Hormoonide biokeemia. Hormoonide üldised omadused Hormoonide loeng biokeemiast

Hormoonid

Hormoonid (kreeka. hormao- panin liikuma) - need on ained, mida toodavad spetsiaalsed rakud ja mis reguleerivad ainevahetust üksikutes organites ja kogu kehas tervikuna. Kõiki hormoone iseloomustab kõrge toime spetsiifilisus ja kõrge bioloogiline aktiivsus.

Paljud pärilikud ja omandatud haigused on seotud hormonaalse ainevahetuse rikkumisega, millega kaasnevad tõsised probleemid keha arengus ja elus ( kääbuslus ja gigantism, suhkur ja maitsetu diabeet, mükseedeem, pronksi haigus ja jne).

Hormoone saab klassifitseerida keemiliselt struktuur, lahustuvus, lokaliseerimine nende retseptorid ja nende mõju ainevahetus.

Hormoonide klassifikatsioon struktuuri järgi

Klassifikatsioon ainevahetusele avalduva mõju järgi

Sünteesi klassifikatsioon

Hormonaalne signaal

Raku aktiivsuse reguleerimiseks vereplasmas olevate hormoonide abil on vaja tagada raku võime seda signaali tajuda ja töödelda. Selle ülesande teeb keeruliseks asjaolu, et signaalimolekulid ( neurotransmitterid, hormoonid, eikosanoidid) on erineva keemilise olemusega, peaks rakkude reaktsioon signaalidele olema erineva suuna ja piisava ulatusega.

Sellega seoses on evolutsiooniliselt moodustatud signaalimolekulide kaks peamist toimemehhanismi retseptori lokaliseerimise järgi:

1. Membraan- retseptor asub membraanil. Nende retseptorite puhul olenevalt alates Hormonaalse signaali rakku edastamise viisid on eraldatud kolme tüüpi membraaniga seotud retseptoreid ja vastavalt kolm signaali edastamise mehhanismi... Seda mehhanismi kasutavad peptiid- ja valguhormoonid, katehhoolamiinid, eikosanoidid.

2. Tsütosoolne- retseptor asub tsütosoolis.

Hormoonid on bioloogiliselt aktiivsed ained, mida sünteesitakse väikestes kogustes endokriinsüsteemi spetsialiseeritud rakkudes ja mis viiakse ringlevate vedelike (näiteks vere) kaudu sihtrakkudesse, kus nad avaldavad oma reguleerivat toimet. Hormoonidel, nagu ka teistel signaalmolekulidel, on mõned ühised omadused. vabanevad neid tootvatest rakkudest rakuvälisesse ruumi; ei ole rakkude struktuurikomponendid ega ole ...

Hormoonid mõjutavad sihtrakke. Sihtrakud on rakud, mis interakteeruvad spetsiifiliselt hormoonidega, kasutades spetsiaalseid retseptorvalke. Need retseptorvalgud asuvad raku välismembraanil ehk tsütoplasmas või tuumamembraanil ja raku teistel organellidel. Biokeemilised mehhanismid signaali edastamiseks hormoonilt sihtrakku. Iga retseptorvalk koosneb vähemalt kahest domeenist (piirkonnast), mis pakuvad ...

Hormoonide struktuur on erinev. Praeguseks on kirjeldatud ja eraldatud umbes 160 erinevat hormooni erinevatest mitmerakulistest organismidest. Vastavalt nende keemilisele struktuurile võib hormoonid liigitada kolme klassi: valk-peptiidhormoonid; aminohapete derivaadid; steroidhormoonid. Esimesse klassi kuuluvad hüpotalamuse ja hüpofüüsi hormoonid (nendes näärmetes sünteesitakse peptiide ja mõningaid valke), samuti kõhunäärme ja kõrvalkilpnäärme hormoone ...

Endokriinsüsteem on endokriinsete näärmete ja teatud spetsiifiliste endokriinsete rakkude kogum kudedes, mille endokriinne funktsioon ei ole ainus (näiteks kõhunäärmel pole mitte ainult endokriinseid, vaid ka eksokriinseid funktsioone). Iga hormoon on üks selle osalejatest ja kontrollib teatud metaboolseid reaktsioone. Samal ajal on endokriinsüsteemis reguleerimise tasemed – mõned ...

Valk-peptiidhormoonid. Valgu- ja peptiidhormoonide moodustumise protsessis endokriinsete näärmete rakkudes moodustub polüpeptiid, millel puudub hormonaalne aktiivsus. Kuid sellisel molekulil on oma koostises fragment (id), mis sisaldavad (e) selle hormooni aminohappejärjestust. Sellist valgumolekuli nimetatakse pre-prohormooniks ja selle koostises (tavaliselt N-otsas) on struktuur, mida nimetatakse liider- või signaaljärjestuseks (pre-). See…

Hormoonide transpordi määrab nende lahustuvus. Oma olemuselt hüdrofiilsed hormoonid (näiteks valk-peptiidhormoonid) transporditakse tavaliselt vabal kujul verega. Steroidhormoonid, joodi sisaldavad kilpnäärmehormoonid transporditakse komplekside kujul vereplasma valkudega. Need võivad olla spetsiifilised transportvalgud (madala molekulmassiga transportglobuliinid, türoksiini siduv valk; kortikosteroide transportiv valk transkortiin) ja mittespetsiifiline transport (albumiin). On juba öeldud, et...

