Примеры гормонов белковой природы

1. Химическая природа и классификация гормонов

Гормоны следует классифицировать по трем основным признакам.

2. По эффекту (знаку действия) – возбуждающие и тормозящие.

3. По месту действия на органы – мишени или другие железы: 1) эффекторные; 2) тропные.

В настоящее время описано и выделено более полутора сотен гормонов из разных многоклеточных организмов.

По химической природе гормоны делятся на следующие группы: белково-пептидные, производные аминокислот и стероидные гормоны. Первая группа — это гормоны гипоталамуса и гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желёз и гормон щитовидной железы кальцитонин. Некоторые гормоны, например фолликулостимулирующий и тиреотропный, представляют собой гликопротеиды — пептидные цепочки, „украшенные“ углеводами. Пептидные и белковые гормоны обычно действуют на внутриклеточные процессы через специфические рецепторы, расположенные на поверхностной мембране клеток-мишеней. Гормонов имеющих белковую или полипептидную природу называют тропинами, так как они оказывают направленное стимулирующее действие на процессы роста и обмена веществ организма и на функцию периферических эндокринных желез. Рассмотрим некоторых гормонов белково-пептидной природы.

Биологическое окисление. Энергетический обмен.

В химии окисление определяется как удаление электронов, а восстановление — как присоединение электронов; это можно проиллюстрировать на примере окисления ферро-иона в ферри-ион:

Отсюда следует, что окисление всегда сопровождается восстановлением акцептора электронов. Этот принцип окислительно-восстановительных процессов в равной мере применим к биохимическим системам и характеризует природу процессов биологического окисления.

Хотя некоторые бактерии (анаэробы) живут в отсутствие кислорода, жизнь высших животных полностью зависит от снабжения кислородом. Кислород, главным образом, используется в процессе дыхания – последнее можно определить как процесс улавливания клеточной энергии в виде АТФ при протекании контролируемого присоединения кислорода с водородом с образованием воды. Кроме того, молекулярный кислород включается в различные субстраты при участии ферментов, называемых оксигеназами. Многие лекарства, посторонние для организма вещества, канцерогены (ксенобиотики) атакуются ферментами этого класса, которые в совокупности получили название цитохрома Р₄₅₀.

Гипоксические нарушения метаболизма клетки занимают ведущее место в патогенезе критических состояний. Главную роль в формировании необратимости патологических процессов приписывают крайним проявлениям расстройства клеточного метаболизма. Адекватное обеспечение клетки кислородом является основным условием сохранения ее жизнеспособности.[12,1992]

Введением кислорода можно спасти жизнь больных, у которых нарушено дыхание или кровообращение. В ряде случаев успешно применяется терапия кислородом под высоким давлением; следует однако отметить, что интенсивная или продолжительная терапия кислородом под высоким давлением может вызвать кислородное отравление.[2,1994]

При написании данной работы перед нами стояла цель: изучить биологическое окисление и его значение в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Для этого мы рассмотрели:

• использование кислорода клеткой;
• источники энергии клетки – цикл лимонной кислоты (цикл Кребса), окислительное фосфорилирование;
• микросомальное окисление;
• антиоксидантную защиту

Биохимические основы церебрального энергетического обмена

Процессы получения энергии в мозге и других органах в принципе аналогичны. При расщеплении высокомолекулярных веществ — глюкозы, жирных кислот и кетоновых тел, а также некоторых аминокислот, освобождается энергия, которая накапливается в виде макроэргических соединений – АТФ и креатинфосфата, и затем расходуется для поддержания структуры клетки и обеспечения ее функций. По интенсивности энергетических процессов мозг занимает ведущее место в организме. Наибольшая скорость метаболизма выявлена в коре большого мозга, наименьшая в спинном мозге. Особенности энергообмена мозга заключаются в том, что он практически не содержит запаса веществ, используемых в качестве энергетических субстратов, и нуждается в их постоянном поступлении через мозговой кровоток, кроме того энергетические потребности мозга удовлетворяются в основном благодаря катаболизму глюкозы (85-90%). В качестве дополнительных энергетических субстратов мозг использует аминокислоты, главным образом глутамат, а также свободные жирные кислоты и кетоновые тела. Аэробное и анаэробное расщепление глюкозы сопровождаются накоплением кислых продуктов обмена – молочной кислоты при гликолизе и угольной кислоты при цикле Кребса. Однако существуют механизмы, поддерживающие кислотно-основной баланс в мозге и в организме в целом на достаточно постоянном уровне. Это газообмен легких и выделительные функции почек, а также буферные свойства жидких сред организма, зависящие от присутствия бикарбонатов, неорганических фосфатов и белков, которые соединяются с избытком кислот или оснований и образуют вещества, не влияющие на рН. Кроме того, в мозге и ликворе существуют специфические механизмы поддержания рН. Это избирательная проницаемость ГЭБ, целенаправленный транспорт ионов и компенсаторные изменения обмена веществ. Транспортным системам, осуществляющим целенаправленный транспорт ионов НСО3- и Н+ через ГЭБ принадлежит значительная роль в поддержании церебрального рН. Их деятельность, очевидно, осуществляется благодаря изменениям электрохимического потенциала на границе ГЭБ, способствующему выведению или наоборот всасыванию ионов водорода из мозга и ликвора в кровь. Установлена тесная взаимосвязь между функциональной активностью мозга, его энергетический обменом и мозговым кровотоком. При активации нейронов происходит их деполяризация, в результате которой в межклеточной жидкости накапливаются ионы калия, являющиеся пусковым фактором усиления мозгового кровотока. В нейронах при этом повышается аэробное и анаэробное окисление глюкозы, сопровождающееся накоплением кислых продуктов обмена – лактата и углекислоты. Увеличение концентрации водородных ионов способствует длительному усилению мозгового кровотока. Несмотря на деятельность механизмов, направленных на поддержание постоянства рН, при повышении функциональной активности мозга, а также при многих видах патологии (эпилептические судороги, ишемия, менингиты) происходит сдвиг рН мозга в кислую сторону — развивается ацидоз. Закисление снижает функциональную активность нейронов, влияет на метаболические процессы, в частности, усиливает свободно-радикальные процессы, а в случаях значительных изменений рН вызывает гибель нейронов по механизмам некроза или апоптоза.

Аэробное окисление. Понятие о дыхательной цепи. Роль кислорода в процессе биологического окисления.

9. Аденозинтрифосфа́т (сокр. АТФ, англ. АТР) — нуклеотид, играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах; в первую очередь соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. АТФ был открыт в 1929 году Карлом Ломанном [1] , а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке [2] .

Структура аденозинтрифосфорной кислоты

Систематическое наименование АТФ:

9-β-D-рибофуранозиладенин-5′-трифосфат, или

9-β-D-рибофуранозил-6-амино-пурин-5′-трифосфат.

Химически АТФ представляет собой трифосфорный эфир аденозина, который является производным аденина и рибозы.

Пуриновое азотистое основание — аденин — соединяется β-N-гликозидной связью с 1′-углеродом рибозы. К 5′-углероду рибозы последовательно присоединяются три молекулыфосфорной кислоты, обозначаемые соответственно буквами: α, β и γ.

АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.

Высвобожденная энергия используется в разнообразных процессах, протекающих с затратой энергии.

Главная роль АТФ в организме связана с обеспечением энергией многочисленных биохимических реакций. Являясь носителем двух высокоэнергетических связей, АТФ служит непосредственным источником энергии для множества энергозатратных биохимических и физиологических процессов. Всё это реакции синтеза сложных веществ в организме: осуществление активного переноса молекул через биологические мембраны, в том числе и для создания трансмембранного электрического потенциала; осуществления мышечного сокращения.

Помимо энергетической АТФ выполняет в организме ещё ряд других не менее важных функций:

• Вместе с другими нуклеозидтрифосфатами АТФ является исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот.
• Кроме того, АТФ отводится важное место в регуляции множества биохимических процессов. Являясь аллостерическим эффектором ряда ферментов, АТФ, присоединяясь к их регуляторным центрам, усиливает или подавляет их активность.
• АТФ является также непосредственным предшественником синтеза циклического аденозинмонофосфата — вторичного посредника передачи в клетку гормонального сигнала.
• Также известна роль АТФ в качестве медиатора в синапсах.

10. Окислительное фосфорилирование — один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений — белки, жиры и углеводы.

Однако чаще всего в качестве субстрата используются углеводы. Так, клетки головного мозга не способны использовать для дыхания никакой другой субстрат, кроме углеводов.

Предварительно сложные углеводы расщепляются до простых, вплоть до образования глюкозы. Глюкоза является универсальным субстратом в процессе клеточного дыхания. Окисление глюкозы подразделяется на 3 этапа:

1. гликолиз;
2. окислительное декарбоксилирование или цикл Кребса;
3. окислительное фосфорилирование.

При этом гликолиз является общей фазой для аэробного и анаэробного дыхания.

Источник