Biokjemi av hormoner. Generelle kjennetegn ved hormoner Hormoner forelesning om biokjemi

Hormoner

Hormoner (gresk. hormao– Jeg setter i gang) er stoffer som produseres av spesialiserte celler og regulerer stoffskiftet i individuelle organer og i hele kroppen som helhet. Alle hormoner er preget av høy virkningsspesifisitet og høy biologisk aktivitet.

En rekke arvelige og ervervede sykdommer er assosiert med brudd på hormonell metabolisme, ledsaget av alvorlige problemer i kroppens utvikling og liv ( dvergvekst, og gigantisme, sukker og flau diabetes, myxedema, bronsesykdom og så videre).

Hormoner kan klassifiseres etter kjemikalier struktur, løselighet, lokalisering deres reseptorer og effekten på metabolisme.

Klassifisering av hormoner etter struktur

Klassifisering etter effekt på stoffskiftet

Klassifisering av syntesested

Hormonalt signal

For å regulere aktiviteten til en celle ved hjelp av hormoner i blodplasmaet, er det nødvendig å sikre cellens evne til å oppfatte og behandle dette signalet. Denne oppgaven er komplisert av det faktum at signalmolekyler ( nevrotransmittere, hormoner, eikosanoider) har en annen kjemisk natur, responsen til celler på signaler bør være forskjellig i retning og tilstrekkelig i størrelse.

I denne forbindelse dannet evolusjonært to hovedvirkningsmekanismer for signalmolekyler ved reseptorlokalisering:

1. Membran- reseptoren er plassert på membranen. For disse reseptorene, avhengig fra måten hormonsignalet overføres til cellen er tre typer membranbundne reseptorer og tilsvarende, tre signaloverføringsmekanismer... Denne mekanismen brukes av peptid- og proteinhormoner, katekolaminer, eikosanoider.

2. Cytosolisk- reseptoren er lokalisert i cytosolen.

Hormoner er biologisk aktive stoffer som syntetiseres i små mengder i spesialiserte celler i det endokrine systemet og leveres gjennom sirkulerende væsker (for eksempel blod) til målceller, hvor de utøver sin regulerende virkning. Hormoner, som andre signalmolekyler, deler noen felles egenskaper. frigjøres fra cellene som produserer dem inn i det ekstracellulære rommet; er ikke strukturelle komponenter i celler og er ikke ...

Hormoner påvirker målceller. Målceller er celler som spesifikt samhandler med hormoner ved hjelp av spesielle reseptorproteiner. Disse reseptorproteinene er lokalisert på den ytre membranen av cellen, eller i cytoplasmaet, eller på kjernemembranen og på andre organeller i cellen. Biokjemiske mekanismer for signaloverføring fra hormonet til målcellen. Ethvert reseptorprotein består av minst to domener (regioner) som gir ...

Strukturen til hormoner er annerledes. For tiden er rundt 160 forskjellige hormoner fra forskjellige flercellede organismer beskrevet og isolert. I henhold til deres kjemiske struktur, kan hormoner klassifiseres i tre klasser: protein-peptidhormoner; derivater av aminosyrer; steroidhormoner. Den første klassen inkluderer hormoner fra hypothalamus og hypofysen (peptider og noen proteiner syntetiseres i disse kjertlene), samt hormoner i bukspyttkjertelen og parathyroid ...

Det endokrine systemet er en samling av endokrine kjertler og noen spesialiserte endokrine celler i vev der den endokrine funksjonen ikke er den eneste (for eksempel har bukspyttkjertelen ikke bare endokrine, men også eksokrine funksjoner). Ethvert hormon er en av deltakerne og kontrollerer visse metabolske reaksjoner. Samtidig er det nivåer av regulering innenfor det endokrine systemet - noen ...

Protein-peptidhormoner. I prosessen med dannelsen av protein- og peptidhormoner i cellene i de endokrine kjertlene, dannes et polypeptid som ikke har hormonell aktivitet. Men et slikt molekyl i sammensetningen har et fragment (er) som inneholder (er) aminosyresekvensen til dette hormonet. Et slikt proteinmolekyl kalles et pre-pro-hormon og har i sin sammensetning (vanligvis ved N-terminalen) en struktur som kalles en leder eller signalsekvens (pre-). Denne …

Transporten av hormoner bestemmes av deres løselighet. Hormoner som er hydrofile i naturen (for eksempel protein-peptidhormoner) transporteres vanligvis i fri form i blodet. Steroidhormoner, jodholdige skjoldbruskkjertelhormoner transporteres i form av komplekser med blodplasmaproteiner. Dette kan være spesifikke transportproteiner (transportglobuliner med lav molekylvekt, tyroksinbindende protein; kortikosteroidtransporterende protein transkortin) og uspesifikk transport (albumin). Det har allerede blitt sagt at...

Protein-peptidhormoner gjennomgår proteolyse og brytes ned til individuelle aminosyrer. Disse aminosyrene gjennomgår videre deaminerings-, dekarboksylerings- og transamineringsreaksjoner og spaltes til sluttproduktene: NH3, CO2 og H2O. Hormoner gjennomgår oksidativ deaminering og videre oksidasjon til CO2 og H2O. Steroidhormoner brytes forskjellig ned. Det er ingen enzymsystemer i kroppen som vil sikre nedbrytningen. Hva skjer egentlig...