Valk-peptiidhormoonid läbivad proteolüüsi ja lagunevad üksikuteks aminohapeteks. Need aminohapped läbivad täiendavalt deamineerimise, dekarboksüülimise ja transamiinimise reaktsioonid ning lagunevad lõppsaadusteks: NH3, CO2 ja H2O. Hormoonid läbivad oksüdatiivse deaminatsiooni ja edasise oksüdatsiooni CO2-ks ja H2O-ks. Steroidhormoonid lagunevad erinevalt. Organismis puuduvad ensüümsüsteemid, mis tagaksid nende lagunemise. Põhimõtteliselt, mis juhtub...

Hormoonide biokeemia, nende keemiline koostis ja funktsioonid on nii keerulised, et need moodustasid omaette bioloogilise keemia haru, mis kujunes teadusena eelmise sajandi alguses.

Hormoonide toimemehhanismi uurimise tähtsus

Peaaegu kõik hormoonid osalevad inimkeha loomulikus ainevahetuses, täites samal ajal signaali- ja reguleerimisfunktsioone mis tahes protsessis.

Mehhanism, mille abil mõnede kehaorganite rakkudes tekkivad bioloogiliselt aktiivsed kemikaalid mõjutavad keemiliste reaktsioonide kaudu teiste rakkude ja elundite tegevust, on nii keeruline, kuivõrd seda pole veel uuritud. Otsene mõju inimkeha elutegevusele on vaieldamatu, kuid teadmistest nende kohta ei piisa nende õigeks juhtimiseks.

Juba uuritud hormoonide struktuur on näidanud, et neil on sarnaselt teiste signaalmolekulidega ühised omadused ja need toimivad teabe edastamise allikana. Miks osad neist kogunevad eraldi näärmetesse, teised aga ringlevad läbi keha, miks üks nääre toodab mitut tüüpi erinevaid bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis kemikaalid mõjutavad keerulise ahelreaktsioonimehhanismi käivitamist, jääb veel uurida.

Sel hetkel, kui inimkond õpib usaldusväärse täpsusega kontrollima hormoonide tegevust eraldi organismis, avaneb tema teaduses ja ajaloos uus lehekülg.

Inimkeha endokriinsüsteem

Alles eelmise sajandi keskel avastati hormoonid ja vitamiinid ning uuriti reaktsioone, mis annavad rakkudele energiapotentsiaali. Endokriinsüsteemi tegevus, mis sünteesib neid ja reguleerib ringlevate vedelike kaudu vajalike kokkupuutepiirkondade varustamist, levib üle kogu inimkeha.

Näärmeaparaati uuriv bioloogia uurib üldist ehitust, kuid selleks, et uurida kogu interaktsioonimehhanismi, sealhulgas sisesekretsiooninäärmete aktiivsuse vabalt transporditavaid komponente, kulus kahe teaduse ühisel jõupingutusel. mille piiril ilmus biokeemia. Hormoonide aktiivsuse uurimine on väga oluline, kuna sellel on keha töös ja selle elutähtsate funktsioonide elluviimisel kõige olulisem koht.

Eluprotsessis toimib endokriinsüsteem:

tagab organite ja struktuuride koordineerimise;
osaleb peaaegu kõigis keemilistes protsessides;
stabiliseerib aktiivsust seoses keskkonnatingimustega;
kontrollib arengut ja kasvu;
vastutab seksuaalse diferentseerumise eest;
mõjutab valdavalt reproduktiivset funktsiooni;
toimib ühe inimese energia generaatorina;
moodustab psühhoemotsionaalseid reaktsioone ja käitumist.

Seda kõike pakub keeruka struktuuriga süsteem, mis koosneb näärmeaparaadist ja hajutatud osast endokriinsete rakkude kujul, mis on hajutatud kogu kehas. Retseptori kokkupuude konkreetse stiimuliga viib kesknärvisüsteemi poolt saadetud signaalini, mis edastab hüpofüüsile vastava sõnumi.

See edastab käsu troopilistele hormoonidele, mida ta selleks eritab, ja saadab need teistele näärmetele. Need omakorda arendavad oma aineid, paiskavad need verre, kus teatud rakkudega suhtlemisel tekib keemiline reaktsioon.

Pakutavate funktsioonide mitmekesisus ja varieeruvus ning esile kutsutud reaktsioonid sunnivad endokriinsüsteemi tootma märkimisväärsel hulgal täiesti erineva toimega keemiliselt ja bioloogiliselt aktiivseid aineid, mida mõistmise hõlbustamiseks kirjeldatakse üldnimetuse all. hormoonid.

Hormoonide tüübid ja nende funktsioonid

Kõiki neid, mida inimkeha toodab, on võimatu loetleda juba ainult seetõttu, et neid kõiki pole veel tuvastatud ja uuritud. Inimesele teadaolevaid aineid on aga väga pika nimekirja jaoks piisavalt. Hüpofüüsi eesmine osa toodab:

kasvuhormoon (somatropiin);
melaniin, mis vastutab värvipigmendi eest;
kilpnääret stimuleeriv hormoon, mis reguleerib kilpnäärme aktiivsust;
prolaktiin, mis vastutab piimanäärmete aktiivsuse ja laktatsiooni eest.

Luteiniseerivad ja folliikuleid stimuleerivad ained stimuleerivad sugunäärmeid ja seetõttu klassifitseeritakse need gonadotropiinideks. Hüpofüüsi tagumine sagar toodab:

normaalsete veresoonte säilitamine;
oksütotsiin, mis põhjustab emaka toonust.

Paljude hormoonide puhul pole põhifunktsioon ainus ja need pakuvad mõningaid lisaprotsesse.

Kilpnääre toodab:

kilpnäärmehormoonid, mis vastutavad valkude sünteesi ja toitainete lagunemise eest. Süsivesikute vahetus ja loomuliku ainevahetuse stimuleerimine toimub nende osalusel ja koostoimel teiste keemiliste ühenditega;
Kaltsitoniin, mida varem peeti ekslikult kõrvalkilpnäärmete aktiivsuse produktiks, toodetakse samuti kilpnäärmes ja vastutab kaltsiumi taseme eest ning selle ületootmine või puudumine võib põhjustada tõsiseid patoloogiaid.

