Биохимия и молекулярная биология Лекция 10 Гормоны строение

Биохимия и молекулярная биология Лекция 10. Гормоны строение, классификация, функции, биосинтез, транспорт 1

Тема лекции n n n n Гормоны - определение, разновидность действия Типы гормонпродуцирующих структур Иерархическая система гормональной регуляции Классификация и номенклатура гормонов Биосинтез гормонов Секреция и транспорт гормонов Рецепторы гормонов Механизм действия гормонов Гормоны 2

Эндокринная система Гормоны – биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в организме и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции. Термин «гормон» (греч. hormaino, побуждаю к действию) был предложен Э. Н. Старлингом в 1905 году. Гормоны регулируют все виды обмена веществ (углеводный, липидный, белковый и др. ), поддерживая постоянство внутренней среды (гомеостаз), которое является непременным условием жизнедеятельности организма. Гормоны 3

Эндокринная система Эффекты гормонов проявляются в крайне малых их концентрациях — в диапазоне от 10− 6 до 10− 12 М. Для всех гормонов характерна высокая специфичность действия и биологическая активность. Гормоны влияют на определенные органымишени, клетки которых имеют специфические рецепторы, способные взаимодействовать с гормонами. Гормоны 4

Эндокринная система Разновидности действия гормонов Эндокринное - действие на значительном удалении от места образования. Паракринное – гормон, образующийся в одной клетке, поступает в межклеточную жидкость и влияет на ряд клеток, расположенных в непосредственной близости. Аутокринное - высвобождающийся из клетки гормон оказывает влияние на ту же клетку, изменяя ее функциональную активность. Гормоны , 5

Эндокринная система Типы гормонпродуцирующих структур 1) Центральные эндокринные железы : гипоталамус; гипофиз; эпифиз. 2) Периферические эндокринные железы : щитовидная; паращитовидные; надпочечники (содержащие по существу две железы – в виде коркового и мозгового вещества). 3) Органы, объединяющие эндокринные и не эндокринные функции: поджелудочная железа; почки; тимус; гонады; плацента; сердце. 4) Одиночные гормонпродуцирующие клетки (диффузная эндокринная система) – эндокринные клетки в разных отделах нервной, пищеварительной и дыхательной систем. Гормоны 6

Эндокринная система Иерархия системы гормональной регуляции Гипоталамус служит местом непосредственного взаимодействия высших отделов ЦНС и эндокринной системы. Гипоталамус – либерины и статины. Аденогипофиз – тропные гормоны. Задняя доля гипофиза – окситоцин и вазопрессин. Периферические железы – многообразие гормонов. Гормоны 7

Эндокринная система Гипофиз - первая мишень, на которую действуют гормоны гипоталамуса. Периферические эндокринные железы вторичные мишени, на которые действуют тропные гормоны гипофиза (кора надпочечников, поджелудочная железа, щитовидная железа, яичники и семенники). Эти железы, в свою очередь, выделяют собственные специфические гормоны, которые поступают в кровь и с током крови попадают на рецепторы, расположенные на поверхности или внутри клеток тех тканей, которые являются конечными мишенями (мышцы, печень, репродуктивные органы, молочные железы и т. д. ). Гормоны 8

Эндокринная система Классификация гормонов 1. Анатомическая классификация ассоциирует гормоны с конкретными железами, в которых осуществляющими их синтез (гормоны гипоталамуса, гипофиза, надпочечников и т. п). 2. Классификация, основанная на химической природе гормонов: Белковые и пептидные соединения Производные аминокислот Производные полиеновых жирных кислот Стероидные гормоны 3. Классификация, основанная на растворимости гормонов: Гидрофильные гормоны Гидрофобные (липофильные) гормоны. Гормоны 9

Эндокринная система Функциональная классификация гормонов 1. Рилизинг-гормоны – гормоны, регулирующие синтез и секрецию гормонов аденогипофиза , преимущественно тропных. Выделяются нервными клетками гипоталамуса. 2. Тропные гормоны – гормоны, основной функцией которых является регуляция синтеза и секреции эффекторных гормонов. Выделяются аденогипофизом. 3. Эффекторные гормоны - гормоны, оказывающие влияние непосредственно на орган-мишень. Гормоны 10

Компоненты эндокринной системы Белковые и пептидные гормоны К числу белково-пептидных относятся гормоны поджелудочной железы (глюкагон, инсулин), а также гипоталамуса и гипофиза (гормон роста, кортикотропин и др. ). В их состав может входить самое разнообразное количество аминокислотных остатков — от 3 до 250 и более. Гормоны 11

Компоненты эндокринной системы Производные аминокислот Этот класс гормонов представлен производными двух аминокислот – тирозина и триптофана. Из тирозина синтезируются катехоламины (адреналин и норадреналин) и тиреоидные гормонами (Т 3 и Т 4). Из триптофана синтезируются мелатонин и серотонин. Гормоны 12

Компоненты эндокринной системы Производные аминокислот Гормоны 13

Компоненты эндокринной системы Производные ненасыщенных жирных кислот Данные соединения, отличающиеся нестабильностью, оказывают воздействие на расположенные поблизости от места их выработки клетки (гистогормоны). Большая группа гистогормонов – простагландины, лейкотриены и тромбоксаны, образуются из арахидоновой кислоты. У млекопитающих к этой группе гормонов относится ретиноевая кислота и ее производные. Гормоны 14

Компоненты эндокринной системы Производные ненасыщенных жирных кислот Гормоны 15

Компоненты эндокринной системы Стероидные гормоны Гормоны этого класса — полициклические химические соединения липидной природы, производные холестерина. Основой их структуры служит стерановое ядро (циклопентапергидрофенантрен), конденсированное из трёх насыщенных шестичленных колец и одного насыщенного пятичленного кольца. Стерановое ядро обусловливает общность (единство) класса стероидных гормонов, а небольшие модификации стеранового скелета определяет расхождение свойств гормонов этого класса. Гормоны 16

Компоненты эндокринной системы Стероидные гормоны Прогестерон Тестостерон Гормоны Эстрадиол Альдостерон 17

Эндокринная система Рибосомальный синтез гормонов Гормоны 18

Эндокринная система Частичный протеолиз препроинсулина NН 2 -сигнальный пептид-цепь В-С-пептид-цепь А-СООН Гормоны 19

Эндокринная система Структура проинсулина и инсулина Гормоны – строение, классификация, функции 20

Рецепторы Клеточный рецептор - белок, расположенный на поверхности клетки, клеточных органелл или в цитоплазме (ядре) клетки. Химическое вещество, специфически соединяющееся с рецептором, называется лигандом (или агонистом) этого рецептора. Известны два основных класса рецепторов – ионотропные и метаботропные. Гормоны 21

Рецепторы Ионотропные рецепторы - каналоформеры Ионотропные рецепторы – это мембранные каналы, открывающиеся или закрывающиеся при связывании с лигандом. Возникающие при этом ионные токи вызывают изменение трансмембранной разности потенциалов и, вследствие этого, возбудимости клетки, а также изменяют внутриклеточные концентрации ионов. Гормоны 22

Рецепторы Каналообразующие рецепторы (channel-forming receptors) — состоят из ассоциированных белковых субъединиц, каждая из которых содержит несколько трансмембранных сегментов. Эти олигомерные структуры являются лигандозависимыми ионными каналами. Лигандами таких ионных каналов обычно являются нейромедиаторы. Это самые простые рецепторы, которые открываются и закрываются в ответ на присоединение химических лигандов или изменений трансмембранного потенциала. Гормоны 23

Рецепторы Метаботропные рецепторы связаны с системами внутриклеточных мессенджеров. Изменение их конформации при связывании с лигандом приводит к запуску каскада биохимических реакций и, в конечном итоге, изменению функционального состояния клетки. Гормоны 24

Рецепторы Метаботропные рецепторы 1. Рецепторы, связанные с G-белками, серпентиновые рецепторы. 2. Рецепторы, обладающие внутренней тирозинкиназной Активностью. Гормоны 25

Рецепторы 7 -ТМ рецепторы Серпентиновые рецепторы являются интегральными мембранными белками с семью трансмембранными спиральными сегментами, соединенными гидрофильными внеклеточными и внутриклеточными петлями. Внутриклеточные петли этих рецепторов содержат центры связывания G-белка. При связывании лиганда эти рецепторы косвенно активируют (через связанный с ним G-белок) ферменты, которые катализируют образование внутриклеточных вторичных посредников. Гормоны 26

Рецепторы 1 -ТМ рецепторы 1 -TM - интегральные мембранные белки с одним трансмембранным доменом и глобулярными доменами на внеклеточной и внутриклеточной поверхностях мембраны. Внеклеточный домен содержит участок узнавания и связывания лиганда, а внутриклеточный домен обладает каталитической активностью (тирозинкиназной и др. ). При активации внеклеточным лигандом цитоплазматический домен рецептора катализирует образование внутри клетки вторичных посредников. Гормоны 27

Рецепторы В зависимости от локализации в клетке всё многообразие рецепторов можно разделить на 2 большие группы : ■ рецепторы плазматической мембраны (поверхностные рецепторы) – ионные каналы, серпентиновые рецепторы, рецепторы с тирозинкиназной активностью; ■ внутриклеточные рецепторы (цитоплазматические, ядерные). Гормоны 28

Рецепторы Внутриклеточный рецептор Внутриклеточные рецепторы расположены в цитозоле или ядре и после связывания со своими специфическими лигандами изменяют скорость транскрипции специфических генов и трансляции их с образованием белков. Гормоны 29

Механизм действия гормонов Общая схема механизма действия гидрофильных и липофильных гормонов Гормоны 30

Механизм действия гормонов Механизм действия гидрофильных гормонов Гормоны 31

Механизм действия гормонов Механизм действия липофильных гормонов Гормоны 32

Эндокринная система Гормоны млекопитающих оказывают следующие эффекты на организм: • стимулируют или ингибируют рост • влияют на настроение • стимулируют или ингибируют апоптоз • стимулируют или ингибируют иммунную систему • регулируют метаболизм • подготавливают организм к спариванию, борьбе, бегу и другим активным действиям • подготавливают организм к следующему жизненному периоду — половому созреванию, родам и к менопаузе • контролируют репродуктивный цикл • вызывают чувство голода и насыщения • вызывают половое влечение Также гормоны регулируют выработку и секрецию других гормонов. Гормоны 33