Hormoners biokjemi, deres kjemiske sammensetning og funksjoner er så komplekse at de utgjorde en egen gren av biologisk kjemi, som tok form som en vitenskap ved begynnelsen av forrige århundre.

Viktigheten av å studere virkningsmekanismen til hormoner

Nesten alle hormoner er involvert i den naturlige metabolismen i menneskekroppen, mens de utfører signal- og reguleringsfunksjoner i noen av dens prosesser.

Mekanismen som biologisk aktive kjemikalier produsert i cellene til noen organer i kroppen påvirker, gjennom kjemiske reaksjoner, aktiviteten til andre celler og organer er like kompleks som den ennå ikke er studert. Den direkte effekten på den vitale aktiviteten til menneskekroppen er ubestridelig, men kunnskap om dem er fortsatt ikke nok til å håndtere dem riktig.

Strukturen til hormonene som allerede er studert har vist at de har felles egenskaper, som andre signalmolekyler, og fungerer som en kilde til informasjonsoverføring. Hvorfor noen av dem er samlet i separate kjertler, mens andre sirkulerer gjennom kroppen, hvorfor en kjertel produserer flere typer forskjellige biologisk aktive stoffer, hvilke kjemikalier påvirker utløsningen av en kompleks kjedereaksjonsmekanisme, gjenstår å studere.

I det øyeblikket når menneskeheten lærer å kontrollere, med pålitelig nøyaktighet, aktiviteten til hormoner i en egen organisme, åpnes en ny side i dens vitenskap og historie.

Det endokrine systemet i menneskekroppen

Først i midten av forrige århundre ble hormoner og vitaminer oppdaget, og reaksjonene som gir cellene energipotensiale ble studert. Aktiviteten til det endokrine systemet, som syntetiserer dem, og regulerer tilførselen til de nødvendige eksponeringsområdene gjennom sirkulerende væsker, sprer seg over hele menneskekroppen.

Biologi, som studerer kjertelapparatet, utfører en generell studie av strukturen, men for å undersøke hele interaksjonsmekanismen, inkludert de fritt transporterte komponentene i aktiviteten til de endokrine kjertlene, tok det felles innsats fra to vitenskaper, på grensen for hvilken biokjemi dukket opp. Studiet av aktiviteten til hormoner er av stor betydning, fordi det opptar den viktigste plassen i kroppens arbeid og i implementeringen av dens vitale funksjoner.

I løpet av livet, det endokrine systemet:

sikrer koordinering av organer og strukturer;
deltar i nesten alle kjemiske prosesser;
stabiliserer aktivitet i forhold til miljøforhold;
kontrollerer utvikling og vekst;
ansvarlig for seksuell differensiering;
påvirker hovedsakelig reproduktiv funksjon;
fungerer som en av generatorene av menneskelig energi;
danner psykoemosjonelle reaksjoner og atferd.

Alt dette er gitt av et system med kompleks struktur, bestående av et kjertelapparat, og en diffus del i form av endokrine celler spredt over hele kroppen. Å utsette reseptoren for en spesifikk stimulus fører til et signal sendt av sentralnervesystemet til, og produserer en tilsvarende melding til hypofysen.

Den overfører kommandoen til tropiske hormoner, som den skiller ut for dette formålet, og sender dem til andre kjertler. De utvikler på sin side sine egne midler, og kaster dem inn i blodet, der en kjemisk reaksjon oppstår fra interaksjon med visse celler.

Variasjonen og variasjonen av funksjonene som tilbys, og de provoserte reaksjonene, tvinger det endokrine systemet til å produsere et betydelig utvalg av kjemisk og biologisk aktive stoffer med helt forskjellige typer virkning, som for å lette forståelsen er beskrevet under den generelle samlebetegnelsen hormoner.

Typer hormoner og deres funksjoner

Det er umulig å liste opp alle de som produseres av menneskekroppen, om ikke annet fordi ikke alle av dem ennå er identifisert og studert. Imidlertid er det nok stoffer kjent for mennesket til en veldig lang liste. Den fremre hypofysen produserer:

veksthormon (somatropin);
melanin, som er ansvarlig for fargepigmentet;
skjoldbruskkjertelstimulerende hormon, som regulerer aktiviteten til skjoldbruskkjertelen;
prolaktin, som er ansvarlig for aktiviteten til brystkjertlene og amming.

Luteiniserende og follikkelstimulerende stimulerer kjønnskjertlene, og klassifiseres derfor som gonadotropiner. Den bakre lappen av hypofysen produserer:

opprettholde normale blodårer;
oksytocin, som forårsaker livmortonus.

For mange hormoner er hovedfunksjonen ikke den eneste, og de gir noen ekstra prosesser.

Skjoldbruskkjertelen produserer:

skjoldbruskkjertelhormoner, som er ansvarlige for proteinsyntese og nedbryting av næringsstoffer. Utveksling av karbohydrater og stimulering av naturlig metabolisme utføres med deres deltakelse og interaksjon med andre kjemiske forbindelser;
Kalsitonin, som tidligere feilaktig ble ansett som et produkt av aktiviteten til biskjoldbruskkjertelen, produseres også i skjoldbruskkjertelen, og er ansvarlig for nivået av kalsium, og dets overproduksjon, eller mangel, kan forårsake alvorlige patologier.

