Biochimia hormonilor. Caracteristicile generale ale hormonilor Hormonii prelegere despre biochimie

Hormonii

Hormoni (greacă. hormao- am pus in miscare) - sunt substante produse de celule specializate si care regleaza metabolismul in organele individuale si in intregul organism. Toți hormonii se caracterizează prin specificitate ridicată de acțiune și activitate biologică ridicată.

O serie de boli ereditare și dobândite sunt asociate cu o încălcare a metabolismului hormonal, însoțită de probleme grave în dezvoltarea și viața corpului ( nanism, și gigantism, zahărși insipid Diabet, mixedem, boala bronzului si etc).

Hormonii pot fi clasificați după substanțe chimice structura, solubilitate, localizare receptorii lor și efectul asupra metabolism.

Clasificarea hormonilor după structură

Clasificare după efectul asupra metabolismului

Clasificarea de sinteză

Semnal hormonal

Pentru a regla activitatea celulei cu ajutorul hormonilor din plasma sanguină, este necesar să se asigure capacitatea celulei de a percepe și procesa acest semnal. Această sarcină este complicată de faptul că moleculele de semnalizare ( neurotransmitatori, hormoni, eicosanoide) au o natură chimică diferită, răspunsul celulelor la semnale ar trebui să fie diferit ca direcție și adecvat ca magnitudine.

În acest sens, evolutiv au format două mecanisme principale de acțiune ale moleculelor de semnalizare prin localizarea receptorului:

1. Membrană- receptorul este situat pe membrană. Pentru aceşti receptori, în funcţie din felul în care semnalul hormonal este transmis în celulă este trei tipuri de receptori legați de membranăși în mod corespunzător, trei mecanisme de transmisie a semnalului... Acest mecanism este folosit de hormonii peptidici și proteici, catecolamine, eicosanoizi.

2. Citosolic- receptorul este situat în citosol.

Hormonii sunt substanțe biologic active care sunt sintetizate în cantități mici în celulele specializate ale sistemului endocrin și sunt eliberate prin fluide circulante (de exemplu, sânge) către celulele țintă, unde își exercită acțiunea reglatoare. Hormonii, ca și alte molecule de semnalizare, au unele proprietăți comune. sunt eliberate din celulele care le produc în spațiul extracelular; nu sunt componente structurale ale celulelor și nu sunt...

Hormonii afectează celulele țintă. Celulele țintă sunt celule care interacționează în mod specific cu hormonii folosind proteine speciale ale receptorilor. Aceste proteine receptore sunt localizate pe membrana exterioară a celulei, sau în citoplasmă, sau pe membrana nucleară și pe alte organite ale celulei. Mecanisme biochimice de transmitere a semnalului de la hormon la celula țintă. Orice proteină receptoră constă din cel puțin două domenii (regiuni) care furnizează...

Structura hormonilor este diferită. În prezent, aproximativ 160 de hormoni diferiți din diferite organisme multicelulare au fost descriși și izolați. După structura lor chimică, hormonii pot fi clasificați în trei clase: hormoni proteino-peptidici; derivați ai aminoacizilor; hormoni steroizi. Prima clasă include hormoni ai hipotalamusului și glandei pituitare (peptidele și unele proteine sunt sintetizate în aceste glande), precum și hormonii pancreasului și paratiroidei ...

Sistemul endocrin este un ansamblu de glande endocrine și unele celule endocrine specializate din țesuturi pentru care funcția endocrină nu este singura (de exemplu, pancreasul are nu numai funcții endocrine, ci și exocrine). Orice hormon este unul dintre participanții săi și controlează anumite reacții metabolice. În același timp, există niveluri de reglare în cadrul sistemului endocrin - unele ...

Hormoni proteico-peptidici. În procesul de formare a hormonilor proteici și peptidici în celulele glandelor endocrine, se formează o polipeptidă care nu are activitate hormonală. Dar o astfel de moleculă în compoziția sa are un fragment(e) care conține (e) secvența de aminoacizi a acestui hormon. O astfel de moleculă proteică se numește pre-pro-hormon și are în compoziția sa (de obicei la capătul N-terminal) o structură numită lider sau secvență semnal (pre-). Acest …

Transportul hormonilor este determinat de solubilitatea lor. Hormonii care sunt de natură hidrofilă (de exemplu, hormonii proteino-peptidici) sunt de obicei transportați în formă liberă de sânge. Hormonii steroizi, hormonii tiroidieni care conțin iod sunt transportați sub formă de complexe cu proteinele plasmatice ale sângelui. Acestea pot fi proteine de transport specifice (globuline de transport cu greutate moleculară mică, proteină de legare a tiroxinei; proteina transportatoare de corticosteroizi transcortina) și transport nespecific (albumină). S-a spus deja că...

Hormonii proteino-peptidici suferă proteoliză și se descompun în aminoacizi individuali. Acești aminoacizi suferă în continuare reacții de deaminare, decarboxilare și transaminare și se descompun în produșii finali: NH3, CO2 și H2O. Hormonii suferă dezaminare oxidativă și oxidare ulterioară la CO2 și H2O. Hormonii steroizi se descompun diferit. Nu există sisteme enzimatice în organism care să asigure descompunerea lor. Practic ce se intampla...

