешние и общие симптомы гормонального сбоя

Биохимия гормонов – наука, выделенная в самостоятельное изучение, и это обусловлено той важной ролью, которую гормоны играют в организме. Ее невозможно переоценить, потому что от нормального гормонального фона зависит и жизненный цикл, и работоспособность, и психоэмоциональное состояние. Неполадки с воспроизводством гормонов легко диагностируются даже без проведения специальных анализов, потому что человека начинают сопровождать:

• головные боли;
• нарушения нормального, полноценного сна;
• циклические, или спонтанные перепады настроения;
• необоснованная агрессия и перманентная раздражительность;
• приступы внезапной паники и страха.

Все это прямое следствие нарушения гормональной выработки, и эти тревожные симптомы служат сигналом для обращения к врачу. Выработка, и биохимия гомонов – сложные процессы, которые зависят от многих составляющих, в том числе, и от наследственных факторов. Изучение этих процессов способно оказать значительную помощь современной медицине, поэтому биохимии гормонов и уделяется такое пристальное внимание.

Доказано, что число человеческих гормонов даже больше, чем сто с лишним, изученных на сегодняшний день, а механизмы рецепторной связи и нейрогуморальные реакции все еще требуют самого пристального изучения.

Только после расшифровки анализов специалист может приступать к лечению гормональных нарушений, и регулировать деятельность человеческого организма с помощью гормональных препаратов, разработать и синтезировать которые в огромной степени позволила биохимия гормонов, наука, созданная на грани биологии, химии и медицины, и являющаяся одним из самых перспективных биохимических направлений на сегодняшний день.

Дальнейшее ее развитие может привести к предотвращению старения, препятствованию появления генетических уродств, излечению раковых опухолей, решению многих глобальных проблем человеческого здоровья.

Организм человека существует как единое целое благодаря системе внутренних связей, которая обеспечивает передачу информации от одной клетки к другой в одной и той же ткани или между разными тканями. Без этой системы невозможно поддерживать гомеостаз. В передаче информации между клетками в многоклеточных живых организмах, принимают участие три системы: ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА (ЦНС), ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА (ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ) и ИММУННАЯ СИСТЕМА.

Способы передачи информации во всех названных системах - химические. Посредниками при передаче информации могут быть СИГНАЛЬНЫЕ молекулы.

К таким сигнальным молекулам относятся четыре группы веществ: ЭНДОГЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (медиаторы иммунного ответа, факторы роста и др.), НЕЙРОМЕДИАТОРЫ, АНТИТЕЛА (иммуноглобулины) и ГОРМОНЫ.

Б И О Х И М И Я Г О Р М О Н О В

ГОРМОНЫ - это биологически активные вещества, которые синтезируются в малых количествах в специализированнных клетках эндокринной системы и через циркулирующие жидкости (например, кровь) доставляются к клеткам-мишеням, где оказывают свое регулирующее действие.

Гормоны, как и другие сигнальные молекулы, обладают некоторыми общими свойствами.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ.

1) выделяются из вырабатывающих их клеток во внеклеточное пространство;

2) не являются структурными компонентами клеток и не используются как источник энергии.

3) способны специфически взаимодействовать с клетками, имеющими рецепторы для данного гормона.

4) обладают очень высокой биологической активностью - эффективно действуют на клетки в очень низких концентрациях (около 10 -6 - 10 -11 моль/л).

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ.

Гормоны оказывают влияние на клетки-мишени.

КЛЕТКИ-МИШЕНИ - это клетки, которые специфически взаимодействуют с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов. Эти белки-рецепторы располагаются на наружной мембране клетки, или в цитоплазме, или на ядерной мембране и на других органеллах клетки.

БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА ОТ ГОРМОНА В КЛЕТКУ-МИШЕНЬ.

Любой белок-рецептор состоит, минимум из двух доменов (участков), которые обеспечивают выполнение двух функций:

- "узнавание" гормона;

Преобразование и передачу полученного сигнала в клетку.

Каким образом белок-рецептор узнает ту молекулу гормона, с которой он может взаимодействовать?

Один из доменов белка-рецептора имеет в своем составе участок, комплементарный какой-то части сигнальной молекулы. Процесс связывания рецептора с сигнальной молекулой похож на процесс образования фермент-субстратного комплекса и может определяется величиной константы сродства.

Большинство рецепторов изучены недостаточно, потому что их выделение и очистка очень сложные, а содержание каждого вида рецепторов в клетках очень низкое. Но известно, что гормоны взаимодействуют со своими рецепторами физико-химическим путем. Между молекулой гормона и рецептором формируются электростатические и гидрофобные взаимодействия. При связывании рецептора с гормоном происходят конформационные изменения белка-рецептора и комплекс сигнальной молекулы с белком-рецептором активируется. В активном состоянии он может вызывать специфические внутриклеточные реакции в ответ на принятый сигнал. Если нарушен синтез или способность белков-рецепторов связываться с сигнальными молекулами, возникают заболевания - эндокринные нарушения. Есть три типа таких заболеваний:

1. Связанные с недостаточностью синтеза белков-рецепторов.

2. Связанные с изменением структуры рецептора - генетических дефекты.

3. Связанные с блокированием белков-рецепторов антителами.

Глава VI . БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

§ 17. ГОРМОНЫ

Общие представления о гормонах

Слово гормон происходит от греч. гормао - возбуждать.

Гормоны – это органические вещества, выделяемые железами внутренней секреции в небольших количествах, транспортируемые кровью к клеткам-мишеням других органов, где они проявляют специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Некоторые гормоны синтезируются не только в эндокринных железах, но и клетками других тканей.

Для гормонов характерны следующие свойства:

a) гормоны секретируются живыми клетками;

b) секреция гормонов осуществляется без нарушения целостности клетки, они поступают непосредственно в кровяное русло;

c) образуются в очень малых количествах, их концентрация в крови составляет 10 -6 – 10 -12 моль/л, при стимуляции секреции кокого-либо гормона его концентрация может возрасти на несколько порядков;

d) гормоны обладают высокой биологической активностью;

e) каждый гормон действует на определенные клетки-мишени;

f) гормоны связываются со специфическими рецепторами, образуя гормон-рецепторный комплекс, который определяет биологический ответ;

g) гормоны имеют небольшой период полужизни, обычно несколько минут и не более одного часа.