Andre hormonproduserende organer

Binyremargen produserer adrenalin, som sikrer kroppens reaksjon på fare, og følgelig selve kroppens overlevelse. Dette er langt fra den eneste funksjonen til adrenalin, hvis vi vurderer dets interaksjon i kjemiske reaksjoner med andre biologisk aktive stoffer.

Hvilke binyrebarken produserer er enda mer mangfoldig:

glukokortikoider påvirker metabolisme og immunaktivitet;
mineralokortikoider opprettholder saltbalansen;
androgener og østrogener fungerer som kjønnssteroider.

Testiklene produserer også, og eggstokkene produserer østrogener og progesteron. De forbereder livmoren for befruktning.

Bukspyttkjertelen produserer insulin og glukagon, som er ansvarlige for blodsukkernivået, og reguleres gjennom kjemiske reaksjoner.

Gastrointestinale hormoner -, cholecystokinin, secretin og pancreozymin er responsen til mage-tarmslimhinnen til spesifikk stimulering, og gir fordøyelsen av mat. Nerveceller syntetiserer en gruppe nevrohormoner, som er hormonlignende stoffer. Dette er kjemiske forbindelser som stimulerer eller hemmer aktiviteten til andre celler.

Strukturen til noen av dem er relativt godt studert, og brukes til å regulere sekretoriske mekanismer i form av ferdige medisiner. Mange hormoner har blitt syntetisert for dette formålet, men dette er fortsatt et ukultivert felt for vitenskapelig aktivitet, kreative eksperimenter og fremtidige monografier av forskere.

Det er ingen tvil om at videre studier av biokjemiske interaksjoner og aktiviteten til de endokrine kjertlene vil gi betydelige fordeler for kurering av mange arvelige sykdommer og patologier.

Klassifisering av hormoner

Til dags dato kjenner vitenskapen mer enn hundre typer forskjellige hormoner, og deres mangfold er en alvorlig hindring for enhver rimelig nomenklaturklassifisering. De fire vanlige hormontypologiene er strukturert etter ulike klassifikasjoner, og ingen av dem gir et omfattende nok bilde.

Den vanligste klassifiseringen er basert på syntesestedet, som klassifiserer de aktive stoffene som en produserende kjertel. Til tross for at det er veldig praktisk for folk som ikke har noe å gjøre med biokjemien til hormoner, som en vitenskap, gir produksjonsstedet ikke helt en ide om strukturen og naturen til den biologiske komponenten i det endokrine systemet .

Klassifiseringen etter kjemisk struktur forvirrer saken ytterligere, fordi den konvensjonelt deler hormoner inn i:

steroider;
protein-peptid stoffer;
derivater av fettsyrer;
derivater av aminosyrer.

Men dette er en betinget deling, fordi de samme kjemiske forbindelsene utfører forskjellige biologiske funksjoner, og dette gjør det vanskelig å forstå mekanismen for interaksjoner.

Den funksjonelle klassifiseringen deler hormoner inn i:

effektor (virker på et enkelt mål);
tropisk, ansvarlig for produksjonen av effektor;
frigjør hormoner som produserer syntesen av tropiske og andre hypofysehormoner.

Hovedklassifiseringen som kan veiledes for å forstå biokjemien til hormoner er deres inndeling etter biologisk funksjon:

lipid-, karbohydrat- og aminosyremetabolisme;
kalsiumfosfatmetabolisme;
metabolsk utveksling i hormonproduserende celler;
kontroll og vedlikehold av den reproduktive funksjonen.

Den kjemiske sammensetningen av biologiske stoffer, betinget relatert til den terminologiske gruppen under det generelle navnet hormoner, kjennetegnes ved strukturens særegenhet, som skyldes funksjonene som utføres.

Strukturell struktur og biosyntese

Strukturen til hormoner er et ganske generelt emne, fordi mange av dem er dannet av spesialiserte celler og syntetiseres i forskjellige kjertler i det endokrine systemet. Strukturen til et individuelt hormon bestemmes både av kjemikaliene som kommer inn i det og av de kvalitative derivatene av reaksjonene som hver enkelt reagens går inn i.

De fleste av de endokrine kjertlene produserer flere kjemisk og biologisk aktive stoffer, som hver har en individuell struktur og funksjonelle ansvar som tilsvarer denne ordningen. Defekter i strukturen til hormonet kan være årsaken til systemiske eller arvelige sykdommer, og forstyrre implementeringen av metabolisme, aktiviteten til deres reseptorer, ødelegge mekanismen for signaloverføring til måleffekten.

I henhold til deres kjemiske struktur er hormoner delt inn i tre hovedgrupper:

protein-peptid;
blandet, ikke relatert til de to første.

Strukturen til proteinhormoner består av aminosyrer som er forbundet med peptidbindinger, og polypeptidbindinger er de som består av mindre enn 75 aminosyrer. De som inneholder karbohydratrester har sitt eget navn - glykoproteiner.