Biochimia hormonilor, compoziția chimică și funcțiile lor sunt atât de complexe încât au format o ramură separată a chimiei biologice, care a luat contur ca știință la începutul secolului trecut.

Importanța studierii mecanismului de acțiune al hormonilor

Aproape toți hormonii sunt implicați în metabolismul natural al corpului uman, în timp ce îndeplinesc funcții de semnalizare și reglare în oricare dintre procesele sale.

Mecanismul prin care substanțele chimice biologic active produse în celulele unor organe ale corpului afectează, prin reacții chimice, activitatea altor celule și organe este pe atât de complex pe cât nu a fost încă studiat. Efectul direct asupra activității vitale a corpului uman este de netăgăduit, dar cunoștințele despre acestea încă nu sunt suficiente pentru a le gestiona corect.

Structura hormonilor deja studiați a arătat că aceștia au proprietăți comune, ca și alte molecule de semnalizare, și servesc ca sursă de transfer de informații. De ce unele dintre ele sunt colectate în glande separate, în timp ce altele circulă prin organism, de ce o glandă produce mai multe tipuri de substanțe biologic active diferite, care substanțe chimice afectează declanșarea unui mecanism complex de reacție în lanț, rămâne de studiat.

În momentul în care omenirea învață să controleze, cu o acuratețe de încredere, activitatea hormonilor într-un organism separat, se va deschide o nouă pagină în știința și istoria sa.

Sistemul endocrin al corpului uman

Abia la mijlocul secolului trecut au fost descoperite hormonii și vitaminele și s-au studiat reacțiile care asigură celulelor potențial energetic. Activitatea sistemului endocrin, care le sintetizează și reglează alimentarea zonelor necesare de expunere prin fluide circulante, se răspândește în tot corpul uman.

Biologia, studiind aparatul glandular, realizează un studiu general al structurii, dar pentru a investiga întregul mecanism de interacțiune, inclusiv componentele liber transportate ale activității glandelor endocrine, a fost nevoie de eforturile comune a două științe, pe al cărei prag a apărut biochimia. Studiul activității hormonilor este de mare importanță, deoarece ocupă locul cel mai important în activitatea corpului și în punerea în aplicare a funcțiilor sale vitale.

În procesul vieții, sistemul endocrin:

asigură coordonarea organelor și structurilor;
participă la aproape toate procesele chimice;
stabilizează activitatea în raport cu condițiile de mediu;
controlează dezvoltarea și creșterea;
responsabil pentru diferențierea sexuală;
afectează predominant funcția de reproducere;
acționează ca unul dintre generatorii de energie umană;
formează reacții și comportament psihoemoțional.

Toate acestea sunt asigurate de un sistem de structură complexă, constând dintr-un aparat glandular și o parte difuză sub formă de celule endocrine împrăștiate în tot corpul. Expunerea receptorului la un stimul specific duce la un semnal trimis de sistemul nervos central către, producând un mesaj corespunzător pentru glanda pituitară.

Transmite comanda hormonilor tropicali, pe care ii secreta in acest scop, si ii trimite catre alte glande. Aceștia, la rândul lor, își dezvoltă proprii agenți, aruncându-i în sânge, unde are loc o reacție chimică din interacțiunea cu anumite celule.

Varietatea și variabilitatea funcțiilor furnizate, precum și reacțiile provocate, forțează sistemul endocrin să producă o gamă semnificativă de substanțe active din punct de vedere chimic și biologic cu tipuri complet diferite de acțiune, care, pentru ușurință de înțelegere, sunt descrise sub termenul general colectiv. hormoni.

Tipuri de hormoni și funcțiile lor

Este imposibil de a enumera toate cele produse de corpul uman, fie doar pentru că nu toate au fost încă identificate și studiate. Cu toate acestea, există suficiente substanțe cunoscute omului pentru o listă foarte lungă. Glanda pituitară anterioară produce:

hormon de creștere (somatropină);
melanina, care este responsabilă pentru pigmentul de colorare;
hormon de stimulare a tiroidei, care reglează activitatea glandei tiroide;
prolactina, care este responsabilă pentru activitatea glandelor mamare și lactație.

Luteinizarea și foliculostimularea stimulează glandele sexuale și, prin urmare, sunt clasificate ca gonadotropine. Lobul posterior al glandei pituitare produce:

menținerea vaselor de sânge normale;
oxitocina, care determină tonusul uterin.

Pentru mulți hormoni, funcția principală nu este singura și oferă unele procese suplimentare.

Glanda tiroidă produce:

hormonii tiroidieni, care sunt responsabili pentru sinteza proteinelor și descompunerea nutrienților. Schimbul de carbohidrați și stimularea metabolismului natural se realizează cu participarea și interacțiunea lor cu alți compuși chimici;
Calcitonina, care anterior a fost considerată greșit un produs al activității glandelor paratiroide, este produsă și în glanda tiroidă și este responsabilă de nivelul de calciu, iar supraproducția sau lipsa acestuia poate provoca patologii grave.