Muud hormooni tootvad organid

Neerupealise säsi toodab adrenaliini, mis tagab organismi reageerimise ohule ja vastavalt sellele ka keha enda ellujäämise. See pole kaugeltki ainus adrenaliini funktsioon, kui arvestada selle koostoimet keemilistes reaktsioonides teiste bioloogiliselt aktiivsete ainetega.

Need, mida neerupealiste koor toodab, on veelgi mitmekesisemad:

glükokortikoidid mõjutavad ainevahetust ja immuunsüsteemi aktiivsust;
mineralokortikoidid säilitavad soola tasakaalu;
androgeenid ja östrogeenid toimivad sugusteroididena.

Ka munandid toodavad ja munasarjad toodavad östrogeene ja progesterooni. Nad valmistavad emaka ette viljastamiseks.

Pankreas toodab insuliini ja glükagooni, mis vastutavad veresuhkru taseme eest ja mida reguleeritakse keemiliste reaktsioonide kaudu.

Seedetrakti hormoonid - koletsüstokiniin, sekretiin ja pankreosüümiin on seedetrakti limaskesta vastuseks spetsiifilisele stimulatsioonile ja tagavad toidu seedimise. Närvirakud sünteesivad rühma neurohormoone, mis on hormoonitaolised ained. Need on keemilised ühendid, mis stimuleerivad või pärsivad teiste rakkude aktiivsust.

Mõnede nende struktuuri on suhteliselt hästi uuritud ja seda kasutatakse sekretoorsete mehhanismide reguleerimiseks valmisravimite kujul. Selleks on sünteesitud palju hormoone, kuid see on veel sillutamata väli teaduslikuks tegevuseks, loomingulisteks katseteks ja tulevaste teadlaste monograafiateks.

Pole kahtlust, et biokeemiliste koostoimete ja endokriinsete näärmete aktiivsuse edasine uurimine toob märkimisväärset kasu paljude pärilike haiguste ja patoloogiate ravimisel.

Hormoonide klassifikatsioon

Tänaseks tunneb teadus rohkem kui sada tüüpi erinevaid hormoone ja nende mitmekesisus on tõsiseks takistuseks igasugusele mõistlikule nomenklatuuri klassifitseerimisele. Neli levinud hormonaalset tüpoloogiat on üles ehitatud erinevate klassifikatsioonide järgi ja ükski neist ei anna piisavalt terviklikku pilti.

Kõige tavalisem klassifikatsioon põhineb sünteesikohal, mis liigitab toimeained tootvateks näärmeteks. Hoolimata asjaolust, et see on väga mugav inimestele, kellel pole hormoonide biokeemiaga midagi pistmist, ei anna tootmiskoht teadusena päris aimu endokriinsüsteemi bioloogilise komponendi struktuurist ja olemusest. .

Keemilise struktuuri järgi klassifitseerimine ajab asja veelgi segadusse, kuna jagab hormoonid tavapäraselt järgmisteks osadeks:

steroidid;
valk-peptiidained;
rasvhapete derivaadid;
aminohapete derivaadid.

Kuid see on tingimuslik jaotus, kuna samad keemilised ühendid täidavad erinevaid bioloogilisi funktsioone ja see muudab vastastikmõju mehhanismi mõistmise keeruliseks.

Funktsionaalne klassifikatsioon jagab hormoonid järgmisteks osadeks:

efektor (toimib ühele sihtmärgile);
troopiline, vastutab efektori tootmise eest;
vabastavad hormoonid, mis toodavad troopiliste ja teiste hüpofüüsi hormoonide sünteesi.

Peamine klassifikatsioon, mida saab hormoonide biokeemia mõistmisel juhinduda, on nende jaotus bioloogilise funktsiooni järgi:

lipiidide, süsivesikute ja aminohapete metabolism;
kaltsiumfosfaadi metabolism;
metaboolne vahetus hormoone tootvates rakkudes;
reproduktiivfunktsiooni kontroll ja säilitamine.

Bioloogiliste ainete keemiline koostis, mis on tinglikult seotud terminoloogilise rühmaga üldnimetuse hormoonid all, eristub struktuuri ainulaadsusest, mis on tingitud täidetavatest funktsioonidest.

Struktuurne struktuur ja biosüntees

Hormoonide struktuur on üsna üldine teema, kuna paljud neist moodustuvad spetsiaalsetes rakkudes ja sünteesitakse endokriinsüsteemi erinevates näärmetes. Üksiku hormooni struktuuri määravad nii sellesse sisenevad kemikaalid kui ka nende reaktsioonide kvalitatiivsed derivaadid, millesse iga üksik reaktiiv siseneb.

Enamik endokriinseid näärmeid toodab mitmeid keemiliselt ja bioloogiliselt aktiivseid aineid, millest igaühel on individuaalne struktuur ja sellele korraldusele vastavad funktsionaalsed kohustused. Defektid hormooni struktuuris võivad olla süsteemsete või pärilike haiguste põhjuseks ning häirida ainevahetust, nende retseptorite aktiivsust, hävitada signaali edastamise mehhanismi sihtmärgile.

Vastavalt oma keemilisele struktuurile jagunevad hormoonid kolme põhirühma:

valk-peptiid;
segatud, ei ole seotud kahe esimesega.

Valguhormoonide struktuur koosneb aminohapetest, mis on omavahel seotud peptiidsidemetega, ja polüpeptiidsed on need, mis koosnevad vähem kui 75 aminohappest. Nendel, mis sisaldavad süsivesikute jääke, on oma nimi – glükoproteiinid.