Til tross for den lignende strukturen, produseres proteinhormoner av forskjellige kjertler og har ingenting til felles i virkestedet, eller dets mekanisme, og til og med i størrelsen og strukturen til molekylene. Proteiner inkluderer:

frigjøring av hormoner;
Utveksling;
stoff;
hypofysen.

Strukturen til de fleste proteinhormoner har blitt dechiffrert til dags dato, og produseres i form av syntetiske midler som brukes til terapeutiske tiltak.

Steroider dannes kun i binyrene (cortex) og gonader, og inneholder cyclopentan perhydrophenanthrene-kjernen. Alle steroider er derivater av kolesterol, og de mest kjente er kortikosteroider.

Mange steroider syntetiseres også i vitenskapelige laboratorier. Den tredje gruppen, i noen kilder referert til som aminer, egner seg praktisk talt ikke til noen generaliserende egenskaper, fordi den inneholder både peptidgrupper og kjemiske mellomledd, slik som nitrogenoksid, og langkjedede fettsyrer og aminderivater. Den kjemiske sammensetningen av den blandede gruppen kan selvfølgelig ikke bare reduseres til aminer, fordi mange kjemiske derivater er betinget introdusert i den.

Virkningsmekanisme og dens funksjoner

Funksjonene utført av hormoner er så forskjellige at det er vanskelig til og med å forestille seg dem for den uinnvidde fantasien:

proliferative prosesser som de regulerer i kombinerte og følsomme vev;
utvikling av sekundære seksuelle egenskaper;
virkningen av kontraktile muskler;
intensiteten av metabolsk utveksling, dens forløp;
tilpasning, gjennom kjemiske reaksjoner i flere systemer samtidig, til endrede miljøforhold;
psyko-emosjonell opphisselse og virkningen av visse organer.

Alt dette utføres gjennom visse interaksjonsmekanismer. Deres interaksjonsmekanismer, til tross for den forskjellige kjemiske strukturen til biologisk og kjemisk aktive stoffer, har noen lignende egenskaper.

Hormoner, hvis biokjemi er rettet mot å utføre flere dusin typer reaksjoner, samhandler med mål i cellekjernen, eller etter sammenføyning med cellemembranen. Interaksjonseffekten gis bare hvis hormonet binder seg til reseptoren og utløser dens mekanisme. I noen studier sammenlignes reseptoren med en lås, hvor nøkkelen er hormonet.

Bare tett samhandling, et vri på nøkkelen, åpner en lukket, foreløpig, lås. Korrespondansen mellom hormonet og reseptoren er også viktig i dette eksemplet.

Mekanismen for interaksjon mellom hormoner og andre strukturer

Aktiviteten til syntese, derepresjon, translasjon og transkripsjon bestemmer intensiteten av metabolismen. Effekten av hormoner på prosessene der enzymer er involvert, bekreftes eller blokkeres av cytostatika som er tilstede i cellen.

Messenger RNA spiller rollen som en andre mediator for å gi enzymatisk aktivitet. Som derivater av de endokrine kjertlene som skilles ut i blodet, når de svært lave konsentrasjoner i den sirkulerende væsken, og bare tilstedeværelsen av spesifikke reseptorer gjør at målet kan fange opp aktivatoren som er rettet mot det.

Moderne forskning har gjort det mulig å etablere tilstedeværelsen av spesialiserte aktive stoffer som er ansvarlige for syntese og reproduksjon av hormoner som er nødvendige for kroppen, og deltakelsen av hormoner og nevrohormoner som virker gjennom nervevev for å overføre nerveimpulser skjer gjennom forskjellige mekanismer.

Hormoner samhandler med den motoriske endeplaten, mens nevrohormoner passerer gjennom sentralnervesystemets transportveier, eller gjennom portalsystemet til hypofysen.

Den hormonelle mekanismen for interaksjon bestemmes ikke bare av den kjemiske strukturen til det aktive stoffet, men også av metoden for transport, transportveier og stedet hvor hormonet syntetiseres.

Virkningsmekanismen er et tydelig system for å ta kontakt og påvirke cellemembranen, eller kjernen, på grunn av biokjemiske reaksjoner og informasjon innebygd på genetisk nivå.

Til tross for den betydelige forskjellen i strukturen til hormoner, overføringsmekanismen og selve reseptoren, er noen vanlige punkter i denne prosessen utvilsomt til stede. Fosforylering av proteiner er en utvilsomt deltaker i signaltransduksjon. Aktivering og avslutning skjer ved hjelp av spesielle reguleringsmekanismer, der det er et utvilsomt øyeblikk med negativ tilbakemelding.

Hormoner er humorale regulatorer av kroppens funksjoner, dessuten dens hovedspesifikke funksjoner, og deres oppgave er å opprettholde dens fysiologiske balanse ved hjelp av spesielle kjemiske og biokjemiske reaksjoner.

Biokjemiske mekanismer for signaloverføring og innvirkning på målcellen

Reseptorproteinet har, på et av domenene, et sted som er komplementært i sammensetning til det konstituerende signalmolekylet. Det avgjørende øyeblikket i interaksjonsprosessen blir øyeblikket når en del av signalmolekylet bekreftes i relativ identitet, og er ledsaget av et øyeblikk som ligner på dannelsen av et enzym-substratsamfunn.