Alte organe producătoare de hormoni

Medula suprarenală produce adrenalină, care asigură răspunsul organismului la pericol și, în consecință, supraviețuirea organismului însuși. Aceasta este departe de a fi singura funcție a adrenalinei, dacă luăm în considerare interacțiunea ei în reacții chimice cu alte substanțe biologic active.

Pe care le produce cortexul suprarenal sunt și mai diverse:

glucocorticoizii afectează metabolismul și activitatea imunitară;
mineralocorticoizii mențin echilibrul de sare;
androgenii și estrogenii acționează ca steroizi sexuali.

Testiculele produc și ele, iar ovarele produc estrogeni și progesteron. Ele pregătesc uterul pentru fertilizare.

Pancreasul produce insulină și glucagon, care sunt responsabile pentru nivelurile de glucoză din sânge și sunt reglate prin reacții chimice.

Hormonii gastrointestinali -, colecistokinina, secretina și pancreozimina sunt răspunsul mucoasei gastrointestinale la stimularea specifică și asigură digestia alimentelor. Celulele nervoase sintetizează un grup de neurohormoni, care sunt substanțe asemănătoare hormonilor. Aceștia sunt compuși chimici care stimulează sau inhibă activitatea altor celule.

Structura unora dintre ele a fost studiată relativ bine și este folosită pentru reglarea mecanismelor secretoare sub formă de medicamente finite. Mulți hormoni au fost sintetizați în acest scop, cu toate acestea, acesta este încă un domeniu neasfaltat pentru activitate științifică, experimente creative și viitoare monografii ale cercetătorilor.

Nu există nicio îndoială că studiile suplimentare ale interacțiunilor biochimice și ale activității glandelor endocrine vor aduce beneficii semnificative pentru vindecarea multor boli și patologii ereditare.

Clasificarea hormonilor

Până în prezent, știința cunoaște mai mult de o sută de tipuri de diverși hormoni, iar diversitatea lor este un obstacol serios în calea oricărei clasificări rezonabile de nomenclatură. Cele patru tipologii hormonale comune sunt structurate în funcție de clasificări diferite și niciuna dintre ele nu oferă o imagine suficient de cuprinzătoare.

Cea mai comună clasificare se bazează pe locul de sinteză, care clasifică substanțele active ca glandă producătoare. În ciuda faptului că este foarte convenabil pentru persoanele care nu au nimic de-a face cu biochimia hormonilor, ca știință, locul de producție nu oferă o idee despre structura și natura componentei biologice a sistemului endocrin. .

Clasificarea după structura chimică încurcă și mai mult problema, deoarece împarte în mod convențional hormonii în:

steroizi;
substanțe proteico-peptidice;
derivați ai acizilor grași;
derivați ai aminoacizilor.

Dar aceasta este o diviziune condiționată, deoarece aceiași compuși chimici îndeplinesc diferite funcții biologice, iar acest lucru face dificilă înțelegerea mecanismului interacțiunilor.

Clasificarea funcțională împarte hormonii în:

efector (acționând asupra unei singure ținte);
tropic, responsabil pentru producerea efectorului;
eliberând hormoni care produc sinteza tropicilor și a altor hormoni hipofizari.

Principala clasificare care poate fi ghidată în înțelegerea biochimiei hormonilor este subdiviziunea lor după funcția biologică:

metabolismul lipidelor, carbohidraților și aminoacizilor;
metabolismul fosfatului de calciu;
schimbul metabolic în celulele producătoare de hormoni;
controlul și menținerea funcției de reproducere.

Compoziția chimică a substanțelor biologice, legată condiționat de grupul terminologic sub denumirea generală de hormoni, se distinge prin particularitatea structurii, care se datorează funcțiilor îndeplinite.

Structura structurală și biosinteză

Structura hormonilor este un subiect destul de general, deoarece mulți dintre ei sunt formați din celule specializate și sunt sintetizați în diferite glande ale sistemului endocrin. Structura unui hormon individual este determinată atât de substanțele chimice care intră în el, cât și de derivații calitativi ai reacțiilor în care intră fiecare reactiv individual.

Majoritatea glandelor endocrine produc mai multe substanțe active din punct de vedere chimic și biologic, fiecare dintre ele având o structură individuală și responsabilități funcționale corespunzătoare acestui aranjament. Defecte în structura hormonului pot fi cauza bolilor sistemice sau ereditare și pot perturba punerea în aplicare a metabolismului, activitatea receptorilor lor, distruge mecanismul de transmitere a semnalului la efectul țintă.

În funcție de structura lor chimică, hormonii sunt împărțiți în 3 mari grupuri principale:

proteină-peptidă;
mixt, fără legătură cu primele două.

Structura hormonilor proteici este alcătuită din aminoacizi care sunt legați prin legături peptidice, în timp ce legăturile polipeptidice sunt cele care constau din mai puțin de 75 de aminoacizi. Cele care conțin reziduuri de carbohidrați au propriul nume - glicoproteine.

