Синтез и транспорт гормонов

Транспорт гормонов

Синтез и транспорт гормонов

Транспорт гормонов определяется ихрастворимостью. Гормоны, имеющиегидрофильную природу (например,белково-пептидные гормоны) обычнотранспортируются кровью в свободномвиде.

Липофильные гормоны (стероидныегормоны, йодсодержащие гормоны щитовиднойжелезы) транспортируются в виде комплексовс белками плазмы крови.

Это могут бытьспецифические транспортные белки(транспортные низкомолекулярныеглобулины, тироксинсвязывающий белок)и неспецифический транспорт (альбумины).

Концентрация гормонов в кровяном руслеочень низка и может меняться в соответствиис физиологическим состоянием организма.При снижении содержания отдельныхгормонов развивается состояние,характеризуемое как гипофункциясоответствующей железы и, наоборот.

Организм, обычно, создает небольшойрезерв отдельных гормонов в крови.Существование такого резерва возможнопотому, что в крови многие гормонынаходятся в связанном со специальнымитранспортными белками состоянии. Двеформы таких гормонов – связанная странспортными белками и свободная -находятся в крови в состоянии динамическогоравновесия.

Это значит, что при разрушениисвободных форм таких гормонов будетпроисходить диссоциация связаннойформы и концентрация гормона в кровибудет поддерживаться на относительнопостоянном уровне.

Таким образом, угормонов, имеющих специальный транспортныйбелок период полужизни в крови в кровиколеблется от нескольких часов донескольких суток, а у гормонов безспециального транспортного белка онисчисляется минутами.

В результате содержание гормона в кровиподдерживается на определенном уровне,который зависит от функциональногосостояния организма. Постоянствоконцентрации гормонов в кровиобеспечивается также процессамикатаболизма гормонов.

Катаболизм гормонов

Белково-пептидные гормоны подвергаютсяпротеолизу, распадаются до отдельныхаминокислот. Эти аминокислоты дальшевступают в реакции дезаминирования,декарбоксилирования, трансаминированияи распадаются до до конечных продуктов:NH3, CO2 и Н2О.

Гормоны – производные аминокислотподвергаются окислительному дезаминированиюи дальнейшему окислению до СО2 иН2О.

Стероидные гормоны не подвергаютсяраспаду, так как в организме нет ферментныхсистем, которые обеспечивали бы ихраспад. В основном происходит модификациябоковых радикалов путем введениядополнительных гидроксильных групп.Гормоны становятся более гидрофильнымии в таком виде выводятся с мочой.

IV. Антибиотики

Антибиотики – специфические продуктыобмена организмов и их химическиемодификации, обладающие высокойфизиологической активностью по отношениюк определенным группам микроорганизмовили к злокачественным опухолям,избирательно задерживая их рост илиполностью подавляя их развитие.

Биологическая роль. При воздействииантибиотика на чувствительные клеткивозникает торможение их роста(биостатическая активность) или гибель(биоцидная активность).

Действие наиболеераспространенных антибиотиков направленона бактерии, по отношению к которым онипроявляют бактериостатический илибактерицидный эффект, но существуетмножество антибиотиков, действующихна грибы, простейшие, вирусы, раковыеклетки.

Важными отличительными особенностями антибиотиков являются:

  1. Высокая активность по отношению к чувствительным клеткам (вирусам) в очень низких концентрациях, чаще 1-100 мкг/мл. За единицу антибиотической активности принимают минимальное количество чистого вещества антибиотика, способное подавить развитие определенного числа клеток стандартного штамма микроорганизма (тест-микроба) в единице объема культуральной жидкости.

  2. В отличие от других антимикробных веществ, антибиотики обладают избирательностью действия, т.е. каждый антибиотик действует на строго определенные организмы, не затрагивая другие. Кроме того, в клетках существуют определенные «мишени», которые повреждаются в соответствии со специфическим механизмом действия, характерным для каждого антибиотика.

Классификация. Классифицируютантибиотики по разным признакам:

– по химической структуре;

– по типу воздействия (биостатическое,биоцидное);

– по группам организмов, на которыеоказывается воздействие (противобактериальные,противовирусные, противоопухолевые ит.д.);

– по мишени воздействия в клетке (клеточнаястенка, плазматическая мембрана, аппаратырепликации, транскрипции и трансляции,ферменты и др.);

– по типу организма-продуцента(актиномицеты, мицелиальные грибы,растения, простейшие и др.).

В соответствии с химическим строениеммолекул антибиотики можно разделитьна следующие группы: пептиды и производныеаминокислот, полиеновые соединения,вещества углеводной природы, алифатические,полициклические, ароматическиесоединения, кислородсодержащие иазотсодержащие гетероциклы.

Таким образом, химическая природаантибиотиков весьма разнообразна, аследовательно, различны характер имеханизм их биологического действия ипути биосинтеза.

Механизмы действия антибиотиков.

Антибиотики – ингибиторы синтезаклеточной стенки. Таким действиемобладают:

1) β-лактамные антибиотики, имеющиев своем составе β-лактамное кольцо. Кним относятся пенициллины, цефалоспорины,нокардицин А, сельфазецин, тиенамицини др.

Они необратимо ингибируютбактериальный фермент гликопептид-транспептидаза,который катализирует формированиепоперечных сшивок в молекуле муреина– основного компонента клеточных стенокбольшинства микроорганизмов.

В результатедефектная клеточная стенка не обладаетдолжным запасом прочности и при увеличенииклетки в процессе роста или осмотическогопоступления в нее воды разрушается;

2) полипептидные антибиотики – бацитрацинА, циклосерин. Молекула бацитрацинаможет связывать в тройной комплекс сионами двухвалентных металлов молекулуфосфорилированного липидного переносчика,участвующего в синтезе муреина.

Врезультате не происходит регенерациясвободной формы переносчика, синтезмуреина прекращается и клеточная стенкане формируется.