Гормоны по химическому строению делятся на три группы: белковые и пептидные гормоны, стероидные гормоны и гормоны, являющиеся производными аминокислот.

Пептидные гормоны представлены пептидами с небольшим числом аминокислотных остатков. Белки-гормоны содержат до 200 аминокислотных остатков. К их числу относятся гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и др. Большинство белковых гормонов синтезируются в виде предшественников – прогормонов , не обладающих биологической активностью. В частности, инсулин синтезируется в виде неактивного предшественника препроинсулина , который в результате отщепления 23 аминокислотных остатков со стороны N-конца превращается в проинсулин и при удалении еще 34 аминокислотных остатков – в инсулин (рис. 58).

Рис. 58. Образование инсулина из предшественника.

К производным аминокислот относятся гормоны адреналин, норадреналин, тироксин, трииодтиронин. К стероидным принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

Регуляция секреции гормонов

Верхнюю ступень в регуляции секреции гормонов занимает гипоталамус – специализированная область мозга (рис. 59). Этот орган получает сигналы из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд регуляторных гипоталамических гормонов. Их называют рилизинг-факторы . Это пептидные гормоны, состоящие из 3 – 15 аминокислотных остатков. Рилизинг-факторы поступают в переднюю долю гипофиза – аденогипофиз, расположенный непосредственно под гипоталамусом. Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какого-либо одного гормона аденогипофиза. Одни рилизинг-факторы стимулируют секрецию гормонов, их называют либеринами , другие, наоборот, тормозят, это – статины . В случае стимуляции гипофизом в кровь выделяются так называемые тропные гормоны , стимулирующие деятельность других желез внутренней секреции. Те в свою очередь начинают выделять собственные специфические гормоны, которые воздействуют на соответствующие клетки-мишени. Последние в соответствии с полученным сигналом вносят коррективы в свою деятельность. Надо отметить, что циркулирующие в крови гормоны в свою очередь тормозят деятельность гипоталамуса, аденогипофиза и желез, в которых они образовались. Такой способ регуляции носит название регуляции по принципу обратной связи .

Рис. 59. Регуляция секреции гормонов

Интересно знать! Гипоталамические гормоны, по сравнению с другими гормонами, выделяются в наименьших количествах. Например, для получения 1 мг тиролиберина (стимулирующего деятельность щитовидной железы) потребовалось 4 т ткани гипоталамуса.

Механизм действия гормонов

Гормоны отличаются по своему быстродействию. Одни гормоны вызывают быстрый биохимический или физиологический ответ. Например, печень начинает выделять глюкозу в кровь после появления адреналина в кровяном русле уже через несколько секунд. Ответ же на действие стероидных гормонов своего максимума достигает через несколько часов и даже дней. Столь значительные различия в скорости ответа на введение гормона связаны с различным механизмом их действия. Действие стероидных гормонов направлено на регуляцию транскрипции. Стероидные гормоны легко проникают через клеточную мембрану в цитоплазму клетки. Там они связываются со специфическим рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс. Последний, попадая в ядро, взаимодействует с ДНК и активирует синтез иРНК, которая далее транспортируется в цитоплазму и инициирует синтез белка (рис. 60.). Синтезированный белок определяет биологический ответ. Аналогичным механизмом действия обладает и гормон щитовидной железы тироксин.

Действие пептидных, белковых гормонов и адреналина направлено не на активацию синтеза белка, а на регуляцию активности ферментов или других белков. Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися на поверхности клеточной мембраны. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс запускает серию химических реакций. В результате происходит фосфорилирование некорых ферментов и белков, вследствие которого изменяется их активность. В итоге наблюдается биологический ответ (рис. 61).

Рис. 60. Механизм действия стероидных гормонов

Рис. 61. Механизм действия пептидных гормонов

Гормоны – производные аминокислот

Как отмечалось выше, к гормонам, являющимся производными аминокислот, относятся гормоны мозгового слоя надпочечников (адреналин и норадреналин) и гормоны щитовидной железы (тироксин и трииодтиронин) (рис. 62). Все эти гормоны являются производными тирозина.

Рис. 62. Гормоны – производные аминокислот

Органами–мишенями адреналина являются печень, скелетные мышцы, сердце и сердечно-сосудистая система. Близок по структуре к адреналину и другой гормон мозгового слоя надпочечников – норадреналин. Адреналин ускоряет ритм сердца, повышает кровяное давление, стимулирует расщепление гликогена печени и увеличивает содержание глюкозы в крови, обеспечивая, таким образом, мышцы топливом. Действие адреналина направлено на то, чтобы подготовить организм к экстремальным условиям. В состоянии тревоги концентрация адреналина в крови может увеличиться почти в 1000 раз.

Щитовидная железа, как отмечали выше, секретирует два гормона – тироксин и трииодтиронин, их соответственно обозначают Т 4 и Т 3 . Главным результатом действия этих гормонов является увеличение скорости основного обмена.

При повышенной секреции Т 4 и Т 3 развивается так называемая Базедова болезнь . В таком состоянии скорость обмена веществ увеличена, пища сгорает быстро. Больные выделяют больше тепла, им свойственна повышенная возбудимость, у них наблюдаются тахикардия, потеря массы тела. Дефицит гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке роста и умственного развития – кретинизму . Недостаточность иода в пище, а иод входит в состав этих гормонов (рис. 62), вызывает увеличение щитовидной железы, развитие эндемического зоба . Добавление иода в пищу приводит к уменьшению зоба. С этой целью в Беларуси в состав пищевой соли вводят иодид калия.

Интересно знать! Если поместить головастиков в воду, не содержащую иод, то их метаморфоз задерживается, они достигают гигантских размеров. Добавление иода в воду приводит к метаморфозу, начинается редукция хвоста, появляются конечности, они превращаются в нормальную взрослую особь.

