Гормоны это белки — Какую роль играют белки-гормоны

Автор: | 20.05.2021

Гормоны это белки

Какую роль играют белки-гормоны?

По химической природе гормоны делятся на белковые, стероидные (или липидные) и производные аминокислот.

Белковые гормоны подразделяют на пептидные: АКТГ, соматотропный (СТГ) , меланоцитостимулирующий (МСГ) , пролактин, паратгормон, кальцитонин, инсулин, глюкагон, и протеидные – глюкопротеиды: тиротропный (ТТГ) , фолликулостимулирующий (ФСГ) , лютеинизирующий (ЛГ) , тироглобулин.
Гипофизотропные гормоны и гормоны желудочно-кишечного тракта принадлежат к олигопептидам, или малым пептидам.
Так, белковый гормон инсулин (гормон поджелудочной железы) активирует захват клетками молекул глюкозы и расщепление или запасание их внутри клетки. Если не хватает инсулина, то глюкоза накапливается в крови в избытке. Клетки без помощи инсулина не способны ее захватить –они голодают. Именно в этом причина развития диабета – болезни, вызываемой не- достатком инсулина в организме.
Гормоны выполняют важнейшую функцию организме, управляя активностью ферментов. Так, инсулин активирует в клетках печени фермент, синтезирующий из глюкозы другое органическое вещество–гликоген, и ряд других ферментов.
Гормоны осуществляют свое биологическое действие, комплексируясь с рецепторами – информационными молекулами, трансформирующими гормональный сигнал в гормональное действие. Большинство гормонов взаимодействуют с рецепторами, расположенными на плазматических мембранах клеток, а другие гормоны – с рецепторами, локализованными внутриклеточно, т. е. с цитоплазматическими и ядерными эффектом.
Гормоны, являясь специфическими продуктами желез внутренней секреции, не остаются стабильными, а изменяются структурно и функционально в процессе обмена веществ. Продукты превращения гормонов, могут обладать новыми биокаталитическими свойствами и играть определенную роль в процессе жизнидеятельности: напр. , продукты окисления адреналина – дегидроадреналин, адренохром, как это показал А. М. Утевский, являются своеобразными катализаторами внутреннего обмена.

Работа гормонов осуществляется под контролем и в теснейшей зависимости с нервной системой. Роль нервной системы в процессах гормонообразования впервые была доказана в начале 20в. русским ученым Н. А.
Миславским, изучавшим нервную регуляцию деятельности желез внутренней секреции. Им был открыт нерв, усиливающий секрецию гормона щитовидной железы; его ученику М. Н. Чебоксарову принадлежит (1910 г. ) аналогичное открытие в отношении гормона надпочечника. И. П. Павлов и его ученики показали громадное регулирующее значение коры больших полушарий головного мозга в гормонообразовании.

Специфичность физиологического действия гормонов является относительной и зависит от состояния организма как целого. Большое значение имеет изменение состава среды, в которой действует гормон, в частности, увеличение или уменьшение концентрации водородных ионов, сульфгидрильных групп, солей калия и кальция, содержание аминокислот и прочих продуктов обмена веществ, влияющих на реактивность нервных окончаний и взаимоотношения гормонов с ферментными системами.

Доказано, что гормоны находятся в тесной зависимости от условий внешней среды, влияние которой опосредуется рецепторами нервной системы.
Раздражение болевых, температурных, зрительных и др. рецепторов оказывает влияние на выделение гормона гипофиза, щитовидной железы, надпочечника и др. желез. Составные части пищи могут служить, с одной стороны источником структурного материала для построения гормонов ( йод, аминокислоты, стерины) , а с дугой стороны – путем изменения внутренней среды и влияние на интерорецепторы, воздействовать на функцию желез, образующих гормоны. Так, установлено, что углеводы, преимущественно влияют на выделение инсулина; белки – на образования гормона гипофиза, половых гормонов, гормона коры надпочечника, гормона щитовидной железы; витамин С – на функцию щитовидной железы и надпочечника и т. д. Некоторые химические вещества, вводимые в организм, могут специфически нарушать гормонообразование.

Гормоны – простые белки

2015-03-22
1909

Гормоны – белки со сходной аминокислотной последовательностью: соматотропный и лактотропный гормоны. Каждый из них состоит из одной полипептидной цепи с внутренними дисульфидными связями. Регистрируется их сходство не только по аминокислотной последовательности, но и по физиологическому эффекту: а для них обоих характерны соматотропная (ростстимулирующая) способность к наращиванию мышечной массы и лактогенная активность.

Соматотропный гормон (СТГ, гормон роста, ГР)человекавключает191 аминокислоту, Мм равна 22 000.

Секреция СТГ стимулируется соматолиберином гипоталамуса, β-эндорфином, дофамином, норадреналином, физическими нагрузками, в момент сна («когда летаешь во сне» — растёшь), гипогликемией. Соматотропиногенез тормозится соматостатином гипоталамуса, адреналином, ВЖК, прогестероном. Продукция СТГ резко увеличена у подростков, снижается после 20 лет, остаётся стабильной до 40, а затем ещё более уменьшается.

Механизм действия

ГР опосредует своё действие через рецепторы, которые стимулируют синтез цАМФ, или через генез соматомединов (инсулиноподобных факторов роста, ИФР). Соматомедин С (ИФР-I) – пептид из 70-ти аминокислот, продуцируется в основном гепатоцитами, а также клетками почек, мышц, ЖКТ, костной ткани. Соматомедин А (ИФР-II) – пептид из 67-ми аминокислот, вырабатывается в тех же клетках, что и ИФР-I, но особенно интенсивно функционирует в эмбриональном периоде.

Основной эффект соматомединов – усиление продольного роста длинных трубчатых костей за счёт пролиферации хондроцитов, в которых ускоряется включение аминокислот, сульфатов при посттрансляционной модификации полипептидов.

С помощью Янус-киназ, которые активируют тирозинкиназу и фосфолипазу С, индуцирующих образование ДАГ, ИФ3 в клетках-мишенях (хрящевой ткани, мышцах, миокарде, мозге, лёгких, кишечнике, печени), ГР способствует липолизу, анаболизму протеинов, полинуклеотидов. Что касается его влияния на обмен углеводов, то выделяют две фазы. Вначале (в течение первых двух часов) СТГ вызывает инсулиноподобный эффект: повышает проницаемость плазмолемм для глюкозы, тормозит её высвобождение (инактивирует фосфорилазу гликогена) и синтез; в отсроченную фазу наблюдается гипергликемия, в первую очередь, за счёт усиления глюконеогенеза.

Лактотропный гормон (лактогенный гормон, пролактин, ПРЛ) состоит из 198 аминокислот с Мм 23 000 Да.