În ciuda structurii similare, hormonii proteici sunt produși de diferite glande și nu au nimic în comun în locul de acțiune sau mecanismul acestuia și chiar în dimensiunea și structura moleculelor. Proteinele includ:

eliberarea hormonilor;
schimb valutar;
țesătură;
pituitară.

Structura majorității hormonilor proteici a fost descifrată până în prezent și este produsă sub formă de agenți sintetici utilizați pentru măsuri terapeutice.

Steroizii se formează numai în glandele suprarenale (cortex) și gonade și conțin nucleul ciclopentan perhidrofenantren. Toți steroizii sunt derivați ai colesterolului, iar cei mai cunoscuți sunt corticosteroizii.

Mulți steroizi sunt sintetizați și în laboratoarele științifice. Al treilea grup, denumit în unele surse amine, practic nu se pretează la nicio caracteristică generalizantă, deoarece conține atât grupări peptidice, cât și intermediari chimici, cum ar fi oxidul nitric, și acizi grași cu lanț lung, precum și derivați de amine. Compoziția chimică a grupului mixt, desigur, nu poate fi redusă doar la amine, deoarece mulți derivați chimici sunt introduși condiționat în ea.

Mecanismul de acțiune și caracteristicile sale

Funcțiile îndeplinite de hormoni sunt atât de diverse încât este dificil chiar să le imaginezi imaginației neinițiate:

procesele proliferative pe care le reglează în țesuturile combinate și sensibile;
dezvoltarea caracteristicilor sexuale secundare;
acțiunea mușchilor contractili;
intensitatea schimbului metabolic, cursul acestuia;
adaptarea, prin reacții chimice în mai multe sisteme deodată, la condițiile de mediu în schimbare;
excitarea psiho-emoțională și acțiunea anumitor organe.

Toate acestea se realizează prin anumite mecanisme de interacțiune. Mecanismele lor de interacțiune, în ciuda structurii chimice diferite a substanțelor active biologic și chimic, au unele caracteristici similare.

Hormonii, a căror biochimie vizează realizarea a câteva zeci de tipuri de reacții, interacționează cu ținte din nucleul celular sau după ce se alătură membranei celulare. Efectul de interacțiune este furnizat numai dacă hormonul se leagă de receptor și declanșează mecanismul acestuia. În unele studii, receptorul este comparat cu o lacăt, a cărui cheie este hormonul.

Doar interacțiunea strânsă, o rotire a cheii, deschide o încuietoare închisă, deocamdată. Corespondența hormonului cu receptorul este de asemenea importantă în acest exemplu.

Mecanismul de interacțiune dintre hormoni și alte structuri

Activitatea de sinteză, derepresie, traducere și transcripție determină intensitatea metabolismului. Efectul hormonilor asupra proceselor în care sunt implicate enzimele este confirmat sau blocat de citostaticele prezente în celulă.

ARN mesager joacă rolul unui al doilea mediator în furnizarea activității enzimatice. Fiind derivați ai glandelor endocrine care sunt secretate în sânge, ele ating concentrații foarte scăzute în lichidul circulant și doar prezența unor receptori specifici permite țintei să capteze activatorul direcționat către acesta.

Cercetările moderne au făcut posibilă stabilirea prezenței substanțelor active specializate care sunt responsabile pentru sinteza și reproducerea hormonilor necesari organismului, iar participarea hormonilor și neurohormonilor care acționează prin țesuturile nervoase pentru a transmite impulsurile nervoase are loc prin diferite mecanisme.

Hormonii interacționează cu placa de capăt motorie, în timp ce neurohormonii trec prin căile de transport ale sistemului nervos central sau prin sistemul portal al glandei pituitare.

Mecanismul hormonal de interacțiune este determinat nu numai de structura chimică a substanței active, ci și de metoda de transport a acesteia, căile de transport și locul unde este sintetizat hormonul.

Mecanismul de acțiune este un sistem clar de contact și influențare a membranei celulare, sau a nucleului, datorită reacțiilor biochimice și a informațiilor încorporate la nivel genetic.

În ciuda diferenței semnificative în structura hormonilor, mecanismul de transmitere și receptorul în sine, unele puncte comune în acest proces sunt, fără îndoială, prezente. Fosforilarea proteinelor este un participant fără îndoială la transducția semnalului. Activarea și încetarea acesteia se produce cu ajutorul unor mecanisme speciale de reglare, în care există un moment indubitabil de feedback negativ.

Hormonii sunt regulatori umorali ai functiilor organismului, mai mult, principalele sale functii specifice, iar sarcina lor este de a-i mentine echilibrul fiziologic folosind reactii chimice si biochimice speciale.

Mecanisme biochimice de transmitere a semnalului și impact asupra celulei țintă

Proteina receptor are, pe unul dintre domeniile sale, un situs care este complementar în compoziție cu molecula de semnalizare constitutivă. Momentul decisiv în procesul de interacțiune este momentul în care o parte a moleculei de semnalizare este confirmată în identitate relativă și este însoțită de un moment similar cu formarea unei comunități enzimă-substrat.