Антибиотик циклосеринподавляет активность двух ферментов,участвующих в синтезе муреина:аланинрацемазы и D-аланил-D-аланинсинтетазы.

Мембрано-активные антибиотики.Мишенью этих антибиотиков является, впервую очередь, плазматическая мембранабактерий.

Например, полимиксины(группа пептидных антибиотиков сциклолинейной структурой) способнысвязываться с фосфатными группамилипидов, входящих в состав липидногобислоя мембран.

При этом наблюдаетсянарушение проницаемости мембраны –очень серьезное нарушение, влияющее навесь клеточный метаболизм (в первуюочередь, происходит «потеря» ионов,создающих градиент на мембране).

Кромеэтого, полимексины активируют фосфолипазынаружной мембраны грамотрицательныхбактерий, что приводит к разрушениюлипидного бислоя. Эти нарушения носятбактерицидный характер, а действиеполимиксинов направлено, в первуюочередь, против грамотриуательныхбактерий, обладающих дополнительной(наружной) мембраной.

Подобным действием обладают полиеновыеантибиотики (амфотерицин В, нистатин,леворин, трихомицин). Нарушают проницаемостьмембран также антибиотики-ионофоры– вещества пептидной природы, избирательнотранспортирующие ионы через мембраны(грамицидин А, амфотерицин В, валиномицин,энниатины, боверицин).

Ингибиторы трансляции.

К этой группеотносят значительное количествоантибиотиков: тетрациклины,аминогликозидные антибиотики(стрептомицин, канамицины, неомицины,гентамицины), хлорамфеникол, макролидныеантибиотики (эритромицины, олеандомицин,лейкомицины, тилозин).

Особенностьюэтих веществ является способностьизбирательно связываться с опреденнымисубъединицами рибосом прокариот,блокируя синтез белка. Действие этихантибтотиков носит в основном обратимыйхарактер, и поэтому они обусловливаютчаще бактериостатический эффект.

Антибиотики-интеркаляторы. Действиеэтих антибиотиков основано на способностивстраиваться (интеркалировать) в молекулыДНК, в результате нарушается структураДНК, что приводит к ингибированиюпроцессов репликации и транскрипции.Таким действием обладают, например,актиномицин Д, адриамицин, дауномицин.

Поскольку структура ДНК отличаетсявысокой консервативностью,антибиотики-интеркаляторы активны и вотношении ДНК эукариот, что делает ихвысоко токсичными.

Эти антибиотикинаходят применение при химиотерапиизлокачественных опухолей, клеткикоторых, как известно, делятся быстреенормальных , а значит, и матричныепроцессы, на которые воздействуют такиеантибиотики, в них более активны.

Ингибиторы транскрипции. К нимотносят рифамицины. Как иантибиотики-интеркаляторы, они подавляютпроцесс транскрипции, но по другомумеханизму. Эти антибиотики довольнопрочно взаимодействуют с ферментами –ДНК-зависимыми РНК-полимеразамипрокариот, в результате чего нарушаетсяпроцесс синтеза цепей РНК.

ДНК-тропные антибиотики. Этиантибиотики взаимодействуют с молекуламиДНК, приводя их к разрушению. Классическимпримером служат митомицины (А, В,С), а также порфиромицин.

Действиеназванных антибиотиков осуществляетсядвумя путями: во-первых, модификациейпуриновых оснований, во-вторыхформированием поперечных сшивок междуантипараллельными цепями ДНК. Какрезультат, происходит подавлениепроцесса репликации, возникают ошибкирепликации, а также происходят разрывымолекулы ДНК.

Еще один тип антибиотиков– блеомицины вызывают многочисленныеодно- и двухнитевые разрывы в молекулахДНК. Большинство ДНК-тропных антибиотиковвысокотоксичны и используются в качествепротивоопухолевых препаратов.

Ингибиторы ферментативных процессов.В качестве таких антибиотиков выступаютпенициллины, цефалоспорины, циклосерин,хлорамфеникол и др.

Кроме того, следуетотметить антимицин, подавляющийпроцесс транспорта электронов междуцитохромами в дыхательной цепи,олигомицин, связывающийся сферментами, обуславливающими сопряжениеокисления субстратов с фосфорилированием,новобиоцин, являющийся ингибиторомфермента ДНК-гиразы (принимает учасимев репликации), актиномицин А,ингибирующий активность цитохром с- редуктазы.

Устойчивость микроорганизмов кантибиотикам. У микроорганизмов,против которых в основном направленодействие антибиотиков, со временемразвивается устойчивость к ним. Этаустойчивость может быть обусловленаразличными механизмами:

1) превращением активных форм антибиотиковв неактивные под действием специфическихферментов. Например, пенициллины ицефалоспорины расщепляются ферментамиβ-лактамазами;

2) модификацией чувствительной к данномуантибиотику мишени. Например, изменениеструктуры ДНК-зависимой РНК-полимеразыпрокариот делает их устойчивыми крифамицину, метилирование 23S-рибосомальнойРНК в 50S-субъединице рибосомы делаетсинтез белка нечувствительным кэритромицину и линкомицину;

3) утратой или снижением проницаемостимембран и клеточных стенок к антибиотикам.Так, в результате синтеза белков, влияющихна транспорт в клетку тетрациклинов,происходит снижение внутриклеточнойконцентрации этих антибиотиков;

4) использование альтернативного ферментаили метаболического пути взаменинактивированных антибиотиком;

5) увеличением содержания фермента,подверженного ингибированию антибиотиком;

6) повышением концентрации метаболита,способного противодействоватьантибиотику;

7) снижением потребности в продукте,образование которого находится подконтролем антибиотика.

Биосинтез. Подавляющее большинствоизвестных антибиотиков продуцируетсямицелиальными грибами и актиномицетами,открыты также антибиотики растительногои животного происхождения. Биосинтезантибиотиков – наследственно закрепленноесвойство организмов.