Механизм действия

Основной орган-мишень — молочная железа, где он стимулирует развитие специфической ткани и лактацию. Его рецепторы регистрируются также в печени, почках, надпочечниках, яичках, яичниках, матке и некоторых других органах. Для ЛГ характерна трансмембранная трансдукция с участием аденилатциклазы. Егобиологическая роль довольно разнообразна. В молочных железах стимулирует ПФП с высвобождением НАДФН+Н + , который в дальнейшем используется в синтезе ВЖК, ТАГ.Способствует продукции белков грудного молока (анаболический эффект).Умужчин обусловливает чувство заботы о потомстве, повышает чувствительность клеток Лейдига к лютеинизирующему гормону, что поддерживает необходимые значения тестостерона.Активирует гуморальный и клеточный иммунитеты.У плода ускоряет синтез дипальмитоилфосфатидилхолина (холинфосфатида), составляющего основу сурфактанта лёгочной ткани. Его достаточный уровень обеспечивает расправление альвеол при первом вдохе новорождённого. У недоношенных подобное явление затруднено из-за недостатка липида, что грозит развитием респираторного дистресс-синдрома.

В основе болезни Иценко-Кушинга — гиперплазия или опухоль базофильных клеток аденогипофиза, провоцирующая избыточную секрецию АКТГ, которая усиливает функции пучковой и сетчатой зон коры надпочечников, обусловливая симптомы: 1) стероидного диабета с ранней глюкозурией (почечный порог снижен до 7-8 ммоль/л из-за ингибирования гексокиназы в почках); 2) диспластического ожирения «по типу буйвола» (отложение жира на лице, в верхнем плечевом поясе; 3) развития вторичных половых признаков противоположного пола, а также остеопороза (деминерализации костей), снижения иммунитета. Чаще возникает у женщин 20-40 лет.

Гипосекреция АКТГ вызывает гипофункцию коры надпочечников, для которой характерны мышечная слабость, снижение массы тела, анорексия, усиление выраженности воспалительных и аллергических реакций. Среди биохимических показателей выделяются: гипогликемия (из-за угнетения ГНГ и гликогеногенеза), гиперкарбамидемия, гипонатриемия, но гиперкалиемия, ацидоз.

В результате угнетения выработки СТГ развивается гипофизарный нанизм (от греческого слова nanos – карлик), который может быть как самостоятельной формой (генетический нанизм), так и симптомом некоторых эндокринных и неэндокринных заболеваний.

Гипофизарный нанизм – заболевание, обусловленное, в первую очередь, абсолютным или относительным дефицитом СТГ в организме, что приводит к задержке роста скелета и других органов и тканей. Существуют различные виды данной патологии. При карликовости Lorain-Levi присутствует избыток в крови ГР, но отсутствуют рецепторы к нему в гепатоцитах. У пигмеев, по-видимому, имеет место пострецепторная недостаточность в действии соматотропина, вследствие чего сохраняются только опосредованные ИФР-1 эффекты гормона. Чаще всего наследование по аутосомно-рецессивному типу.

Заболевание начинает себя обнаруживать с 2 – 3 лет. Возможены симптомы изолированной нехватки ГР, но нередки признаки дефицита тиротропного, гонадотропных гормонов и реже АКТГ. Всё это ведёт к снижению функций соответствующих периферических желёз внутренней секреции (щитовидной, половых, коры надпочечников), БАВ которых также оказывают стимулирующее влияние на рост (пангипопитуитарная форма карликовости). В ряде случаев данная патология возникает и у людей с нормальным уровнем ГР при отсутствии его биологической активности или нечувствительности к нему периферических тканей. Причинами служат травмы, инфекции, опухоли, неполноценное питание.

Клиника: телосложение больных с генетической формой сохраняет детские пропорции, кожа бледная, сухая, морщинистая. Подкожный жировой слой не выражен, но иногда возможно ожирение с преимущественным отложением жира на животе, бёдрах. Мышечная система развита слабо. Созревание скелета отстаёт от «паспортного» возраста. Внутренние органы малых размеров (спланхомикрия), но функции их обычно не нарушены. Характерны брадикардия, снижено артериальное давление. Половая система недоразвита. Половые органы в течение всей жизни имеют размеры обычные для раннего детского возраста. Для мужчин характерен крипторхизм (неопущение яичек в мошонку), у женщин нет менструаций. Вторичные половые признаки и половое влечение отсутствуют. Интеллект сохранён. Нарушение роста и физического развития — общий признак для нанизма.

Акромегалия и гигантизмявляются вариантами одного и того же патологического процесса. Акромегалия(в переводе с греческого acron – конечность, megas – большой) – заболевание, характеризующееся диспропорциональным ростом скелета, мягких тканей и внутренних органов, наступающее вследствие повышения продукции ГР, основными мишенями которого служат хрящевая и мышечная ткани. Возникает в возрасте 20-40 лет, когда уже происходит закрытие эпифизарных (ростковых) зон длинных трубчатых костей. Данная патология — следствие опухоли аденогипофиза, травмы черепа, беременности, хронических инфекций.

Характерные признаки акромегалии: увеличение в размерах мелких костей рук, ног, лица; широкие ладони, утолщённые пальцы. Разрастаются мягкие ткани носа, губ, подбородка, головы, ушных раковин. Выступает вперёд нижняя челюсть (прогнатизм), а также увеличивается промежуток между зубами (диастема). Наблюдается обильное оволосение на теле и лице (гипертрихоз). В ряде случаев развиваются кифоз или сколиоз (искривления) позвоночника. Внутренние органы изменяются в объёме (спланхномегалия).

Если опухоль развивается до полового созревания и до завершения окостенения, то наблюдается гигантизм.Происходит чрезмерный рост скелета: некоторые больные достигают высоты 210 – 240 см и более; конечности обычно непропорционально длинные; половое и физическое развитие в норме. Патологические сдвиги по результатам дополнительных методов исследования (лабораторные данные, рентгенодиагностика) отсутствуют.

Гипосекрецияили полное подавление продукции большинства тропных гормонов вызывает развитие пангипопитуитаризма,при котором нарушаются функции периферических эндокринных желёз. При торможении секреции гонадотропинов гипофиза регистрируются недостаточность яичников, аменорея, атрофия матки, молочных желёз.

Синдром Симмондса обусловлен деструктивными изменениями в аденогипофизе, в результате возникают его недостаточность (пангипопитуитаризм) и прогрессирующее истощение. Чаще регистрируется у женщин после 30-40 лет. Его развитие провоцируют опухоли, инфекционные процессы (сифилис, туберкулёз, грипп), травмы черепа с кровоизлиянием. В клинической картине доминируют явления дефицита кортикостероидов, ТТГ, СТГ с анорексией, обезвоживанием, гипотермией, анемией, исхуданием, прогерией (преждевременным старением).

Этиология синдрома Шиена – недостаточность передней доли гипофиза вследствие некроза, вызванного длительным спазмом его артерий при обильных кровотечениях во время родов, абортов, а также сепсис. К данному синдрому предрасполагают многоплодные и частые беременности. В клинике преобладают симптомы дефицита ЛТГ, гонадотропинов, ТТГ. Кахексия не характерна, но возможны отёки.

Гормоны это соединения белков и витаминов

Белковые гормоны: описание, свойства, функции и строение

Гормоны — мельчайшие элементы, вырабатываемые нашим организмом. Однако без них невозможно ни существование человека, ни прочих живых систем. В статье мы приглашаем вас познакомиться с одной их разновидностью — белковыми гормонами. Приведем особенности, функции и описание данных элементов.

Что такое гормоны?