Mecanismul acestei reacții nu este bine înțeles, la fel ca majoritatea receptorilor. Biochimia hormonilor știe doar că în momentul stabilirii complementarității între receptor și o parte a moleculei de semnalizare se stabilesc interacțiuni hidrofobe și electrostatice.

In momentul in care proteina receptora se leaga de complexul moleculei de semnalizare are loc o reactie biochimica care declanseaza intregul mecanism, reactii intracelulare, uneori cu proprietati foarte specifice.

Aproape toate tulburările endocrine se bazează pe pierderea capacității receptorului celular de a recunoaște un semnal sau de a se andoca cu molecule de semnalizare. Cauza unor astfel de tulburări poate fi atât modificările genetice, cât și producția de anticorpi specifici de către organism, sau sinteza insuficientă a receptorilor.

Dacă andocarea a avut loc totuși cu succes, atunci începe procesul de interacțiune care, în formatul studiat până în prezent, se diferențiază în două tipuri:

lipofil (receptorul este situat în interiorul celulei țintă);
hidrofil (locația receptorului în membrana exterioară).

Ce mecanism de transmitere este ales într-un anumit caz depinde de capacitatea moleculei de hormon de a pătrunde în stratul lipidic al celulei țintă sau, dacă dimensiunea acesteia nu îi permite, sau este polară, de a comunica în exterior. Celula conține substanțe mesager care asigură transmisia semnalului și reglează activitatea grupurilor de enzime din țintă.

Astăzi se știe despre participarea la mecanismul de reglare a nucleotidelor ciclice, inozitol trifosfat, protein kinaza, calmodulina (o proteină care leagă calciul), ionii de calciu și unele enzime implicate în fosforilarea proteinelor.

Rolul biologic al hormonilor în organism

Hormonii joacă un rol uriaș în asigurarea activității vitale a corpului uman. Acest lucru este dovedit de faptul că o încălcare a producției unui anumit hormon de către glandele endocrine poate duce la apariția la o persoană a unor patologii grave, atât congenitale, cât și dobândite.

Excesul sau producția insuficientă a hormonului în corpul uman perturbă procesul normal, fiziologic al vieții sale și creează o deteriorare specifică a stării fizice sau psiho-emoționale. Disfuncția glandei paratiroide creează probleme cu sistemul musculo-scheletic, afectează sistemul osos și perturbă funcționarea ficatului și a rinichilor.

Într-o cantitate diferită de normă, duce la tulburări psihice, calcificare a pereților vaselor de sânge, sau chiar organe interne. Dureri de cap, crampe musculare, ritm cardiac crescut - toate acestea sunt consecințele unei defecțiuni a doar una dintre glandele endocrine. Producția anormală de hormoni suprarenale:

privează o persoană de posibilitatea de a se pregăti pentru o stare stresantă;
perturbă metabolismul carbohidraților;
duce la sarcină patologică, cursul său negativ, avorturi spontane;
infertilitate sexuală.

reglarea procesului de digestie;
producția de insulină;
activează procesul de descompunere a grăsimilor;
crește nivelul de glucoză din sânge.

Glanda pituitară afectează formarea hormonului luteinizant, care afectează funcția de reproducere, este responsabilă pentru dezvoltarea normală a corpului uman în toate perioadele sale.

Toate tipurile de metabolism, creștere și dezvoltare, funcție de reproducere, informații genetice, formarea fetală în timpul dezvoltării intrauterine, procesul de ovulație și concepție, homeostazie, adaptare la mediul extern - acestea sunt doar câteva dintre procesele, al căror mecanism este încredințat. la hormoni.

Simptome externe și generale ale dezechilibrului hormonal

Biochimia hormonilor este o știință în sine, iar acest lucru se datorează rolului important pe care îl joacă hormonii în organism. Nu poate fi supraestimat, deoarece ciclul de viață, eficiența și starea psiho-emoțională depind de fondul hormonal normal. Problemele cu reproducerea hormonilor sunt ușor de diagnosticat chiar și fără teste speciale, deoarece o persoană începe să fie însoțită de:

durere de cap;
tulburări ale somnului normal și adecvat;
schimbări de dispoziție ciclice sau spontane;
agresivitate nerezonabilă și iritabilitate permanentă;
atacuri bruște de panică și frică.

Toate acestea sunt o consecință directă a dezechilibrului hormonal, iar aceste simptome alarmante servesc drept semnal pentru a consulta un medic. Producția și biochimia homonilor sunt procese complexe care depind de multe componente, inclusiv de factori ereditari. Studiul acestor procese poate oferi o asistență semnificativă medicinei moderne, prin urmare, biochimiei hormonilor i se acordă o atenție deosebită.

S-a dovedit că numărul de hormoni umani este chiar mai mare de o sută și jumătate, studiat până în prezent, iar mecanismele de comunicare a receptorilor și răspunsurile neuroumorale necesită încă cel mai atent studiu.