Большинства антибиотиков обычносинтезируются на определенной стадииразвития микроорганизма, в условияхторможения основных процессов анаболизма- биосинтеза нуклеиновых кислот, белка,липидов, полисахаридов. Различает двепринципиально различные стадии развитияпопуляции продуцентов антибиотиков.

Первая фаза (трофофаза или фазасбалансированного роста) характеризуетсяинтенсивным синтезом соединений,требующихся для роста клеток, исопровождается быстрым потреблениемосновных питательных компонентов среды.

После исчерпания некоторых компонентовсреды (в первую очередь, углерода, азота,молекулярного кислорода) и накопленияпродуктов метаболизма наступает втораяфаза (идиофаза или фаза несбалансированногороста).

Идиофаза отличается заметнымторможением или прекращением ростамикробной популяции, начинают преобладатьпротеолитические процессы, происходитавтолитический распад клеток. Именнов идиофазе многие микроорганизмыначинают синтезировать вторичныеметаболиты, в том числе и антибиотики.

В большинстве случаев максимум накопленияантибиотика в культуральной жидкостинаступает после максимума накоплениябиомассы. Это объясняется тем, что синтезферментов, ответственных за образованиеантибиотиков, подавлен во время трофофазы.

На биосинтез антибиотиков оказываютвлияние глюкоза, а также фосфат: какправило, избыток этих веществ отрицательносказывается на образовании антибиотиков.

Применение. В настоящее времяизвестно около 7000 различных антибиотиков.

Они применяются в терапии заболеванийчеловека и животных, в профилактическихмерах, как средства для борьбы сзаболеваниями растений, стимуляторыроста сельскохозяйственных животныхи птицы, консерванты и др. Кроме того,антибиотики используются в исследовательскихцелях для выяснения механизмов различныхклеточных процессов.

Источник: https://studfile.net/preview/7122475/page:13/

ПОИСК

Синтез и транспорт гормонов

    СЕКРЕЦИЯ, ТРАНСПОРТ И МЕТАБОЛИЗМ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ НАДПОЧЕЧНИКОВ [c.210]

    Соматотропный гормон стимулирует рост и развитие тела, увеличивает рост трубчатых костей в длину, усиливает синтез белка, нуклеиновых кислот и гликогена, т. е. проявляет анаболическое действие.

Кроме того, он способствует мобилизации жиров из жировой ткани, усиливает их окисление, а также транспорт аминокислот через мембраны. Этот гормон уменьшает скорость окисления углеводов в тканях, что способствует повышению ее уровня в крови.

Недостаток соматотропного гормона в раннем возрасте приводит к карликовости без нарушения умственного развития, а избыток — к гигантизму. Если избыток гормона проявляется в юношеском возрасте, то могут несимметрично увеличиваться конечности и подбородок. Возникает заболевание акромегалия.

В настоящее время получен синтетический гормон роста, идентичный человеческому, что позволяет успешно лечить больных с нарушением секреции этого гормона СТГ — единственный гормон, который имеет видовую специфичность действия. [c.141]

    Биологическое действие гормонов щитовидной железы распространяется на множество физиологических функций организма. В частности, гормоны регулируют скорость основного обмена, рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен, деятельность ЦНС, пищеварительного тракта, гемопоэз, функцию сердечнососудистой системы, потребность в витаминах, сопротивляемость организма инфекциям и др. Точкой приложения действия тиреоидных гормонов, как и всех стероидов (см. далее), считается генетический аппарат. Специфические рецепторы—белки —обеспечивают транспорт тиреоидных гормонов в ядро и взаимодействие со структурными генами, в результате чего увеличивается синтез ферментов, регулирующих скорость окислительновосстановительных процессов. Естественно поэтому, что недостаточная функция щитовидной железы (гипофункция) или, наоборот, повышенная секреция гормонов (гиперфункция) вызывает глубокие расстройства физиологического статуса организма. [c.266]

    За счет каких механизмов транспорта обеспечивается секреция гормонов, обезвреживание бактерий и микроорганизмов  [c.87]

    Ионы кальция регулируют ряд важнейших физиологических и биохимических процессов, в частности нейромышечное возбуждение, свертывание крови, процессы секреции, поддержание целостности мембран и транспорт через мембраны, многие ферментативные реакции, высвобождение гормонов и нейромедиаторов, внутриклеточное действие ряда гормонов.

Кроме того, для минерализации костей необходимо поддержание определенных концентраций Са + и во внеклеточной жидкости и надкостнице. Нормальное протекание этих процессов обеспечивается тем, что концентрация в плазме крови поддерживается в очень узких пределах. Цель данной главы — объяснить, как это осуществляется. [c.

193]

    В ряде случаев функциональная активность железы регулируется субстратом , на который направлено действие гормона. Так, например, глюкоза стимулирует секрецию инсулина из островков Лангерганса, а инсулин понижает концентрацию глюкозы в крови, облегчая ее транспорт в ткани, и тем самым устраняет стимулирующее влияние сахара на поджелудочную железу. [c.63]

    Так, Например, после разрыва 8—8-связей, соединяющих две полипептидные цепи в молекуле инсулина, биологические свойства гормона полностью исчезают. В то же время инсулин можно подвергнуть ограниченному протеолизу, а затем выделить пептидные фрагменты, которые, подобно нативному инсулину, способны ускорять транспорт глюкозы через мембрану. Инсулин, как и многие другие гормоны, переносится кровью не в свободном состоянии, а в связанном с белками плазмы. После секреции р-клетками инсулин сразу же с током крови попадает в печень, которая инактивирует около 40% молекул гормона. Если нарушена связь инсулина с -глобулинами крови, печень может инактивировать весь секретируемый инсулин, следствием чего будет развитие диабета. Показано, что так называемые вспомогательные участки молекулы инсулина участвуют в связывании с белками плазмы и тем самым предохраняют гормон от инактивации. [c.116]

    Многие белково-пептидные гормоны образуются из предшественников большего молекулярного веса, и секреция этих гормонов становится возможной только после того, как произойдет отщепление лишнего фрагмента. Так, секреции инсулина предшествует превращение в р-клетках препроинсулина в проинсулин, а затем в инсулин (см. раздел 2.2.1).

