Биологическая роль гормонов — Гормоны,биологическая роль,классификация

Биологическая роль гормонов

Гормоны,биологическая роль,классификация

При функционировании эндокринной системы регуляторные молекулы синтезируются в клетках специализированных органов (железы внутренней секреции), затем они поступают в кровь и переносятся кровью в другие органы и ткани, где и оказывают свое специфическое действие. Эти регуляторные молекулы принято называть гормонами. При работе паракринной системы регуляторные молекулы синтезируются клетками, поступают в межклеточную фазу и воздействуют на рядом находящиеся клетки той же самой ткани. Эти регуляторные молекулы часто называют тканевыми гормонами или местными гормонами Молекулы принимающие участие в передаче регуляторных сигналов между клетками принято называть сигнальными молекулами. Например инсулин и кортизол являются типичными горонамн, а простогландины, тромбоксаны являются тканевыми гормонами, но и те и другие относятся к сигнальным молекулам. Гормоны — сигнальные молекулы, синтезируемые в клетках желез внутренней секреции, поступающие в кровеносную и лимфатическую систему и оказывающие регуляторный эффект на клетки других органов и тканей. Оказывается гормонам присущ целый ряд основных свойств — 3 свойства: 1 Высока биологическая активность. Гормоны оказывают регуляторный эффект в концентрациях в 10′ -10’12 молей. 1 Высокая специфичность действия. Во-первых для каждого гормона характерен свой регуляторный эффект Во-вторых отсутствие гормонов не может быть заменена в организме комбинацией других гормонов. 3 Дистантносгь действия — способность оказывать регуляторный эффект в органах удаленных от места синтеза гормонов в связи с этим огромное значение имеет состояние механизмы их транспорта. Патология эндокринной системы иногда связана с нарушением транспорта гормона соответствующим органам.

Классификация гормонов. Существует несколько видов классификации.

По месту образования гормонов:1. гормоны гипоталамуса;2. гормоны гипофиза;3. гормоны щитовидной железы;4. гормоны поджелудочной железы;5. гормоны паращитовидных желез;6. гормоны надпочечников;7. гормоны половых желез;8. гормоны местного действия.

По химическому строению:1. белково-пептидные гормоны: гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, паращитовидных желез;

2. производные аминокислот: адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин;

3. стероиды: в их основе лежит структура циклопентанпергидрофенантрена, образуются из холестерина (половые гормоны, коры надпочечников).

По механизму действия (по расположению рецепторов):

1. гормоны, действующие через внутриклеточный рецептор — липофильные гормоны — стероиды и тиреоидные гормоны;

2. гормоны, действующие через рецепторы, находящиеся на поверхности клетки — гидрофильные гормоны. Они действуют через внутриклеточный посредник — мессенджер.

Гормон — первый посредник, а цАМФ, ионы Са2+, фосфатидилинозиды — вторые (чаще цАМФ, которая образуется из АДФ) посредники. [рис. цАМФ]

Механизмы действия гормонов

Взаимодействие гормона с рецептором — это обязательный начальный этап, который запускает целый каскад реакций, в результате которого гормон осуществляет свой физиологический эффект: например, повышение синтеза специфических белков-рецепторов, повышение синтеза гормона, сокращение гладкомышечных клеток и т.п. Рассмотрим более конкретно эти каскады.

1. Механизм действия стероидных гормонов.

Стероидные гормоны легко проникают внутрь клетки через поверхностную плазматическую мембрану в силу своей липофильности и взаимодействуют в цитозоле со специфическими рецепторами. В цитозоле образуется комплекс «гормон-рецептор», движущейся в ядро. В ядре комплекс распадается и гормон взаимодействует с ядерным хроматином. В результате этого происходит взаимодействие с ДНК, а затем — индукция матричной РНК. Итак, первый этап действия стероидных гормонов — активация транскрипции. Одновременно происходит активация РНК-полимеразы, осуществляющего синтез рибосомальной РНК (р-РНК). За счет этого образуется дополнительное количество рибосом, которые связываются с мембранами эндоплазматического ретикулума и образуют полисомы. Вследствие всего комплекса событий (транскрипции и трансляции) через 2-3 часа после воздействия стероида наблюдается усиленный синтез индуцированных белков. В одной клетке стероид влияет на синтез не более 5-7 белков.

2. Механизм действия тиреоидных гормонов.

