Механизм гормонов белковой природы

31. Гормоны, общая характеристика, классификация по химическому строению, биологическому действию, механизму действия. Примеры.

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:

а)протеины (пролактин, гормон роста, инсулин);

б)протеиды (фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тиреотропный);

в)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 типа реализации гормонального действия.

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).

32. Объясните понятия «клетка-мишень», «рецептор», «трансдуктор», «первичный и вторичный посредник», «триггер». Что такое гормонозависимые ткани (органы), что такое гормоночувствительные ткани (органы)?

Клетки-мишени — это клетки, которые специфически взаимодействуют с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов. Эти белки-рецепторы располагаются на наружной мембране клетки, или в цитоплазме, или на ядерной мембране и на других органеллах клетки.

Рецептор— специальный белок, находящийся в составе клетки-мишени, и отвечающий за взаимодействие с определенным гормоном.

Трансдуктор— клетка, воспринимающая импульс, на который дает эндокринный ответ. К клеткам трансдукторам относятся:

• Хроматофинные клетки мозгового слоя надпочечников, которые отвечают на холинергический передатчик преганглионарных симпатичских волокон выделением адреналина и норадреналина;

• Юкстагломерулярные клетки почек, которые отвечают на адренергический передатчик постганглионарных симпатических волокон выделением в кровяное русло ренина;

• нейроны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса, которые реагируют на адренергический, холинергический и другие передатчики выделением вазопрессина и окситоцина;

• нейроны ядер гипоталамуса, которые выделяют в сосудистую систему факторы регуляции.

Первичные посредники — это химические соединения или физические факторы (квант света), способные активировать механизм передачи сигнала в клетке. По отношению к воспринимающей клетке первичные посредники являются экстраклеточными сигналами. Стоит отметить, что в качестве экстраклеточных стимулов могут выступать и молекулы, в изобилии присутствующие внутри клетки, но находящиеся в норме в очень низкой концентрации в межклеточном пространстве (например, АТФ или глутамат). В зависимости от функций первичные посредники могут быть разделены на несколько групп:

• гормоны
• цитокины
• нейротрансмиттеры
• факторы роста

• ионы кальция (Ca 2+ );
• циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ)
• инозитолтрифосфат
• липофильные молекулы (например, диацилглицерол);
• оксид азота (NO) (эта молекула выступает и в роли первичного посредника, проникающего в клетку извне).

• адренокортикотропный гормон
• тиреотропный гормон
• фолликулостимулирующий гормон
• лютеинизирующий гормон
• хорионический гонадотропный гормон
• соматотропный гормон
• пролактин
• меланоцитстимулирующий гормон
• липотропные гормоны

Источник

Механизм гормонов белковой природы

Механизмы действия пептидных, белковых гормонов и катехоламинов. Лиганд.

Молекулу гормона обычно называют первичным посредником регуляторного эффекта, или лигандом. Молекулы большинства гормонов связываются со специфическими для них рецепторами плазматических мембран клеток мишеней, образуя лиганд-рецепторный комплекс. Для пептидных, белковых гормонов и катехоламинов его образование является основным начальным звеном механизма действия и приводит к активации мембранных ферментов и образованию различных вторичных посредников гормонального регуляторного эффекта, реализующих свое действие в цитоплазме, органоидах и ядре клетки. Среди ферментов, активируемых лиганд-рецептор-ным комплексом, описаны: аденилатциклаза, гуанилатциклаза, фосфолипа-зы С, D и А2, тирозинкиназы, фосфаттирозинфосфатазы, фосфоинозитид-3-ОН-киназа, серинтреонин-киназа, синтаза N0 и др.

Значительная часть гормонов и биологически активных веществ взаимодействуют с семейством рецепторов, связанных с G-белками плазматической мембраны (андреналин, норадреналин, аденозин, ангиотензин, эндотелии и др.).

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Источник

Синтез и секреция гормонов.

Секреторная активность эндокринных тканей регулируется по принципу обратных отрицательных связей.

В клетке гормон, как правило, синтезируется в одной части и секретируется в противоположной. Особенности синтеза и упаковки гормона зависят от химической природы.

Белково-пептидные гормоны после синтеза упаковываются в секреторные гранулы и хранятся в них до поступления в них определенных сигналов (например, глюкагон). Белково-пептидные гормоны синтезируются на полирибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума, в котором и накапливаются. Из него поступают в свободные от полисом участки, которые называются переходными элементами, где от мембраны ЭПР отпочковываются пузырьки, содержащие продукты секреции. Эти пузырьки мигрируют к комплексу Гольджи, который на внутренней поверхности мембраны содержит ферменты, которые подвергают белки химической модификации (например, у инсулина вырезается фрагмент ГШЦ, в результате чего синтезированный прогормон активируется).

Далее из будущих секреторных пузырьков осмотическим путем удаляется вода — концентрация белка в гормоне увеличивается в 20-30 раз, образуются зрелые секреторные пузырьки, они подходят к ЦМ и остаются здесь до поступления сигнала, под действием которого содержимое пузырьков высвобождается экзоцитозом. Гормон удерживается в гранулах разными способами. Гормоны с большой молекулярной массой (белковые) удерживаются благодаря размерам.

Гормоны небольшой молекулярной массы удерживаются в секреторных пузырьках благодаря соединению с другими веществами (например, окситацин и АДГ удерживаются нейрофизином 1 и 2).

Стероидные гормоны синтезируются в диффузной молекулярной форме, т.е. не упакованные сразу же после их синтеза.

Гормоны щитовидной железы могут храниться в фолликулах месяцами.

Поступив в кровоток и осуществив свой эффект, гормоны разрушаются, как правило, в печени.

Гидрофобные гормоны (стероидной природы или гормоны щитовидной железы) переносятся кровью в комплексе с транспортными белками и до отделения от белка остаются неактивными.

Механизм действия гормонов белково-пептидной природы через вторичных посредников.

Согласно гипотезе молекула гормона взаимодействует со специфическим рецептором, выступающим на поверхности (ЦМ) клетки-мишени — это вызывает конформационные изменения рецептора, что приводит к аллостерической активации фермента -аденилатциклазы (АЦ), который катализирует образование вторичного посредника цАМФ. В ответ на взаимодействие одной молекулы гормона с рецептором синтезируются сотни молекул вторичных посредников — цАМФ, т.е. происходит усиление сигнала от гормона. Каскад с цАМФ

Сигнал от первого посредника (гормона) передается через мембрану внутрь клетки посредством трех встроенных в мембрану белков: рецептора, G-белка, аденилатциклазы (АЦ) (аллостерический фермент, активный центр обращен в цитоплазму). G-белок — его активность зависит от ГТФ.

Гормон взаимодействует с рецептором на поверхности мембраны, образуя гормон -рецепторный комплекс. Сигнал от Г-Р комплекса передается на G-белок, в результате чего он отсоединяет от себя ГДФ и присоединяет ГТФ, он активируется. Может активировать другой мембранно-встроенный белок аденилатциклазу. G-белок активен до тех пор пока не произойдет гидролиз ГТФ, после этого он инактивируется и прекращает активность АЦ. —» его функция: преобразование и передача сигнала от гормона. Существует 2 типа G-белка:

Источник