Начнем с ключевого понятия. Слово произошло от греч. ὁρμάω — «возбуждаю». Это органические биологически активные вещества, которые вырабатываются собственными железами внутренней секреции организма. Поступая в кровь, связываясь с рецепторами определенных клеток, они регулируют физиологические процессы, обмен веществ.

Белковые гормоны (как и все иные) — это гуморальные (переносимые в крови) регуляторы конкретных процессов, происходящих в органах и их системах.

Самое широкое определение: химические сигнальные вещества, вырабатываемые одними клетками организма для влияния на другие части тела. Гормоны синтезируются и позвоночными, к которым мы с вами относимся (специальными эндокринными железами), и животными, что лишены традиционной кровеносной системы, и даже растениями.

Главные функции гормонов

Эти регуляторы, к которым относятся белковые гормоны, призваны осуществлять в организме целый ряд функций:

  • Стимуляция или подавление роста.
  • Смена настроения.
  • Стимуляция или подавления апоптоза — гибели старых клеток в организме.
  • Стимуляция и подавление функций защитной системы организма — иммунитета.
  • Регуляция метаболизма — обмена веществ.
  • Подготовка организма к активным действиям, физическим нагрузкам — от бега до борьбы и спаривания.
  • Подготовка живой системы к важному периоду развития или функционирования — половому созреванию, беременности, родам, угасанию.
  • Контроль репродуктивного цикла.
  • Регуляция чувства насыщения и чувства голода.
  • Вызов полового влечения.
  • Стимуляция выработки других гормонов.
  • Самая важная задача — это поддержание гомеостаза организма. То есть, постоянства его внутренней среды.

Разновидности гормонов

Раз мы выделяем белковые гормоны, значит, существует определенная градация этих биологически активных веществ. По классификации их разделяют на следующие группы, отличающиеся своим особым строением:

  • Стероиды. Это химические полициклические элементы, имеющие липидную (жировую) природу. В основе структуры — стерановое ядро. Именно оно ответственно за единство их полиморфного класса. Даже малейшие различия стерановой основы будут обуславливать различия свойств гормонов данной группы.
  • Производные жирных кислот. Эти соединения отличает высокая нестабильность. Оказывают местное воздействие на расположенные по соседству клетки. Второе название — эйкозаноиды. Разделяются на тромбоксаны, простагландины и лейкотриены.
  • Производные аминокислот. В частности, это все же производные элемента тирозина — адреналин, тироксин, норадреналин. Синтезируются (образуются, вырабатываются) щитовидной железой, надпочечниками.
  • Гормоны белковой природы. Сюда входят и белковые, и пептидные, оттого второе название — белково-пептидные. Это гормоны, что вырабатывает поджелудочная железа, а также гипофиз и гипоталамус. Среди них важно выделить инсулин, гормон роста, кортикотропин, глюкагон. С некоторыми из гормонов белково-пептидной природы мы познакомимся подробнее на протяжении статьи.

Белковая группа

Отличается среди всех перечисленных своей разнообразностью. Вот основные гормоны, ее «населяющие»:

  • Гипоталамусовые рилизинг-факторы.
  • Тропные гормоны, вырабатывающиеся аденогипофизом.
  • Регуляторные вещества, выделяемые эндокринной тканью поджелудочной железы, — глюкагон и инсулин. Последний отвечает за должный уровень глюкозы (сахара) в крови, регулирует ее поступление в клетки мускулатуры и печени, где вещество обращается в гликоген. Если инсулин не вырабатывается или выделяется организмом недостаточно, у человека развивается сахарный диабет. Глюкагон и адреналин схожи по своему действию. Они, напротив, повышают содержание сахара в кровяной массе, способствуя распаду гликогена в печени — при этом процессе и образуется глюкоза.
  • Гормон роста. Соматотропин ответственен и за рост скелета, и за увеличение массы тела живого существа. Его недостаток приводит к аномалии — карликовости, избыток — к гигантизму, акромегалии (непропорционально большим рукам, ступням, голове).

Синтез в гипофизе

Данный орган вырабатывает большую часть белково-пептидных гормонов:

  • Гонадотропный гормон. Стимулирует процессы в организме, связанные с размножением. Ответственен за образование половых гормонов в половых железах.
  • Соматомедин. Гормон роста.
  • Пролактин. Гормон белкового обмена, ответственен за функциональность молочных желез, а также за выработку ими казеина (белка молока).
  • Полипептидные низкомолекулярные гормоны. Эти соединения влияют уже не на дифференцировку клеток, а на определенные физиологические процессы организма. Например, вазопрессин и окситоцин регулируют артериальное давление, «следят» за работой сердца.

Синтез в поджелудочной железе

В данном органе происходит синтез белковых гормонов, контролирующих углеводный обмен в организме. Это уже упомянутые нами инсулин и глюкагон. Сама по себе данная железа — экзокринная. Она также вырабатывает ряд пищеварительных ферментов, которые затем поступают в двенадцатиперстную кишку.

Всего лишь 1 % ее клеток будет находиться в составе так называемых островков Лангерганса. К ним относятся две особые разновидности частиц, которые функционируют, как эндокринные железы. Именно они и вырабатывают альфа-клетки (глюкагон) и бета-клетки (инсулин).

Кстати, современные ученые уже отмечают, что действие инсулина не ограничивается стимуляцией обращения глюкозы в гликоген в клетках печени. Этот же гормон ответственен за некоторые процессы пролиферации и дифференцировки во всех клетках.

Синтез в почках

В данном органе вырабатывается только один вид — эритропоэтин. Функции белковых гормонов данной группы — регуляция дифференцировки эритроцитов в селезенке и костном мозге.

Что касается синтеза самой белковой группы, то это достаточно сложный процесс. В нем задействована нервная центральная система — она действует через рилизинг-факторы.

Еще в тридцатые годы прошлого века советским исследователем Завадовским М. М. была открыта система, которую он назвал «плюс-минус-взаимодействие». Хорош пример данного закона регуляции на основе синтеза тироксина в щитовидке и синтеза в гипофизе тиреотропного гормона. Что мы видим здесь? Плюс-действие в том, что тиреотропный гормон будет стимулировать выработку щитовидной железой тироксина. А каково же минус-действие? Тироксин, в свою очередь, подавляет выработку гипофизом тиреотропного гормона.

В результате регуляции «плюс-минус-взаимодействие» мы отмечаем поддержание в крови постоянного обмена тироксина. При его недостатке деятельность щитовидки будет стимулироваться, а при избытке — подавляться.

Действие белковой группы

Давайте проследим теперь за действием белковых гормонов:

  1. Сами по себе они не проникают в клетку-мишень. Элементы находят на ее поверхности специальные белковые рецепторы.
  2. Последние «узнают» гормон и определенным образом связываются с ним.
  3. Связка будет, в свою очередь, активировать фермент, находящийся на внутренней стороны мембраны клетки. Его название — аденилатциклаза.
  4. Данный фермент начинаем превращать АТФ в циклическую АМФ (цАМФ). В иных случаях подобным образом из ГТФ получается цГМФ.
  5. цГМФ или цАМФ далее проследует в клеточное ядро. Там она будет активировать особые ядерные ферменты, фосфорилирующие белки — негистоновые и гистоновые.
  6. Итог — активация определенного набора генов. Например, в половых клетках начинают работать те, что ответственны за выработку стероидов.
  7. Последний этап всего описанного алгоритма — соответствующая дифференцировка.