Vaatamata sarnasele struktuurile toodavad valguhormoone erinevad näärmed ja neil pole midagi ühist toimekohas ega selle mehhanismis ega isegi molekulide suuruses ja struktuuris. Valkude hulka kuuluvad:

vabastavad hormoonid;
vahetus;
kangas;
hüpofüüsi.

Enamiku valguhormoonide struktuur on tänaseks dešifreeritud ja toodetud sünteetiliste ainetena, mida kasutatakse ravimeetmeteks.

Steroidid moodustuvad ainult neerupealistes (koores) ja sugunäärmetes ning sisaldavad tsüklopentaanperhüdrofenantreeni tuuma. Kõik steroidid on kolesterooli derivaadid ja tuntuimad on kortikosteroidid.

Paljusid steroide sünteesitakse ka teaduslaborites. Kolmas rühm, mida mõnes allikas nimetatakse amiinideks, ei anna praktiliselt mingeid üldistavaid omadusi, sest see sisaldab nii peptiidrühmi kui ka keemilisi vaheühendeid, nagu lämmastikoksiid, ja pika ahelaga rasvhappeid ja amiini derivaate. Segarühma keemilist koostist ei saa muidugi taandada ainult amiinideks, kuna sinna lisatakse tinglikult palju keemilisi derivaate.

Toimemehhanism ja selle omadused

Hormoonide poolt täidetavad funktsioonid on nii mitmekesised, et neid on isegi tahtmatul kujutlusvõimel raske ette kujutada:

proliferatiivsed protsessid, mida nad reguleerivad kombineeritud ja tundlikes kudedes;
sekundaarsete seksuaalomaduste areng;
kontraktiilsete lihaste toime;
metaboolse vahetuse intensiivsus, selle kulg;
kohanemine muutuvate keskkonnatingimustega korraga mitmes süsteemis toimuvate keemiliste reaktsioonide kaudu;
psühho-emotsionaalne erutus ja teatud organite tegevus.

Kõik see toimub teatud interaktsioonimehhanismide kaudu. Nende koostoimemehhanismidel on vaatamata bioloogiliselt ja keemiliselt aktiivsete ainete erinevale keemilisele struktuurile mõned sarnased tunnused.

Hormoonid, mille biokeemia on suunatud mitut tosinat tüüpi reaktsioonide läbiviimisele, interakteeruvad sihtmärkidega raku tuumas või pärast rakumembraaniga liitumist. Interaktsiooniefekt ilmneb ainult siis, kui hormoon seondub retseptoriga ja käivitab selle mehhanismi. Mõnedes uuringutes võrreldakse retseptorit lukuga, mille võtmeks on hormoon.

Ainult tihe suhtlemine, võtme pööramine, avab suletud, esialgu luku. Selles näites on oluline ka hormooni vastavus retseptorile.

Hormoonide ja teiste struktuuride vahelise koostoime mehhanism

Sünteesi, derepressiooni, translatsiooni ja transkriptsiooni aktiivsus määrab ainevahetuse intensiivsuse. Hormoonide mõju protsessidele, milles ensüümid osalevad, kinnitavad või blokeerivad rakus olevad tsütostaatikumid.

Messenger RNA mängib ensümaatilise aktiivsuse tagamisel teise vahendaja rolli. Kuna tegemist on verre erituvate endokriinsete näärmete derivaatidega, saavutavad nad ringlevas vedelikus väga madala kontsentratsiooni ja ainult spetsiifiliste retseptorite olemasolu võimaldab sihtmärgil talle suunatud aktivaatorit kinni püüda.

Kaasaegsed uuringud on võimaldanud kindlaks teha spetsiaalsete toimeainete olemasolu, mis vastutavad organismile vajalike hormoonide sünteesi ja paljunemise eest, ning närvikudede kaudu toimivate hormoonide ja neurohormoonide osalemine närviimpulsside edastamisel toimub erinevate mehhanismide kaudu.

Hormoonid interakteeruvad motoorse otsaplaadiga, neurohormoonid aga läbivad kesknärvisüsteemi transporditeid või hüpofüüsi portaalsüsteemi.

Hormonaalse koostoime mehhanismi ei määra mitte ainult toimeaine keemiline struktuur, vaid ka selle transportimisviis, transporditeed ja hormooni sünteesimise koht.

Toimemehhanism on selge süsteem kontakti loomiseks ja rakumembraani ehk tuuma mõjutamiseks biokeemiliste reaktsioonide ja geneetilisel tasandil kinnistunud informatsiooni tõttu.

Vaatamata märkimisväärsele erinevusele hormoonide struktuuris, ülekandemehhanismis ja retseptoris endas, on selles protsessis kahtlemata mõned ühised punktid. Valkude fosforüülimine on signaaliülekandes kahtlemata osaleja. Aktiveerimine ja selle lõpetamine toimub spetsiaalsete reguleerimismehhanismide abil, milles on kahtlemata negatiivse tagasiside moment.

Hormoonid on organismi funktsioonide humoraalsed regulaatorid, pealegi selle peamised spetsiifilised funktsioonid ning nende ülesanne on säilitada selle füsioloogiline tasakaal spetsiaalsete keemiliste ja biokeemiliste reaktsioonide abil.

Signaali edastamise biokeemilised mehhanismid ja mõju sihtrakule

Retseptorvalgul on ühes oma domeenidest sait, mis on koostiselt komplementaarne signaalmolekuliga. Interaktsiooniprotsessis on otsustav hetk, mil signaalmolekuli osa kinnitatakse suhtelises identsuses ja sellega kaasneb ensüümi-substraadi koosluse tekkega sarnane moment.