Пептидные и белковые гормоны

Это наиболее разнообразная группа гормонов. К ним относятся рилизинг-факторы гипоталамуса, тропные гормоны аденогипофиза, гормоны эндокринной ткани поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и многие другие.

Главной функцией инсулина является поддержание определенного уровня глюкозы в крови. Инсулин способствует поступлению глюкозы в клетки печени и мышц, где она в основном превращается в гликоген. При недостатке выработки инсулина или полном его отсутствии развивается заболевание сахарный диабет . При этом заболевании ткани больного не могут поглощать глюкозу в достаточных количествах, несмотря на ее повышенное содержание в крови. У больных происходит выведение глюкозы с мочой. Это явление получило название «голод среди изобилия».

Глюкагон оказывает противоположное инсулину действие, он повышает содержание глюкозы в крови, способствует распаду гликогена в печени с образованием глюкозы, поступающей затем в кровь. В этом его действие сходно с действием адреналина.

Секретируемый аденогипофизом гормон роста, или соматотропин, ответствен за рост скелета и увеличение массы тела человека и животных. Недостаточность этого гормона приводит к карликовости , избыточная же его секреция выражается в гигантизме, или акромегалии , при которой происходит усиленный рост кистей рук, ступней ног, лицевых костей.

Стероидные гормоны

Как отмечено выше, к стероидным гормонам принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

В коре надпочечников синтезируются свыше 30 гормонов, их называют также кортикоидами. Кортикоиды делят на три группы. Первая группа – это глюкокортикоиды , они регулируют углеводный обмен, оказывают противовоспалительное и антиаллергическое действие. Вторую группу составляют минералокортикоиды , они поддерживают, главным образом, водно-солевой баланс в организме. К третьей группе относятся кортикоиды, занимающие промежуточное положение между глюкокортикоидами и минералокортикоидами.

Среди половых гормонов различают андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Андрогены стимулируют рост и созревание, поддерживают функционирование репродуктивной системы и формирование вторичных половых признаков. Эстрогены регулируют активность женской репродуктивной системы.

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/

Биохимия гормонов

Введение

Гормоны - органические биологические вещества, вырабатываемые в эндокринных железах или клетках, транспортируемые кровью и оказывающие регуляторное действие на обменные процессы и физиологические функции.

Гормоны являются первичными посредниками между центральной нервной системой и тканевыми процессами. Термин гормоны 1905 году ввели ученые Бейлис и Старлинг. К эндокринным железам относится гипоталамус, гипофиз, эпифиз, тимус, щитовидная железа, паращитовидная железа, поджелудочная железа, надпочечники, половые железы и диффузная нейроэндокринная система. Единый принцип номенклатуры гормонов отсутствует. Их называют по месту образования (инсулин от insula-островок), по физиологическому эффекту (вазопрессин), гормоны передней доли гипофиза имеют окончание - тропин, окончание - либерин и - статин указывает на гипоталамические гормоны.

1. Классификация гормонов по их химической природе

По химической природе гормоны делят на 3 группы.

I. Белково-пептидные гормоны.

a) Простые белки (соматотропин, инсулин)

b) Пептиды (кортикотропин, меланотропин, кальцитонин)

c) Сложные белки (чаще гликопротеиды - тиреотропин, гонадотропин)

II. Гормоны - производные отдельных аминокислот (тироксин, адреналин)

III. Стероидные гормоны (производные холестерина - кортикостероиды, андрогены, эстрогены)

Химическая природа гормонов определяет особенности их метаболизма.

2. Обмен гормонов

Синтез гормонов. Гормоны белковой природы синтезируются по законам трансляции. Гормоны - производные аминокислот синтезируются путём химической модификации аминокислот. Стероидные гормоны образуются путём химической модификации холестерина. Некоторые гормоны синтезируются в активной форме(адреналин), другие синтезируются в виде неактивных предшественников (препроинсулин). Некоторые гормоны могут активироваться за пределами эндокринной железы. Например, тестостерон в предстательной железе переходит в более активный дигидротестостерон. Синтез большинства гормонов регулируется по принципу обратной связи (авторегуляция)

Под действием импульсов ЦНС в гипоталамусе синтезируется либерины (кортиколиберин, тиреолиберин, соматолиберин, пролактолиберин, гонадолиберин), которые активируют функцию передней доли гипофиза, и статины, тормозящие функцию передней доли гипофиза (соматостатин, пролактостатин, меланостатин). Либерины и статины регулируют выработку тропных гормонов передней доли гипофиза. Тропины передней доли гипофиза, в свою очередь, активируют функцию периферических эндокринных желез, которые вырабатывают соответствующие гормоны. Высокая концентрация гормонов тормозит либо выработку тропных гормонов, либо выработку либеринов (отрицательная обратная связь).

При нарушении регуляции синтеза гормонов может возникать либо гиперфункция, либо гипофункция.

Транспорт гормонов. Водорастворимые гормоны (белково-пептидные гормоны, гормоны - производные аминокислот (исключая тироксин)) транспортируются свободно в виде водных растворов. Водонерастворимые (тироксин, стероидные гормоны) транспортируются в комплексе с транспортными белками. Например, кортикостероиды транспортируются белком транскортином, тироксин - тироксинсвязывающим белком. Белковосвязанные формы гормона расцениваются как определённое депо гормонов. Концентрация гормонов в плазме крови очень мала, находится в диапазоне 10 -15 -10 -19 моль.

Циркулирующие в крови гормоны оказывают эффект на определенные ткани - мишени , в которых имеются рецепторы к соответствующим гормонам. Рецепторы чаще всего являются олигомерными гликопротеидами или липопротеидами. Рецепторы к различным гормонам могут располагаться или на поверхности клеток, или внутри клеток. Количество рецепторов, их активность может изменяться под действием различных факторов.

Катаболизм гормонов. Гормоны белковой природы распадаются до аминокислот, аммиака, мочевины. Гормоны - производные аминокислот инактивируются различными способами - дезаминирование, отщепление йода, окисление, разрыв кольца. Стероидные гормоны инактивируются путём окислительно-восстановительных превращений без разрыва стероидного кольца, путём реакции конъюгирования с серной кислотой и глюкуроновой кислотой.

