2 курс / Биохимия / Биохимия Лекции

Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют три иерархических уровня.

Первый уровень - ЦНС. Нервные клетки получают сигналы, поступающие из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и передают через синапсы, используя химические сигналы - медиаторы. Медиаторы вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках.

Второй уровень - эндокринная система. Включает гипоталамус,

гипофиз, периферические эндокринные железы (а также отдельные клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула.

Третий уровень - внутриклеточный. Его составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути, происходящие в результате:

•изменения активности ферментов путём активации или ингибирования;

•изменения количества ферментов по механизму индукции или

репрессии синтеза белков или изменения скорости их разрушения;

•изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток.

Гормоны – это интегрирующие молекулы, которые связывают различные

регуляторные механизмы и метаболизм в разных органах. Они

функционируют как химические посредники и переносят сигналы, которые возникают в ЦНС, различных органах и тканях, к соответствующим клеткам-мишеням.

Ответная реакция клетки определяется химическим строением гормона и типом клетки.

В норме концентрация гормонов очень низкая.

Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС.

Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных рилизинг-гормонов (либеринов и статинов), которые, соответственно, стимулируют или ингибируют синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза.

Гормоны передней доли гипофиза стимулируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз, которые поступают в общий кровоток и взаимодействуют с клетками-мишенями.

Поддержание уровня гормонов в организме обеспечивает механизм отрицательной обратной связи.

Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях по механизму отрицательной обратной связи подавляет синтез гормонов, действуя либо на эндокринные железы, либо на гипоталамус.

Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных периферических желёз.

Классификация гормонов по химическому строению

Классификация гормонов

по биологическим функциям

Гормоны распознаются и связываются особыми белками клетки -

рецепторами, обладающими высокой специфичностью.

Физиологический эффект гормона определяется разными факторами:

•концентрацией гормона (которая определяется скоростью инактивации в результате распада гормонов, протекающего в основном в печени, и скоростью выведения гормонов и его метаболитов из организма)

•его сродством к белкам-переносчикам (стероидные и тиреоидные

гормоны транспортируются по кровеносному руслу в комплексе с белками)

•количеством и типом рецепторов на поверхности клеток-мишеней.

Передача гормонального сигнала в клетку зависит от химической природы гормона и происходит при участии соответствующих

рецепторов.

Рецепторы пептидных гормонов и адреналина располагаются на поверхности клеточной мембраны (мембранные рецепторы).

Рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов находятся внутри клетки (внутриклеточные рецепторы). Причем для одних гормонов, например глюкокортикоидов, они локализованы в цитозоле, для других, таких как андрогены, эстрогены, тиреоидные гормоны, расположены в

ядре клетки.

Типы рецепторов, локализованных в мембране (пептидные гормоны и адреналин)

1 – рецепторы, сопряженные с ионными каналами 2 – рецепторы с каталитической активностью (после связывания с гормоном)

3 – рецепторы, сопряженные с G-белками и аденилатциклазой 4 - рецепторы, сопряженные с G-белками и фосфолипазой С

Гормоны, связываясь с мембранными рецепторами, образуют

комплекс гормон-рецептор, который трансформирует сигнал первичного посредника (гормона) в изменение концентрации

вторичных посредников - цАМФ, цГМФ, ИФ3, ДАТ, Са2+, NO.

9Гормоны, взаимодействие которых с рецептором клетки-мишени

приводит к образованию цАМФ, действуют через трёхкомпонентную систему, которая включает белок-рецептор, G-белок и фермент аденилатциклазу. Образующийся под действием аденилатциклазы цАМФ активирует протеинкиназу А, фосфорилирующую ферменты и другие белки.

В случае рецепторов, сопряжённых с Gs-белком, субъединица αs-ГТФ активирует аденилатциклазу.

В случае рецепторов, сопряжённых с Giбелком, субъединица αi- ГТФ ингибирует аденилатциклазу

9Другая система, генерирующая цГМФ как вторичный посредник, сопряжена с гуанилатциклазой. Цитоплазматический домен такого типа рецепторов обладает активностью гуанилатциклазы, которая катализирует реакцию образования

цГМФ из ГТФ (подобно аденилатциклазе). Молекулы цГМФ

могут активировать ионные каналы либо активировать цГМФ-за- висимую протеинкиназу G, участвующую в фосфорилировании

других белков в клетке.

9Некоторые гормоны (например, вазопрессин или адреналин),

образуя комплекс с соответствующими рецепторами (рецептор

V1 для вазопрессина и αi-рецептор для адреналина), через активацию соответствующих G-белков активируют фосфолипазу С,

в результате чего в клетке появляются вторичные посредники ИФ3, ДАГ. Молекула ИФ3 стимулирует высвобождение Са2+ из ЭР. Кальций связывается с белком кальмодулином. Этот комплекс активирует Са2+-кальмодулинзависимую протеинкиназу. Ионы кальция и ДАГ участвуют в активации протеинкиназы С .

Структура рецепторов стероидных гормонов и гормонов щитовидной железы

Рецепторы стероидных гормонов - полипептиды с мол. м. 50-80 тыс.

Находятся в цитоплазме или в ядре клеток.

На С-концевом участке находится домен узнавания и связывания

гормона.

Центральная часть рецептора включает домен связывания ДНК.

На N-концевом участке располагается домен, называемый вариабельной областью рецептора, отвечающий за связывание с другими белками, участвующими в регуляции транскрипции.