Selle reaktsiooni mehhanism ei ole hästi mõistetav, nagu ka enamik retseptoreid. Hormoonide biokeemia teab vaid seda, et komplementaarsuse tekkimise hetkel retseptori ja signaalimolekuli osa vahel tekivad hüdrofoobsed ja elektrostaatilised vastasmõjud.

Sel hetkel, kui retseptorvalk seondub signaalmolekuli kompleksiga, toimub biokeemiline reaktsioon, mis käivitab kogu mehhanismi, rakusisesed reaktsioonid, mõnikord väga spetsiifiliste omadustega.

Peaaegu kõik endokriinsed häired põhinevad raku retseptori võime kaotamisel signaali ära tunda või signaalmolekulidega dokkida. Selliste häirete põhjuseks võivad olla nii geneetilised muutused kui ka spetsiifiliste antikehade tootmine organismis või retseptorite ebapiisav süntees.

Kui dokkimine on siiski edukalt toimunud, algab interaktsiooniprotsess, mis seni uuritud vormingus eristatakse kahte tüüpi:

lipofiilne (retseptor asub sihtraku sees);
hüdrofiilne (retseptori asukoht välismembraanis).

Milline ülekandemehhanism konkreetsel juhul valitakse, sõltub hormoonmolekuli võimest tungida läbi sihtraku lipiidikihti või kui selle suurus ei võimalda või on polaarne, siis suhelda väljaspool. Rakk sisaldab sõnumitooja aineid, mis tagavad signaali edastamise ja reguleerivad sihtmärgi ensüümrühmade aktiivsust.

Tänapäeval on teada, et nad osalevad tsükliliste nukleotiidide, inositooltrifosfaadi, proteiinkinaasi, kalmoduliini (kaltsiumi siduv valk), kaltsiumiioonide ja mõnede valkude fosforüülimisel osalevate ensüümide reguleerimise mehhanismis.

Hormoonide bioloogiline roll organismis

Hormoonid mängivad inimkeha elutähtsa aktiivsuse tagamisel tohutut rolli. Seda tõendab tõsiasi, et teatud hormooni tootmise rikkumine endokriinsete näärmete poolt võib põhjustada tõsiste, nii kaasasündinud kui ka omandatud patoloogiate ilmnemist inimesel.

Hormooni liigne või ebapiisav tootmine inimkehas häirib tema elu normaalset füsioloogilist protsessi ja tekitab spetsiifilise füüsilise ehk psühho-emotsionaalse seisundi halvenemise. Kõrvalkilpnäärme talitlushäired tekitavad probleeme luu- ja lihaskonnaga, mõjutavad luusüsteemi, häirivad maksa ja neerude tööd.

Normist erinevas koguses põhjustab see psüühikahäireid, veresoonte seinte või isegi siseorganite lupjumist. Peavalud, lihaskrambid, südame löögisageduse tõus - kõik need on ainult ühe endokriinse näärme talitlushäire tagajärjed. Neerupealiste hormoonide ebanormaalne tootmine:

jätab inimeselt võimaluse valmistuda stressirohkeks seisundiks;
häirib süsivesikute ainevahetust;
põhjustab patoloogilist rasedust, selle negatiivset kulgu, raseduse katkemist;
seksuaalne viljatus.

reguleerida seedimisprotsessi;
insuliini tootmine;
aktiveerida rasvade lagundamise protsess;
tõsta vere glükoosisisaldust.

Hüpofüüs mõjutab luteiniseeriva hormooni moodustumist, mis mõjutab reproduktiivfunktsiooni, vastutab inimkeha normaalse arengu eest kõigil selle perioodidel.

Igat tüüpi ainevahetus, kasv ja areng, reproduktiivfunktsioon, geneetiline informatsioon, loote moodustumine emakasisese arengu ajal, ovulatsiooni ja viljastumise protsess, homöostaas, väliskeskkonnaga kohanemine - need on vaid mõned protsessid, mille mehhanism on usaldatud. hormoonidele.

Hormonaalse tasakaaluhäire välised ja üldised sümptomid

Hormoonide biokeemia on omaette teadus ja see on tingitud hormoonide olulisest rollist organismis. Seda ei saa üle hinnata, sest normaalsest hormonaalsest taustast sõltuvad elutsükkel, efektiivsus ja psühho-emotsionaalne seisund. Probleemid hormoonide paljunemisega on kergesti diagnoositavad isegi ilma spetsiaalsete testideta, sest inimesega hakkavad kaasnema:

peavalu;
normaalse, piisava une häired;
tsüklilised või spontaansed meeleolumuutused;
põhjendamatu agressiivsus ja püsiv ärrituvus;
äkilised paanika- ja hirmuhood.

Kõik see on hormonaalse tasakaalutuse otsene tagajärg ja need murettekitavad sümptomid on signaaliks arsti poole pöördumiseks. Homoonide tootmine ja biokeemia on keerulised protsessid, mis sõltuvad paljudest komponentidest, sealhulgas pärilikest teguritest. Nende protsesside uurimine võib tänapäeva meditsiinile oluliselt kaasa aidata, mistõttu pööratakse hormoonide biokeemiale nii suurt tähelepanu.

On tõestatud, et praeguseks uuritud inimese hormoonide arv on isegi üle saja ja poole ning retseptorite kommunikatsiooni ja neurohumoraalsete reaktsioonide mehhanismid nõuavad endiselt kõige hoolikamat uurimist.

Alles pärast analüüside dešifreerimist saab spetsialist hakata ravima hormonaalseid häireid ja reguleerida inimorganismi tegevust hormonaalsete ravimite abil, mille väljatöötamine ja süntees võimaldas suurel määral hormoonide biokeemiat, mis on loodud teaduse. bioloogia, keemia ja meditsiini äärel ning on tänapäeval üks lootustandvamaid biokeemilisi suundi.