3. Механизмы действия гормонов

Различают несколько механизмов реализации гормонального сигнала для водорастворимых и водонерастворимых гормонов.

Все гормоны оказывают три конечных эффекта :

1) изменение количества белков и ферментов за счёт изменения скорости их синтеза.

2) изменение активности имеющихся в клетки ферментов

3) изменение проницаемости клеточных мембран

Цитозольный механизм действия гидрофобных (липофильных) гормонов. . Липофильные гормоны способны проникать в клетку через клеточную мембрану, поэтому рецепторы для них располагаются внутриклеточно в цитозоле, на митохондриях, на поверхности ядра. Рецепторы гормонов чаще всего включают 2 домена: для связывания с гормоном и для связывания с ДНК. Рецептор при взаимодействии с гормоном изменяет свою структуру, освобождается от шаперонов, в результате чего гормон - рецепторный комплекс приобретает способность проникать внутрь ядра и взаимодействовать с определёнными участками ДНК. Это, в свою очередь, ведёт к изменению скорости транскрипции (синтез РНК), а вследствие этого меняется и скорость трансляции (синтез белка).

Мембранный механизм действия водорастворимых гормонов.

Водорастворимые гормоны не способны проникать через цитоплазматическую мембрану. Рецепторы для данной группы гормонов располагаются на поверхности клеточной мембраны. Поскольку гормоны не проходят внутрь клеток, между ними и внутриклеточными процессами необходим вторичный посредник, который передаёт гормональный сигнал внутрь клетки. В качестве вторичных посредников могут служить инозитолсодержащие фосфолипиды, ионы кальция, циклические нуклеотиды.

Циклические нуклеотиды - цАМФ, цГМФ - вторичные посредники

Гормон взаимодействует с рецептором и образует гормон - рецепторный комплекс, в котором меняется конформация рецептора. Это, в свою очередь, изменяет конформацию мембранного ГТФ - зависимого белка (G-белка) и ведёт к активации мембранного фермента аденилатциклазы, который переводит АТФ в цАМФ. Внутриклеточный циклический АМФ служит вторичным посредником. Он активирует внутриклеточные ферменты протеинкиназы, которые катализируют фосфорилирование различных внутриклеточных белков (ферментов, мембранных белков), что приводит к реализации конечного эффекта гормона. Эффект гормона «выключается» под действием фермента фосфодиэстеразы, разрушающей цАМФ, и ферментов фосфатаз, дефосфорилирующих белки.

Ионы кальция - вторичные посредники.

Взаимодействие гормона с рецептором повышает проницаемость кальциевых каналов клеточной мембраны, и внеклеточный кальций поступает в цитозоль. В клетках ионы Са 2+ взаимодействуют с регуляторным белком кальмодулином. Комплекс кальций-кальмодулин активирует кальцийзависимые протеинкиназы, которые активируют фосфолирирование различных белков и приводят к конечным эффектам.

Инозитолсодержащие фосфолипиды - вторичные посредники.

Образование гормон-рецепторного комплекса активирует в клеточной мембране фосфолипазу С, которая расщепляет фосфатидилинозит на вторичные посредники диацилглицерин (ДАГ) и инозитол-трифосфат (ИФ 3). ДАГ и ИФ 3 активируют выход Са 2+ из внутриклеточных депо в цитозоль. Ионы кальция взаимодействуют с кальмодулином, что активирует протеинкиназы и последующее фосфолирирование белков, сопровождающееся конечными эффектами гормона.

4. Краткая характеристика гормонов

Белково-пептидные гормоны

Гормоны гипофиза

Гормонами передней доли гипофиза являются соматотропин, пролактин (простые белки), тиреотропин, фоллиторопин, лютропин (гликопротеиды), кортикотропин, липотропин (пептиды).

Соматотропин - белок, включающий около 200 аминокислот. Обладает выраженным анаболическим действием, активирует глюконеогенез, синтез нуклеиновых кислот, белков, в частности, коллагена, синтез гликозаминогликанов. Соматотропин вызывает гипергликемический эффект, усиливает липолиз.

Гипофункция у детей ведёт к гипофизарной карликовости (нанизм). Гиперфункция у детей сопровождается гигантизмом, а у взрослых акромегалиёй.

Пролактин - гормон белковой природы. Его продукция активируется в период лактации. Пролактин стимулирует: маммогенез, лактопоэз, эритропоэз

Фоллитропин - гликопротеид, определяет цикличность созревания фолликулов, выработку эстрогенов у женщин. В мужском организме он стимулирует сперматогенез.

Лютропин - гликопротеид, в женском организме способствует формированию желтого тела и выработке прогестерона, в мужском организме стимулирует сперматогенез и продукцию андрогенов.

Тиреотропин - гликопротеид, стимулирует развитие щитовидной железы, активирует синтез белков, ферментов.

Кортикотропин - пептид, включающий 39 аминокислот, активирует созревание надпочечников и выработку кортикостероидов из холестерина. Гиперфункция - синдром Иценко-Кушинга, проявляется гипергликемией, гипертензией, остеопорозом, перераспределением жиров с накоплением их на лице и груди.

Липотропин включает в свой состав около 100 аминокислот, стимулирует распад жиров, служит источником эндорфинов. Гиперфункция сопровождается гипофизарной кахексией, гипофункция - гипофизарным ожирением.

К гормонам средней доли гипофиза относится меланотропин (меланоцитостимулирующий гормон). Он является пептидом, стимулирует формирование меланоцитов и синтез в них меланинов, которые обладают фотопротекторным действием и являются антиоксидантами.

К гормонам задней доли гипофиза относятся вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин. Данные гормоны являются нейросекретами, они синтезируются в гипоталамических ядрах, а затем перемещаются в заднюю долю гипофиза. Оба гормона состоят из 9 аминокислот.

Вазопрессин регулирует водный обмен, усиливает в почках синтез белка аквапорина и реабсорбцию воды в почечных канальцах. Вазопрессин суживает сосуды и повышает артериальное давление. Недостаток гормона приводит к заболеванию несахарный диабет, проявляющийся резким увеличением диуреза.

