Гормони є високоспеціфічнимі речовинами по відношенню до клітин-мішеней і володіють дуже високою біологічною активністю.
ХІМІЧНА СТРУКТУРА ГОРМОНІВ.
Будова гормонів буває різним. В даний час описано і виділено близько 160 різних гормонів з різних багатоклітинних організмів. За хімічною будовою гормони можна класифікувати за трьома класами:
1. Білково-пептидні гормони;
2. Похідні амінокислот;
3. Стероїдні гормони.
До першого класу відносяться гормони гіпоталамуса і гіпофіза (в цих залозах синтезуються пептиди і деякі білки), а також гормони підшлункової та паращитовидної залоз і один з гормонів щитовидної залози.
До другого класу відносяться аміни, які синтезуються в мозковому шарі надниркових залоз і в епіфізі, а також йод-містять гормони щитовидної залози.
Третій клас - це стероїдні гормони, які синтезуються в корі надниркових залоз і в статевих залозах. За кількістю вуглецевих атомів стероїди відрізняються один від одного:
С21 - гормони кори надниркових залоз і прогестерон;
С19 - чоловічі статеві гормони - андрогени і тестостерон;
С18 - жіночі статеві гормони - естрогени.
Загальним для всіх стероїдів є наявність стеранового ядра, яке представлено на малюнку.
МЕХАНІЗМИ ДІЇ Ендокринна система.
Ендокринна система - сукупність залоз внутрішньої секреції і деяких спеціалізованих ендокринних клітин в складі тканин, для яких ендокринна функція не є єдиною (наприклад, підшлункова залоза має не тільки ендокринної, а й екзокринної функціями). Будь-гормон є одним з її учасників і управляє певними метаболічними реакціями. При цьому всередині ендокринної системи існують рівні регуляції - одні залози мають здатність керувати іншими.
ЗАГАЛЬНА СХЕМА РЕАЛІЗАЦІЇ ЕНДОКРИННИХ ФУНКЦІЙ В ОРГАНІЗМІ.
Дана схема включає в себе вищі рівні регуляції в ендокринній системі - гіпоталамус і гіпофіз, що виробляють гормони, які самі впливають на процеси синтезу і секреції гормонів інших ендокринних клітин.
З цієї ж схеми видно, що швидкість синтезу і секреції гормонів може змінюватися також під дією гормонів з інших залоз або в результаті стимуляції негормональними метаболітами.
Ми бачимо також наявність негативних зворотних зв'язків (-) - пригнічення синтезу і (або) секреції після усунення первинного фактора, що викликав прискорення продукції гормону.
Крім того, організм зазвичай створює невеликий резерв окремих гормонів в крові (на представленій схемі цього не видно). Існування такого резерву можливо тому, що в крові багато гормонів знаходяться у зв'язаному зі спеціальними транспортними білками стані. Наприклад, тироксин пов'язаний з тироксин-зв'язуючим глобуліном, а глюкокортикоїди - з білком транскортином. Дві форми таких гормонів - пов'язана з транспортними білками і вільна - знаходяться в крові в стані динамічної рівноваги.
Це означає, що при руйнуванні вільних форм таких гормонів буде відбуватися дисоціація пов'язаної форми і концентрація гормону в крові буде підтримуватися на відносно сталому рівні. Таким чином, комплекс будь-якого гормону з транспортним білком може розглядатися як резерв цього гормону в організмі.
Один з найважливіших питань - це питання про те, які зміни метаболічних процесів спостерігаються під дією гормонів. Назвемо цей розділ:
Ефекти, ЯКІ СПОСТЕРІГАЮТЬСЯ у клітинах-мішенях ПІД ВПЛИВОМ ГОРМОНІВ.
Дуже важливо, що гормони не викликають ніяких нових метаболічних реакцій в клітині-мішені. Вони лише утворюють комплекс з білком-рецептором. В результаті передачі гормонального сигналу в клітині-мішені відбувається включення або виключення клітинних реакцій, що забезпечують клітинний відповідь.