Mekanismen for denne reaksjonen er ikke godt forstått, og det samme er de fleste reseptorer. Biokjemien til hormoner vet bare at i øyeblikket for etablering av komplementaritet mellom reseptoren og en del av signalmolekylet, etableres hydrofobe og elektrostatiske interaksjoner.

I det øyeblikket reseptorproteinet binder seg til signalmolekylkomplekset, finner en biokjemisk reaksjon sted, som utløser hele mekanismen, intracellulære reaksjoner, noen ganger av en veldig spesifikk egenskap.

Nesten alle endokrine lidelser er basert på tap av evnen til den cellulære reseptoren til å gjenkjenne et signal, eller til å forankre seg med signalmolekyler. Årsaken til slike lidelser kan være både genetiske endringer og produksjon av spesifikke antistoffer i kroppen, eller utilstrekkelig syntese av reseptorer.

Hvis dokkingen likevel har funnet sted vellykket, begynner interaksjonsprosessen, som, i formatet som er studert til dags dato, er differensiert i to typer:

lipofil (reseptoren er inne i målcellen);
hydrofil (plasseringen av reseptoren i den ytre membranen).

Hvilken overføringsmekanisme som velges i et bestemt tilfelle avhenger av hormonmolekylets evne til å trenge inn i lipidlaget til målcellen, eller, hvis størrelsen ikke tillater den, eller den er polar, å kommunisere utenfor. Cellen inneholder messenger-stoffer som gir signaloverføring og regulerer aktiviteten til enzymgruppene i målet.

I dag er det kjent om deltakelse i mekanismen for regulering av sykliske nukleotider, inositoltrifosfat, proteinkinase, calmodulin (et protein som binder kalsium), kalsiumioner og noen enzymer involvert i fosforylering av proteiner.

Den biologiske rollen til hormoner i kroppen

Hormoner spiller en stor rolle i å sikre den vitale aktiviteten til menneskekroppen. Dette er bevist av det faktum at et brudd på produksjonen av et visst hormon av de endokrine kjertlene kan føre til utseende hos en person med alvorlige patologier, både medfødt og ervervet.

Overdreven eller utilstrekkelig produksjon av hormonet i menneskekroppen forstyrrer den normale, fysiologiske prosessen i livet hans, og skaper en spesifikk forverring i den fysiske eller psyko-emosjonelle tilstanden. Dysfunksjon i biskjoldbruskkjertelen skaper problemer med muskel- og skjelettsystemet, påvirker skjelettsystemet og forstyrrer lever og nyrer.

I en mengde som er forskjellig fra normen, fører det til psykiske lidelser, forkalkning av veggene i blodårene eller til og med indre organer. Hodepine, muskelkramper, økt hjertefrekvens - alt dette er konsekvensene av en funksjonsfeil i bare en av de endokrine kjertlene. Unormal produksjon av binyrehormon:

fratar en person muligheten til å forberede seg på en stressende tilstand;
forstyrrer metabolismen av karbohydrater;
fører til patologisk graviditet, dens negative kurs, spontanaborter;
seksuell infertilitet.

regulere fordøyelsesprosessen;
insulinproduksjon;
aktivere prosessen med å bryte ned fett;
øke blodsukkernivået.

Hypofysen påvirker dannelsen av luteiniserende hormon, som påvirker reproduktiv funksjon, er ansvarlig for den normale utviklingen av menneskekroppen i alle dens perioder.

Alle typer utveksling, vekst og utvikling, reproduktiv funksjon, genetisk informasjon, fosterdannelse under intrauterin utvikling, prosessen med eggløsning og unnfangelse, homeostase, tilpasning til det ytre miljø - dette er bare noen av prosessene hvis mekanisme er betrodd til hormoner.

Ytre og generelle symptomer på hormonell ubalanse

Biokjemien til hormoner er en vitenskap i seg selv, og dette skyldes den viktige rollen som hormoner spiller i kroppen. Det kan ikke overvurderes, fordi livssyklusen, effektiviteten og psyko-emosjonelle tilstanden avhenger av den normale hormonelle bakgrunnen. Problemer med reproduksjon av hormoner er lett diagnostisert selv uten spesielle tester, fordi en person begynner å bli ledsaget av:

hodepine;
forstyrrelser av normal, tilstrekkelig søvn;
sykliske eller spontane humørsvingninger;
urimelig aggresjon og permanent irritabilitet;
anfall av plutselig panikk og frykt.

Alt dette er en direkte konsekvens av hormonell ubalanse, og disse alarmerende symptomene fungerer som et signal om å oppsøke lege. Produksjon og biokjemi av homoner er komplekse prosesser som avhenger av mange komponenter, inkludert arvelige faktorer. Studiet av disse prosessene kan gi betydelig hjelp til moderne medisin, og det er grunnen til at biokjemien til hormoner vies så nøye.

Det har blitt bevist at antallet menneskelige hormoner er enda mer enn hundre, studert til dags dato, og mekanismene for reseptorkommunikasjon og nevrohumorale responser krever fortsatt den mest nøye studien.

