Гормони (від грец. «Hormao» - спонукаю, привожу в рух) життєво необхідні з'єднання, що синтезуються в клітинах залоз внутрішньої секреції і впливають на всі види метаболічних процесів.
Встановлено, що гормони надають специфічну дію наступними способами:
Впливають на швидкість біосинтезу ферментів та інших білків.
Змінюють швидкість ферментативних реакцій.
Впливають на проникність клітинних мембран по відношенню до різних сполук.
Гормони синтезуються і секретуються клітинами залоз внутрішньої секреції (ендокринними залозами). Клітини цих залоз оточені мережею кровоносних і лімфатичних капілярів, тому секретуються ендокринними залозами гормони надходять безпосередньо в кров і швидко роблять свій специфічну дію на органи і тканини живого організму.
Особливості специфічної дії гормонів можна сформулювати таким чином:
А) дистанционность дії - гормони регулюють обмін і функції клітин на значній відстані від місця їх синтезу;
Б) сувора специфічність дії - конкретний гормон дає конкретний біохімічний ефект;
В) висока біологічна активність - гормони діють в мізерно малих концентраціях в рідинах організму (від 10 -6 - 10 -12 моль / л);
Г) відносно невеликий період «життя» - близько 1 години.
За хімічною природою гормони можна розділити на:
- гормони похідні амінокислот;
При вивченні курсу «Хімія біополімерів» для нас представляє інтерес дві перші позиції.
Гормони - похідні амінокислот і пептидні гормони.
Гормони щитовидної залози.
Щитовидна залоза секретує гормони - похідні амінокислот (іодтіроніни) -тіроксін і тріодтіроніна. а також пептидні гормони - кальцитонін і паратгормон. (структура і властивості в підручнику «Хімія» С.А.Пузаков стр.579, 272). Іодтіроніни регулюють енергетичний обмін і впливають на диференціацію і поділ клітин. Кальцитонин містить 32 амінокислотних залишку, а паратгормон - 84. Обидва ці гормону регулюють обмін кальцію і фосфатів в організмі.
Мозкова речовина надниркових залоз виробляє катехоламіни: адреналін, норадреналін, ізопропіладреналін.
Основний шлях біосинтезу цих гормонів заснований на наступній ланцюзі перетворень:
Тирозин диоксифенилаланин (ДОФА) діоксіфенілметіламін
(Дофамін) норадреналін адреналін
(Структуру та хімізм реакції див. В підручнику «Хімія» С.А.Пузаков
За хімічною структурою дані гормони є похідними амінокислоти - тирозину, в молекулах яких є додаткові гідроксильні групи в бензольному кільці і при β-вуглецевому атомі,
а карбоксильная група при α-вуглецевому атомі відсутня.
Секреція адреналіну викликається стресовими станами і надає судинозвужувальний ефект, підвищує кров'яний тиск і частоту серцевих скорочень.
У клітинах гіпоталамуса синтезуються особливі пептидні гормони (релизинг-фактори) - ліберіни і статини. Ліберини мають активують дією, а статини - переважною дією на секрецію гормонів гіпофіза. Гормонів гіпоталамуса належить ключова роль в системі гормональної регуляції організму.
За хімічному будовою вони являють собою і відрізняються незвичайною будовою.
Тиреоліберином - трипептид, який складається із залишків циклічної піроглутаміновой кислоти, гістидину і пролінаміда, сполучених пептидними зв'язками. На відміну від класичних пептидів він не містить вільних аміно- і карбокси- груп у кінцевих кислотних залишків. (Структуру см. В підручнику «Хімія» С.А.Пузаков Стор. 581). Соматостатін складається із залишків 14 амінокислот і соді ржіт одну сульфидную групу.
4.Гормони гіпофіза.
Вони надають стимулюючу дію на ендокринні залози.
До них відносять - соматотропін (гормон росту), окситоцин, вазопрессін.Соматотропін - поліпептид, що містить 191 амінокислотний залишок і відповідає за нормальний ріст організму.
Вазопресин - антидіуретичний гормон (нонапептид), збільшує швидкість реасорбціі води з первинної сечі, в результаті чого сеча стає більш концентрована і знижується діурез, організм зберігає необхідний обсяг рідини.
Окситоцин - циклічний нонапептид, який відрізняється від вазопресину 2-ма амінокислотними залишками. Він підвищує споживання глюкози в організмі, активує лактацію, стимулює скорочення м'язів матки.
(Структури вазопресину і окситоцину см. В підручнику «Хімія» С.А.Пузаков Стор. 584).