При цьому в клітці-мішені можуть спостерігаються такі основні ефекти:
1) Зміна швидкості біосинтезу окремих білків (в тому числі білків-ферментів);
2) Зміна активності вже існуючих ферментів (наприклад, в результаті фосфорилювання - як уже було показано на прикладі аденілатціклазной системи;
3) Зміна проникності мембран в клітинах-мішенях для окремих речовин або іонів (наприклад, для Са +2).
Вже було сказано про механізми впізнавання гормонів - гормон взаємодіє з клітиною-мішенню тільки при наявності спеціального білка-рецептора, (будова рецепторів і їх локалізація в клітці вже розбиралися). Додамо, що зв'язування гормону з рецептором залежить від фізико-хімічних параметрів середовища - від рН і концентрації різних іонів.
Особливе значення має кількість молекул білка-рецептора на зовнішній мембрані або всередині клітини-мішені. Воно змінюється в залежності від фізіологічного стану організму, при захворюваннях або під впливом лікарських засобів. А це означає, що при різних умовах і реакція клітини-мішені на дію гормону буде різною.
Різні гормони володіють різними фізико-хімічними властивостями і від цього залежить місцезнаходження рецепторів для певних гормонів. Прийнято розрізняти два механізми взаємодії гормонів з клітинами-мішенями:
- мембранний механізм - коли гормон зв'язується з рецептором на поверхні зовнішньої мембрани клітини-мішені;
- внутрішньоклітинний механізм - коли рецептор для гормону знаходиться всередині клітини, тобто в цитоплазмі або на внутрішньоклітинних мембранах.
Гормони володіють мембранним механізмом дії:
- всі білкові і пептидні гормони, а також аміни (адреналін, норадреналін);
Внутрішньоклітинним механізмом дії мають:
- стероїдні гормони і похідні амінокислот - тироксин і трийодтиронін.
Передача гормонального сигналу на клітинні структури відбувається по одному з механізмів. Наприклад, через аденилатциклазную систему або за участю Са +2 і фосфоінозитидів. Це справедливо для всіх гормонів з мембранним механізмом дії. Але стероїдні гормони з внутрішньоклітинним механізмом дії, які зазвичай регулюють швидкість біосинтезу білків і мають рецептор на поверхні ядра клітини-мішені, не потребують додаткових посередників в клітці.
Особливості будови білків-рецепторів для стероїдів.
Найбільш вивченим є рецептор для гормонів кори надниркових залоз - глюкокортикоїдів (ГКС). У цьому білку є три функціональних ділянки:
1 - для зв'язування з гормоном (С-кінцевий)
2 - для зв'язування з ДНК (центральний)
3 - антигенний ділянку, одночасно здатний модулювати функцію промотора в процесі транскрипції (N-кінцевий).
Функції кожної ділянки такого рецептора ясні з їхньої назв. Очевидно, що така будова рецептора для стероїдів дозволяє їм впливати на швидкість транскрипції в клітині. Це підтверджується тим, що під дією стероїдних гормонів вибірково стимулюється (або гальмується) біосинтез деяких білків в клітині. У цьому випадку спостерігається прискорення (або уповільнення) освіти мРНК. В результаті змінюється кількість синтезованих молекул певних білків (часто - ферментів) і змінюється швидкість метаболічних процесів.