Окситоцин стимулирует сокращение мускулатуры матки, сокращает гладкую мускулатуру молочных желез, усиливает отделения молока. Окситоцин активирует синтез липидов.

Гормоны паращитовидных желез

Гормонами паращитовидных желез являются паратгормон, кальцитонин, участвующие в регуляции кальций - фосфорного обмена.

Паратгормон - белок, включает в свой состав 84 аминокислоты, синтезируется в виде неактивного предшественника. Паратгормон повышает уровень кальция в крови и снижает содержание фосфора. Повышение уровня кальция в крови под действием паратгормона происходит благодаря его трём основным эффектам:

Усиливает «вымывание» кальция из костной ткани с одновременным обновлением органического матрикса кости,

Повышает задержку кальция в почках,

Вместе с витамином D 3 усиливает синтез в кишечнике кальций-связывающего белка и всасывание кальция из пищевых продуктов.

При гипофункции паратгормона наблюдается гипокальциемия, гиперфосфатемия, мышечные судороги, нарушение работы дыхательной мускулатуры.

При гиперфункции паратгормона наблюдаются гиперкальциемия, остеопороз, нефрокальциноз, фосфатурия.

Кальцитонин - пептид, включающий в свой состав 32 аминокислоты. В отношении кальциевого обмена он является антагонистом паратгормона, т.е. снижает уровень кальция и фосфора в крови в основном за счёт уменьшения резорбции кальция из костной ткани

Гормоны поджелудочной железы

В поджелудочной железе вырабатываются гормоны инсулин, глюкагон, а также соматостатин, панкреатический полипептид

Инсулин - белок, состоит из 51 аминокислоты, входящие в 2 полипептидные цепи. Он синтезируется в в - клетках островков в виде предшественника препроинсулина, а затем подвергается частичному протеолизу. Инсулин регулирует все виды обмена (белковый, липидный, углеводный), в целом оказывает анаболическое действие. Влияние инсулина на углеводный обмен проявляется в увеличении проницаемости тканей для глюкозы, активировании фермента гексокиназы, усилении использования глюкозы в тканях. Инсулин повышает окисление глюкозы, её использование на синтез белков, жиров, вследствие чего развивается гипогликемия. Инсулин активирует липогенез, тормозит липолиз, проявляет антикетогенное действие. Инсулин усиливает синтез белков и нуклеиновых кислот.

Гипофункция сопровождается развитием сахарного диабета, который проявляется гипергликемией, глюкозурией, ацетонурией, отрицательным азотистым балансом, полиурией, обезвоживанием организма (смотри также «Патология углеводного обмена»).

Глюкагон - гормон пептидной природы, состоит из 29 аминокислот, синтезируется в б - клетках островков поджелудочной железы. Он обладает гипергликемическим действием, в основном за счёт усиления фосфоролитического распада гликогена печени до глюкозы. Глюкагон активирует липолиз, активирует катаболизм белков.

Гормоны вилочкой железы

Тимус является органом лимфопоэза, тимопоэза и органом выработки гормонов, определяющих иммунные процессы в организме. Эта железа активна в детском возрасте, а к отрочеству происходит её инволюция. Основные гормоны вилочковой железы имеют пептидную природу. К ним относятся:

· б, в - тимозины - определяют пролиферацию Т-лимфоцитов;

· I, II - т имопоэтины - усиливают созревание Т-лимфоцитов, блокируют нервно - мышечную возбудимость;

· тимусный гуморальный фактор - способствует дифференцировке Т-лимфоцитов на киллеры, хелперы, супрессоры;

· лимфоцитостимулирующий гормон - усиливает образование антител;

· тимусный гомеостатический гормон - является синергистом соматотропина и антагонистом кортикотропина и гонадотропина, и поэтому тормозит преждевременное половое созревание.

При гипофункции тимуса развиваются иммунодефицитные состояния. При гиперфункции возникают аутоиммунные заболевания.

Гормоны щитовидной железы

В щитовидной железе синтезируются тиреоидные гормоны трийодтиронин (Т 3), тироксин (Т 4) и пептидный гормон кальцитонин.

Синтез тиреоидных гормонов проходит несколько стадий:

· поглощение I щитовидной железой за счет «йодного насоса»;

· окисление иодидов в молекулярную форму при участии фермента йодидпероксидазы

2I - + 2Н*+Н 2 О 2 >I 2

· органификация йода - т.е. включение йода в состав аминокислоты тирозина, находящейся в тиреоглобулине щитовидной железы. (сначала образуется монойодтиронин, а затем дийодтиронин);

· конденсация 2-х молекул дийодтиронина;

· гидролиз Т 4 из тиреоглобулина.

Тиреоидные гормоны влияют на энергетический обмен, повышают потребление кислорода, синтез АТФ, для многочисленных биосинтетических процессов, для работы Na-К-насоса. В целом они активируют процессы пролиферации, дифференцировки, активируют гемопоэз, остеогенез. Их действие на углеводный обмен проявляется в развитии гипергликемии. Тиреоидные гормоны влияют на липидный обмен , активируя липолиз, в - окисление жирных кислот. Действие их на азотистый обмен состоит в активировании синтеза белков, ферментов, нуклеиновых кислот.

Гипофункция тиреоидных гормонов в детском возрасте приводит к развитию кретинизма , симптомами которого являются низкий рост, умственная отсталость. У взрослых людей гипофункция тиреоидных гормонов сопровождается микседемой - слизистым отёком, нарушением обмена гликозаминогликанов соединительной ткани и задержкой воды. При недостатке тиреоидных гормонов нарушаются энергетические процессы, развивается мышечная слабость, гипотермия. Эндемический зоб возникает при дефиците йода, отмечается разрастание железы и, как правило, гипофункция.

Гиперфункция проявляется как тиреотоксикоз (базедова болезнь) , симптомами которого являются истощение организма, гипертермия, гипергликемия, поражение сердечной мышцы, неврологическая симптоматика, пучеглазие (экзофтальм)

Аутоиммунный тиреоидит связан с образованием антител к рецепторам тиреоидных гормонов, компенсаторным увеличением синтеза гормонов щитовидной железой.