Инсулин

Инсулин — белковый гормон, известный практически каждому человеку. И не случайно — он самый изученный на сегодня.

Ответственен за многогранное влияние на обмен веществ практически во всех тканях организма. Однако главное его предназначение — регуляция концентрации глюкозы в крови:

  • Увеличивает проницаемость плазматической клеточной массы для глюкозы.
  • Активирует ключевые фазы, ферменты гликолиза — процесса окисления глюкозы.
  • Стимулирует образование из глюкозы гликогена в специальных клетках мышц и печени.
  • Усиливает синтез белков и жиров.
  • Подавляет активную деятельность ферментов, расщепляющих жиры и белки. Иными словами, обладает и анаболическим, и антикатаболическим эффектом.

Абсолютная недостаточность инсулина приводит к развитию сахарного диабета первого типа, относительная недостаточность — к развитию диабета второго типа.

Молекулу инсулина образуют две полипептидные цепи, имеющие 51 аминокислотный осадок: А — 21, В — 30. Их соединяют два дисульфидных мостика через цистеиновые остатки. Третья дисульфидная связь располагается в А-цепи.

Инсулин человека отличается от инсулина свиньи всего одним аминокислотным остатком, от бычьего — тремя.

Гормон роста

Соматотропин, СТГ, соматотропный гормон — это все его названия. Гормон роста вырабатывается передней долей гипофиза. Его относят к полипептидным гормонам — также в этой группе пролактин и лактоген плацентарный.

Основное действие следующее:

  • У детей, подростков, молодых людей — ускорение линейного роста за счет удлинения трубчатых длинных костей конечностей.
  • Мощное антикатаболическое и анаболическое действие.
  • Усиление синтеза белка и торможение его распада.
  • Способствуют уменьшению отложений подкожных запасов жира.
  • Усиливает сгорание жира, стремится выровнять соотношение мышечной и жировой массы.
  • Повышает уровень глюкозы в крови, выступая антагонистом инсулина.
  • Участвует в углеводном обмене.
  • Воздействие на островковые участки поджелудочной железы.
  • Стимуляция поглощения костной тканью кальция.
  • Иммуностимуляция.

Кортикогормон

Другие названия — адренокортикотропный гормон, кортикотропин, кортикотропный гормон и проч. Состоит из 39-ти аминокислотных остатков. Вырабатывается базофильными клетками передней части гипофиза.

  • Контроль за синтезом и секрецией гормонов коры надпочечников, пучковой области. Его мишени — кортизон, кортизол, кортикостерон.
  • Попутно стимулирует образование эстрогенов, андрогенов, прогестерона.

Белковая группа — одна из важных в семействе гормонов. Является самой разнообразной по функциям, областям синтеза.

Щитовидная железа

Тироксин и трийодтиронин поступают в кровь и транспортируются тироксинсвязывающими белками (альбуминами и преальбуминами). Свободного гормона не более 0,3%. Разрушаются гормоны в печени в результате образования конъюгатов с глюкуроновой и серной кислотами, при этом высвобождается йод. Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному и цитозольному типам. Калоригенный эффект проявляется повышением потребления кислорода и повышенным образованием тепла (это обусловлено разобщением клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования) кроме того активируется АТФ — зависимое выкачивание натрия из клеток, на которое тратится 25-40% всей энергии АТФ. Еще один важный эффект этих гормонов — стимуляции отдельных этапов синтеза белка.

Паратгормон — одиночная полипептидная цепь. Скорость секреции его зависит от концентрации ионов кальция в сыворотке крови: повышение концентрации снижает секрецию. Действует по мембранно-внутриклеточному механизму.

Кальцитонин — одоцепочечный полипептид (32 АК). Повышение концентраци ионов кальция активирует секркцию гормона.. Действует изменяя активность кальциевого насоса (через калцийзависимую АТФ-азу). Действие этих двух гормонов тесно связано с витамином Д.

В мозговом слое продуцируются два катехоламина — адреналин и норадреналин. Их образование включает следующие этапы: тирозин (АК) — диоксифенилаланин (ДОФА) — диоксифенилэтиламин (дофамин) — норадреналин — адреналин . Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному типу. В печени и мышцах активируют гликогенолиз (распад гликогена) это приводит к увеличению концентрации глюкозы и накоплению лактата. Стимулируют липолиз, в следствии чего в кровоток высвобождаются жирные кислоты.

Корковый слой продуцирует около 30 стероидных гормонов, содержащих 19 или 21 атом углерода. Различают три группы стероидов: глюкокортикоиды — преимущественно влияют на углеводный обмен, минералокортикоиды — на минерально-водный и половые гормоны (андрогены и эстрогены). Кортикостероиды синтезируются на основе холестерола . Важный этап этого процесса — гидроксилирование — катализирует цх Р-450 , а кофермент — НАДФН . Транспортируются гормоны специфическим a -глобулином (транспортином). Эффект реализуется по цитозольному типу, через изменение скорости продукции специфических белков в клетках-мишенях. В результате в печени увеличивается гликогенез (синтез гликогена) и глюконеогенез (образование глюкозы) из АК в связи с повышением активности аминотрансфераз, пируваткарбоксилазы, гликогенсинтетазы и глюкозо-6-фосфотазы.

Интенсивный синтез белков в печени сопровождается торможением синтеза белков в мышцах, активацией расщепления белков в лимфоидной ткани. В них снижается уровень свободных АК и теряется белковый азот, увеличивается синтез мочевины и развивается отрицательный азотистый баланс. При длительных воздействиях кортикостероидов развивается атрофия мышц. Подавляя белковый синтез в лимфоидной ткани, кортекостероиды препятствуют образованию антител (которые являются белками), участвующих в формировании аллергической ответной реакции организма. Т.е. Кортикостероиды таким путем снижают интенсивность аллергических реакций. Кроме того эти гормоны активируют синтез липидов.

Альдостерон — минералокортикоид. Это липофильное соединение, которое проникает в цитоплазму клеток (цитозотльный тип) и активирует транскирипцию генов, содержащих информацию о структуре натрий-транспортных белков эпителия канальцев почек. Синтез в клетках таких белков приводит к усиленному переносу ионов натрия из первичной мочи обратно в кровь.

Поджелудочная железа

Инсулин — глобулярный белок, синтезируется в виде предшественника, затем активируется. Мишенями инсулина (т.е. где есть рецепторы) являются мышечная, соединительная и жировая ткани. Мало рецепторов содержат гепатоциты и совсем нет у нервных клеток. Эффект реализуется по мембранному типу. Кроме того существует еще и мембранно-внутриклеточные эффекты при участии цГМФ и цАМФ. В совокупности инсулин активирует: транспорт в клетку глюкозы, АК, ионов калия и кальция, превращение глюкозы по основному пути, синтез гликогена и триацилглицеридов. Инсулин тормозит: расщепление гликогена (гликогенолиз) и образование глюкозы (глюконеогенез), расщепление жиров, образование кетоновых тел и синтез холестерола, протеолиз, обмен АК и образование мочевины.