БІОСИНТЕЗ і секреції гормонів РІЗНОГО БУДІВЛІ
В процесі утворення білкових і пептидних гормонів в клітинах ендокринних залоз відбувається утворення поліпептиду, котрий має гормональної активністю. Але така молекула в своєму складі має фрагмент (и), що містить (е) амінокислотну послідовність даного гормону. Така білкова молекула називається пре-про-гормоном і має в своєму складі (зазвичай на N-кінці) структуру, яка називається лидерной або сигнальної послідовністю (пре-). Ця структура представлена гідрофобними радикалами і потрібна для проходження цієї молекули від рибосом через ліпідні шари мембран всередину цистерн ендоплазматичної (ЕПР). При цьому, під час переходу молекули через мембрану в результаті обмеженого протеолізу лідерних (пре-) послідовність відщеплюється і всередині ЕПР виявляється прогормон. Потім через систему ЕПР прогормон транспортується в комплекс Гольджі і тут закінчується дозрівання гормону. Знову в результаті гідролізу під дією специфічних протеїназ отщепляется залишився (N-кінцевий) фрагмент (про-ділянка). Освічена молекула гормону, що володіє специфічною біологічною активністю надходить в секреторні пухирці і накопичується до моменту секреції.
При синтезі гормонів з числа складних білків гликопротеинов (наприклад, фолікулостимулюючого (ФСГ) або тиреотропного (ТТГ) гормонів гіпофіза) в процесі дозрівання відбувається включення вуглеводного компонента в структуру гормону.
Може відбуватися і внерібосомальний синтез. Так синтезується трипептид тіроліберін (гормон гіпоталамуса).
Гормони - похідні амінокислот
З тирозину синтезуються гормони мозкового шару надниркових залоз адреналін і норадреналін, а також йодовмісні гормони, щитовидної залози. В ході синтезу адреналіну і норадреналіну тирозин піддається гідроксилювання, декарбоксилюванню і метилированию за участю активної форми амінокислоти метіоніну.
У щитовидній залозі відбувається синтез йодовмісних гормонів трийодтироніну і тироксину (тетрайодтиронина). В ході синтезу відбувається йодування фенольной групи тирозину. Особливий інтерес представляє метаболізм йоду в щитовидній залозі. Молекула глікопротеїну тиреоглобуліну (ТГ) має молекулярну масу понад 650 кДа. При цьому в складі молекули ТГ близько 10% маси - вуглеводи і до 1% - йод. Це залежить від кількості йоду в їжі. У поліпептиді ТГ - 115 залишків тирозину, які іодіруются окисленим за допомогою спеціального ферменту - тіреопероксідазе - йодом. Ця реакція називається органіфікації йоду і відбувається в фолікулах щитоподібної залози. В результаті з залишків тирозину утворюються моно- і ди-іодтірозін. З них приблизно 30% залишків в результаті конденсації могутпревратітьться в три- і тетра-іодтіроніни. Конденсація і іодірованіе йдуть за участю одного і того ж ферменту - тіреопероксідазе. Подальше дозрівання гормонів щитовидної залози відбувається в залізистих клітинах - ТГ поглинається клітинами шляхом ендоцитозу і утворюється вторинна лизосома в результаті злиття лізосоми з поглинутим білком ТГ.
Протеолітичні ферменти лізосом забезпечують гідроліз ТГ і освіту Т3 і Т4. які виділяються в позаклітинний простір. А моно- і дііодтірозін деіодіруются за допомогою спеціального ферменту деіодінази і йод повторно може піддаватися органіфікації. Для синтезу тиреоїдних гормонів характерним є механізм гальмування секреції за типом негативного зворотного зв'язку (Т3 і Т4 пригнічують виділення ТТГ).
Стероїдні гормони синтезуються з холестерину (27 вуглецевих атомів), а холестерин синтезується з ацетил-КоА.
Холестерин перетворюється в стероїдні гормони в результаті наступних реакцій:
- відщеплення бічного радикала
- утворення додаткових бічних радикалів в результаті реакції гідроксилювання за допомогою спеціальних ферментів монооксигеназ (гідроксилази) - найчастіше в 11-м, 17-м, і 21-м положеннях (іноді в 18-м). На першому етапі синтезу стероїдних гормонів спочатку утворюються попередники (прегненолон і прогестерон), а потім інші гормони (кортизол, альдостерон, статеві гормони). З кортикостероїдів можуть утворитися альдостерон, мінералокортикоїди.