Гормоны мозгового слоя надпочечников (катехоламины)

К гормонам мозгового слоя надпочечников относятся адреналин, норадреналин - производные аминокислоты тирозина.

Адреналин влияет на углеводный обмен, вызывает гипергликемию, усиливая распад гликогена в печени до глюкозы. Адреналин влияет на жировой обмен , активирует липолиз, повышает концентрацию в крови свободных жирных кислот. Адреналин усиливает катаболизм белков . Адреналин оказывает влияние многие физиологические процессы: обладает вазотоническим (сосудосуживающим), кардиотоническим эффектом является гормоном стресса,

Норадреналин - в большей степени проявляет нейромедиаторный эффект.

Гиперпродукция катехоламинов наблюдается при феохромоцитоме (опухоль хромаффинных клеток)

Гормоны эпифиза

Эпифиз продуцирует гормоны мелатонин, адреногломерулотропин, эпиталамин

Мелатонин по химической природе является производным триптофана. Мелатонин регулирует синтез тканевых пигментов (меланинов), оказывает осветляющий эффект в ночное время суток и является антагонистом меланотропина гипофиза. Мелатонин влияет на дифференцировку клеток, оказывает противоопухолевое действие, стимулирует иммунные процессы, препятствует преждевременному половому созреванию. Вместе с эпиталамином (пептид) определяет биологические ритмы организма: выработку гонадотропных гормонов, суточные ритмы, сезонные ритмы.

Адреногломерулотропин (производное триптофана) активирует в надпочечниках выработку минералокортикоидов и, таким образом, регулирует водно-минеральный обмен.

Гормоны коры надпочечников

Гормоны коры надпочечников: глюкокортикоиды, минералокортикоиды, предшественники мужских половых гормонов относятся к стероидным гормонам, являющими производными спирта холестерина.

Глюкокортикоиды

Кортикостерон, кортизон и гидрокортизон (кортизол ) влияют на все виды обмена. Влияя на углеводный обмен , вызывают гипергликемию, активируют глюконеогенез. Глюкокортикоиды регулируют липидный обмен , усиливая липолиз на конечностях, активируя липогенез на лице и груди (появляется лунообразное лицо). Влияя на белковый обмен , глюкокортикоиды активирует распад белков в большинстве тканей, но усиливают синтез белков в печени. Глюкокортиоиды оказывает выраженное противовоспалительное действие, ингибируя фософолипазу А 2 и, вследствие этого, угнетая синтез эйкозаноидов. Глюкокортикоиды обеспечивают стресс-реакцию, а в больших дозах подавляют иммунные процессы.

Гиперфункция глюкокортикостероидов может быть гипофизарного происхождения или проявлением недостаточности выработки гормонов коркового слоя надпочечников. Она проявляется заболеванием Иценко-Кушинга . Гипофункция - болезнь Аддисона (бронзовая болезнь), проявляется сниженной сопротивляемостью организма, нередко гипертензией, гиперпигментацией кожи.

Минералокортикоиды

Дезоксикортикостерон, альдостерон регулируют водно-солевой обмен, способствует задержке натрия и выведению через почки калия и протонов.

При гиперфункции наблюдается гипертензия, происходит задержка воды, повышение нагрузки на сердечную мышцу, снижение уровня калия, развивается аритмия, алкалоз. Гипофункция ведёт к гипотонии, сгущению крови, нарушению работы почек, ацидозу.

Предшественники андрогенов

Предшественником андрогенов является дегидроэпиандростерон (ДЭПС). При его гиперпродукции возникает вирилизм, при котором у женщин формируется волосяной покров по мужскому типу. В тяжелой форме развивается адреногенитальный синдром.

5. Мужские половые гормоны (андрогены)

тестостерон

гормон половой органический биологический

К андрогенам относятся андростерон, тестостерон , дигидротестостерон . Они влияют на все виды обмена, синтез белков, жиров, остеогенез, обмен фосфолипидов, определяют половую дифференцировку, поведенческие реакции, стимулируют развитие ЦНС. Гипофункция проявляется астеничной конституцией, инфантилизмом, нарушением формирования вторичных половых признаков.

6. Женские половые гормоны (эстрогены)

эстрадиол

Эстрогенами являются эстрон, эстрадиол, эстриол . Они синтезируются из андрогенов путём ароматизации первого кольца. Эстрогены регулируют овариально-менструальный цикл, протекание беременности, лактации. Они активируют анаболические процессы (синтез белков, фосфолипидов, остеогенез), проявляют гипохолестеринемическое действие. Гипофункция ведёт к аменорее, остеопорозу.

7. Гормоны плаценты

В эмбриональном периоде плацента играет роль эндокринной железы. К гормонам плаценты относятся, в частности, хорионический соматотропин, хорионический гонадотропин, эстрогены, прогестерон, релаксин.

Обмен стероидных гормонов в эмбриональном периоде происходит в единой системе «мать-плацента-плод». Холестерин из организма матери поступает в плаценту, где преобразуется в прегненолон (предшественник стероидных гормонов). У плода прегненолон трансформируется в андрогены, которые поступают в плаценту. В плаценте из андрогенов синтезируются эстрогены, которые поступают в организм беременной женщины. Экскреция ею эстрогенов служит критерием протекания беременности.

Особенности гормонального статуса у детей

Сразу после рождения активируется функция гипофиза, коры надпочечников для обеспечения стрессовой реакции. Активация функции щитовидной железы и мозгового слоя надпочечников направлены на усиление липолиза, распад гликогена и на согревание организма. В этот период наблюдается некоторая гипофункция паращитовидной железы, гипокальциемия.

В первое время после рождения ребёнок получает некоторые гормоны в составе грудного молока. В первые дни после рождения может развиваться половой криз, связанный с отсутствием эффекта половых гормонов матери. Он проявляется нагрубанием молочных желез, появлением жировых точек, гнойничков, отёком половых органов.