Существование прогормонов защищает эндокринную железу от местного действия гормона, обеспечивает его внутриклеточный транспорт. По мере превращения препрогормона в гормон, как правило, возрастает гидрофильность молекулы.

Посдедовательная модификация белка приводит к тому, что из эндоплазматического ретикулума он переходит в цистерньг аппарата Гольджи, а затем в специальные образования (везикулы) плазматической мембраны.

В везикулах завершается синтез молекулы гормона, мембрана везикулы защищает гормон от инактивации, но главный выигрыш, который дает такой способ запасания гормона, — это быстрый выброс в кровь больших количеств регулятора. Биосинтез некоторых белково-пептидных гормонов, их транспорт к периферии секреторной клетки занимает 1—3 ч.

Очевидно, что воздействие на биосинтез приведет к изменению уровня этих гормонов в крови лишь через несколько часов. Влияние же на секрецию гормонов, синтезированных впрок и запасенных в специальных гранулах, позволяет повышать концентрацию гормонов в крови в не- сколько раз за секунды или минуты. [c.103]

    Биохимические функции. Соматотропин контролирует синтез белка, влияя на транспорт аминоюгслот из крови в мышечные ткани. Кроме того, показано влияние СТГ на процессы транскрипции и образование зрелой РНК. Действие на липидный обмен проявляется в активации липаз за счет их фосфорилирования и, как следствие, в стимуляции липолиза. Отмечено многоплановое влияние СТГ на углеводный обмен.

Активация глюконеогенеза, а также ингибирование транспорта глюкозы в клетки под действием этого гормона приводят к гипергликемии и повышенному синтезу гликогена. Соматотропин регулирует процессы роста всего организма. Гипофункция гипофиза, приводящая к снижению синтеза и секреции СТГ, является причиной пропорционального уменьшения роста всех органов человека и животных. [c.

148]

    Циклические нуклеотиды участвуют в регуляции процессов транспорта ионов через клеточные мембраны, распада углеводов и жиров, модификации сократительных белков мышц, что влияет на функцию скелетных мышц и других органов.

Доказана регуляторная роль циклических нуклеотидов в процессах клеточной дифференцировки, секреции гормонов. Циклическим нуклеотидам принадлежит главная роль в гормональной регуляции внутриклеточных процессов в различных тканях как вторичных передатчиков.

[c.215]

    В мозговом слое надпочечников содержатся хромаффинные гранулы — органеллы, способные к биосинтезу, поглощению, запасанию и секреции катехоламинов. Помимо катехоламинов в состав этих гранул входит ряд других веществ, в том числе ATP-Mg , ДБГ, Са+ и белок хромогранин А.

Катехоламины поступают в гранулы с помощью АТР-зависимого мехатшзма транспорта и связываются с нуклеотидом в соотношении 4 1 (гормон АТР). Норадреналин запасается в этих гранулах, но может выходить из них и метилироваться образующийся в результате адреналин включается в новую популяцию гранул.

[c.223]

    Механизм движения везикул в клетке, очевидно, не диффузионный. Как мы увидим в дальнейшем, внутри живой клетки, как и в отдельных ее органеллах, нет места для диффузионной диссипации энергии. Все движения в клетке управляются межмолекулярными взаимодействиями и локальными электрическими полями.

Так организован и транс-цитоз — транспорт молекул через клетку.

Этот процесс характерен для поляризованных клеток, таких как эпителиальные клетки кишечника, которые имеют базальную и апикальную поверхности (каждая со своим определенным фосфолипидным составом), создающие электрическое попе в клетке и определяющие направление транспорта везикул.

Примером может служить адсорбция антител, содержащихся в молоке матери, клетками кишечника новорожденного. Эти антитела поглощаются апикальной поверхностью эндотелиальных клеток, переносятся внутри клетки к базальной поверхности и затем вьщеляются с базальной поверхности в кровь.

Аналогично организован механизм секреции тирео-идного гормона. Сначала тиреоглобулин выделяется в просвет фолликула щитовидной железы, затем происходит эндоцитоз тиреоглобулина эпителиальными клетками, в составе везикул он транспортируется через клетку, одновременно подвергаясь частичному протеолизу, и образованный в везикулах низкомолекулярный гормон тироксин секретируется в ближайший кровеносный капилляр. [c.120]

    В некоторых железистых клетках (поджелудочная, молочная и околоушная железы) одетые везикулы, образованные в аппарате Гольджи, вовлекаются далее в процесс экзоцитоза гормонов. Предполагают участие одетых везикул в секреции растворимых липопротеинов в гепатоцитах.

Одетые везикулы способны также участвовать в трансэпителиальном транспорте иммуноглобулинов. Так, обнаружена ассоциация казеинсодержащих одетых везикул с микротрубочками в системе молочные железы — эпителий.

Для обеспечения внутриклеточного транспорта одетых везикул служат белки цитоскелета, способные ассоциироваться с одетыми везикулами.

В составе одетых везикул мозга и печени выявлены минорные компоненты а- и р-тубулин (54—56 кД), а также т-белок микротрубочек (50 кД), который способен фосфо-лироваться эндогенной цАМФ-зависимой протеинкиназой. Считают, что эти белки связывают трискелион с мембраной одетых везикул.

