Гормоны, общая характеристика, химическая природа. Механизм действия

При функционировании эндокринной системы регуляторные молекулы синтезируются в клетках специализированных органов (железы внутренней секреции), затем они поступают в кровь и переносятся кровью £ другие органы и ткани, где и оказывают свое специфическое действие. Эти регуляторные молекулы принято называтьгормонами.Пр и работе паракринной системы регуляторные молекулы синтезируются клетками, поступают в межклеточную фазу и воздействуют на рядом находящиеся клетки той же самой ткани. Эти регуляторные молекулы часто называют тканевыми гормонами или местными гормонами Молекулы принимающие участие в передаче регуляторных сигналов между клетками принято называть сигнальными молекулами.Например инсулин и кортизол являются типичными горонамн, а простогландины, тромбоксаны являются тканевыми гормонами, но и те и другие относятся к сигнальным молекулам. Гормоны - сигнальные молекулы, синтезируемые в клетках желез внутренней секреции, поступающие в кровеносную и лимфатическую систему и оказывающие регуляторный эффект на клетки других органов и тканей. Оказывается гормонам присущ целый ряд основных свойств - 3 свойства: 1 Высока биологическая активность. Гормоны оказывают регуляторный эффект в концентрациях в 10' -10'¹² молей. 1 Высокая специфичность действия. Во-первых для каждого гормона характерен свой регуляторный эффект Во-вторых отсутствие гормонов не может быть заменена в организме комбинацией других гормонов. 3 Дистантносгь действия - способность оказывать регуляторный эффект в органах удаленных от места синтеза гормонов в связи с этим огромное значение имеет состояние механизмы их транспорта. Патология эндокринной системы иногда связана с нарушением транспорта гормона соответствующим органам- Механизм действия гормонов Молекулы гормонов белковой природы, гормонов пептидов и гормоны производных аминокислот за исключением полированных тиронинов гидрофильны, поэтому они без особых проблем переносятся током крови, но не могут проникать через мембраны клеток, поэтому рецепторы для таких гормонов локализуются в наружной клеточной мембране, причем гормон связывающий домен этих рецепторов расположен всегда на внешней стороне мембраны и может взаимодействовать с гормоном, находящимся в жидкости окружающей клетку. Поэтому требуется специальный механизм, обеспечивающий трансформацию внеклеточного регулягорного сигнала в сигнал внутриклеточный. Это связано с синтезом в клетке соединений выступающих в клетки "вторых вестников" (мессенджеры). Механизмы действия отдельных гормонов этой группы сильно различается, тем не менее формирование ответа клетками на воздействие регуляторного сигнала всегда начинается с образования гормон-рецепторного комплекса. Образование этого комплекса сопровождается в дальнейшем генерацией химического сигнала изменяющего метаболизм клетки Рецепторы этих биорегуляторов локализуются на внешней стороне наружной клеточной мембраны. Далее происходит активация О,-белка и этот белок взаимодействует с аденилатциклазой. Адекилатциклаза отщепляет отАТФпирофосфат и образуется цАМФ, который далее соединяется с ферментом с АМФ-зависимой протеинкиназой (А-киназа) и пререаодит фермент в активную форму. Неактивная форма представляет собой тетромер, состоящий из 2-х каталитических и 2-хрегуляторных субъединиц. При взаимодействии цАМФ происходит диссоциация комплекса на регуляторные субъединицы связанные с цАМФ и свободные каталитические субъединицы способные фосфорилировать различные внутриклеточные белки по остаткам серина или треонина. Это фосфорклировакие белков есть ни что иное как ковалентная модификация которая сопровождается изменением их фуккщшналъной активности, т.е. в клетке меняется каталитическая активность фермента, изменяется способность транспортных белков переносить свои лиганды через мембраны, а фосфорилированне белков участвующих в работе механизмов отвечающих за экспрессию генов приводит к изменению количества отдельных белков клетки. За счет этих изменений и формируется метаболический ответ клетки на воздействие гормонов. Возврат клетки в исходите состояние обусловлен работой нескольких механизмов:

1. Поскольку гормон-рецепторный комплекс формируется за счет слабых взаимодействий, то он легко диссоциирует, а сворбодный гормон быстро инактивируется 2. Gs-белок самобладаетспособнос тью гидролизовать ГТФ, поэтому уже через 10-15 секунд активированный Gs-белок послегодролизасвязан ного с ним ГТФ переходит в неактивное состояние, и теряет способность взаимодействовать с аденилатциклазой. 3. цАМФ в клетке быстро расщепляется ферментом ФДЭ - фосфодиэетераза. 4. В клетках имеется ферменты - фосфопротеинфосфатаз ы, которые обеспечивают дефосфорилирование белков, т.е. возврат функцианальной активности клеточных белков к исходному состоянию. По химической природе: 1 Гормоны белковой природы.а) гормоны простые белки (инсулин, соматотротш)б) гормоны сложные белки (тириогропный гормон СП'1"), гонадотропные гормоны -глюкопротеиды) 2 Полипептиды. (либирины и статики гипоталамуса, вазопресин, окснтоцин, гжогон (р-клетки Лангерганса), кортикотропин.)3. Производные аминокислот (адреналин, Кодированные тироникы, метатонии 4. Стероидной природы (кортизол, альдостерон, половые гормоны (эстрадиол, тестостерон, прогестерон)).

32.Гормоны стероидной природы. Механизм действия.

Стероиды. К ним относятся соединения имеющие в своей структуре стерановое ядро.

СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ: Выполняют регуяяторную функцию, контролируя протекание в организме различных

биологических процессов.

Механизм действия стероидных гормонов.

—Молекулы этих соединений гидрофобны и поэтому могут свободно проникать через наружную клеточную мембрану в цитозоль клеток. Для кортизола было показано наличие специального белка переносчика в наружной клеточной мембране.

Стероидные гормоны поступив в цитозоль взаимодействуют там со своими рецепторами. Рецептор имеет три домена: 1 С-конецевой домен, имеющей в своей структуре центр связывания конкретного Осероидного гормона

2. Центральный домен, который содержит белок - ингибитор, обеспечивает связывание рецептора со специфическим участком ДНК в регуляторной зоне того или иного гена

3. N-концевой домен, обеспечивающий активацию или торможение транскрипции соответствующего гена.

После присоединение гормона происходит удаление ингибитора из центрального домена, конформация резко меняется - активация рецепторов. И только такой комплекс может проходить через поры ядерных мембран.

Стероидные гормоны, проходя через мембрану взаимодействуют в цитозоле со своими рецепторами, которые представляют собой полидоменные белки - гликопротеиды, имеющие в своем составе около 800 аминокислотных остатков. В рецепторе имеется три домена. В клетках содержится до 10 тыс. молекул белков рецепторов для каждого сгероидного гормона.

В отсутствии гормона с центральным ДНК-связывшотцим доменом связан белок ингибитор, который препятствует проникновению рецептора в ядро. Связывание гормона с С-концевым доменом приводит к изменению конформации всей молекулы белка рецептора, поэтому белок ингибитор покидает рецептор, освобождая центральный домен (активация рецептора).

Образовавшийся гормон-рецепторкый комплекс поступает в ядро, где взаимодействует с гормон-чувствительны ми сайтами в различных частях ДНК. Гормон-чувствительны е комплексы взаимодействуют с генами в районе энхансоров, а N-концевые домены этих комплексов принимают непосредственное участие в регуляции эффективности транскрипции соответствующих генов, активируя или ннгибируя эти процессы.

Ответ клетки на воздействие сгероидного гормона часто является 2-х стадийным:

1. На первой стадии под прямым влиянием гормон-рецепторных комплексов изменяется эффективность транскрипции небольшого количества генов, ответственных за синтез в клетке небольшого количества регуляторных белков -ПЕРВИЧНЫЙ ОТВЕТ.

2. На втором этапе синтезированные регуляторные белки в свою очередь изменяет количество белков-ферментов, белков-переносчиков и структурных белков на втором этапе синтезированные регуляторные белки в свою очередь изменяет количество белков-ферментов, белков-переносчиков и структурных белков, отвечающих за формирование метаболического ответа в клетке, т.е. так называемый вторичный ответ.