У гіпофізі виявлено понад 50-ти поліпептидів, які названі ендорфінів і енкефалінів. Встановлено, що вони впливають на функції нейронів і передачу нервового імпульсу, здатні знімати больові відчуття, впливають на поведінкові реакції, процеси пам'яті, сну, навчання. (Структури см. В підручнику «Хімія» С.А.Пузаков Стор. 593).
5.Гормони підшлункової залози ..
Виключно важливе значення мають інсулін і глюкагон.
Мономернийінсулін складається з 51 амінокислотного залишку і має 2 ланцюга: одну - коротку (21 ам.кісл.остаток) і довгу - 30 амінокітслотних залишку. Ці два ланцюги з'єднані двома дисульфідними містками. Інсулін впливає на синтез і розпад глікогену в печінці і м'язах, синтез жирів в печінці і тканинах. При дефіциті інсуліну розвивається цукровий діабет.
Глюкагон складається з 29 залишків амінокислот. Він стимулює мобілізацію глікогену і жирів в організмі, збільшує концентрацію глюкози в крові. Таким чином, інсулін і глюкагон - гормони-антагоністи.
(Структури даних гормонів см. В підручнику «Хімія» С.А.Пузаков Стор. 473, 486).
5.Гормони шлунково-кишкового тракту.
Основна функція цих гормонів - стісуляція роботи шлунково-кишкового тракту (ЖКГ) .До них відносять - секретин, гастрин, мотілін, ентероглюкагон і ін.
Гастрін синтезується клітинами слизової шлунка і являє собою суміш 3-х молекулярних форм, що відрізняються числом амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі. Первинна структура гастрину має наступний вигляд: Гліцин-Гліцин-Пролин-Триптофан-Метіонін- Глутамат- Глутамат- Глутамат- Глутамат- Глутамат- Аланин-Тірозін- Гліцин-Тирозин-Метіонін-Аспарагин-Фенілаланін. (17 амінокислоти. Залишку) Біохімічна роль полягає в стимуляції виділення соляної кислоти з епітеліальних клітин шлунка, крім цього гастрин активує секрецію пептідаз (ферментів гідролізу білків).
Секретин - пептид, що містить 27 амінокислотних залишків, синтезується в дванадцятипалій кишці і теж служить активатором секреції пептідаз.
Мотілін - складається з 22 амінокислотних залишків, синтезується в слизовій кишечника, виконує подібні з секретином функції.
«Біополімери найважливіших біохімічних процесів».
Біополімери грають величезну роль в життєдіяльності організму.
Безліч фізіологічних процесів, що відбуваються в організмі не обходяться без участі біополімерів. Зупинимося на деяких з них.
Порфірини - клас тетрапіррольних макероцікліческіх лігандів, в основі яких лежить молекула порфина:
Яскравим представником порфиринов є гемоглобін (від грец
- haimatos -кровь; від лат.-globus-куля). Гемоглобін за будовою є тетрамерний білок, що складається з 4-х субодиниць, кожна з яких складається з гема і білкової частини глобіну, яка містить близько 574 залишків амінокислот. За хімічною структурою гем являє собою макроциклічними комплекс заліза (II) з протопорфірину.
(Будова гемоглобіну і його похідних см. В підручниках «Хімія» С.А.Пузаков стор. 286 - 293; «Загальна хімія» Ю.А.Ерщов, В.А.Попков стор. 280-28, 199, 356). Молярна маса гемоглобіну людини приблизно дорівнює 64500 г / моль. Гемоглобін становить близько 95% сухої маси еритроцитів. Концентрація гемоглобіну у чоловіків становить від 13 до 18% від загальної маси, а у жінок - від 12 до 16% від загальної маси.
Міоглобін - м'язовий білок, також є гемпротеіном. Він містить поліпептидні ланцюга глобіну, до складу яких входять 153 залишку амінокислот. Важлива функція гемоглобіну - перенос кисню з легенів до тканин і вуглекислого газу з тканин до легким:
Hb + O2 Hb (O2) n n = 1-4
Через низьку діелектричної проникності середовища всередині гема при взаємодії з mvjktrekzhysv киснем ступінь окислення не змінюється, спостерігається, так званий, ефект «білкової захисту», тобто глобин охороняє залізо зі ступенем окислення +2 від окислення.
Метгемоглобін- похідне гемоглобіну, де центр. Атомом є залізо (+3). (Структуру см. В підручнику «Хімія» С.А.Пузаков стор. 331).
Карбоксигемоглобин міцніше оксигемоглобіну, блокує дихальний центр. Утворюється міцніший комплекс гемоглобіну з СО в порівнянні з комплексом гемоглобін-кисень, тому що константа нестійкості карбоксигемоглобина в 300 разів менше, ніж константа нестійкості оксигемоглобина.
Схематично гем можна змалювати таку картину:
Z може бути - O2 або СО