Selle edasiarendamine võib kaasa tuua vananemise ennetamise, geneetiliste deformatsioonide ilmnemise, vähkkasvajate ravimise ja paljude inimeste tervise globaalsete probleemide lahendamise.

Loeng № 13 AINEVAHETUSE REGULEERIMINE. HORMOONIDE BIOKEEMIA. 1 HORMOONI TOIMIMISMEHHANISM LÄBI c. AMF ja c. GMF

Eesmärk: Tutvuda hormoonide üldiste omadustega, hormoonide esimeste toimemehhanismidega, hormoonide toime edasikandumise vahendajatega rakus.

Plaan: 1. Hormoonide üldised omadused 2. Esimene mehhanism läbi c. AMP 3. Esimene mehhanism läbi c. GMF

Hormoonid on näärmerakkudes moodustuvad bioloogiliselt aktiivsed ained, mis erituvad verre või lümfi ja reguleerivad ainevahetust.

Keha kohanemise juhtiv lüli on kesknärvisüsteem ja hüpotalamus - hüpofüüsi süsteem. Kesknärvisüsteem saadab vastusena ärritusele närviimpulsse hüpotalamusele ja teistele kudedele, sealhulgas sisesekretsiooninäärmetele, ioonide ja vahendajate kontsentratsiooni muutuste kujul.

Hüpotalamus eritab spetsiaalseid aineid – neurosekretiine ehk kahte tüüpi vabastavaid faktoreid: 1 Liberiinid, kiirendavad troopilise hüpofüüsi vabanemist 2: Statiinid, mis pärsivad nende vabanemist.

Hüpotalamuse oksütotsiin, vasopressiini adenohüpofüüsi kasvuhormoon, TSH, ACTH, FSH, LTG, prolaktiini epifüüs melatoniin OKOLOSCHITOVID ACETIC RUN PTH SÜDA: naatrium ureetiitne faktor Kilpnääre T 3, türoksiin, prosteroidiin, korko SEEDETRAKT Gastriin, sekretiin KÕHUNREASE insuliin, glükagoon SUGUNÄÄRED Östradiool, progesteroon, testosteroon, relaksiin, inhibiin, kooriongonadotropiin Endokriinsüsteem

Hormoonide klassifikatsioon I. Valk-peptiidhormoonid 1) Hormoonid - lihtvalgud (insuliin, kasvuhormoon, LTG, paratüreoidhormoon) 2) Hormoonid - kompleksvalgud (TSH, FSH, LH) 3) Hormoonid - polüpeptiidid (glükagoon, ACTH, MSH) , kaltsitoniin , vasopressiin, oksütotsiin) Mõned loetletud hormoonid moodustuvad inaktiivsetest prekursoritest - prohormoonidest (näiteks insuliin ja glükagoon).

II. Steroidhormoonid on kolesterooli derivaadid (kortikosteroidid, suguhormoonid: mees-, naishormoonid). III. Hormoonid on aminohapete derivaadid (türoksiin, trijodotüroniin, adrenaliin, norepinefriin).

Hormoonide üldised omadused - bioloogilise toime range spetsiifilisus; -kõrge bioloogiline aktiivsus; sekretsioon; - tegevuskaugus; - hormoone võib leida verest nii vabas olekus kui ka teatud valkudega seotud olekus; - lühike toimeaeg; - kõik hormoonid avaldavad oma toimet retseptorite kaudu.

Hormooni retseptorid (RC) Oma keemilise olemuse järgi on retseptorid valgud, tõelised glükoproteiinid.Kudusid, mis sisaldavad antud hormooni retseptoreid, nimetatakse sihtkudedeks (sihtrakkudeks).

Hormooni bioloogiline toime ei sõltu ainult selle sisaldusest veres, vaid ka retseptorite arvust ja funktsionaalsest seisundist, samuti retseptorijärgse mehhanismi toimimise tasemest.

Toimemehhanismi järgi jagunevad kõik teadaolevad hormoonid 3 rühma: I) Membraan-tsütosoolmehhanismi hormoonid, mis toimivad rakusiseste ensüümide aktiivsust muutes. Need hormoonid seonduvad sihtrakumembraani välispinnal olevate retseptoritega, ei sisene rakku ja toimivad sekundaarsete vahendajate (messengers) kaudu: c-AMP, c-GMP, kaltsiumioonid, inositooltrifosfaat.

2. Hormoonid, mis toimivad muutes valkude ja ensüümide sünteesi kiirust. (Tsütosoolsed.) Need hormoonid seostuvad rakusiseste retseptoritega: tsütosoolsete, tuuma- või organoidretseptoritega. Nende hormoonide hulka kuuluvad steroid- ja kilpnäärmehormoonid

3. Plasmamembraani (membraani) läbilaskvust muutvad hormoonid. Nende hormoonide hulka kuuluvad insuliin, STH, LTH, ADH.

1. MEHANISM Adenülaattsüklaasi süsteem koosneb 3 osast: I - äratundvast osast, mida esindab rakumembraani välispinnal paiknev retseptor,. II osa – konjugeeriv valk (G-valk). Mitteaktiivses vormis on G-valk seotud selle alaühikuga SKT-ga.

III osa - katalüütiline on ensüüm adenülaattsüklaas adenülaattsüklaas ATP H 4 R 2 O 7 + c. AMP interakteerub proteiinkinaas A-ga, mis koosneb 4 alaühikust: 2 reguleerivast ja 2 katalüütilisest subühikust.