Рецепторы находятся в цитоплазме и в ядре. Тиреоидные гормоны связываются с ядерным хроматином и индуцируют синтез 10-12 белков — это происходит за счет активации механизма транскрипции. Тиреоидные гормоны активируют синтез многих белков-ферментов, регуляторных белков-рецепторов. Тиреоидные гормоны индуцируют синтез ферментов, участвующих в метаболизме, и активируют процессы энергообразования. Одновременно тиреоидные гормоны повышают транспорт аминокислот и глюкозы через мембраны клеток, усиливают доставку аминокислот в рибосомы для нужд синтеза белка.

3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, серотонина, гистамина.

Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности клетки, а конечный эффект действия этих гормонов может быть — сокращение, усиление ферментных процессов. Во всех этих случаях лежит процесс фосфорилювания белков-регуляторов, перенос фосфатных групп от АТФ до гидроксильных групп серина, треонина, тирозина, белка. Этот процесс внутри клетки осуществляется при участии ферментов-протеинкиназы. Протеинкиназы — это АТФ-фосфотрансферазы. Их много разновидностей, для каждого белка — своя протеинкиназа.

В клетке протеинкиназы находятся в неактивном состоянии. Активация протеинкиназы осуществляется за счет гормонов, действующих на поверхностно расположенные рецепторы. При этом сигнал от рецептора (после взаимодействия гормона с этим рецептором) в протеинкиназы передается при участии специфического посредника, или вторичного мессенджера. В настоящее время выяснено, что таким мессенджером могут быть: а) ц-АМФ, б) ионы Са, в) диацилглицерин, г) какие-то другие факторы (вторичные посредники неизвестной природы). Таким образом, протеинкиназы могут быть ц-АМФ-зависимые, Са-зависимые, диацилглицерин-зависимые.

Известно, что в качестве вторичного посредника ц-АМФ выступает при действии таких гормонов как АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический гонадотропин, МСГ, АДГ, катехоламины (бета-адренорецепторного эффект), глюкагон, паратирин (паратгормон), кальцитонин, секретин, гонадотропин, тиролиберин, липотропин.

Группа гормонов, для которых мессенджером является кальций: окситоцин, вазопрессин, гастрин, холецистокинин, ангиотензин, катехоламины (альфа-эффект).

Рассмотрим работу ц-АМФ как мессенджера: ц-АМФ (циклического аденозинмонофосфата) образуется в клетке под влиянием фермента аденилатциклазы из молекул АТФ, АТФ — ц-АМФ. Гормоны, которые действуют за счет ц-АМФ, как правило, вызывают изменение активности аденилатциклазы. Этот фермент имеет регуляторную и каталитическую субъединицы. При воздействии гормона происходит активация регуляторной субъединицы . В результате повышается активность каталитической субъединицы, которая расположена на внутренней стороне плазматической мембраны, и поэтому повышается содержание ц-АМФ. Это, в свою очередь, вызывает активацию протеинкиназы (точнее, ц-АМФ-зависимой протеинкиназы), в дальнейшем вызывает фосфорилирование, которое приводит к конечному физиологического эффекта, например, под влиянием АКТГ клетки надпочечников производят в больших количествах глюкокортикоиды, а под влиянием адреналина в ГМК, содержащие бета-адренорецепторов, происходит активация кальциевого насоса и расслабления ГМК.

Итак: гормон + рецептор — активация аденилатциклазы — активация протеинкиназы — фосфорилирования белка (например, АТФ-азы).

Мессенджер — ионы кальция.Образуют соединение с белком — кальмодулин. Комплекс Са2+-кальмодулин активирует ферменты (аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са2+-зависимую протеинкиназу).

В случае, когда имеет место другой процесс, последовательность событий такова: гормон + рецептор — повышение уровня кальция в клетке — активация кальмодулин — активация протеинкиназы — фосфорилирования белка-регулятора — физиологический акт.

Мессенджер-диацилглицерин. В мембранах клетки являются фосфолипиды, в частности фосфатидилинозитол — 4,5-бифосфат. При взаимодействии гормона с рецептором это фосфолипид разрывается на два осколка: диацилглицерин и инозитолтрифосфат. Эти осколки являются мессенджерами. В частности, диацилглицерин дальнейшем активирует протеинкиназу, что приводит к фосфорилирования белков клетки и соответствующего физиологического эффекта.

Другие мессенджеры. В последнее время ряд исследователей полагает, что в роли Мессен-Джери могут выступать простагландины и их производные. Предполагается, что каскад реакций такой: рецептор + гормон — активация фосфолипазы А2 — разрушение фосфолипидов мембраны с образованием арахидоновой кислоты — образование простагландинов типа ПГЕ, ПГФ, тромбоксанов, простациклина, лейкотриенов-физиологический эффект.