Først etter å ha dechiffrert analysene, kan en spesialist begynne å behandle hormonelle lidelser og regulere aktiviteten til menneskekroppen ved hjelp av hormonelle medisiner, hvis utvikling og syntese i stor grad tillot biokjemien til hormoner, en vitenskap opprettet på grensen til biologi, kjemi og medisin, og er en av de mest lovende biokjemiske retningene i dag.

Dens videre utvikling kan føre til forebygging av aldring, forebygging av utseendet av genetiske deformiteter, kurering av kreftsvulster og løsning av mange globale helseproblemer.

Forelesning № 13 REGULERING AV STOFFUTVEKSLING. HORMONERS BIOKJEMI. 1 MEKANISME FOR HORMONHANDLING GJENNOM c. AMF og c. GMF

Formål: Å gjøre seg kjent med de generelle egenskapene til hormoner, de første virkningsmekanismene til hormoner, mediatorer for overføring av virkningen av hormoner inne i cellen

Plan: 1. Generelle egenskaper til hormoner 2. Den første mekanismen gjennom c. AMP 3. Den første mekanismen gjennom c. GMF

Hormoner er biologisk aktive stoffer som dannes i kjertelceller, skilles ut i blodet eller lymfen og regulerer metabolismen.

Det ledende leddet i tilpasningen av organismen er sentralnervesystemet og hypothalamus - hypofysen. Som svar på irritasjon sender sentralnervesystemet nerveimpulser til hypothalamus og annet vev, inkludert de endokrine kjertlene, i form av endringer i konsentrasjonen av ioner og mediatorer.

Hypothalamus skiller ut spesielle stoffer - nevrosekretiner eller frigjørende faktorer av to typer: 1 Liberiner, akselererende frigjøring av tropisk hypofyse 2: Statiner som hemmer frigjøringen.

Hypothalamisk oksytocin, vasopressin adenohypofyse veksthormon, TSH, ACTH, FSH, LTG, prolaktin epifyse melatonin OKOLOSCHITOVID EDDIKERJERN PTH HJERTE: natrium uretichesky faktor Thyreoidea T 3, tyroksin, kalsitonin THYMUS, korthypotagrin, thyroxin, thyroxin, thyroxin, kalsitonin, THYMUS, korthymosi Fordøyelseskanalen Gastrin, sekretin BUKSKYTTEL-insulin, glukagon GENITALKJERTE Østradiol, progesteron, testosteron, relaxin, inhibin, choriongonadotropin Endokrine system

Klassifisering av hormoner I. Protein-peptidhormoner 1) Hormoner - enkle proteiner (insulin, veksthormon, LTG, parathyroidhormon) 2) Hormoner - komplekse proteiner (TSH, FSH, LH) 3) Hormoner - polypeptider (glukagon, ACTH, MSH) , kalsitonin , vasopressin, oksytocin) Noen av disse hormonene dannes fra inaktive forløpere - prohormoner (for eksempel insulin og glukagon).

II. Steroidehormoner er kolesterolderivater (kortikosteroider, kjønnshormoner: mann, kvinne). III. Hormoner er derivater av aminosyrer (tyroksin, trijodtyronin, adrenalin, noradrenalin).

Generelle egenskaper av hormoner - streng spesifisitet av biologisk handling; - høy biologisk aktivitet; sekresjon; - handlingsavstand; - hormoner kan finnes i blodet, både i fri tilstand og i en tilstand assosiert med visse proteiner; - kort varighet av handling; - alle hormoner utøver sin virkning gjennom reseptorer.

Hormonreseptorer (RC) I sin kjemiske natur er reseptorer proteiner, ekte glykoproteiner.Vev som inneholder reseptorer for et gitt hormon kalles målvev (målceller).

Den biologiske effekten av hormonet avhenger ikke bare av innholdet i blodet, men også av antallet og funksjonelle tilstanden til reseptorene, samt funksjonsnivået til postreseptormekanismen.

I henhold til virkningsmekanismen er alle kjente hormoner delt inn i 3 grupper: I) Membran-cytosoliske mekanismehormoner som virker ved å endre aktiviteten til intracellulære enzymer. Disse hormonene binder seg til reseptorer på den ytre overflaten av målcellemembranen, kommer ikke inn i cellen og virker gjennom sekundære mediatorer (budbringere): c-AMP, c-GMP, kalsiumioner, inositoltrifosfat.

2. Hormoner som virker ved å endre hastigheten på syntesen av proteiner og enzymer. (Cytosolic.) Disse hormonene binder seg til intracellulære reseptorer: cytosoliske, nukleære eller organoide reseptorer. Disse hormonene inkluderer steroid- og skjoldbruskhormoner

3. Hormoner som virker ved å endre permeabiliteten til plasmamembranen (membranen.) Disse hormonene inkluderer insulin, STH, LTH, ADH.

1. MEKANISME Adenylatsyklasesystemet består av 3 deler: I - den gjenkjennende delen, representert av en reseptor plassert på den ytre overflaten av cellemembranen,. Del II - konjugerende protein (G-protein). I en inaktiv form er G-proteinet bundet av sin underenhet med GDP.

Del III - katalytisk er enzymet adenylatcyklase adenylatcyklase ATP H 4 R 2 O 7 + c. AMP interagerer med proteinkinase A, som består av 4 underenheter: 2 regulatoriske, 2 katalytiske.

