Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 9
Гормоны.
Живой организм – это открытая термодинамическая система: обмен энергией и веществом с внешней средой. Чтобы упорядочить это, необходим обмен информацией: внешние и внутренние факторы.
Многоклеточные организмы живут как единое целое только благодаря строго скоординированному взаимодействию между самыми разнообразными клетками. Межклеточные связи обеспечивают сигнальные молекулы, в частности гормоны.
Гормоны – это органические вещества, разнообразные по химическому строению, синтезирующиеся в организме, регулирующие обмен веществ и физиологические функции.
Это обеспечивает постоянство внутренней среды (гомеостаз) путём механизмов саморегуляции.
Эти нейрогуморальные механизмы сложились в процессе эволюции в сложную соподчинённую систему эндокринных органов.
Нейропептиды гипоталамуса и гипофиза.
Гипоталамус (ГТ) |
Гипофиз (ГФ) |
||
Рилизинг факторы |
1 МЛ – меланолиберин МС – меланостатин (1)2 КЛ – кортиколиберин3 ТЛ – тиролиберин 4 ПЛЛ – пролактолиберин ПЛС– пролактостатин (2) 5 ГЛ – гонадолиберин6 ФЛ – фоллилиберин 7 СЛ – соматолиберин СС – соматостатин (3) |
Тропные гормоны |
1 МСГ – меланотропин2 АКГТ – адренокортико- тропин3 ЛТГ – липотропин 4 ТТГ – тиротропин 5 ПЛ – пролактин (лютео- тропный, лактотропный) 6 ГТГ – гонадотропин ФСГ – фоллитропинЛТ – лютропин 7 СТГ – соматотропин |
Порталь-ные сосуды |
Кровоток |
||
ОТ – окситоцинВП – вазопрессин |
Гормоны играют роль промежуточного звена между нервной системой и ферментами. Это позволяет организму тонко регулировать интенсивность процессов обмена в зависимости от изменений условий окружающей и внутренней среды.
Нарушения синтеза и распада гормонов неминуемо ведет к изменению активности ферментов и, как следствие этого, к нарушению общего обмена веществ.
Сущность контроля заключается в его обратимости. Дискретность действия гормонов обеспечивается их распадом и экскрецией.
Схема соподчинённости эндокринных органов.
|
Факторы |
|
|
Внешние |
Внутренние |
Прямая связь Обратная связь
|
Рецепторы (пер. нерв. сист.) |
Импульсы электрические
|
I. ЦНС – аналитический центр |
ГТ |
МЛ |
КЛ |
ТЛ |
ПЛЛ |
ГЛ |
ФЛ |
СЛ |
|
МС |
ПЛЦ |
СС |
(портальные
|
сосуды) |
БП |
ОТ |
МСГ |
АКТГ |
ЛТГ |
ТТГ |
ПЛ |
ГТГ |
СТГ |
ГФ |
|
|
ФСГ |
ЛТ |
|
II. Эндокрин- ные железы |
Надпочечн. железа |
Щитовидн. железа |
Половые железы |
(кровоток)
|
Гл. кор Мин. кор |
Тиреоидные гормон |
Эстрогены Андрогены |
|
III.Ткани (обмен) |
Сосуды |
Гладкие мышцы |
Кожн. покров, мелано-циты |
Ткани организма |
Мол. жел. |
Схема иерархии гормонов.
В ЦНС (I) электрический импульс преобразуется в химический сигнал. Быстрота передачи информации через рилизинг факторы обеспечивает экстренность сообщения.Усиление сигнала (II) достигается за счет увеличения массы гормона в эндокринных железах. Специфичность действия проявляется на уровне тканей и органов (III).
Общая схема замкнутого цикла реализации сигнала
Импульсы Рилизинг факторы Тропные гормоны
Рецепторы ЦНС Гипоталамус Гипофиз
гормоны либерины, статины
Эндокринные железы Клетки-мишениФерменты (обмен веществ)
Кровоток
Метаболиты
(раздражитель)
Гормон и эндокринные клетки – это единая система, поскольку выработка гормона соответствующими клетками осуществляется по механизму прямой и обратной связи.
Гормоны так же, как и витамины, действуют чрезвычайно эффективно в ничтожно малых концентрациях (10-6 – 10-12 М), поскольку влияют на скорость обмена веществ через ферментные системы, которые многократно усиливают эффективность их действия.
В отличие от витаминов гормоны не являются пищевыми (незаменимыми) факторами. Механизм регуляторного влияния также отличается. Могут оказывать аллостерическое действие на ферменты (срочный тип регуляции) если являются белками, пептидами или производными аминокислот.