Регулюється з боку ЦНС. Синтезовані гормони накопичуються в секреторних гранулах. Під дією нервових імпульсів або під впливом сигналів з інших ендокринних залоз (гормони тропів) в результаті екзоцитозу відбувається дегрануляция і вихід гормону в кров.
Механізми регуляції в цілому були представлені в схемі механізму реалізації ендокринної функції.
Транспорт гормонів визначається їх розчинність. Гормони, які мають гідрофільну природу (наприклад, білково-пептидні гормони) зазвичай транспортуються кров'ю у вільному вигляді. Стероїдні гормони, що містять йод гормони щитовидної залози транспортуються у вигляді комплексів з білками плазми крові. Це можуть бути специфічні транспортні білки (транспортні низькомолекулярні глобуліни, тироксинзв'язуючого білок; транспортує кортикостероїди білок транскортином) і неспецифічний транспорт (альбуміни).
Вже говорилося про те, що концентрація гормонів в кров'яному руслі дуже низька. І може змінюватися відповідно до фізіологічним станом організму. При зниженні вмісту окремих гормонів розвивається стан, що характеризується як гіпофункція відповідної залози. І, навпаки, підвищення вмісту гормону - це гіперфункція.
Постійність концентрації гормонів в крові забезпечується також процесами катаболізму гормонів.
Білково-пептидні гормони піддаються протеолізу, розпадаються до окремих амінокислот. Ці амінокислоти вступають далі в реакції дезамінування, декарбоксилювання, трансаминирования і розпадаються до до кінцевих продуктів: NH3. CO2 і Н2 О.
Гормони - похідні амінокислот зазнають окислювального дезамінування і подальшого окислення до СО2 і Н2 О. Стероїдні гормони розпадаються інакше. В організмі немає ферментних систем, які забезпечували б їх розпад. Що ж відбувається при їх катаболизме?
Схожі роботи:
Вплив епіфіза та його гормонів на функціонування організму
Наукова робота >> Медицина, здоров'я
системи. 6 Глава 1. Гормони 6 1.1 Що таке гормон. 6 1.2 Класифікація гормонів. 6 1.3 Транспорт гормонів. 7 Глава 2. Периферичні. організму. 1.2 Класифікація гормонів. Всі гормони діляться на: Стероїдні гормони - виробляються з холестерину.
Становлення акцентуацій характеру в залежності від співвідношення анаболічних і катаболічних гормонів
Дипломна робота >> Психологія
якогось іншого або інших гормонів. Гормон росту, наприклад, неефективний за відсутності тиреоидного. змішаного типу, у яких вдосталь і гормону тривоги, і гормону стабільності (норадреналіну), відрізняє емоційна нестійкість.
Залоза внутрішньої секреції тканинні гормони
-люючи гормон), лютропін (лютеїнізуючій гормон) и про-лактин (лактотропного гормон). У. ться під Вплив жіночих статево гормон ів. Гормон нейрогіпофіза - вазопресин. (Альдостерон и дезок-сікортістерон); статеві гормони (андрогенів, естрогени, прогестерон). У.
Залоза внутрішньої секреції гормони та їх роль у регуляції людини
синтезу. У швідкості Виникнення ЕФЕКТ гормони поступаються нервовій сістемі. Хімічна природа. функцій 'окремий ОРГАНІВ. Одні гормони здатні підсілюваті функцію, інші. У корі наднірковіх залоза сінтезуються гормони під загальною назв кортікостероїді, їх.
Біохімія. Гормони. білки, вуглеводи, холестерин та інші біохімічні елементи життєдіяльності людини
регуляції: Концентрація метаболітів і глюкози. Вплив гормонів. Внутрішньоклітинні рецептори. Субстрати і проміжні. глюкокортикоїди) + інтенсифікація їх синтезу. Гіперглікемічні гормони. Адреналін, глюкогон - активація фосфорілази. Кортикостероїди.