Abia după descifrarea analizelor, un specialist poate începe să trateze tulburările hormonale și să regleze activitatea corpului uman cu ajutorul medicamentelor hormonale, a căror dezvoltare și sinteza a permis în mare măsură biochimia hormonilor, știință creată pe pragul biologiei, chimiei și medicinei și este una dintre cele mai promițătoare direcții biochimice de astăzi.

Dezvoltarea sa ulterioară poate duce la prevenirea îmbătrânirii, prevenirea apariției deformărilor genetice, vindecarea tumorilor canceroase și soluționarea multor probleme globale ale sănătății umane.

Curs № 13 REGLEMENTAREA SCHIMBULUI DE SUBSTANȚE. BIOCHIMIA HORMONILOR. 1 MECANISME DE ACȚIUNE HORMONĂ PRIN c. AMF și c. GMF

Scop: Familiarizarea cu proprietățile generale ale hormonilor, primele mecanisme de acțiune ale hormonilor, mediatori ai transferului acțiunii hormonilor în interiorul celulei

Plan: 1. Proprietăţile generale ale hormonilor 2. Primul mecanism prin c. AMP 3. Primul mecanism prin c. GMF

Hormonii sunt substanțe biologic active formate în celulele glandulare, secretate în sânge sau limfă și reglează metabolismul.

Veriga principală în adaptarea organismului este sistemul nervos central și hipotalamusul - sistemul pituitar. Ca răspuns la iritație, sistemul nervos central trimite impulsuri nervoase către hipotalamus și alte țesuturi, inclusiv glandele endocrine, sub formă de modificări ale concentrației de ioni și mediatori.

Hipotalamusul secretă substanțe speciale – neurosecretine sau factori de eliberare de două tipuri: 1 Liberine, accelerând eliberarea hipofizei tropicale 2: Statine care inhibă eliberarea acestora.

Oxitocină hipotalamică, hormonul de creștere vasopresină adenohipofiză, TSH, ACTH, FSH, LTG, epifiza prolactinei melatonină OKOLOSCHITOVID ACETIC FIER PTH INIMA: factor uretichesky de sodiu Tiroidă T 3, tiroxină, calcitonină THYMUS timozină timozină, corticosteroidamida suprarenală, corticohiterodină, corticosteroidina, corticosuprarenala CARE DIGESTIVA Gastrin, secretina PANCREAS insulina, glucagon GLANDA GENITALA Estradiol, progesteron, testosteron, relaxina, inhibina, gonadotropina corionica Sistem endocrin

Clasificarea hormonilor I. Hormoni proteino-peptidici 1) Hormoni - proteine simple (insulina, hormon de crestere, LTG, hormon paratiroidian) 2) Hormoni - proteine complexe (TSH, FSH, LH) 3) Hormoni - polipeptide (glucagon, ACTH, MSH) , calcitonina , vasopresina, oxitocina) Unii dintre acești hormoni sunt formați din precursori inactivi - prohormoni (de exemplu, insulina și glucagonul).

II. Hormonii steroizi sunt derivați de colesterol (corticosteroizi, hormoni sexuali: masculin, feminin). III. Hormonii sunt derivați ai aminoacizilor (tiroxina, triiodotironina, adrenalina, norepinefrina).

Proprietățile generale ale hormonilor - specificitatea strictă a acțiunii biologice; -activitate biologică ridicată; secreţie; - distanta de actiune; - hormonii pot fi gasiti in sange, atat in stare libera, cat si in stare asociata cu anumite proteine; - durata scurta de actiune; - toti hormonii isi exercita actiunea prin receptori.

Receptorii hormonali (RC) Prin natura lor chimică, receptorii sunt proteine, adevărate glicoproteine.Țesuturile care conțin receptori pentru un anumit hormon sunt numite țesuturi țintă (celule țintă).

Efectul biologic al hormonului depinde nu numai de conținutul său în sânge, ci și de numărul și starea funcțională a receptorilor, precum și de nivelul de funcționare a mecanismului postreceptor.

După mecanismul de acțiune, toți hormonii cunoscuți sunt împărțiți în 3 grupe: I) Hormoni cu mecanism membranar-citosol care acționează prin modificarea activității enzimelor intracelulare. Acești hormoni se leagă de receptorii de pe suprafața exterioară a membranei celulare țintă, nu intră în celulă și acționează prin mediatori secundari (mesageri): c-AMP, c-GMP, ioni de calciu, inozitol trifosfat.

2. Hormoni care actioneaza prin modificarea ratei de sinteza a proteinelor si a enzimelor. (Citosol.) Acești hormoni se leagă de receptorii intracelulari: receptori citosolici, nucleari sau organoizi. Acești hormoni includ hormonii steroizi și tiroidieni

3. Hormoni care acționează prin modificarea permeabilității membranei plasmatice (membrană.) Acești hormoni includ insulina, STH, LTH, ADH.

