Полезные материалы за все 6 курсов / Ответы к занятиям, экзаменам / Биохимия для чайников

Одним из наиболее важных белковых гормонов является тиреотро-

пин-высвобождающий фактор — трипептид, который содержит глутамин

(модифицированный), гистидин и пролин (модифицированный). Еще один

важный белковый гомон — это ингибирующий высвобождение гормона ро-

ста фактор, который подавляет высвобождение или выработку химических

веществ. Вместе (рис. 11.1) эти виды гормонов составляют механизм запуска и завершения самых разных процессов. Их назначение состоит в том, чтобы

удерживать постоянный контроль над биохимическими процессами, например

О

Ингибирующий высвобождение гормона роста фактор

Тиреотропин-высвобождающий фактор

Рис. 11.1. Структуры ингибирующего высвобождение гормона

роста фактора и тиреотропин-высвобождающего фактора

Стероиды

Скорее всего вы уже знакомы со стероидами, которые применяются атле- тами для увеличения (или “ накачивания” ) мышечной массы. Стероидные гор- моны, вырабатываемые в теле яичниками, яичками и надпочечниками явля- ются производными холестерина с молекулой примерно такой же величины. К ним относятся эстрогены (женские половые гормоны), андрогены (мужские

ГЛАВА 11 Гормоны: информационная система организма 201

Гипоталамо-гипофизарное регулирование

Гипоталамо-гипофизарная система — это очень сложный пример совершен- но иного способа гормонального регулирования. Гипоталамус и гипофиз рас-

положены настолько близко, что ведут себя почти как одно целое.

Изначально центральная нервная система дает сигнал гипоталамусу выс-

вободить гормон, называемый гормон-высвобождающим фактором, переда-

ющий сообщение гипофизу. Гипофиз, оповещенный таким образом, высво-

бождает в кровь другой гормон. Этот гормон направляется в определенный

орган или извещает другой компонент эндокринной системы о необходимости выделения еще одного гормона. Присутствие такого заключительного гормона служит отрицательной обратной связью для гипоталамуса, указывая прекра-

тить выработку гормон-высвобождающего фактора для гипофиза. Действия

гормонов оказывают влияние друг на друга — это каскад сдержек и противо-

весов, позволяющий точно отрегулировать степень конечного воздействия —

не слишком сильное или очень слабое. Опять же, мы рассмотрели процесс в сильно упрощенном виде. В качестве аналогии можно привести родитель-

ский контроль над экзаменационными оценками своего чада. В случае плохой

оценки они сильно расстраиваются и всячески настаивают на более при-

лежном обучении.

Общее представление о рассмотренной выше системе можно получить, из- учив рис 11.4. На нем она изображена с определенными упрощениями. Напри-

мер, фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) высвобождается как у мужчин,

так и у женщин, но у мужчин основным результатом его воздействия будет вы-

работка тестостерона. Несмотря на то, что главной железой обычно называют гипофиз, на рис. 11.4 этой чести удостоен гипоталамус.

Модели гормонального действия

Чтобы рассчитать молекулярное действие гормонов, были предложены две

модели. Первая — это гипотеза вторичных мессенджеров, которая в основ-

ном относится к белковых и аминовым гормонов. Вторая — стероидное регу-

лирование, касающееся прежде всего стероидов. Чтобы подчеркнуть базовые

положения для каждой модели, обратимся к предельно простому подходу — правилу KISS,1 которое утверждает, что большинство простых систем рабо-

тает лучше сложных. Реальные процессы требуют внесения в него множества корректировок.

1 KISS (Keep It Simple, Silly — сделай это просто, глупышка); мнемонический прием

для запоминания.

ГЛАВА 11 Гормоны: информационная система организма 207

Рис. 11.4.Схема гормонального регулирования

Модель вторичных мессенджеров: как электронная почта

Исследование гормонального действия эпинефрина (адреналина) привело к развитию модели вторичных мессенджеров. Более поздние работы показали,

что модель также применима к другим гормональным системам. В этой модели гормон связывается с рецепторным местом снаружи клетки. Такое связывание

индуцирует высвобождение другого вещества внутри клетки. Гормон — это первичный мессенджер, а другое вещество — это вторичный мессенджер.

Например, у позвоночных животных мозговой слой надпочечника выде-

ляет эпинефрин — гормон с типом действия “ бей или беги” (см. выше). Это

действие инициирует ряд реакций, включая гликогенолиз — расщепление гли-

когена. В процессе гликогенолиза высвобождается глюкоза, используемая при быстром производстве энергии. Как и в случае с другими гормонами для запу- ска целевого действия требуется очень низкая концентрация гормона. В случае

208 ЧАСТЬ 3 Углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и другие...

эпинефрина она приблизительно равна 10"9 моль/л. Выделенный эпинефрин

действует как первичный мессенджер (внешний по отношению к клетке). Мо-

лекулы эпинефрина связываются с участками на определенных рецепторах,

расположенных на поверхности целевых клеток, прежде всего скелетной му- скулатуры и в меньшей степени печени. Связывание эпинефрина со специфи-

ческими рецепторами клеток печени запускает процесс синтеза циклической

АМФ из аденилатциклазы — фермента, прикрепленного к внутренней части

клеточной мембраны (рис. 11.5). Циклическая АМФ, или цАМФ — это вто-

ричный мессенджер (внутриклеточный). Вторичный мессенджер запускает ряд

событий, прекращающих высвобождение глюкозы (гликогенолиз).

о

Рис 17.5. Структура циклической АМФ

Вначале цАМФ связывается с регуляторной субъединицей протеинкиназой,

что приводит к активизации привязанного к мембране фермента. Затем высво- божденная протеинкиназа активирует киназу фосфорилазы. Этот процесс ну-

ждается в свободных ионах кальция и АТФ. (При мышечных движениях выде- ляются ионы кальция, которые способствуют процессу.) Киназа фосфорилазы с участием АТФ и ионов магния приводит неактивную фосфорилазу в актив-

ную форму. Повышенное содержание фермента обеспечивает активное рас- щепление гликогена с высвобождением П-глюкоза-1-фосфата. Впоследствии фосфоглюкомутаза превращает Б-глюкозу-1-фосфат в D-глюкозу-б-фосфат. Наконец D-глюкоза-б-фосфат катализирует потерю фосфата с высвобожде-

нием глюкозы, которая может использоваться клеткой или, что более важно, может поступать в кровь. Фуф!

Фермент протеинкиназа также катализирует превращение гликоген син-

тетазы (активная форма) в фосфо-гликогенсинтетазу (неактивная форма). Та-

ким образом, несмотря на высокий уровень протеинкиназы, выработка нового

ГЛАВА 11 Гормоны: информационная система организма 209