Контрольные вопросы

4. Охарактеризуйте функции ферментов, участвующих в синтезе ДНК.

5. Какие этапы включает в себя синтез ДНК?

6. Дайте краткую характеристику процессу синтеза РНК.

7. Какие стадии включает процессинг РНК?

8. Возможен ли синтез ДНК на матрице РНК?

9. В чем состоит принципиальное отличие матричных синтезов от безматричных?

10. Перечислите основные этапы синтеза белка.

11. Что подразумевают под однозначностью и вырожденностью генетического кода?

12. Приведите примеры регуляции синтеза белка путем репрессии и индукции.

13. Как осуществляется транспорт синтезированных белков через мембраны?

14. Приведите примеры посттрансляционной модификации белков.

15. В чем Вы видите перспективы развития генной инженерии?

16. Охарактеризуйте суть метода ПЦР и его клиническое значение.

4. Гормоны, номенклатура, классификация

Гормоны - биологические активные вещества, небольшие количества которых вызывают огромную по диапазону и глубине ответную реакцию организма. Гормоны вырабатываются эндокринными железами и предназначены для управления функциями организма, их регуляции и координации.

Химическая природа практически всех гормонов известна. В связи с тем, что химические формулы, отражающие структуру гормонов, громоздкие, используют их тривиальные названия. Современная классификация гормонов основана на их химической природе. Различают три группы истинных гормонов: пептидные и белковые гормоны; гормоны – производные аминокислот; гормоны стероидной природы. Эйкозаноиды – гормоноподобные вещества, оказывающие местное действие.

К пептидным и белковым гормонам, включающим в себя до 250 и более аминокислотных остатков, относятся гормоны гипоталамуса и гипофиза, а также гормоны поджелудочной железы. К гормонам – производным аминокислот в основном относятся гормон тирозин, а также адреналин и норадреналин. Гормоны стероидной природы представлены гормонами коркового вещества надпочечников (кортикостероиды), половыми гормонами (эстрогены и андрогены), а также гормональной формой витамина D. К эйкозаноидам относятся производные арахидоновой кислоты: простагландины, тромбоксаны и лейкотриены.

У человека есть две регуляторных системы, с помощью которых организм приспосабливается к постоянным внутренним и внешним изменениям. Одна из них – нервная система, которая быстро, в виде импульсов, передает сигналы через сеть нервов и нервных клеток; другая – эндокринная, осуществляющая химическую регуляцию с помощью гормонов, которые переносятся кровью и оказывают эффект на отдалённые от места их выделения ткани и органы. Эндокринная система взаимодействует с нервной системой. Это взаимодействие осуществляется через некоторые гормоны, функционирующие в качестве медиаторов (посредников) между нервной системой и органами, отвечающими на их воздействие. В этом случае говорят о нейроэндокринной регуляции. В нормальном состоянии существует баланс между активностью эндокринных желёз, состоянием нервной системы и ответом тканей-мишеней. Нарушение в каждом из этих звеньев приводит к отклонениям от нормы. Избыточная (гиперфункция эндокринной железы) или недостаточная (гипофункция эндокринной железы) продукция гормонов приводит к различным заболеваниям, сопровождающимися глубокими биохимическими изменениями в организме.

Физиологическое действие гормонов направлено на: обеспечение гуморальной, т.е. осуществляемой через кровь, регуляции биологических процессов; поддержание целостности и постоянства внутренней среды, гармоничного взаимодействия между клеточными компонентами тела; регуляцию процессов роста, созревания и репродукции.

Гормоны регулируют активность всех клеток организма. Они влияют на остроту мышления и физическую подвижность, телосложение и рост, определяют рост волос, тональность голоса, половое влечение и поведение. Благодаря эндокринной системе человек может приспосабливаться к сильным температурным колебаниям, излишку или недостатку пищи, к физическим и эмоциональным стрессам. Гормоны регулируют половую и репродуктивную функции и психоэмоциональное состояние организма.