Proteiini kinaas A katalüüsib paljude sihtrakkude valkude ja ensüümide ülekannet fosfaatrühma ATP-st seriini ja treoniini OH-rühmadesse, st see on seriin-treoniini kinaas ATP ADP Protein-P valk

Mõned ensüümid (näiteks fosforülaas, lipaas, glükogeeni süntetaas, metüültransferaas), ribosoomivalgud, tuumad ja membraanid võivad olla valgud, millesse fosforüülimise käigus kantakse üle fosforhappejäägid proteiinkinaas A osalusel. Fosforülaasi ja lipaasi inaktiivsete vormide fosforüülimisel täheldatakse nende molekulides konformatsioonilisi muutusi, mis viib nende aktiivsuse suurenemiseni.

Glükogeeni süntetaasi fosforüülimine, vastupidi, pärsib selle aktiivsust. Fosforhappe lisamine ribosoomivalkudele suurendab valgusünteesi.

Kui fosforhape seondub tuumavalkudega, siis valgu (histooni) ja DNA vaheline side nõrgeneb, mis viib transkriptsiooni suurenemiseni ja seega ka valkude sünteesi suurenemiseni. Membraanvalkude fosforüülimine suurendab nende läbilaskvust mitmetele ainetele, eelkõige ioonidele.

Läbi c. toimivate hormoonide mõjul. AMP, mida kiirendab: 1. glükogenolüüs fosforolüüsi teel, 2. lipolüüs, 3. valgusüntees, 4. ioonide transport läbi membraanide, 5. glükogenees on inhibeeritud

Selle mehhanismi kohaselt toimivad hormoonid guanülaattsüklaasi süsteemi kaudu. Guanülaattsüklaasil on membraaniga seotud ja lahustuvad (tsütosoolsed) vormid Membraaniga seotud vorm koosneb 3 sektsioonist: 1 - äratundmine (plasmamembraani välisküljel)

2. – transmembraanne 3. – katalüütiline Ensüümi membraaniga seotud vorm aktiveeritakse retseptorite kaudu lühikeste peptiidide, näiteks kodade naatriumureetilise faktori poolt.

Naatriumureetiline faktor sünteesitakse aatriumis vastusena tsirkuleeriva vere mahu suurenemisele, siseneb neerudesse, aktiveerib neis guanülaattsüklaasi, mis suurendab naatriumi ja vee eritumist.

Silelihasrakud sisaldavad ka guanülaattsüklaasi süsteemi, mille kaudu nad lõõgastuvad. Selle süsteemi kaudu toimivad vasodilataatorid, nii endogeensed (lämmastikoksiid) kui ka eksogeensed

Sooleepiteelirakkudes võib guanülaattsüklaasi aktivaator olla bakteriaalne endotoksiin, mis põhjustab vee imendumise aeglustumist ja kõhulahtisust. Guanülaattsüklaasi heemi sisaldava ensüümi tsütosoolne vorm

Selle aktiivsuse reguleerimises osalevad nitrovasodilataatorid, reaktiivsed hapnikuliigid (lämmastikoksiid), lipiidide peroksüdatsiooniproduktid.GTP-st moodustub guanülaattsüklaasi toimel c. GMP C-GMP toimib proteiinkinaasile G, mis koosneb kahest alaühikust

c. GMF seondub PK G regulatoorsete saitidega, aktiveerides selle. PKA ja PK G on seriin-treoniini kinaasid ning erinevate valkude ja ensüümide seriini ja treoniini fosforüülimise kiirendamisel on erinev bioloogiline toime.

1) uriinieritus suureneb loodusliku faktori mõjul (see hormoon-peptiid moodustub kodades) 2) tekib kõhulahtisus bakteriaalsete endotoksiinide mõjul

Sama hormoon võib toimida läbi c. GMF ja läbi c. AMP. Toime sõltub sellest, millise retseptoriga hormoon seondub. Näiteks võib adrenaliin seonduda nii alfa- kui beetaretseptoritega.

Adrenaliini kompleksi moodustumine beeta-retseptoritega viib c. AMP. Adrenaliini kompleksi moodustumine alfa-retseptoritega viib c. GMF. Adrenaliini mõju on erinev.

PK G suurendab glükogenetaasi aktiivsust, inhibeerib trombotsüütide agregatsiooni, aktiveerib fosfolipaasi C, vabastades oma depoost Ca. See. , vastavalt oma tegevusele c. GMF on c. AMF

3) lämmastikoksiidi toimel lõdvestuvad veresoonte silelihasrakud (mida kasutatakse meditsiinis, kuna veresoonte spasmide leevendamiseks kasutatakse mitmeid nitroravimeid, näiteks nitroglütseriini)

C kaudu toimiva hormooni signaali eemaldamine. AMF ja c. GMF toimub järgmiselt: 1. hormoon hävib kiiresti ja seetõttu hävib hormoon-retseptori kompleks

2.Rakkude hormonaalse signaali eemaldamiseks on spetsiaalne ensüüm fosfodiesteraas, mis muudab tsüklilised nukleotiidid nukleosiidmonofosfaatideks (vastavalt adenüül- ja guanüülhapeteks)

T. Sh. Sharmanov, S. M. Pleshkova "Toitumise metaboolsed alused üldbiokeemia kursusega", Almatõ, 1998 S. Tapbergenov "Meditsiiniline biokeemia", Astana, 2001 S. Seitov "Biokeemia", Almatõ, 2001 Lk 35242 , 369 - 562 VJ Marshall "Clinical Biochemistry", 2000 NR Ablaev Biochemistry in diagrams and figures, Almaty 2005 lk 199-212 Biochemistry. Lühikursus harjutuste ja ülesannetega. Ed. prof. E. S. Severina, A. Ya. Nikolaeva, M., 2002. Severin E. S. "Biokeemia" 2008, Moskva, lk 534-603 Berezov T. T., Korovkin B. F. 2002 "Bioloogiline keemia" , lk 248-298

Testi küsimused: 1. Hormoonide üldomadused 2. Hormoonide klassifikatsioon 3. Esimese mehhanismi hormoonide toime vahendajad 4. c AMP ja c GMF roll

Loeng nr 14 Ainevahetuse reguleerimine Hormoonide esimene toimemehhanism kaltsiumioonide, DAG ja ITP kaudu. Teine ja kolmas toimemehhanism.