Глюкагон — образуется в виде предшественника. Действует по мембранно-внутриклеточному типу. Мишень — гепатоциты, миоциты и жировая ткань. Гормон повышает концентрацию глюкозы в крови за счет расщепления гликогена, угнетения синтеза белка, активации распада белка и липидов. Т.е. глюкагон — антагонист инсулина.

Эстрогены — женские половые гормоны, продуцируются яичниками и в ограниченном количестве надпочечниками. Стероидной природы, эффекты реализуются по цитозольному механизму.

Гестогены — гормоны желтого тела. Важнейший — прогестерон , который синтезируется также плацентой и надпочечниками. Механизм действия — цитозольный, мишени: эндометрий, плацента, молочные железы.

Релаксин — гормон желтого тела полипептидной природы, состоит из двух цепей, связанных полипептидным мостиком.

Андрогены — мужские половые гормоны. Тестостерон и дигидротестостерон. Ткани-мишени — простата, мышцы. Эффект реализуется по цитозольному типу. Выраженно активируют синтез белка в миоцитах. На основе этих веществ синтезированы анаболические стероиды. Отношение анаболической активности к андрогенной у лучших из этих соединений выше чем у тестостерона в 5-12 раз.

Эсторгены и андрогены являются по отношению к рецепторам друг друга антигормонами (т.е. по аналогии с ферментами — конкурентными ингибироами). Поэтому в онкологической практике применяют для лечения опухолей половой сферы у самок — тестостерон, у самцов — эстрадиол.

Витамины

К этой группе веществ относятся низкомолекулярные органические соединения, которые не выполняют пластической функции и не синтезируются в организме вообще или синтезируются в ограниченном количестве микрофлорой кишечника. Эти вещества проявляют активность в малых количествах, но с ними связаны многие метаболические процессы, которые протекают при участии ферментов. Существуют также витаминоподобные вещества, которые не отвечают всем вышеперечисленным признакам.

Номенклатура основана на использовании заглавных букв латинского алфавита и по систематике ИЮПАК используют названия, отражающие химическую природу и функцию витаминов. Классифицировать витамины по химической природе невозможно, т. к. большинство из них относится к разным классам химических соединений. Но по отношению к растворителям их разделяют на водо- и жирорастворимые. По физиологическому действию на организм различают:

1. повышающие общую сопротивляемость организма (А, С, В1, В2, РР)

2. антигеморрагические (С, Р, К)

3. антианемические (С, В12, фолиевая кислота)

5. регуляторы зрения (А, В2, С)

Обеспеченность организма витаминами выражается в трех формах:

1. Авитаминоз — полный дефицит какого-либо витамина. Основная причина — нарушение всасывания его в кишечнике, воспаления и дистрофические изменения печени, дисбактериозы,

2. Гиповитаминоз — частичный дефицит витамина, полигиповитаминоз — нескольких витаминов,

3. Гипервитаминоз — избыток витамина (чаще А, Д, С).

Основная биохимическая роль некоторых витаминов

Витамин В1, тиамин . В организме превращается в кофермент ТДФ. Коферментные функции: в составе дегидрогеназ обеспечивает окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и альфа-кетоглутаровой кислоты.

Витамин В2, рибофлавин . Коферментная форма: ФМН и ФАД . Участвует в транспорте протонов и электронов водорода от НАД-зависимых дегидрогеназ (где кофермент НАД) на кофермент Q , участвует в дегидрировании аминокислот, кето- и оксикислот.

Витамин В3 , пантотеновая кислота . Коферментная форма — КоА . Участвует в дегидрировании и дегидратации ацильных остатков в составе ацил-КоА (при b -окислении ЖК).

Витамин В5 ( PP ), никотиновая кислота . Коферментная форма: НАД и НАДФ . Функционирует в составе дегидрогеназ в процессе транспорта водорода от окисляемых субстратов на второе звено дыхательной цепи, на флавопротеид. В отличие от многих витаминов синтезируется в организме из АК триптофана.

Витамин В6, пиридоксаль . Поступает в организм в виде пиридоксина , который фосфорилируется в печени, а затем окисляется до пиридоксальфосфата . Это коферментная форма, которая участвует в реакциях переаминирования и декрбоксилирования аминокислот, обезвреживании биогенных аминов, биосинтезе сфинголипидов и гликогенолизе.

Витамин Н, биотин . Синтезируется микрофлорой кишечника. Биотин является коферментом карбоксилаз.

Витамин Вс , фолиевая кислота . Участвует в синтезе пуринов, пиримидинов, глицина, метионина.

Витамин В12 , цианкобаламин. Участвует в реакциях синтеза метионина, в превращении метилмалонил-КоА (продукт окисления ЖК с нечетным числом углеродных атомов) в сукцинил КоА , который поступает в ЦТК, в образовании коферментных форм фолацина и опосредовано в синтезе ДНК.

Витамин С , аскорбиновая кислота. Основная функция — донор водорода в окислительно-восстановительных реакциях (при этом превращается в дигидроаскорбиновую кислоту). Участвует в превращениях ароматических аминокислот:

— гидроксилировании триптофана в положении 5 (синтез серотонина)

— гидроксилировании ДОФА (образование норадреналина)

— гидроксилировании стероидов (синтез кортекостероидов)

— гидроксилировании остатков пролина и лизина в проколлагене (образование коллагена).

Кроме того, в кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного железа в двухвалентное для того, чтобы оно могло всосаться.

Витамин А , ретинол. Две формы: ретинол — спирт, ретинал — альдегид. В тканях витамин А превращается в сложные эфиры: ретинил-пальминат, ретинилацетат, ретинилфосфат. Предшественник — каротин известен в альфа, бета и гамма формах. Наиболее активен бета-каротин, при расщеплении одной его молекулы образуется две молекулы ретиналя. Компонентом светочувствительных пигментов сетчатки глаза является 11-цис-ретиналь. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, в колбочках — йодопсин. Оба белки с 11-цис-ретиналем в качестве простетической группы. Кванты света вызывают изомеризацию 11-цис-ретиналя в трансретиналь, после чего происходит распад пигмента на свободную белковую часть — опсин и трансретиналь. Родопсин и йодопсин встроены в мембрану светочувствительных клеток сетчатки, поэтому фотоизомеризация ретиналя приводит к местной деполяризации мембраны. В результате возникает электрический импульс, который распространяется по нервному волокну. Восстановление родопсина и йодопсина происходит при участии ретиналь-изомеразы.

Витамин Д , кальциферол. Поступает в организм в виде предшественников, основной из которых — 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ-лучей в коже превращяется в холекальциферол (Д3), предшественник — эргостерин по такому же механизму превращается в эргокальциферол (Д2), а Д1 — это их смесь. В результате ряда химических модификаций витамин Д превращается в 1,25 дигидрооксихолекальциферол. Это вещество в клетках слизистой оболочки кишечника участвует в превращении кальцийсвязывающего белка из предшественника в активную форму. Он ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника.

Витамин Е , токоферол . Существует альфа, бета, гамма, дельта формы. Основная функция — регуляция интенсивности свободнорадикального окисления. Это проявляется ограничением скорости процессов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран. Является синергистом селена (взаимно улучшают действие). Селен — кофактор фермента глутатионпероксидазы, которая инактивирует гидроперекиси липидов мембран, а токоферол тормозит образование таких гидроперекисей.