Эндокринные железы представлены в организме человека гипофизом, щитовидной и паращитовидной железами, надпочечниками, поджелудочной железой, половыми железами (семенники и яичники), плацентой и гормон - продуцирующими участками желудочно-кишечного тракта. В организме синтезируются и некоторые соединения гормоноподобного действия. Например, гипоталамус секретирует ряд веществ (либерины) необходимых для высвобождения гормонов гипофиза. Эти рилизинг-факторы, или либерины, поступают в гипофиз через систему кровеносных сосудов.

У гормона может быть несколько органов-мишеней, и вызываемые ими изменения могут сказываться на целом ряде функций организма. Гормоны иногда действуют совместно; так эффект одного гормона, может зависеть от присутствия какого-то другого или других гормонов. Гормон роста, например, неэффективен в отсутствие тиреоидного гормона.

Действие гормонов осуществляется по двум основным механизмам: не проникающие в клетку гормоны (водорастворимые) действуют через рецепторы на клеточной мембране, а легко проходящие через мембрану гормоны (жирорастворимые) – через рецепторы в цитоплазме клетки. Во всех случая только наличие специфического белка-рецептора определяет чувствительность клетки к данному гормону, т.е. делает её «мишенью».

Первый механизм действия гормонов заключается в том, что гормон связывается со своими специфическими рецепторами на поверхности клетки; связывание запускает серию реакций, в результате которых образуется так называемые посредники, оказывающие прямое влияние на клеточный метаболизм. Такими посредниками служат обычно цАМФ и / или ионы кальция, которые высвобождаются из внутриклеточных структур или поступают в клетку извне. И цАМФ, и ионы кальция используются для передачи внешнего сигнала внутрь клеток. Некоторые мембранные рецепторы, в частности рецепторы инсулина, действуют более коротким путём: они пронизывают мембрану насквозь, и когда часть их молекулы связывает гормон на поверхности клетки, другая часть начинает функционировать как активный фермент на стороне, обращённой внутрь клетки; это и обеспечивает проявление гормонального эффекта.

Второй механизм действия – через цитоплазматические рецепторы – свойствен стероидным гормонам (гормонам коры надпочечников и половым), а также гормонам щитовидной железы (Т₃ и Т₄ ). Проникнув в клетку, содержащую соответствующий рецептор, гормон образует с ним гормон - рецепторный комплекс. Этот комплекс подвергается активации (с помощью АТФ), после чего проникает в клеточное ядро, где гормон оказывает прямое влияние на экспрессию определённых генов, стимулируя синтез специфических РНК и белков. Именно эти новообразованные белки, обычно короткоживущие, ответственны за те изменения, которые составляют физиологический эффект гормона.

Регуляция гормональной секреции осуществляется несколькими связанными между собой механизмами. Например, продукция кортизола регулируется по механизму обратной связи, которая действует на уровне гипоталамуса. Когда в крови снижается концентрация кортизола, гипоталамус секретирует кортиколиберин – фактор, стимулирующий секрецию гипофизом кортикотропина (АКТГ). Повышение уровня АКТГ в крови, в свою очередь, стимулирует секрецию кортизола в надпочечниках, и в результате содержание кортизола в крови возрастает. Повышенный уровень кортизола подавляет затем по механизму обратной связи выделение кортиколиберина, и содержание кортизола в крови снова снижается. Секреция кортизола регулируется не только механизмом обратной связи. Так, например, стресс вызывает освобождение кортиколиберина, а соответственно и всю серию реакций, повышающих секрецию кортизола. Кроме того, секреция кортизола подчиняется суточному ритму; она очень высокая при пробуждении, но постепенно снижается до минимума во время сна. К механизмам контроля относится также скорость метаболизма гормона и утраты им активности. Аналогичные системы регуляции действуют и в отношении других гормонов.