Сам клатрин и одетые везикулы связываются с ручками микротрубочек—периодическими ответвлениями от продольной оси, содержащими динеиновую АТФазу. Клатрин также способен связываться с фибриллярным актином — Ф-актином и а-актинином. Таким образом, одетые везикулы совершают челночные рейсы от центра клетки к периферии и обратно, осуществляя как контейнеровозы внутриклеточный транспорт макромолекул. [c.54]

    От начала синтеза б елково-пептидных гормонов до момента появлёнйя их в местах секреции проходит 1—3 ч.

Низкой скоростью этих процессов, по-видимому, объясняется тот факт, что регуляция уровня белковопептидных гормонов в крови осуществляется в осн Ь-ном не на стадии синтеза или внутриклеточного транспорта, а на стадии секреции. Большие количества данных гормонов запасены в секреторных гранулах. Регу- [c.78]

    Широко известна гипотеза Гинецинского, согласно которой антидиуретический гормон стимулирует секрецию гиалуронидазы, которая затем отщепдяет гиалу-роновую кислоту на поверхности клеток почечных канальцев.

Действительно, этот гормон вызывает повышение концентрации гиалуронидазы в моче. Однако обработка изолированных клеток почки или мочевого пузыря жабы гиалуроиидазой не влияет на транспорт Ма+ и Н2О через мембраны. [c.

175]

    У новорождённых, особенно недоношенных, недостаточно развиты механизмы канальцевой секреции, однако постепенно происходит созревание механизмов активного тубулярного транспорта для слабых органических кислот и оснований. Существует связь между экскрецией электролитов и постнатальным развитием гормональной регуляции этого процесса.

Причиной недостаточного концентрирования мочи у новорождённых считают не дефицит антидиуре-тического гормона (АДГ), а низкую чувствительность рецепторов к нему. Высокое содержание альдостерона и ренина в сыворотке новорождённых — компенсаторная реакция в ответ на снижение чувствительности рецепторов к этим гормонам. [c.

72]

Смотреть страницы где упоминается термин Секреция и транспорт гормонов: [c.182]    [c.167]    [c.91]    [c.320]    [c.83]    [c.166]    [c.15]    [c.27]    [c.178]    [c.178]    [c.74]    [c.153]    [c.223]    [c.83]    Смотреть главы в:

Введение в молекулярную эндокринологию -> Секреция и транспорт гормонов

Гормоны

© 2019 chem21.info Реклама на сайте

Источник: https://chem21.info/info/1900345/

Синтез и транспорт гормонов

Синтез и транспорт гормонов

1.Белковые гормоны (белково-пептидные гормоны) образуются путем процессинга бел­ ковых предшественников (прогормонов) или даже нрепрогормонов. Как правило, синтез осуществляется в рибосомах шероховатого ретикулюма эндокринной клетки.

Принцип син­ теза таков — во внутреннем пространстве ретикулюма на рибосомах синтезируется пре- прогормон. Затем от него отщепляется 20—25 аминокислотных остатков и в таком виде образовавшийся прогормон отшнуровывается от ретикулюма в виде везикул или гранул и попадает в аппарат Гольджи.

В этом аппарате содержимое гранул (везикул) высвобождает­ ся, происходит отщепление от прогормона лишних аминокислотных фрагментов и таким образом образуется гормон. Этот синтезированный гормон окружается мембранами и вы­ носится в виде везикулы к плазматической мембране.

По мере транспорта везикулы в ней происходит дозревание гормона, например, ацетилирование его конца. После слияния ве­ зикулы с плазматической мембраной происходит разрыв везикулы и излитие гормона в ок­

ружающую среду — происходит явление экзоцитоза.

Вот пример синтеза инсулина: в результате рибосомального синтеза на мембранах ше­роховатого ретикулюма образуется пропроинсулин — 109 аминокислотных остатков; здесь же, в ретикулюме, от него отщепляется гидрофобный фрагмент, состоящий из 23 аминокис­лотных остатков, и остается проинсулин.

Везикула с проинсулином переносится в аппарат Гольджи, где мембранная протеиназа выщепляет из молекулы проинсулина (1-86) фраг­мент 31-65. В результате образуется инсулин — две цепи А и В, соединенные между собой двумя S-S мостиками.

Здесь же в аппарате Гольджи заготовленная заранее везикула захва­тывает инсулин, а также ионы цинка. После присоединения везикулы к плазматической мембране ее содержимое — инсулин — выбрасывается в межклеточное пространство.

Син­тез молекулы происходит за 1 —2 минуты, транспорт проинсулина от ретикулюма до аппа­рата Гольджи занимает 10—20 минут, а «созревание» везикул, несущих инсулин от аппара­та Гольджи до плазматических мембран, происходит за 1—2 часа.

В целом от начала синтеза белковых гормонов до момента их появления в местах секре­ции проходит 1—3 часа. Самое «улкое» место — это процесс секреции — процесс от эндо-плазматического ретикулюма до плазматической мембраны. Поэтому в основном регуля­ция уровня гормонов в крови осуществляется на этапах секреции, а не на этапах синтеза.

Некоторые гормоны образуются из общего предшественника, например, АКТГ, МСГ, липотропины, эндорфины, энкефалины образуются из общего предшественника — пропио-омеланокортина. Поэтому индукция или репрессия синтеза этого предшественника сказы­вается одновременно на каждом из перечисленных гормонов.

Белковые гормоны в силу их гидрофильности хорошо растворимы в крови и поэтому не требуют специальных переносчиков. Их разрушение в крови и тканях осуществляется с участием специфических протеиназ, содержащихся в клетках-мишенях, а также протеиназ крови, печени, почек. Например, окситоцин разрушается окситоциназой. Полупериод жиз­ни их в крови составляет 10—20 минут и меньше.

2. Синтез стероидных гормонов.Он осуществляется в клетках, начиная с подготовки холестерина, основного источника всех стероидов. В клетках-продуцентах стероидов име­ ется холестерин, который частично поступает из плазмы.