Proteinkinase A katalyserer overføringen av en fosfatgruppe fra ATP til OH-gruppene av serin og treonin i en rekke målcelleproteiner og enzymer, dvs. det er et serin-treoninkinase ATP ADP Protein-P protein

Noen enzymer (for eksempel fosforylase, lipase, glykogensyntetase, metyltransferase), ribosomproteiner, kjerner og membraner kan være proteiner som fosforsyrerester vil bli overført til under fosforylering med deltakelse av proteinkinase A. Med fosforylering av inaktive former for fosforylase og lipase, observeres konformasjonsendringer i molekylene deres, noe som fører til en økning i deres aktivitet.

Fosforylering av glykogensyntetase, tvert imot, hemmer aktiviteten. Tilsetning av fosforsyre til ribosomproteiner øker proteinsyntesen.

Hvis fosforsyre binder seg til kjerneproteiner, svekkes bindingen mellom proteinet (histon) og DNA, noe som fører til en økning i transkripsjon, og derfor til en økt syntese av proteiner. Fosforylering av membranproteiner øker deres permeabilitet for en rekke stoffer, spesielt for ioner.

Under påvirkning av hormoner som virker gjennom c. AMP akselereres av: 1. Glykogenolyse ved fosforolyse, 2. lipolyse, 3. proteinsyntese, 4. ionetransport over membraner, 5. glykogenesen hemmes

I henhold til denne mekanismen virker hormoner gjennom guanylatcyklasesystemet. Guanylatcyklase har membranbundne og løselige (cytosoliske) former Den membranbundne formen består av 3 seksjoner: 1 - gjenkjennende (på utsiden av plasmamembranen)

2. - Transmembran 3. - Katalytisk Den membranbundne formen av enzymet aktiveres gjennom reseptorer av korte peptider, for eksempel atrial natriumuretisk faktor.

Natriumuretisk faktor syntetiseres i atriet som svar på en økning i sirkulerende blodvolum, går inn i nyrene, aktiverer guanylatcyklase i dem, noe som fører til en økning i natrium- og vannutskillelse

Glatte muskelceller inneholder også guanylatcyklasesystemet som de slapper av. Vasodilatatorer virker gjennom dette systemet, både endogene (nitrogenoksid) og eksogene

I intestinale epitelceller kan guanylatcyklase-aktivatoren være et bakterielt endotoksin, noe som fører til en nedgang i vannabsorpsjon og diaré. Cytosolisk form av guanylat-cyklase-hem-holdig enzym

Nitrovasodilatorer, reaktive oksygenarter (nitrogenoksid), lipidperoksidasjonsprodukter er involvert i reguleringen av aktiviteten. Under påvirkning av guanylatcyklase dannes c fra GTP. GMP C-GMP virker på proteinkinase G som består av to underenheter

c. GMF binder seg til de regulatoriske stedene til PK G, og aktiverer den. PKA og PK G er serin-treoninkinaser, og akselerering av fosforyleringen av serin og treonin av forskjellige proteiner og enzymer har forskjellige biologiske effekter.

1) urinproduksjonen øker under påvirkning av naturfaktor (dette hormon-peptidet dannes i atriene) 2) diaré utvikles under påvirkning av bakterielle endotoksiner

Det samme hormonet kan virke gjennom c. GMF og gjennom c. AMP. Effekten avhenger av hvilken reseptor hormonet binder seg til. For eksempel kan adrenalin binde seg til både alfa- og betareseptorer.

Dannelsen av et kompleks av adrenalin med beta-reseptorer fører til dannelsen av c. AMP. Dannelsen av et kompleks av adrenalin med alfa-reseptorer fører til dannelsen av c. GMF. Effektene av adrenalin vil variere.

PK G øker aktiviteten til glykogenetase, hemmer blodplateaggregering, aktiverer fosfolipase C og frigjør Ca fra depotet. At. , i henhold til handlingen c. GMF er en antagonist av c. AMF

3) under påvirkning av nitrogenoksid slapper vaskulære glatte muskelceller av (som brukes i medisin, siden en rekke nitromedisiner, som nitroglyserin, brukes til å lindre vasospasme)

Fjerne signalet til hormonet som virker gjennom c. AMF og c. GMF oppstår som følger: 1. hormonet blir raskt ødelagt, og derfor blir hormonreseptorkomplekset ødelagt

2. For å fjerne det hormonelle signalet i cellene, er det et spesielt enzym fosfodiesterase, som omdanner sykliske nukleotider til nukleosidmonofosfater (henholdsvis adenylsyre og guanylsyre)

T. Sh. Sharmanov, S. M. Pleshkova "Metaboliske baser for ernæring med et kurs for generell biokjemi", Almaty, 1998 S. Tapbergenov "Medical biochemistry", Astana, 2001 S. Seitov "Biochemistry", Almaty, 2001 S. 35 342 , 369 - 562 VJ Marshall "Clinical Biochemistry", 2000 NR Ablaev Biochemistry in diagrams and figures, Almaty 2005 s. 199-212 Biochemistry. Et kort kurs med øvelser og oppgaver. Ed. prof. E. S. Severina, A. Ya. Nikolaeva, M., 2002 Severin E. S. "Biochemistry" 2008, Moskva, s. 534 -603 Berezov T. T., Korovkin B. F. 2002 "Biologisk kjemi" , s. 29848.