К ним относятся соединения, которые не являются обязательными компонентами пищи (т.н. нутриенты) и их дефицит не сопровождается характерными, четко выраженными симптомами.

Холин . Всасываясь в стенки кишечника там фосфорилируется, образуя фофсохолин. Принимает участие в синтезе фосфатидов и ацелилхолина, а также он является донором метильной группы в реакциях переметилирования (трансферазы).

Липоевая кислота . Выполняет роль кофермента окислительного декарбоксилирования пировиноградной и альфа-кетоглутаровой кислот. Является сильным восстановителем предотвращает быстрое окисление витамин Е и С, т.е. поддерживает и их высокий уровень.

Оротовая кислота . Исходный продукт для синтеза УТФ (компонента молекулы нуклеиновой кислоты). В виде оротата калия применяется при нарушениях белкового обмена.

Пангамовая кислота . Участвует в процессах переаминирования как донор метильной группы, активирует окислительно-восстановительные процессы, способствует накоплению макроэргических соединений, обезвреживанию токсинов.

Убихинон , коэнзим Q . Функция — транспорт водорода через липидный слой мембран.

1. Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384 с.;

2. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540 с.

© И н с т и т у т Ф и з и к и
им. Л.В.Киренского 1998-2007

[an error occurred while processing this directive]

Биологически активные вещества: гормоны и витамины

Cложный и многоуровневый процесс регуляции обмена веществ в организме осуществляется при участии нервной и эндокринной систем. Это происходит как на уровне клетки и отдельных ее органел, так и на физиологическом уровне, где задействованы центральные и периферические звенья регуляции. Такая сложная система и обеспечивает поддержание гомеостаза организма. С точки зрения биохимии важно рассмотреть молекулярные механизмы этой регуляции, т.е. что происходит на уровне отдельных клеточных молекул, как меняются направления и скорости химических реакций, а самое главное, какие вещества за это ответственны.

Нами будут рассмотрены два больших класса биологически активных веществ: гормоны и витамины. Представители каждого из классов определенным образом оказывают регулирующее влияние на процессы метаболизма, они разные по своей химической природе и по механизмам действия, но чрезвычайно необходимы для нормальной жизнедеятельности как целого организма, так и отдельных его клеток. Существенная разница состоит в том, что витамины поступают в организм из вне, а гормоны синтезируются внутри организма клетками специальных органов — желез внутренней секреции или специализированными секреторными клетками других органов.

Гормоны

Гормоны — от герческого (hormaino — побуждаю) — БАВ, выделяемые железами внутренней секреции в кровь или лимфу и оказывающие регуляторное влияние на метаболизм других клеток.

Основными их свойствами являются следующие:

  1. действие на расстоянии от места продукции;
  2. специфичность действия — эффект каждого из них не адекватен эффекту другого гормона;
  3. высокая скорость образования и инактивации, с чем и связана кратковременность их действия;
  4. высокая биологическая активность — нужный эффект достигается при очень малой концентрации вещества;
  5. роль посредника (месенджера) в передаче информации от нервной системы к клетке.

Помимо гормонов известны еще гормоноиды или гормоноподобные вещества. Они синтезируются не железами внутренней секреции, а клетками желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), тучными клетками соединительной ткани, клетками почек и т.д. Их особенность — они не секретируются в кровь, а действуют в месте образования (т.е. не соответствуют п. 1).

Номенклатура построена на том, что название отражает орган-продуцент или функцию гормона.

Классифицируют гормоны по химической природе и строению:

Белковой природы

  1. Белково-пептидные: протеины (пролактин, гормон роста, инсулин); протеиды (фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тиреотропный); пептиды (АКТГ, глюкагон, кальцитонин, вазопрессин, окситоцин эндорфины).
  2. Производные аминокислот: тироксин, мелатонин, сератонин, катехоламины.

Стероидной природы : кортикостероиды и половые гормоны.

Механизм действия гормонов

Гормоны действуют на органы избирательно, это объясняется тем, что клетки определенных органов содержат специальные образования — рецепторы. Органы или клетки, на которые действует конкретный гормон, называют органами-мишенями или клетками-мишенями. Рецепторы — это очень большие по молекулярной массе гликопротеины, которые встроены в клеточные мембраны. Их специфичность обусловлена углеводным компонентом белка, в составе мембраны, или углеводным компонентом липидного бислоя мембраны.

Существует три основных типа реализации гормонального действия и смешанный тип.

  1. Мембранный тип. При взаимодействии гормона с клеточной мембраной изменяется ее проницаемость для определенных веществ. Так под действием инсулина активируются системы транспорта глюкозы и она начинает активно проникать в клетку. Обычно такой тип действия сочетается с мембранно-клеточным.
  2. При мембранно-клеточном типе гормон не проникая в клетку, а влияет на ее обмен через своего посредника (вторичного мессенджера, первичный — сам гормон). Существует ряд вторичных мессенджеров, среди которых циклические формы АМФ (Рис. 5), ГМФ (Рис. 6). Передача информации осуществляется следующим образом: гормон связывается с рецептором на поверхности клетки, комплекс гормон-рецептор взаимодействует с сопрягающим белком в толще цитоплазмы, конфигурация белка меняется и это активирует превращение цГДФ в ГТФ (т.е. фосфорилирование), ГТФ активирует каталитический белок уже внутри клетки (аденилатциклазу), которая активирует образование цАМФ, что активирует киназы, которые катализируют фосфорилирование разных клеточных белков, это сопровождается изменением их функциональной активности и реализацией эффекта. Помимо циклических нуклеотидов вторичным мессенджером является кальций. Гормон связывается с рецептором на поверхности клетки, это ведет к изменению активности фермента Са-АТФ-азы (откачивает кальций из клетки с использованием АТФ), ионы кальция поступают в цитоплазму клетки и образуют комплекс со специальным белком — кальмодулином этот комплекс регулирует активность клеточных ферментов.
  3. Цитозольный механизм (или ядерный) свойственен липофильным белкам — стероидам. Они проникают через клеточную мембрану в цитозоль и соединяются с внутриклеточными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор проникает в ядро клетки, где избирательно влияет на активность генома, это приводит к снижению или активации синтеза определенных ферментов, что приводит к изменению скорости или направления определенных реакций.
  4. Смешанный тип — присущ йодтиронинам (гормонам щитовидной железы).

Гормоны гипоталамо-гипофизарной системы

В гипоталамических ядрах секретируются регуляторные гормоны, которые поступают в аденогипофиз, где меняется продукция гипофизальных гормонов. Пример: кортиколиберин — активирует синтез АКТГ в гипофизе, пролактостатин — ингибирует синтез пролактина. Либерины — стимуляторы синтеза гормонов гипофиза, статины — ингибиторы. По химической природе это олигопептиды.

В гипофизе (под регуляцией гипоталамуса) образуются тропные гормоны, которые контролируют функцию периферических желез. В аденогипофизе:

Тиреотропный гормон — гликопротеид, работает по мембранно-клеточному механизму в клетках щитовидной железы (вторичный мессенджер — цАМФ) и в клетках жировой ткани (ускоряет процесс липолиза).