Стероидные гормоны. Мужские половые гормоны. Строение и биологическая роль гормонов

Стероидные гормоны — группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды и др.), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. У позвоночных стероидные гормоны синтезируются из холестерина в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте. стероидные гормоны содержатся в составе липидных капель адипоцитов и в цитоплазме в свободном виде. В связи с высокой липофильностью стероидных гормонов относительно легко диффундируют через плазматические мембраны в кровь, а затем проникают в клетки-мишени.

Под действием мужских половых гормонов (андрогенов — тестостерон, дигидротестостерон) происходит формирование мужских половых признаков и поддержание функции размножения:

· формирование и рост придатков яичек, семенных пузырьков, предстательной железы, полового члена;

· проявление вторичных половых признаков;

· оволосение по мужскому типу (усы, борода, волосы на туловище и конечностях, оволосение в виде ромба на лобке);

· утолщаются голосовые связки (тембр голоса при этом снижается);

· проявление нормального полового влечения (либидо);

· стимулирующее действие на рост мышц и рост всего тела.

Гормоны

ГОРМОНЫ (от греч. hormao — возбуждаю, привожу в движение), биологически активные вещества, вырабатываемые в организме специализированными клетками или органами (железами внутренней секреции) и оказывающие целенаправленное влияние на деятельность других органов и тканей. Позвоночные животные и человек имеют развитую систему таких желез (гипофиз, надпочечники, половые, щитовидная и др.), которые посредством гормонов, выделяемых в кровь, участвуют в регуляции всех жизненно важных процессов — роста, развития, размножения, обмена веществ. Развитые эндокринные железы есть и у высокоорганизованных беспозвоночных — головоногих моллюсков, насекомых, ракообразных. Секретируемые ими гормоны контролируют рост, линьку, метаморфоз, половое размножение и др. Каждый из гормонов влияет на организм в сложном взаимодействии с другими гормонами; в целом гормональная система совместно с нервной системой обеспечивает деятельность организма как единого целого. Химическая природа гормонов различна — белки, пептиды, производные аминокислот, стероиды. Гормоны, используемые в медицине, получают химическим синтезом или выделяют из соответствующих органов животных.

Химическая структура

Исходя из химического строения, гормоны делят на три группы. К первой группе относят пептидные и белковые гормоны. Пептидами являются, например, окситоцин, вазопрессин. Среди белковых гормонов имеются как простые белки (инсулин, глюкагон, соматотропин, пролактин и др.), так и сложные — гликопротеины (фоллитропин, лютропин). Вторая группа — амины — объединяет гормоны, близкие по структуре аминокислотам — тирозину и триптофану (тиреоидные гормоны, адреналин, норадреналин). Третью группу составляют стероидные гормоны, которые являются производными холестерина. Среди стероидных гормонов — все половые гормоны и гормоны коры надпочечников — кортикостероиды.

Биологическая роль гормонов

Гормоны контролируют основные процессы жизнедеятельности организма на всех этапах его развития с момента зарождения. Они влияют на все виды обмена веществ в организме, активность генов, рост и дифференцировку тканей, формирование пола и размножение, адаптацию к меняющимся условиям среды, поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаз), поведение и многие другие процессы. Совокупность регулирующего воздействия различных гормонов на функции организма называется гормональной регуляцией.

Гормоны. Их свойства и биологическая роль

2015-01-30
2860

Гормоны представляют собой биологически активные вещества, обладающие специфичностью и действующие в ничтожно малых количествах. Гормоны характеризуются:

— специфичностью действия, т. е. один гормон изменяет только одну функцию;

— относительной видовой специфичностью, т. е. действуют одинаково в организме человека и животных;

— влиянием на синтез веществ;

— действием при определенных физико-химических и биологических условиях;

— разным действием в зависимости от дозы;

— стойкостью к повышению и понижению температуры.

По характеру своего действия на клетки и ткани, а также по строению гормоны делятся на две группы. Гормоны первой группы, к которым относят стероидные гормоны коркового вещества надпочечников и гормоны щитовидной железы, хорошо растворяются в жирах, поэтому легко проникают через мембраны клеток и влияют на синтез белков. Гормоны второй группы, плохо растворимы в жирах, неспособны проникать внутрь клеток, поэтому взаимодействуют с рецепторами, расположенными на клеточных мембранах. Гормоны регулируют все физиологические процессы в организме, воздействуют на обмен веществ, регулируют клеточную активность, способствуют проникновению продуктов обмена через клеточные мембраны, обеспечивают ответную реакцию организма на изменение внешней и внутренней среды. С гормонами связана функция размножения, рост и развитие организма, смена различных возрастных периодов. В органах и тканях гормоны быстро разрушаются, поэтому для длительного действия необходимо их постоянное выделение в кровь и лимфу.