Обычно холестерин связан с жир­ ными кислотами. Поэтому первый этап синтеза — это отщепление жирных кислот, оно происходит под влиянием фермента холестеринэстеразы. Свободный холестерин поступа­

ет в митохондрии и здесь он превращается в прегненолон.

В его образовании принимают

участие цитохром Р45О, десмолаза и другие ферменты. Затем, образованный прегненолон поступает из митохондрий в эндоплазматический ретикулюм и микросомы. Здесь вначале образуется прогестерон, из которого с помощью различных ферментов образуются все сте­роидные гормоны.

Один путь — это превращение прогестерона в кортикостерон и альдос-терон. Второй путь — превращение прогестерона в кортизол, из которого образуются анд-рогены (тестостерон), которые в свою очередь превращаются в эстрогены.

Суть всех пре­вращений, начиная от процесса преобразования холестерина в прегненолон в митохондри­ях и последующих реакций в микросомах, заключается в гидроксилировании молекул сте­роидов. Эти процессы осуществляются специальными ферментами — гидроксилазами и оксидазами.

Набор этих ферментов и определяет те стероидные гормоны, которые синтези­руются в конкретной эндокринной клетке (глкжокортикоиды, минералокортикоиды, поло­вые гормоны, прогестины).

Интенсивность синтеза стероидных гормонов контролируется АКТГ и ЛГ, которые за счет изменения уровня цАМФ и (как следствие этого) повышения активности протеинкиназ активируют ферменты, участвующие в стероидогенезе, усиливая скорость образования соответствующих гормонов.

Период полужизни в крови для стероидов примерно равен 0,5—1,5 часа. Транспорт осу­ществляется транскортином (для кортикостероидов), тестостерон-эстроген-связывающим глобулином.

3. Синтез катехоламинов. Он осуществляется за счет последовательного превращения аминокислоты тирозина в ДОФА (диоксифенилаланин), дофамин, норадреналин, адрена­лин. Превращение тирозина в ДОФА происходит в цитоплазме хромаффинной клетки под влиянием фермента тироэингидроксилазы.

Это наиболее медленная стадия в биосинтезе катехоламинов. Инсулин, глюкокортикоиды, ацетилхолин повышают активность этого фер­мента и ускоряют процесс образования катехоламинов. Образовавшийся ДОФА в цитоплазме превращается в дофамин.

Дофамин проникает в специально образованные гранулы (вези­кулы), в которых при наличии фермента дофамин-бета-оксидазы и кофакторов превращает­ся в норадреналин. Из этих везикул норадреналин может выбрасываться в синаптическую щель (если речь идет о синапсе) или в цитоплазму.

В цитоплазме с помощью фермента метилазы образуется адреналин, который поступает в специальные гранулы (везикулы) и с помощью этих гранул секретируется клеткой во внеклеточное пространство. Считается, что полу период жизни катехоламинов в крови человека I—3 минуты.

Катехоламины в кро­ви связываются белками и лишь 5—10% их находится в свободном состоянии. Благодаря этому белки выполняют функцию буфера, поддерживая на постоянном уровне концентра­цию гормона в крови.

РЕЦЕПТОРЫ ГОРМОНОВ

Гормональные рецепторы — а число идентифицированных рецепторов в настоящее вре­мя достигло 60, в 50% случаев локализуются на мембранах клетки-мишени, а в остальных случаях — внутри клетки. Гормоны, которые не способны проникать через плазматичес­кую мембрану, должны иметь рецепторы на поверхности клетки.

Плазматические рецепто­ры имеют белковые гормоны — ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический гормон, СТГ, пролактин, хорионический соматотропин (плацентарный лактоген), инсулин, инсулиноподобный фак­тор роста I и Н, соматомедин, релаксин, гастрин, холецистокинин, глюкагон, ВИП, АКТГ, альфа-МСГ, энкефалины, эндорфины, бета-липотропин, окситошш, вазопрессин (АДГ), эпидермальный фактор роста, паратирин (паратгормон), кальцитонин, тиролиберин, гонадо-либерин, соматостатин, соматолиберин. На поверхности клетки имеются рецепторы для вос­приятия катехоламинов (альфа- и бета-адренорецепторы), простагландинов (пока идентифи­цировано лишь 6 видов рецепторов), серотонина, нейротензина, вещества Р, гистамина.

Внутриклеточные рецепторы служат для восприятия стероидных гормонов — глюко-кортикоидов, минералокортикоидов, эстрогенов, андрогенов, прогестинов, а также тирео-идных гормонов — тироксина и трийодтиронина.

Ко многим гормонам рецепторы еще не выявлены.

Все гормональные рецепторы представляют собой специфические структуры клетки, связывание с которыми — обязательное условие для проявления эффектов гормонов.

Ре­цепторы обладают высоким средством и избирательностью к гормонам, но в то же время они могут связывать структурные аналоги гормонов.

Поэтому в литературе принято такое понятие: вещества, имитирующие действие гормона — это агонисты, или миметики, а ве­щества, которые связываются с рецепторами, но при этом не вызывают биологического эффекта или препятствуют связыванию гормона — антагонисты, или литики.

В одной и той же клетке и даже на одной и той же мембране клетки могут располагаться десятки разных типов рецепторов. Рецепторы представляют собой белковые структуры. Их синтез происходит в эндоплазматическом ретикулюме (в рибосомах). После образования они проходят «дозревание» в аппарате Гольджи, откуда транслоцируются в плазматичес­кие мембраны или в цитозоль.

Количество рецепторов одного и того же типа, например, адренорецепторов, на поверхности клетки варьирует. Существуют несколько видов регуля­ции концентрации рецепторов. Один из них — это регуляция за счет изменения синтеза рецепторов.

Например, при беременности у женщин в миометрии существенно меняется концентрация окситоциновых, серотониновых рецепторов, холино- и адренорецепторов.