MECANISMUL I Sistemul de adenil-ciclază este format din 3 părţi: I - partea de recunoaştere, reprezentată de un receptor situat pe suprafaţa exterioară a membranei celulare,. Partea II - proteina de conjugare (proteina G). Într-o formă inactivă, proteina G este legată de subunitatea sa cu GDP.

Partea III - catalitică este enzima adenil ciclază adenil ciclază ATP H 4 P 2 O 7 + c. AMP interacționează cu protein kinaza A, care constă din 4 subunități: 2 reglatoare, 2 catalitice.

Protein kinaza A catalizează transferul de la ATP al grupului fosfat la grupările OH ale serină și treonină a unui număr de proteine și enzime ale celulei țintă, adică este o proteină serin-treonin kinază ATP ADP Protein-P

Unele enzime (de exemplu, fosforilaza, lipaza, glicogen sintetaza, metiltransferaza), proteinele ribozomilor, nucleele și membranele pot fi proteine la care reziduurile de acid fosforic vor fi transferate în timpul fosforilării cu participarea proteinei kinazei A. La fosforilarea formelor inactive de fosforilază și lipază, se observă modificări conformaționale în moleculele acestora, ceea ce duce la o creștere a activității lor.

Fosforilarea glicogen sintetazei, dimpotrivă, inhibă activitatea acesteia. Adăugarea de acid fosforic la proteinele ribozomului crește sinteza proteinelor.

Dacă acidul fosforic se leagă de proteinele nucleare, atunci legătura dintre proteină (histone) și ADN este slăbită, ceea ce duce la o creștere a transcripției și, prin urmare, la o sinteza crescută a proteinelor. Fosforilarea proteinelor membranare crește permeabilitatea acestora la o serie de substanțe, în special la ioni.

Sub influența hormonilor care acționează prin c. AMP, accelerat de: 1. Glicogenoliza prin fosforoliză, 2. lipoliză, 3. sinteza proteinelor, 4. transportul ionilor prin membrane, 5. glicogeneza este inhibată

Conform acestui mecanism, hormonii acționează prin sistemul guanilat ciclază. Guanylat ciclaza are forme legate de membrană și solubile (citosolice) Forma legată de membrană este formată din 3 secțiuni: 1 - recunoașterea (pe exteriorul membranei plasmatice)

2 - Transmembrană 3 - Catalitic Forma legată de membrană a enzimei este activată prin receptori de peptide scurte, de exemplu, factorul uretic de sodiu atrial.

Factorul uretic de sodiu este sintetizat în atriu ca răspuns la o creștere a volumului sanguin circulant, intră în rinichi, activează guanilat ciclaza în ei, ceea ce duce la o creștere a excreției de sodiu și apă.

Celulele musculare netede conțin și sistemul guanilat ciclază prin care se relaxează. Vasodilatatoarele actioneaza prin acest sistem, atat endogene (oxid nitric) cat si exogene

În celulele epiteliale intestinale, activatorul guanilat-ciclazei poate fi endotoxina bacteriană, ceea ce duce la încetinirea absorbției apei și la diaree. Forma citosolică a enzimei care conține hem guanilat ciclază

În reglarea activității sale sunt implicate nitrovazodilatatoarele, speciile reactive de oxigen (oxid nitric), produșii de peroxidare a lipidelor.Sub acțiunea guanilat-ciclazei, din GTP se formează c. GMP C-GMP acționează asupra protein kinazei G constând din două subunități

c. GMF se leagă de situsurile de reglementare ale PK G, activând-o. PKA și PK G sunt serin-treonin kinaze, iar accelerarea fosforilării serinei și treoninei diferitelor proteine și enzime au efecte biologice diferite.

1) producția de urină crește sub influența factorului natural (acest hormon-peptidă se formează în atrii) 2) diareea se dezvoltă sub influența endotoxinelor bacteriene

Același hormon poate acționa prin c. GMF și prin c. AMP. Efectul depinde de receptorul de care se leagă hormonul. De exemplu, adrenalina se poate lega atât de receptorii alfa, cât și de receptorii beta.

Formarea unui complex de adrenalină cu receptorii beta duce la formarea de c. AMP. Formarea unui complex de adrenalină cu receptorii alfa duce la formarea de c. GMF. Efectele adrenalinei vor varia.

PK G crește activitatea glicogenitetazei, inhibă agregarea trombocitară, activează fosfolipaza C, eliberând Ca din depozitul său. Acea. , conform actiunii sale c. GMF este un antagonist al c. AMF

3) sub acțiunea oxidului nitric, celulele musculare netede vasculare se relaxează (care este utilizat în medicină, deoarece o serie de medicamente nitro, cum ar fi nitroglicerina, sunt folosite pentru a ameliora spasmele vasculare)

Îndepărtarea semnalului hormonului care acționează prin c. AMF și c. GMF apare după cum urmează: 1. hormonul este distrus rapid și, prin urmare, complexul hormon-receptor este distrus

2. Pentru a elimina semnalul hormonal din celule, există o enzimă specială fosfodiesteraza, care transformă nucleotidele ciclice în monofosfați nucleozidici (acizi adenilic și, respectiv, guanilic)