Иодированные тиронины

Щитовидная железа вырабатывает трииодтиронин и тетрайодтиронин

Регуляторныи эффект Т3 и Т4 базируется на контроле генной экспрессии Кодированные тиронины мало растворимы в воде и транспортируются к органам и тканям плазмы крови в комплот е с белками - это тироксинсвязывающий глобулин и тироксинвязывающии преальбумин

Синтези выделение иодированных тиронинов стимулируетсятиреотропным гормоном переднейдоли гипофиза В свою очередь выделение тириотропного гормона контролируется гипоталамусом Во первыхза счет выделения тириолиберина стимулирующего выделение

Во вторыхс помощью соматостатина ингибирующего выделение тириотропного гормона

дифференцировки ведение тироксина экспериментальным животным сопровождается

2 увеличивает теплопродукцию

3 приводит к увеличения активности многих ферментных систем

Показано что введение гормона приводит к повышению активности как минимум сотни ферментов. Этоувеличение активности большого числа ферментов отражает резковыраженное стимулирующее действие гормона на синтез белка во многих органах и тканях. Введение тириодных горомнов приводит к увеличению теплопродукции, но это увеличение теплообразования обусловлено не разобщением окисления фосфорилирования, а увеличением расхода АТФ в энергозависимых процессах.

Пример: процессы синтеза белка а так же процессы связывание с поддержанием

Гипофункция китовидной желеаыпроявляется у людей выраженным замедлением метаболических процессов что проявляется например в снижении уровня основного обмена в снижении температуры тела Если гипотериозом страдают новорожденные то

задержка умственного развития

При гипофункции щитовидной железы у взрослых развивается микседема слизистый отек Характерен низкий уровень основного обмена брадикардия сонливость

уровень глюкочы обычно увеличен уровень холистерола

Гиперфункция щитовиднои железыгипертириоз базедова болезнь характеризуется

люди легко возбудимы у них увеличена щитовидная железа повышена температура тела характерным симптомом является экзофтальмия пучеглазие.

Адреналин.

Он секретйруется в кровь мозговым вещ-вом надпочечников в экстремальных сигуациях. Тирозин щцроксидируется с превращением в ДОФА, затем ДАФА карбокеилируется с превращением в ДОФ-амин, далее происходит гидроксилирование с образованием норадреналина, который в последующем метилируется и дает адреналин с использованием активного метионин-S-аденозинм етион ин. Инактивация идет путем дезаминирования или путем метилирования, процесс глюкуронирования в печени. Стимулирует гликогенолиз в мышцах, стимулирует мобилизацию гликогена в печени, стимулирует мобилизацию триглицеринов.

В первую очередь адреналин стимулирует расщепление гликогена _в мышцах и таким образом обеспечивает миоциты энергетическим топливом. Однако в мышцах нет фермента глюкоза-6-фосфотазы, поэтому при расщеплении гликогена в мышцах свободной глюкозы образуется и она не поступает в кровь, т.е за счет усиления скорости распада гликогена поддерживается энергетика самих мышц. В то же время адреналин способен ускорять расщепление гликогена в печени за счет активации фосфорилазы. Образующаяся глюкоза поступает из гепатоцитов в кровь, что приводит к повышению ее концентрации, поэтому все ситуации сопровождающиеся выбросом адреналина или введением адреналина естественно сопровождается повышением концентрации глюкозы в крови. Это повышение содержания глюкозы развивается очень быстро, поскольку как и в случае глкжагона обусловлено повышением активности имеющихся в гепатоцитах ферментов. Адреналин является мощным стимулятором липолиза в жировой ткани.

Глюкагон) а-клетки островков лангерганса Представлен одной, линейно расположенной, полипептидной цепью в состав" которой входит 29 аминокислот Образуется из проппокагона, содержащего на Г-конце полинептида дополнительный октапептид, отщепляемый в процессе постсингатического протиолизы

повышает содержание глюкозы в крови за счет стимуляции процессов мобилизации гликогена в печени. Он стимулирует процесс глюконеогенеза, за счет повышения активности одного из фермента гаоконеогенеза фруктоза- 1,6-бисфосфотазу Глюкагон не оказывает не оказывает влияние на скорость расщепления гликогена в хашиах. поскольку мышцы не имеют рецепторов к этому гормону.