Лекция. Гормоны. Механизмы действия гормонов

1. Гормоны. Строение и классификация.

2. Механизм действия липофильных гормонов.

3. Механизм действия гидрофильных гормонов.

4. Гормоны поджелудочной железы и их биологическая роль.

5. Гормоны щитовидной железы и их биологическая роль.

6. Гормоны надпочечников и их биологическая роль.

7. Половые гормоны и их биологическая роль.

 

 

Организм человека и животных 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:

1. ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА (ЦНС),
2. ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА (ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ)
3. 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:

1. ЭНДОГЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (медиаторы иммунного ответа, факторы роста и др.),
2. НЕЙРОМЕДИАТОРЫ,
3. АНТИТЕЛА (иммуноглобулины)
4. 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 эндокринной системы 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; причем гормоны действуют на клетки-мишени на большом расстоянии от места синтеза.

4) обладают очень высокой биологической активностью - эффективно действуют на клетки в очень низких концентрациях (около 10^-6 - 10^-11 моль/л); являются высокоспецифичными веществами по отношению к клеткам-мишеням.

 

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.

 

Анаболические эффекты

• усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина);
• усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата;
• усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка;
• усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию — в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров.

Антикатаболические эффекты

• подавляет гидролиз белков — уменьшает деградацию белков;
• уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь.

 

Insulin

Созданное компьютером изображение: шесть молекул инсулина ассоциированы в гексамер (видны три симметричные оси). Молекулы удерживают вместе остатки гистидина, связанные ионами цинка. Введенный инсулин находится под кожей в виде гексамера, постепенно распадаясь на биологически активные мономеры, поступающие в кровоток.^[1]

 

Глюкагон гормон, синтезирующийся а-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы в ответ на снижение кон­центрации глюкозы в крови под контролем гормонов соматотропина и соматостатина. По химической природе — полипептид, состоящий из 29 остатков аминокислот.

Клетка­ми-мишенями являются гепатоциты печени и адипоциты жировой ткани. Клетки скелетных мышц не содержат белков-рецепторов для взаимодействия с глюкагоном. Механизм действия глюкагона — мембранно-внутриклеточный.

 

Биологическое действие глюкагона:

I. Влияет на обмен углеводов:

1) Ингибирует гликолиз за счет снижения активности пируваткиназы.

2) Ингибирует ЦТК, за счет снижения активности ПДК и а-КГДК.

3) Активирует глюконеогенез.

4) Активирует распад гликогена.

5) Ингибирует биосинтез гликогена.

В результате: под влиянием глюкагона повышается содержание глюкозы в крови.

 

II. Влияет на обмен липидов:

1) Активирует липолиз (распад ТАГ).

2) Активирует распад ВЖК в процессе бета-окисления.

3) Активирует биосинтез кетоновых тел в печени.

4) Ингибирует биосинтез ВЖК.

5) Снижает биосинтез ТАГ вследствие уменьшения ко­личества субстратов: ВЖК и а-глицерофосфата и не­достатка энергии — АТФ.

В результате глюкагон оказывает катаболическое влия­ние на обмен липидов.

Глюкагон участвует в реализации реакций типа «бей или беги», повышая доступность энергетических субстратов (в частности, глюкозы, свободных жирных кислот, кетокислот) для скелетных мышц и усиливая кровоснабжение скелетных мышц за счёт усиления работы сердца. Кроме того, глюкагон повышает секрецию катехоламинов мозговым веществом надпочечников и повышает чувствительность тканей к катехоламинам, что также благоприятствует реализации реакций типа «бей или беги».

Инсулин и глюкагон реципрокно воздействуют на об­мен веществ в организме.

Гормоны коры надпочечников.

В корковом слое синтезируют­ся три группы стероидных гормонов: глюкокортикоиды (кортизол и кортикостерон), минералокортикоиды (альдостерон) иполовые гормоны в небольших количествах. Все они синтези­руются из холестерина.

Глюкокортикоиды. Их секреция контролируется системой кортиколиберин — кортикотропин. Глюкокортикоиды в периферических тканях (мышцы, жировая, лимфоидная, соединительная ткани) стимулируют катаболические про­цессы, тормозят синтез белков, уменьшают потребление глюкозы, снижают скорость синтеза РНК, особенно в лимфоидной и мышечной тканях. Это увеличивает потреб­ление аминокислот для образования глюкозы (стимуля­ция глюконеогенеза). Одновременно увеличивается обра­зование ключевых ферментов глюконеогенеза (пируваткарбоксилаза, фосфатазы глюкозо-6-фосфата и фруктозо-1,6-бисфосфата). Образуемая глюкоза пополняет запа­сы гликогена в печени и мышцах.

 

В больших дозах эти гормоны оказывают влияние на водно-минеральный обмен, повышая реабсорбцию натрия и выделе­ние калия почками. Это в свою очередь вызывает замедление выделения воды и ее задержку в организме.

 

Глюкокортикоиды участвуют в развитии стрессовой реакции, оказывают противовоспалительное действие, вызывают инволюцию лимфоидной ткани.

Минералокортикоиды. Регуляция их секреции более слож­ная. На их образование, помимо указанных выше систем, оказывают влияние соматотропин, концентрация ионов натрия, фермент почек ренин.

 

Последний вызывает протеолиз белка крови ангиотензиногена, от которого отделяется пептид ангиотензин I (10 амино­кислот). Этот пептид, теряя две аминокислоты, превращается затем в ангиотензин II, который является мощным стимулято­ром секреции альдостерона, непосредственно влияя на надпо­чечники и опосредованно через либерины гипоталамуса.

 

Альдостерон регулирует обмен натрия и калия; он усилива­ет реабсорбцию ионов натрия, хлора и карбонатов в дистальных канальцах почек, потовых и слюнных железах, слизистой желудочно-кишечного тракта. Одновременно увеличиваются потери калия.

 

При избыточной секреции минералокортикоидов (гиперальдостеронизм, болезнь Конна) наблюдаются отеки, нарушение возбудимости сердечной мышцы и нервной ткани. При недостатке альдостерона увеличивается выделение натрия, задерживается калий, увеличивается выделение воды, развива­ется ацидоз.

 

При дефиците всех кортикостероидов (болезнь Аддисона, бронзовая болезнь) наблюдается снижение устойчивости организма к повреждающим воздействиям внешней среды, на­рушение обмена минеральных веществ, мышечная слабость.

 

Лекция. Гормоны.

 

1. Гормоны. Строение и классификация.

2. Механизм действия липофильных гормонов.

3. Механизм действия гидрофильных гормонов.

4. Гормоны поджелудочной железы и их биологическая роль.

5. Гормоны щитовидной железы и их биологическая роль.

6. Гормоны надпочечников и их биологическая роль.

7. Половые гормоны и их биологическая роль.

 

 

Организм человека и животных 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:

1. ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА (ЦНС),
2. ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА (ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ)
3. 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:

1. ЭНДОГЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (медиаторы иммунного ответа, факторы роста и др.),
2. НЕЙРОМЕДИАТОРЫ,
3. АНТИТЕЛА (иммуноглобулины)
4. 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 эндокринной системы 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; причем гормоны действуют на клетки-мишени на большом расстоянии от места синтеза.

4) обладают очень высокой биологической активностью - эффективно действуют на клетки в очень низких концентрациях (около 10^-6 - 10^-11 моль/л); являются высокоспецифичными веществами по отношению к клеткам-мишеням.

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.