Testspørsmål: 1. Generelle egenskaper til hormoner 2. Klassifisering av hormoner 3. Formidlere av virkningen av hormoner av den første mekanismen 4. Rollen til c AMP og c GMF

Forelesning nr. 14 Regulering av metabolisme Den første virkningsmekanismen til hormoner gjennom kalsiumioner, DAG og ITP. Andre og tredje virkningsmekanismer.

Å bli kjent med funksjonene til hormoners virkning gjennom mellomledd: kalsiumioner, DAG, ITP, virkningen av steroidhormoner - den andre mekanismen, membranmekanismen Formål:

Formidlere av virkningen av hormoner - kalsiumioner, DAG, ITP Andre virkningsmekanisme Funksjoner av virkningen av hormoner i henhold til den tredje mekanismen. Plan:

Inne i cellen er konsentrasjonen av kalsiumioner ubetydelig (10¯7 mol/l), mens den utenfor cellen og inne i organellene er høyere (10¯3 mol/l).

Inntaket av kalsium fra det ytre miljø inn i cellen skjer gjennom kalsiumkanalene i membranen. Kalsiumfluks reguleres av den Ca-avhengige ATPase i membranen; inositoltrifosfat (IP 3) og insulin kan spille en regulerende rolle i funksjonen.

Inne i cellen er Ca 2+ -ioner avsatt i mitokondriematrisen og endoplasmatisk retikulum. Ca 2+ som kommer inn i cytoplasmaet fra det ytre miljø eller fra intracellulære lagre, interagerer med Ca 2+ -avhengig kalmodulinkinase.

Kalsium binder seg til den regulerende delen av enzymet, dette er et kalsiumbindende protein - calmodulin, og enzymet aktiveres.

Calmodulin har flere sentre (opptil 4) for binding med kalsium- eller magnesiumioner. I hvile er calmodulin assosiert med magnesium; med en økning i konsentrasjonen av kalsium i cellen fortrenger kalsium magnesium.

Med en betydelig økning i kalsium dannes et 4 Ca 2 + kalmodulinkompleks, som aktiverer guanylatcyklase og fosfodiesterase c. AMP.

Virkningen av hormoner via kalsiumioner kombineres ofte med bruk av fosfatidylinositol-derivater som mellomledd. Reseptoren i slike tilfeller er i et kompleks med G-protein og i interaksjonen av reseptoren med et hormon (for eksempel TSH, prolaktin, STH)

det membranbundne enzymet fosfolipase C aktiveres, som akselererer nedbrytningsreaksjonen av fosfatidylinositol 4,5-difosfat med dannelse av DAG og inositol-1, 4, 5-trifosfat.

DAG og inositoltrifosfat er sekundære mediatorer i virkningen av de tilsvarende hormonene. DAG aktiverer proteinkinase C, som igjen forårsaker fosforylering av nukleære proteiner, og øker dermed spredningen av målceller.

Hormoner som virker ved å endre permeabiliteten til plasmamembranen (membranen.) For ulike substrater (aminosyrer, glukose, glyserin, etc.)

Disse hormonene binder seg til reseptorer i plasmamembraner og formidler deres virkning gjennom tyrosinkinase-fosfatasesystemet.

I dette tilfellet oppstår en endring i aktiviteten til intracellulære enzymer, ledsaget av aktivering av transportørproteiner og ionekanaler. Disse hormonene inkluderer insulin, STH, LTH, ADH.

Hormonene STH, LDH, som danner et hormon-reseptorkompleks, aktiverer cytosolisk tyrosinkinase, som fungerer som en membranbundet, fosfolipase C aktiveres, noe som fører til mobilisering av Ca+2 og aktivering av proteinkinase C.

ADH som virker gjennom c. AMP, forårsaker bevegelse av vannkanaler (proteiner aquaporiner), øker reabsorpsjonen av vann i nyrene, reduserer urinutskillelse, dvs. ADH øker permeabiliteten til målcellemembraner for vann.

T. Sh. Sharmanov, S. M. Pleshkova "Metaboliske baser for ernæring med et kurs for generell biokjemi", Almaty, 1998 S. Tapbergenov "Medical biochemistry", Astana, 2001 S. Seitov "Biochemistry", Almaty, 2001 S. 35 342 , 369 - 562 VJ Marshall "Clinical Biochemistry", 2000 NR Ablaev Biochemistry in diagrams and figures, Almaty 2005 s. 199-212 Biochemistry. Et kort kurs med øvelser og oppgaver. Ed. prof. E. S. Severina, A. Ya. Nikolaeva, M., 2002. Severin E. S. "Biochemistry" 2008, Moskva, s. 534 -603 Berezov T. T., Korovkin B. F. "Biologisk kjemi", side 248298. Litteratur:

Testspørsmål: 1. Rollen til c. GMF i mekanismen for hormoners virkning 2. Rollen til Ca og ITP i hormonvirkningsmekanismen 3. Den andre mekanismen er en endring i hastigheten på protein-enzymsyntese 4. Den tredje mekanismen er en endring i mekanismen til cellemembranen permeabilitet.