АКТГ (аденокортикотропный гормон) — полипептид из 39 АК. Работает по мембранно-клеточному механизму в клетках коры надпочечников, там он стимулирует реакцию гидроксилирования холистерина, в результате которой образуются кортикостероиды. Кроме того активирует липолиз в жировой ткани.

Гонадотропные гормоны — фолликулостимулирующий — гликопротеид, состоящий из двух субъединиц, лютеинизирующий — также гликопротеид, пролактин — простой белок.

Гормон роста — простой белок. Он стимулирует синтез РНК и белков (анаболическое действие), повышает уровень глюкозы в крови, стимулирует образование гликогена, повышает уровень высших жирных кислот, и оказывает еще ряд физиологических эффектов.

Липотропины a и b — два близких по АК набору белка. Активируют липолиз в клетках жировой ткани. b — липотропин предшественник эндорфинов (опиатоподобные эффекты).

Нейрогипофиз секретирует:

Вазопрессин — нонапептид, эффект реализуется по мембранно-клеточному механизму, активируется гиалуронидаза, что приводит к расщеплению гиалуроновой кислоты и в результате увеличивается проницаемость канальцевого эпителия почек. (Рис. 7)

Окситоцин — нонапептид как и вазопрессин, действует по мембранно-клеточному механизму (Рис. 8). И еще ряд гормонов.

Шишковидная железа (эпифиз)

В ней синтезируется производное АК триптофана — мелатонин. Синтез его тормозится на свету (через зрительный тракт).

Щитовидная железа

Тироксин и трийодтиронин поступают в кровь и транспортируются тироксинсвязывающими белками (альбуминами и преальбуминами). Свободного гормона не более 0,3%. Разрушаются гормоны в печени в результате образования конъюгатов с глюкуроновой и серной кислотами, при этом высвобождается йод. Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному и цитозольному типам. Калоригенный эффект проявляется повышением потребления кислорода и повышенным образованием тепла (это обусловлено разобщением клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования) кроме того активируется АТФ — зависимое выкачивание натрия из клеток, на которое тратится 25-40% всей энергии АТФ. Еще один важный эффект этих гормонов — стимуляции отдельных этапов синтеза белка.

Паращитовидные железы

Паратгормон — одиночная полипептидная цепь. Скорость секреции его зависит от концентрации ионов кальция в сыворотке крови: повышение концентрации снижает секрецию. Действует по мембранно-внутриклеточному механизму.

Кальцитонин — одоцепочечный полипептид (32 АК). Повышение концентраци ионов кальция активирует секркцию гормона.. Действует изменяя активность кальциевого насоса (через калцийзависимую АТФ-азу). Действие этих двух гормонов тесно связано с витамином Д.

Надпочечники

В мозговом слое продуцируются два катехоламина — адреналин и норадреналин. Их образование включает следующие этапы: тирозин (АК) — диоксифенилаланин (ДОФА) — диоксифенилэтиламин (дофамин) — норадреналин — адреналин. Эффекты реализуются по мембранно-внутриклеточному типу. В печени и мышцах активируют гликогенолиз (распад гликогена) это приводит к увеличению концентрации глюкозы и накоплению лактата. Стимулируют липолиз, в следствии чего в кровоток высвобождаются жирные кислоты.

Корковый слой продуцирует около 30 стероидных гормонов, содержащих 19 или 21 атом углерода. Различают три группы стероидов: глюкокортикоиды — преимущественно влияют на углеводный обмен, минералокортикоиды — на минерально-водный и половые гормоны (андрогены и эстрогены). Кортикостероиды синтезируются на основе холестерола. Важный этап этого процесса — гидроксилирование — катализирует цх Р-450, а кофермент — НАДФН. Транспортируются гормоны специфическим a-глобулином (транспортином). Эффект реализуется по цитозольному типу, через изменение скорости продукции специфических белков в клетках-мишенях. В результате в печени увеличивается гликогенез (синтез гликогена) и глюконеогенез (образование глюкозы) из АК в связи с повышением активности аминотрансфераз, пируваткарбоксилазы, гликогенсинтетазы и глюкозо-6-фосфотазы.

Интенсивный синтез белков в печени сопровождается торможением синтеза белков в мышцах, активацией расщепления белков в лимфоидной ткани. В них снижается уровень свободных АК и теряется белковый азот, увеличивается синтез мочевины и развивается отрицательный азотистый баланс. При длительных воздействиях кортикостероидов развивается атрофия мышц. Подавляя белковый синтез в лимфоидной ткани, кортекостероиды препятствуют образованию антител (которые являются белками), участвующих в формировании аллергической ответной реакции организма. Т.е. Кортикостероиды таким путем снижают интенсивность аллергических реакций. Кроме того эти гормоны активируют синтез липидов.

Альдостерон — минералокортикоид. Это липофильное соединение, которое проникает в цитоплазму клеток (цитозотльный тип) и активирует транскирипцию генов, содержащих информацию о структуре натрий-транспортных белков эпителия канальцев почек. Синтез в клетках таких белков приводит к усиленному переносу ионов натрия из первичной мочи обратно в кровь.

Поджелудочная железа

Инсулин — глобулярный белок, синтезируется в виде предшественника, затем активируется. Мишенями инсулина (т.е. где есть рецепторы) являются мышечная, соединительная и жировая ткани. Мало рецепторов содержат гепатоциты и совсем нет у нервных клеток. Эффект реализуется по мембранному типу. Кроме того существует еще и мембранно-внутриклеточные эффекты при участии цГМФ и цАМФ. В совокупности инсулин активирует: транспорт в клетку глюкозы, АК, ионов калия и кальция, превращение глюкозы по основному пути, синтез гликогена и триацилглицеридов. Инсулин тормозит: расщепление гликогена (гликогенолиз) и образование глюкозы (глюконеогенез), расщепление жиров, образование кетоновых тел и синтез холестерола, протеолиз, обмен АК и образование мочевины.

Глюкагон — образуется в виде предшественника. Действует по мембранно-внутриклеточному типу. Мишень — гепатоциты, миоциты и жировая ткань. Гормон повышает концентрацию глюкозы в крови за счет расщепления гликогена, угнетения синтеза белка, активации распада белка и липидов. Т.е. глюкагон — антагонист инсулина.

Гормоны половых желез

Эстрогены — женские половые гормоны, продуцируются яичниками и в ограниченном количестве надпочечниками. Стероидной природы, эффекты реализуются по цитозольному механизму.

Гестогены — гормоны желтого тела. Важнейший — прогестерон, который синтезируется также плацентой и надпочечниками. Механизм действия — цитозольный, мишени: эндометрий, плацента, молочные железы.

Релаксин — гормон желтого тела полипептидной природы, состоит из двух цепей, связанных полипептидным мостиком.

Андрогены — мужские половые гормоны. Тестостерон и дигидротестостерон. Ткани-мишени — простата, мышцы. Эффект реализуется по цитозольному типу. Выраженно активируют синтез белка в миоцитах. На основе этих веществ синтезированы анаболические стероиды. Отношение анаболической активности к андрогенной у лучших из этих соединений выше чем у тестостерона в 5-12 раз.

Эсторгены и андрогены являются по отношению к рецепторам друг друга антигормонами (т.е. по аналогии с ферментами — конкурентными ингибироами). Поэтому в онкологической практике применяют для лечения опухолей половой сферы у самок — тестостерон, у самцов — эстрадиол.