Так, согласно нашим данным, при беременности миометрии женщин лишается М-холино-рецепторов, но в то же время в нем возрастает концентрация окситоциновых, серотонино­вых и гистаминовых рецепторов, повышается концентрация бета-адренорецепторов и сни­жается уровень альфа-адренорецепторов. Все эти изменения, вероятнее всего, происходят под влиянием эстрогенов и прогестерона.

Концентрация рецепторов на поверхности клетки зависит также от уровня гормонов. Например, когда содержание в крови гормона возрастает, то число рецепторов для этого гормона на поверхностной мембране снижается.

Этим самым как бы происходит сниже­ние чувствительности клетки к гормону, находящемуся в крови в избыточном состоянии. И наоборот, если уровень гормона в крови снижается, то концентрация рецепторов для этого гормона возрастает, повышается чувствительность клетки к данному гормону.

Этот принцип регуляции числа гормональных рецепторов внутри и на поверхности клетки-ми­шени получил название «даун-регуляции».

Для взаимодействия гормона с рецептором важно его сродство к этому рецептору. Эта величина тоже может модулироваться. Например, при закислении среды с рН 7,4 до 7,0 связывание инсулина с инсулиновыми рецепторами снижается на 50%. Установлено, что «пустые» рецепторы имеют высокое сродство к гормону, когда же «оккупированы», то их сродство к гормону снижается.

Сродство к гормону, или количество функционально активных рецепторов, может регу­лироваться (в условиях патологии) за счет появления аутоантител к специфическим рецеп­торам.

Например, при некоторых формах сахарного диабета несмотря на достаточно высо­кий уровень инсулина в крови имеет место функциональная недостаточность инсулярного аппарата — часть инсулиновых рецепторов оккупирована антителами.

Источник: https://megaobuchalka.ru/4/32803.html

Лекция № 9. физиология эндокринной системы. понятие о железах внутренней секреции и гормонах, их классификация / нормальная физиология: конспект лекций

Синтез и транспорт гормонов

  • 1. Общие представления об эндокринных железах
  • 2. Свойства гормонов, механизм их действия
  • 3. Синтез, секреция и выделение гормонов из организма
  • 4.

     Регуляция деятельности эндокринных желез

  • Железы внутренней секреции – специализированные органы, не имеющие выводных протоков и выделяющие секрет в кровь, церебральную жидкость, лимфу через межклеточные щели.

    Эндокринные железы отличаются сложной морфологической структурой с хорошим кровоснабжением, расположены в различных частях организма. Особенностью сосудов, питающих железы, является их высокая проницаемость, что способствует легкому проникновению гормонов в межклеточные щели, и наоборот. Железы богаты рецепторами, иннервируются вегетативной нервной системой.

    Различают две группы эндокринных желез:

    1) осуществляющие внешнюю и внутреннюю секрецию со смешанной функцией, (т. е. это половые железы, поджелудочная железа);

    2) осуществляющие только внутреннюю секрецию.

    Эндокринные клетки также присутствуют в некоторых органах и тканях (почках, сердечной мышце, вегетативных ганглиях, образуя диффузную эндокринную систему).

    Общей функцией для всех желез является выработка гормонов.

    Эндокринная функция – сложноорганизованная система, состоящая из ряда взаимосвязанных и тонко сбалансированных компонентов. Эта система специфична и включает в себя:

    1) синтез и секрецию гормонов;

    2) транспорт гормонов в кровь;

    3) метаболизм гормонов и их экскрецию;

    4) взаимодействие гормона с тканями;

    5) процессы регуляции функций железы.

    Гормоны – химические соединения, обладающие высокой биологической активностью и в малых количествах значительным физиологическим эффектом.

    Гормоны транспортируются кровью к органам и тканям, при этом лишь небольшая их часть циркулирует в свободном активном виде. Основная часть находится в крови в связанной форме в виде обратимых комплексов с белками плазмы крови и форменными элементами.

    Эти две формы находятся в равновесии друг с другом, причем равновесие в состоянии покоя значительно сдвинуто в сторону обратимых комплексов. Их концентрация составляет 80 %, а иногда и более от суммарной концентрации данного гормона в крови.

    Образование комплекса гормонов с белками – спонтанный, неферментативный, обратимый процесс. Компоненты комплекса связаны между собой нековалентными, слабыми связями.

    Гормоны, не связанные с транспортными белками крови, имеют прямой доступ к клеткам и тканям. Параллельно протекают два процесса: реализация гормонального эффекта и метаболическое расщепление гормонов. Метаболическая инактивация важна в поддержании гормонального гомеостаза. Гормональный катаболизм – механизм регуляции активности гормона в организме.

    По химической природе гормоны разделены на три группы:

    1) стероиды;

    2) полипептиды и белки с наличием углеводного компонента и без него;

    3) аминокислоты и их производные.

    Для всех гормонов характерен относительно небольшой период полужизни – около 30 мин. Гормоны должны постоянно синтезироваться и секретироваться, действовать быстро и с большой скоростью инактивироваться. Только в этом случае они могут эффективно работать в качестве регуляторов.

    Физиологическая роль желез внутренней секреции связана с их влиянием на механизмы регуляции и интеграции, адаптации, поддержания постоянства внутренней среды организма.

    Выделяют три основных свойства гормонов:

    1) дистантный характер действия (органы и системы, на которые действует гормон, расположены далеко от места его образования);

    2) строгую специфичность действия (ответные реакции на действие гормона строго специфичны и не могут быть вызваны другими биологически активными агентами);

    3) высокую биологическая активность (гормоны вырабатываются железами в малых количествах, эффективны в очень небольших концентрациях, небольшая часть гормонов циркулирует в крови в свободном активном состоянии).

    Действие гормона на функции организма осуществляется двумя основными механизмами: через нервную систему и гуморально, непосредственно на органы и ткани.