В дошкольном возрасте активируется щитовидная, вилочковая железа, эпифиз, гипофиз.

К периоду полового созревания эпифиз и тимус подвергаются инволюции, заметно активируется выработка гонадотропных и половых гормонов.

Литература

1. РАН, Всероссийский ин-т научной и технической информации; Сост.: Е.С. Панкратова, В.К. Финн; Под общ. ред. В.К. Финна: Автоматическое порождение гипотез в интеллектуальных системах. - М.: ЛИБЕРКОМ, 2009

2. РАН, Общество биохимиков и молекулярных биологов, Институт биохимии им. А.Н. Баха; отв. ред. Л.П. Овчинников: Успехи биологической химии. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2009

3. : Молчание генов. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2008

4. Зурабян С.Э.: Номенклатура природных соединений. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008

5. Комов В.П.: Биохимия. - М.: Дрофа, 2008

6. под ред. Е.С. Северина; рец.: А.А. Терентьев, Н.Н. Чернов: Биохимия с упражнениями и задачами. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008

7. Под ред.: Д.М. Зубаирова, Е.А. Пазюк; Рец.: Ф.Н. Гильмиярова, И.Г. Щербак: Биохимия. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008

8. Сотников О.С.: Статика и структурная кинетика живых асинаптических дендритов. - СПб.: Наука, 2008

9. Тюкавкина Н.А.: Биоорганическая химия. - М.: Дрофа, 2008

10. Александровская Е.И.: Антропохимия. - М.: Класс-М, 2007

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Система гормональной регуляции. Номенклатура и классификация гормонов. Принципы передачи гормонального сигнала клеткам-мишеням. Строение гидрофильных гормонов, механизм их действия. Метаболизм пептидных гормонов. Представители гидрофильных гормонов.

реферат , добавлен 12.11.2013


Особенности желез внутренней секреции. Методы исследования функции желез внутренней секреции. Физиологические свойства гормонов. Типы влияния гормонов. Классификация гормонов по химической структуре и направленности действия. Пути действия гормонов.

презентация , добавлен 23.12.2016


Гормоны коры и мозгового вещества надпочечников. Механизм действия стероидных гормонов. Функциональные взаимодействия в системе "гипоталамус - гипофиз - кора надпочечников". Гормоны щитовидной железы и их синтез. Синдромы нарушения выработки гормонов.

презентация , добавлен 08.01.2014


Определение понятия "гормон". Ознакомление с историей изучения эндокринных желез и гормонов, составлением их общей классификации. Рассмотрение специфических особенностей биологического действия гормонов. Описание роли рецепторов в данном процессе.

презентация , добавлен 23.11.2015


Основные системы регуляции метаболизма. Функции эндокринной системы по регуляции обмена веществ посредством гормонов. Организация нервно-гормональной регуляции. Белково-пептидные гормоны. Гормоны - производные аминокислот. Гормоны щитовидной железы.

презентация , добавлен 03.12.2013


Характеристика гормонов, особенности их образования, роль в регулировании работы организма. Функциональные группы гормонов. Гипоталамо-гипофизарная система. Эффекторные гормоны ГГС. Рилизинг-факторы гипоталамуса. Описание тропных гормонов аденогипофиза.

презентация , добавлен 21.03.2014


Понятие о гормонах, их основных свойствах и механизме действия. Гормональная регуляция обмена веществ и метаболизма. Гипоталамо-гипофизарная система. Гормоны периферических желез. Классификация гормонов по химической природе и по выполняемым функциям.

презентация , добавлен 21.11.2013


Химическая природа и классификация гормонов. Биороль простагландинов и тромбоксанов. Регуляция секреции гормонов. Гормональная регуляция углеводного, липидного, белкового и водно-солевого обмена. Роль циклазной системы в механизме действия гормонов.

курсовая работа , добавлен 18.02.2010


Эндокринная система человека. Железы внешней и внутренней секреции. Свойства гормонов. Гипофиз как важнейшая железа эндокринного аппарата. Гормоны щитовидной железы. Морфология женских и мужских половых желез. Гормональная активность половых желез.

курсовая работа , добавлен 16.06.2012


Органические вещества, предназначенные для управления функциями организма. Принцип действия гормонов. Воздействие на организм серотонина, мелатонина, адреналина, норадреналина, грелина, лептина, дофамина, эндорфина, эстрогена, прогестерона и тестостерона.

Предлагаемый материал по теме "Биохимия гормонов" отражает вопросы типовой учебной программы для студентов лечебного, педиатрического и медико-психологического факультетов. Данное издание содержит информацию о механизмах действия гормонов, их биологических эффектах, биохимических нарушениях при недостатке или избытке гормонов в организме. Пособие позволит студентам медицинского университета более эффективно готовиться к текущим занятиям и к экзаменационной сессии.

Пособие для студентов педиатрического, медико-психологического, медико-диагностического факультетов и факультета иностранных учащихся – 6-е изд.

Список использованных сокращений 1

Введение 1

Гормоны 1

Гормоны щитовидной железы 2

Гормоны паращитовидных желёз 3

Гормоны поджелудочной железы 4

Гормоны мозгового вещества надпочечников 4

Гормоны коры надпочечников 5

Гормоны половых желёз 5

Центральная регуляция эндокринной системы 6

Использование гормонов в медицине 7

Простагландины и другие эйкозаноиды 7

Алла Анатольевна Масловская
Биохимия гормонов

Список использованных сокращений

АДФ – аденозиндифосфат

АКТГ – адренокортикотропный гормон

АМФ – аденозинмонофосфат

АТФ – аденозинтрифосфат

ВНД – высшая нервная деятельность

ВМК – ванилилминдальная кислота

ГДФ – гуанозиндифосфат

ГМФ – гуанозинмонофосфат

ГТФ – гуанозинтрифосфат

ГТГ – гонадотропные гормоны

ДАГ – диацилглицерол

ИФ3 – инозитолтрифосфат

17-КС – 17-кетостероиды

ЛГ – лютеинизирующий гормон

ЛПВП – липопротеины высокой плотности

ЛПОНП – липопротеины очень низкой плотности

ЛТГ – лактотропный гормон

МСГ – меланоцитостимулирующий гормон

СТГ – соматотропный гормон

ТТГ – тиреотропный гормон

Т3 – трииодтиронин

Т4 – тетраиодтиронин (тироксин)

Фн – фосфат неорганический

ФСГ – фолликулостимулирующий гормон

цАМФ – циклический аденозинмонофосфат

цГМФ – циклический гуанозинмонофосфат

ЦНС – центральная нервная система

Введение

Имеющаяся в учебниках обширная информация по теме "Биохимия гормонов" не позволяет студентам, впервые изучающим этот раздел, правильно сориентироваться в выборе главных моментов для понимания биологических эффектов и молекулярных механизмов действия гормонов на организм. Целью настоящего издания является предоставление студентам информации о биохимии гормонов в более четкой и ясной форме, что будет способствовать овладению учебной дисциплиной.