T. Sh. Sharmanov, S. M. Pleshkova „Bazele metabolice ale nutriției cu un curs de biochimie generală”, Almaty, 1998 S. Tapbergenov „Biochimie medicală”, Astana, 2001 S. Seitov „Biochimie”, Almaty, 2001 Pp. 342 -352 , 369 - 562 VJ Marshall "Clinical Biochemistry", 2000 NR Ablaev Biochemistry in diagrams and figures, Almaty 2005 pp. 199-212 Biochemistry. Un curs scurt cu exerciții și sarcini. Ed. prof. E. S. Severina, A. Ya. Nikolaeva, M., 2002. Severin E. S. „Biochimie” 2008, Moscova, pp. 534 -603 Berezov T. T., Korovkin B. F. 2002 „Chimie biologică” , pp. 248-298.

Întrebări de testare: 1. Proprietăți generale ale hormonilor 2. Clasificarea hormonilor 3. Mediatori ai acțiunii hormonilor din primul mecanism 4. Rolul c AMP și c GMF

Curs nr. 14 Reglarea metabolismului Primul mecanism de acţiune al hormonilor prin ionii de calciu, DAG şi ITP. Al doilea și al treilea mecanism de acțiune.

Pentru a familiariza cu caracteristicile acțiunii hormonilor prin intermediari: ioni de calciu, DAG, ITP, acțiunea hormonilor steroizi - al doilea mecanism, mecanismul membranei Scop:

Mediatori ai acțiunii hormonilor - ionii de calciu, DAG, ITP Al doilea mecanism de acțiune Caracteristici ale acțiunii hormonilor conform celui de-al treilea mecanism. Plan:

În interiorul celulei, concentrația ionilor de calciu este neglijabilă (10¯7 mol/l), în timp ce în exteriorul celulei și în interiorul organelelor este mai mare (10¯3 mol/l).

Aportul de calciu din mediul extern în celulă se realizează prin canalele de calciu ale membranei. Fluxul de calciu este reglat de ATPaza dependentă de Ca a membranei; inozitol trifosfat (IP 3) și insulina pot juca un rol reglator în funcția sa.

În interiorul celulei, ionii de Ca 2+ sunt depuși în matricea mitocondrială și reticulul endoplasmatic. Ca 2+ care intră în citoplasmă din mediul extern sau din depozitele intracelulare interacționează cu calmodulin kinaza dependentă de Ca 2+.

Calciul se leagă de partea de reglare a enzimei, aceasta este o proteină care leagă calciul - calmodulină, iar enzima este activată.

Calmodulina are mai mulți centri (până la 4) pentru legarea cu ionii de calciu sau magneziu. În repaus, calmodulina este asociată cu magneziul; cu o creștere a concentrației de calciu în celulă, calciul înlocuiește magneziul.

Cu o creștere semnificativă a calciului, se formează un complex 4 Ca 2 + calmodulină, care activează guanilat ciclaza și fosfodiesteraza c. AMP.

Acțiunea hormonilor prin ionii de calciu este adesea combinată cu utilizarea derivaților de fosfatidilinozitol ca intermediar. Receptorul în astfel de cazuri este într-un complex cu proteina G și în interacțiunea receptorului cu un hormon (de exemplu, TSH, prolactină, STH)

este activată enzima fosfolipaza C legată de membrană, care accelerează reacția de descompunere a fosfatidilinozitolului 4, 5-difosfatului cu formarea de DAG și inozitol-1, 4, 5-trifosfat.

DAG și inozitol trifosfat sunt mediatori secundari în acțiunea hormonilor corespunzători. DAG activează protein kinaza C, care, la rândul său, determină fosforilarea proteinelor nucleare, crescând astfel proliferarea celulelor țintă.

Hormoni care acționează prin modificarea permeabilității membranei plasmatice (membrană.) Pentru diferite substraturi (aminoacizi, glucoză, glicerină etc.)

Acești hormoni se leagă de receptorii din membranele plasmatice și mediază acțiunea lor prin sistemul tirozin kinază-fosfatază.

În acest caz, are loc o modificare a activității enzimelor intracelulare, însoțită de activarea proteinelor transportoare și a canalelor ionice. Acești hormoni includ insulina, STH, LTH, ADH.

Hormonii STH, LDH, formând un complex hormon-receptor, activează tirozin kinaza citosolică, care acționează ca una legată de membrană, este activată fosfolipaza C, ceea ce duce la mobilizarea Ca +2 și activarea protein kinazei C.

ADH care acționează prin c. AMP, determină mișcarea canalelor de apă (proteine acvaporine), crește reabsorbția apei în rinichi, scade excreția de urină, adică ADH crește permeabilitatea membranelor celulelor țintă pentru apă.

Întrebări test: 1. Rolul lui c. GMF în mecanismul de acțiune hormonală 2. Rolul Ca și ITP în mecanismul de acțiune hormonală 3. Al doilea mecanism este o modificare a ratei de sinteză proteină-enzimă 4. Al treilea mecanism este o modificare a mecanismului celulei permeabilitatea membranei.