Tutvuda hormoonide toime iseärasustega vahendajate kaudu: kaltsiumioonid, DAG, ITP, steroidhormoonide toime – teine mehhanism, membraanimehhanism Eesmärk:

Hormoonide toime vahendajad - kaltsiumioonid, DAG, ITP Teine toimemehhanism Hormoonide toime tunnused vastavalt kolmandale mehhanismile. Plaan:

Raku sees on kaltsiumiioonide kontsentratsioon tühine (10¯7 mol/l), samas kui väljaspool rakku ja organellide sees on see kõrgem (10¯3 mol/l).

Kaltsiumi sissevõtmine väliskeskkonnast rakku toimub membraani kaltsiumikanalite kaudu. Kaltsiumivoogu reguleerib membraani Ca-sõltuv ATPaas; inositooltrifosfaat (IP 3) ja insuliin võivad mängida selle funktsiooni reguleerivat rolli.

Raku sees ladestuvad mitokondriaalses maatriksis ja endoplasmaatilises retikulumis Ca 2+ -ioonid. Väliskeskkonnast või intratsellulaarsetest varudest tsütoplasmasse sisenev Ca 2+ interakteerub Ca 2 + -sõltuva kalmoduliinkinaasiga.

Kaltsium seondub ensüümi regulatoorse osaga, see on kaltsiumi siduv valk - kalmoduliin ja ensüüm aktiveerub.

Kalmoduliinil on kaltsiumi või magneesiumiioonidega seondumiseks mitu keskust (kuni 4). Puhkeseisundis on kalmoduliin seotud magneesiumiga, kaltsiumi kontsentratsiooni suurenemisega rakus tõrjub kaltsium välja magneesiumi.

Kaltsiumisisalduse olulise suurenemisega moodustub 4 Ca 2 + kalmoduliini kompleks, mis aktiveerib guanülaattsüklaasi ja fosfodiesteraasi c. AMP.

Hormoonide toimet kaltsiumiioonide kaudu kombineeritakse sageli fosfatidüülinositooli derivaatide kasutamisega vahendajana. Retseptor on sellistel juhtudel kompleksis G-valguga ja retseptori interaktsioonis hormooniga (näiteks TSH, prolaktiin, STH)

aktiveeritakse membraaniga seotud ensüüm fosfolipaas C, mis kiirendab fosfatidüülinositool-4,5-difosfaadi lagunemisreaktsiooni DAG ja inositool-1,4,5-trifosfaadi moodustumisega.

DAG ja inositooltrifosfaat on sekundaarsed vahendajad vastavate hormoonide toimel. DAG aktiveerib proteiinkinaasi C, mis omakorda põhjustab tuumavalkude fosforüülimist, suurendades seeläbi sihtrakkude proliferatsiooni.

Hormoonid, mis toimivad plasmamembraani (membraani) läbilaskvust muutes. Erinevatele substraatidele (aminohapped, glükoos, glütseriin jne)

Need hormoonid seonduvad plasmamembraanide retseptoritega ja vahendavad nende toimet türosiinkinaas-fosfataasi süsteemi kaudu.

Sel juhul toimub rakusiseste ensüümide aktiivsuse muutus, millega kaasneb transportervalkude ja ioonikanalite aktiveerumine. Nende hormoonide hulka kuuluvad insuliin, STH, LTH, ADH.

Hormoonid STH, LDH, moodustades hormoon-retseptori kompleksi, aktiveerivad tsütosoolse türosiinkinaasi, mis toimib nagu membraaniga seotud, aktiveerub fosfolipaas C, mis viib Ca +2 mobiliseerumiseni ja proteiinkinaasi C aktiveerumiseni.

ADH toimib läbi c. AMP, põhjustab veekanalite liikumist (valgud akvaporiinid), suurendab vee reabsorptsiooni neerudes, vähendab uriinieritust, st ADH suurendab sihtrakkude membraanide läbilaskvust vee jaoks.

T. Sh. Sharmanov, S. M. Pleshkova "Toitumise metaboolsed alused üldbiokeemia kursusega", Almatõ, 1998 S. Tapbergenov "Meditsiiniline biokeemia", Astana, 2001 S. Seitov "Biokeemia", Almatõ, 2001 Lk 35242 , 369 - 562 VJ Marshall "Clinical Biochemistry", 2000 NR Ablaev Biochemistry in diagrams and figures, Almaty 2005 lk 199-212 Biochemistry. Lühikursus harjutuste ja ülesannetega. Ed. prof. E. S. Severina, A. Ya. Nikolaeva, M., 2002. Severin E. S. "Biokeemia" 2008, Moskva, lk 534 -603 Berezov T. T., Korovkin B. F. "Bioloogiline keemia", lk 248298. Kirjandus:

Testi küsimused: 1. c. GMF hormooni toimemehhanismis 2. Ca ja ITP roll hormooni toimemehhanismis 3. Teine mehhanism on valgu-ensüümi sünteesi kiiruse muutus 4. Kolmas mehhanism on muutus raku mehhanismis membraani läbilaskvus.