Материал пособия содержит описание общих закономерностей действия гормонов на клетку, а также обоснование и объяснение молекулярных механизмов влияния гормонов на организм в норме и при патологических состояниях.

Предлагаемый учебный материал поможет студентам глубже понять значимость регуляторных механизмов для согласованной работы органов и систем, а также научиться разбираться в сущности биохимических процессов, лежащих в основе метаболических нарушений при патологии эндокринной системы.

Гормоны

Из всех биологически активных соединений и субстратов, принимающих участие в регуляции биохимических процессов и функций, особая роль принадлежит гормонам.

Слово "гормон" происходит из греческого языка и означает "возбуждать", "приводить в движение".

Гормоны – это органические вещества, которые образуются в тканях одного типа (эндокринные железы, или железы внутренней секреции), поступают в кровь, переносятся по кровяному руслу в ткани другого типа (ткани-мишени), где оказывают своё биологическое действие (т. е. регулируют обмен веществ, поведение и физиологические функции организма, а также рост, деление и дифференцировку клеток).

Классификация гормонов

По химической природе гормоны делятся на следующие группы:

1. пептидные – гормоны гипоталамуса, гипофиза, инсулин, глюкагон, гормоны паращитовидных желез;

2. производные аминокислот – адреналин, тироксин;

3. стероидные – глюкокортикоиды, минералокортикоиды, мужские и женские половые гормоны;

4. эйкозаноиды – гормоноподобные вещества, которые оказывают местное действие; они являются производными арахидоновой кислоты (полиненасыщенная жирная кислота).

По месту образования гормоны делятся на гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы, паращитовидных желёз, надпочечников (коркового и мозгового вещества), женские половые гормоны, мужские половые гормоны, местные или тканевые гормоны.

По действию на биохимические процессы и функции гормоны делятся на:

1. гормоны, регулирующие обмен веществ (инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол);

2. гормоны, регулирующие обмен кальция и фосфора (паратиреоидный гормон, кальцитонин, кальцитриол);

3. гормоны, регулирующие водно-солевой обмен (альдостерон, вазопрессин);

4. гормоны, регулирующие репродуктивную функцию (женские и мужские половые гормоны);

5. гормоны, регулирующие функции эндокринных желёз (адренокортикотропный гормон, тиреотропный гормон, лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, соматотропный гормон);

6. гормоны стресса (адреналин, глюкокортикоиды и др.);

7. гормоны, влияющие на ВНД (память, внимание, мышление, поведение, настроение): глюкокортикоиды, паратиреоидный гормон, тироксин, адренокортикотропный гормон)

Свойства гормонов

Высокая биологическая активность . Концентрация гормонов в крови очень мала, но их действие сильно выражено, поэтому даже небольшое увеличение или уменьшение уровня гормона в крови вызывает различные, часто значительные, отклонения в обмене веществ и функционировании органов и может привести к патологии.

Короткое время жизни , обычно от нескольких минут до получаса, после чего гормон инактивируется или разрушается. Но с разрушением гормона его действие не прекращается, а может продолжаться в течение часов и даже суток.

Дистантность действия. Гормоны вырабатываются в одних органах (эндокринных железах), а действуют в других (тканях- мишенях).

Высокая специфичность действия . Гормон оказывает своё действие только после связывания с рецептором. Рецептор – это сложный белок-гликопротеин, состоящий из белковой и углеводной частей. Гормон связывается именно с углеводной частью рецептора. Причём строение углеводной части имеет уникальную химическую структуру и соответствует пространственному строению гормона. Поэтому гормон безошибочно, точно, специфично связывается только со своим рецептором, несмотря на малую концентрацию гормона в крови.

Не все ткани одинаково реагируют на действие гормона. Высокой чувствительностью к гормону обладают те ткани, в которых имеются рецепторы к данному гормону. В таких тканях гормон вызывает наиболее выраженные сдвиги в обмене веществ и функциях. Если рецепторы к гормону есть во многих, или почти во всех тканях, то такой гормон оказывает общее действие (тироксин, глюкокортикоиды, соматотропный гормон, инсулин). Если рецепторы к гормону присутствуют в весьма ограниченном числе тканей, то такой гормон обладает избирательным действием. Ткани, в которых имеются рецепторы к данному гормону, называются ткани-мишени. В тканях-мишенях гормоны могут воздействовать на генетический аппарат, мембраны, ферменты.

Типы биологического действия гормонов

1. Метаболическое – действие гормона на организм проявляется регуляцией обмена веществ (например, инсулин, глюкокортикоиды, глюкагон).

2. Морфогенетическое – гормон действует на рост, деление и дифференцировку клеток в онтогенезе (например, соматотропный гормон, половые гормоны, тироксин).

3. Кинетическое или пусковое – гормоны способны запускать функции (например, пролактин – лактацию, половые гормоны – функцию половых желёз).

4. Корригирующее . Гормонам принадлежит важнейшая роль в адаптации человека к различным факторам внешней среды. Гормоны изменяют обмен веществ, поведение и функции органов так, чтобы приспособить организм к изменившимся условиям существования, т.е. осуществляют метаболическую, поведенческую и функциональную адаптацию, тем самым поддерживают постоянство внутренней среды организма.