Витамины

К этой группе веществ относятся низкомолекулярные органические соединения, которые не выполняют пластической функции и не синтезируются в организме вообще или синтезируются в ограниченном количестве микрофлорой кишечника. Эти вещества проявляют активность в малых количествах, но с ними связаны многие метаболические процессы, которые протекают при участии ферментов. Существуют также витаминоподобные вещества, которые не отвечают всем вышеперечисленным признакам.

Номенклатура основана на использовании заглавных букв латинского алфавита и по систематике ИЮПАК используют названия, отражающие химическую природу и функцию витаминов. Классифицировать витамины по химической природе невозможно, т. к. большинство из них относится к разным классам химических соединений. Но по отношению к растворителям их разделяют на водо- и жирорастворимые. По физиологическому действию на организм различают:

  1. повышающие общую сопротивляемость организма (А, С, В1, В2, РР)
  2. антигеморрагические (С, Р, К)
  3. антианемические (С, В12, фолиевая кислота)
  4. антиинфекционные (А, С)
  5. регуляторы зрения (А, В2, С)

Обеспеченность организма витаминами выражается в трех формах:

  1. Авитаминоз — полный дефицит какого-либо витамина. Основная причина — нарушение всасывания его в кишечнике, воспаления и дистрофические изменения печени, дисбактериозы,
  2. Гиповитаминоз — частичный дефицит витамина, полигиповитаминоз — нескольких витаминов,
  3. Гипервитаминоз — избыток витамина (чаще А, Д, С).

Основная биохимическая роль некоторых витаминов

Водорастворимые витамины

Витамин В1, тиамин. В организме превращается в кофермент ТДФ. Коферментные функции: в составе дегидрогеназ обеспечивает окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и альфа-кетоглутаровой кислоты.

Витамин В2, рибофлавин. Коферментная форма: ФМН и ФАД. Участвует в транспорте протонов и электронов водорода от НАД-зависимых дегидрогеназ (где кофермент НАД) на кофермент Q, участвует в дегидрировании аминокислот, кето- и оксикислот.

Витамин В3, пантотеновая кислота. Коферментная форма — КоА. Участвует в дегидрировании и дегидратации ацильных остатков в составе ацил-КоА (при b-окислении ЖК).

Витамин В5 (PP), никотиновая кислота. Коферментная форма: НАД и НАДФ. Функционирует в составе дегидрогеназ в процессе транспорта водорода от окисляемых субстратов на второе звено дыхательной цепи, на флавопротеид. В отличие от многих витаминов синтезируется в организме из АК триптофана.

Витамин В6, пиридоксаль. Поступает в организм в виде пиридоксина, который фосфорилируется в печени, а затем окисляется до пиридоксальфосфата. Это коферментная форма, которая участвует в реакциях переаминирования и декрбоксилирования аминокислот, обезвреживании биогенных аминов, биосинтезе сфинголипидов и гликогенолизе.

Витамин Н, биотин. Синтезируется микрофлорой кишечника. Биотин является коферментом карбоксилаз.

Витамин Вс, фолиевая кислота. Участвует в синтезе пуринов, пиримидинов, глицина, метионина.

Витамин В12, цианкобаламин. Участвует в реакциях синтеза метионина, в превращении метилмалонил-КоА (продукт окисления ЖК с нечетным числом углеродных атомов) в сукцинил КоА, который поступает в ЦТК, в образовании коферментных форм фолацина и опосредовано в синтезе ДНК.

Витамин С, аскорбиновая кислота. Основная функция — донор водорода в окислительно-восстановительных реакциях (при этом превращается в дигидроаскорбиновую кислоту). Участвует в превращениях ароматических аминокислот:

  • гидроксилировании триптофана в положении 5 (синтез серотонина)
  • гидроксилировании ДОФА (образование норадреналина)
  • гидроксилировании стероидов (синтез кортекостероидов)
  • гидроксилировании остатков пролина и лизина в проколлагене (образование коллагена).

Кроме того, в кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного железа в двухвалентное для того, чтобы оно могло всосаться.

Жирорастворимые витамины

Витамин А, ретинол. Две формы: ретинол — спирт, ретинал — альдегид. В тканях витамин А превращается в сложные эфиры: ретинил-пальминат, ретинилацетат, ретинилфосфат. Предшественник — каротин известен в альфа, бета и гамма формах. Наиболее активен бета-каротин, при расщеплении одной его молекулы образуется две молекулы ретиналя. Компонентом светочувствительных пигментов сетчатки глаза является 11-цис-ретиналь. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, в колбочках — йодопсин. Оба белки с 11-цис-ретиналем в качестве простетической группы. Кванты света вызывают изомеризацию 11-цис-ретиналя в трансретиналь, после чего происходит распад пигмента на свободную белковую часть — опсин и трансретиналь. Родопсин и йодопсин встроены в мембрану светочувствительных клеток сетчатки, поэтому фотоизомеризация ретиналя приводит к местной деполяризации мембраны. В результате возникает электрический импульс, который распространяется по нервному волокну. Восстановление родопсина и йодопсина происходит при участии ретиналь-изомеразы.

Витамин Д, кальциферол. Поступает в организм в виде предшественников, основной из которых — 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ-лучей в коже превращяется в холекальциферол (Д3), предшественник — эргостерин по такому же механизму превращается в эргокальциферол (Д2), а Д1 — это их смесь. В результате ряда химических модификаций витамин Д превращается в 1,25 дигидрооксихолекальциферол. Это вещество в клетках слизистой оболочки кишечника участвует в превращении кальцийсвязывающего белка из предшественника в активную форму. Он ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника.

Витамин Е, токоферол. Существует альфа, бета, гамма, дельта формы. Основная функция — регуляция интенсивности свободнорадикального окисления. Это проявляется ограничением скорости процессов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран. Является синергистом селена (взаимно улучшают действие). Селен — кофактор фермента глутатионпероксидазы, которая инактивирует гидроперекиси липидов мембран, а токоферол тормозит образование таких гидроперекисей.

Витаминоподобные вещества

К ним относятся соединения, которые не являются обязательными компонентами пищи (т.н. нутриенты) и их дефицит не сопровождается характерными, четко выраженными симптомами.

Холин. Всасываясь в стенки кишечника там фосфорилируется, образуя фофсохолин. Принимает участие в синтезе фосфатидов и ацелилхолина, а также он является донором метильной группы в реакциях переметилирования (трансферазы).

Липоевая кислота. Выполняет роль кофермента окислительного декарбоксилирования пировиноградной и альфа-кетоглутаровой кислот. Является сильным восстановителем предотвращает быстрое окисление витамин Е и С, т.е. поддерживает и их высокий уровень.

Оротовая кислота. Исходный продукт для синтеза УТФ (компонента молекулы нуклеиновой кислоты). В виде оротата калия применяется при нарушениях белкового обмена.

Пангамовая кислота. Участвует в процессах переаминирования как донор метильной группы, активирует окислительно-восстановительные процессы, способствует накоплению макроэргических соединений, обезвреживанию токсинов.

Убихинон, коэнзим Q. Функция — транспорт водорода через липидный слой мембран.

Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384 с.;

Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540 с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *