Регуляция обмена веществ. Гормоны
Основную роль в регуляции жизнедеятельности организма выполняют две системы: • 1. Нервная система, которая координирует функционирование организма человека через передачу электрохимических импульсов. • 2. Эндокринная система, которая действует через различные химические посредники, которые называются гормонами.
Основные механизмы регуляции метаболизма 1. Изменение активности ферментов – самый распространенный способ регуляции метаболизма. Регуляции подвержены «ключевые» ферменты, которые определяют скорость всего полиферментного процесса. 2. Изменение количества фермента в клетке осуществляется путем индукции или репрессии генов, а также протеолитической деградации белков в клетке. 3. Изменение проницаемости мембран, или точнее – изменение целого комплекса функций мембран.
Гормоны — вещества органической природы, которые 1) вырабатываются в специализированных клетках желез внутренней секреции, 2) поступают в кровь или лимфу и 3) взаимодействуют с клетками-мишенями, оказывая влияние на обмен веществ и физиологические функции. Гормоны участвуют в поддержании гомеостаза внутренней среды организма, занимают промежуточное положение между нервной системой и действием ферментов, которые непосредственно регулируют скорость метаболизма. Гормоны вызывают либо быструю (срочную) ответную реакцию, повышая активность имеющихся ферментов, либо медленную реакцию, связанную с синтезом ферментов de novo.
Нейроэндокринная регуляция синтеза и секреции гормонов. Клетки-мишени содержат специальные структуры — рецепторы, настроенные на специфическое связывание с определенным гормоном. Энергия взаимодействия сигнальной молекулы с рецептором обеспечивает конформациониый переход рецептора в активное состояние, сопровождающийся прямыми или опосредованными изменениями активности определенных ферментов, ионных каналов и/или транскрипционных факторов.
Классификация гормонов Гормоны могут быть классифицированы по месту синтеза и месту действия на 3 группы: 1) эндокринные гормоны (греч. endon — внутри, krinein — высвобождать) — синтезируются эндокринными железами и транспортируются кровью к клеткаммишеням; 2) паракринные гормоны — синтезируются вблизи места их действия; 3) аутокринные гормоны — действуют на те же клетки, которые их синтезируют. По химической структуре гормоны классифицируются на: 1) пептиды и белки, которые синтезируются в виде больших предшественников и затем подвергаются процессингу и секреции; 2) производные аминокислот (катсхоламины и тироидные гормоны — производные тирозина, мелатонин — производное триптофана); 3) стероидные гормоны (кортикостсроиды и половые гормоны, которые являются производными холестерола); 4) производные жирных кислот (эйкозаноиды); 5) газы (оксид азота). По растворимости гормоны классифицируются на: 1) гидрофильные (пептиды, белки, катехоламины); 2) липофильные (стероиды и тироидные гормоны).
Растворимость определяет механизм действия гормона их делят на 3 группы: 1. Гормоны, не проникающие в клетку и имеющие рецепторы на поверхности мембран. Действие этих гормонов на клетку осуществляется через вторичные посредники, образующиеся в клетке после связывания гормона с рецептором. К этим гормонам относятся гидрофильные гормоны — белково-пептидной природы и катехоламины. 2. Гормоны, проникающие в клетку (липофильные гормоны). Свободный гормон легко проходит сквозь плазматическую мембрану любой клетки и, попадая в клетку-мишень, связывается с рецепторами, локализованными в цитоплазме или ядре клетки. Комплекслигандрецептор рассматривается как внутриклеточный посредник действия гормонов этой группы. К этой группе гормонов относят стероидные и тироидные гормоны. 3. Гормоны смешанного действия. Рецепторы расположены на поверхности клеток. После связывание гормона с рецептором комплекс проникает внутрь клетки и оказывает эффект. К этой группе гормонов относится инсулин.
Свойства рецепторов: 1) по строению являются гликопротеинами; 2) обладают высоким сродством (10 -11 – 10 -9 моль/л) к гормону; 3) характеризуются высокой специфичностью связывания гормона; 4) отличаются насыщаемостью при физиологических концентрациях гормона (гиперболический закон связывания); 5) характеризуются обратимостью связывания (гормон и рецептор связываются за счет сил гидрофобного и электростатического взаимодействия); 6) обладают способностью к транедукции сигнала.
Механизм действия гормонов, проникающих в клетку (D. L. Nelson, М. М. Сох, с изм. по Чирикну).
Передача гормонального сигнала в клетку не проникающих гормонов осуществляется через мембранные рецепторы. Рецепторы для гормонов этой группы — интегральные мембранные белки, которые связывают сигнальные вещества на внешней стороне мембраны и за счет изменения пространственной структуры генерируют сигналы на внутренней стороне мембраны. Различают три типа рецепторов. 1. Рецепторы первого типа являются белками, имеющими одну трансмембранную полипептидную цепь. Это аллостерические ферменты (тирозин киназа, протеинфосфатаза, гуанилатциклаза), активный центр которых расположен на внутренней стороне мембраны. Внеклеточный домен этого рецептора связывается с гормоном (инсулин, цитокины). 2. Ионные каналы. Эти рецепторы являются олигомерными белками, образующими лиганд-активируемый ионный канал. Каналы чаще всего находятся в закрытом состоянии и открываются на короткое время (ацетилхолин, ГАМК). 3. Рецепторы третьего типа, сопряженные с ГТФ-связывающими белкамиторы). Такие рецепторы перелают сигнал с помощью G-белков на белки-эффекторы, которые являются ферментами или ионными каналами. В результате изменяется концентрация ионов или вторичных посредников (мессенджеров). Различают Gs (стимулирующий), Gi (ингибирующий) и Gq-белки. Ферментамиэффекторами являются аденилатциклаза, фосфолипаза С, ц. ГМФ-
Выделяют 3 основных типа вторичных посредников: 1) циклические нуклеотиды (ц. АМФ и ц. ГМФ); 2) метаболиты фосфатидилинозитола и 3) ионы Са 2+. Структура G-белка
Структура ц. АМФзависимой протенкиназы
Белки, которые могут служить субстратами ц. АМФ-активируемой протеинкиназы
Примеры ферментов и белков, регулируемых ц. АМФзависимым фосфорилирования
Скачать презентацию Регуляция обмена веществ Гормоны Основную роль в
Регуляция обмена веществ-Гормоны.ppt