I. Йонные каналы |
II. Пептидные гормоны |
III. Стероидные гормоны |
Вторичные посредники |
Проникают внутрь клетки и связываются с внутриклеточными рецепторами |
|
Изменение активности внутриклеточных белков (каскад)Минуты быстрый |
||
Миллисекундымгновенный |
||
ЯдроДНКт-РНКСинтез нового белка (фермента) часы, дни медленный |
||
|
Клеточный (метаболический) ответ |
Общие требования к сигнальным молекулам:
Регуляция (control) – согласование внутриклеточных процессов по месту, времени и скорости протекания, адекватное изменению внешней и внутренней среды.
Регуляция осуществляется на 4х уровнях:
Регуляция у одноклеточных и многоклеточных принципиально похожа: те же белковые рецепторы, улавливающие сигналы усиление сигнала (каскад) внутриклеточная регуляция.
Хронический тип регуляции осуществляется через генетический аппарат клетки стероидными и тиреоидными гормонами. При этом активируется образование m-РНК, а затем синтез соответствующего фермента de novo. В итоге увеличивается количество молекул ферментного белка.
Сами гормоны вырабатываются в ответ на действие внешних и внутренних факторов. Передают сигнал в качестве первичного посредника на белковые рецепторы.
Различают мембранные рецепторы, которые взаимодействуют с внутриклеточными, вторичными посредниками. Те, в свою очередь, передают сигнал на белок и вызывают физиологическую реакцию. Это характерно для быстрого, аллостерического механизма действия.
В отличие от водорастворимых, гормоны с повышенным химическим сродством к липидам (стероидные и тиреоидные) легко проходят через клеточные мембраны и связываются с цитоплазматическими рецепторами. Попадают в клеточное ядро и действуют по хроническому типу регуляции. Образовавшийся de novo белок осуществляет нужный физиологический ответ.
Схема рецептор-опосредованной сигнализации.
Химическая природа определяет механизм действия гормонов. Пептидные и белковые гормоны гипоталамуса, гипофиза, паращитовидных желез (паратгормоны) и поджелудочной железы (инсулин и глюкагон), а также адреналин и норадреналин (производные тирозина) хорошо растворимы в воде (гидрофильные) и действуют по механизму мембранной рецепции.
Стероидные гормоны коры надпочечников и половых желез, а также тиреоидные гормоны щитовидной железы, липофильные, проходят через липидный бислой клеточной мембраны (принцип химического сродства) и связываются с цитоплазматическими рецепторами.
Сущность регуляции – специфичность: сигнальная молекула исключительно точно взаимодействует со своим рецептором – также, как субстрат со своим ферментом.
Например, рецепторы эстрогена и прогестерона локализованы в ядре, а глюкокортикоидный – в цитоплазме, в виде комплекса с шаперонами. После связывания гормона с рецептором этот комплекс распадается, и рецептор с гормоном проходит в ядро, активируя транскрипцию.
Водорастворимые гормоны передают сигнал через вторичных посредников: 1. ц-АМФ и 2. ц-ГМФ
Синтез вторичных посредников
Схема синтеза: 3. Инозит –1,4,5-трифосфат (IP3) и Диацилглицерин (ДАГ)
Схема действия циклических нуклеотидов.
В случае с гуанилатциклазой сам фермент служит внутренним доменом рецептора и активируется непосредственно в ходе присоединения гормона.
Активируется ПКГ (Протеинкиназа Г). Эффекты ц-ГМФ более специфичны по сравнению с ц-АМФ: натрийуретический гормон вызывает расслабление гладкой мускулатуры и действует на нервные клетки и зрение.
NO способствует расслаблению мышц и сосудов (лечение стенокардии - нитроглицерин).
Фосфатидитный каскад: взаимосвязь ДАГ, IP3 и Са в качестве вторичных посредников
IP3 вызывает высвобождение Са из просвета эндоплазматического ретикулума (ЭР). ДАГ активирует ПКС (протеинкиназы С). Для этого необходим Са. ПКС участвует в контроле над делением клеток, фосфорилируя некоторые факторы роста.
Кальмодулин в качестве вторичного посредника активирует Са-АТФ-азу, ПК, фосфодиэстеразу ц-АМФ и др. ферменты.
Все рассмотренные до сих пор ПК фосфорилируют гидроксильные группы серина или треонина. Есть рецепторы, связанные с тирозинкиназой, осуществляющей фосфорилирование остатков тирозина.
Большинство факторов роста и некоторые гормоны, в частности инсулин имеют рецепторы такого типа.
Фосфорилирование тирозина тирозинкиназой.
Активация тирозинкиназы.
Инсулиновый рецептор - это интегральный белок с рецепторным, мембранным и каталитическим доменами.
Связывание лиганда вызывает димеризацию рецепторов в мембране клетки. Это приводит к множественному фосфорилированию остатков тирозина в цитоплазматических доменах рецепторов – тирозинкиназах, которые фосфорилируют друг друга в ходе димеризации.
Фосфорилирование активизирует сигнальные пути от мембранного рецептора к ядру клетки и завершается активацией фактора транскрипции.