    Гормоны функционируют как химические посредники, переносящие информацию или сигнал в определенное место – клетку-мишень, которая имеет высокоспециализированный белковый рецептор, с которым связывается гормон.

    По механизму воздействия клеток с гормонами гормоны делятся на два типа.

    Первый тип (стероиды, тиреоидные гормоны) – гормоны относительно легко проникают внутрь клетки через плазматические мембраны и не требуют действия посредника (медиатора).

    Второй тип – плохо проникают внутрь клетки, действуют с ее поверхности, требуют присутствия медиатора, их характерная особенность – быстровозникающие ответы.

    В соответствии с двумя типами гормонов выделяют и два типа гормональной рецепции: внутриклеточный (рецепторный аппарат локализован внутри клетки), мембранный (контактный) – на ее наружной поверхности. Клеточные рецепторы – особые участки мембраны клетки, которые образуют с гормоном специфические комплексы. Рецепторы имеют определенные свойства, такие как:

    1) высокое сродство к определенному гормону;

    2) избирательность;

    3) ограниченная емкость к гормону;

    4) специфичность локализации в ткани.

    Эти свойства характеризуют количественную и качественную избирательную фиксацию гормонов клеткой.

    Связывание рецептором гормональных соединений является пусковым механизмом для образования и освобождения медиаторов внутри клетки.

    Механизм действия гормонов с клеткой-мишенью происходит следующие этапы:

    1) образование комплекса «гормон—рецептор» на поверхности мембраны;

    2) активацию мембранной аденилциклазы;

    3) образование цАМФ из АТФ у внутренней поверхности мембраны;

    4) образование комплекса «цАМФ—рецептор»;

    5) активацию каталитической протеинкиназы с диссоциацией фермента на отдельные единицы, что ведет к фосфорилированию белков, стимуляции процессов синтеза белка, РНК в ядре, распада гликогена;

    6) инактивацию гормона, цАМФ и рецептора.

    Действие гормона может осуществляться и более сложным путем при участии нервной системы. Гормоны воздействуют на интерорецепторы, которые обладают специфической чувствительностью (хеморецепторы стенок кровеносных сосудов). Это начало рефлекторной реакции, которая изменяет функциональное состояние нервных центров. Рефлекторные дуги замыкаются в различных отделах центральной нервной системы.

    Выделяют четыре типа воздействия гормонов на организм:

    1) метаболическое воздействие – влияние на обмен веществ;

    2) морфогенетическое воздействие – стимуляция образования, дифференциации, роста и метаморфозы;

    3) пусковое воздействие – влияние на деятельность эффекторов;

    4) корригирующее воздействие – изменение интенсивности деятельности органов или всего организма.

    Биосинтез гормонов – цепь биохимический реакций, которые формируют структуру гормональной молекулы. Эти реакции протекают спонтанно и генетически закреплены в соответствующих эндокринных клетках.

    Генетический контроль осуществляется либо на уровне образования мРНК (матричной РНК) самого гормона или его предшественников (если гормон – полипептид), либо на уровне образования мРНК белков ферментов, которые контролируют различные этапы образования гормона (если он – микромолекула).

    В зависимости от природы синтезируемого гормона существуют два типа генетического контроля гормонального биогенеза:

    1) прямой (синтез в полисомах предшественников большинства белково-пептидных гормонов), схема биосинтеза: «гены – мРНК – прогормоны – гормоны»;

    2) опосредованный (внерибосомальный синтез стероидов, производных аминокислот и небольших пептидов), схема:

    «гены – (мРНК) – ферменты – гормон».

    На стадии превращения прогормона в гормон прямого синтеза часто подключается второй тип контроля.

    Секреция гормонов – процесс освобождения гормонов из эндокринных клеток в межклеточные щели с дальнейшим их поступлением в кровь, лимфу. Секреция гормона строго специфична для каждой эндокринной железы.

    Секреторный процесс осуществляется как в покое, так и в условиях стимуляции. Секреция гормона происходит импульсивно, отдельными дискретными порциями.

    Импульсивный характер гормональной секреции объясняется циклическим характером процессов биосинтеза, депонирования и транспорта гормона.

    Секреция и биосинтез гормонов тесно взаимосвязаны друг с другом. Эта связь зависит от химической природы гормона и особенностей механизма секреции. Выделяют три механизма секреции:

    1) освобождение из клеточных секреторных гранул (секреция катехоламинов и белково-пептидных гормонов);

    2) освобождение из белоксвязанной формы (секреция тропных гормонов);

    3) относительно свободная диффузия через клеточные мембраны (секреция стероидов).

    Степень связи синтеза и секреции гормонов возрастает от первого типа к третьему.

    Гормоны, поступая в кровь, транспортируются к органам и тканям.

    Связанный с белками плазмы и форменными элементами гормон аккумулируется в кровяном русле, временно выключается из круга биологического действия и метаболических превращений.

    Неактивный гормон легко активируется и получает доступ к клеткам и тканям. Параллельно идут два процесса: реализация гормонального эффекта и метаболическая инактивация.

    В процессе обмена гормоны изменяются функционально и структурно. Подавляющая часть гормонов метаболизируется, и лишь незначительная их часть (0,5—10 %) выводятся в неизмененном виде.

    Метаболическая инактивация наиболее интенсивно протекает в печени, тонком кишечнике и почках. Продукты гормонального метаболизма активно выводятся с мочой и желчью, желчные компоненты окончательно выводятся каловыми массами через кишечник.

    Небольшая часть гормональных метаболитов выводится с потом и слюной.

    Все процессы, происходящие в организме, имеют специфические механизмы регуляции. Один из уровней регуляции – внутриклеточный, действующий на уровне клетки.

    Как и многие многоступенчатые биохимические реакции, процессы деятельности эндокринных желез в той или иной степени саморегулируются по принципу обратной связи. Согласно этому принципу предыдущая стадия цепи реакций либо тормозит, либо усиливает последующие.

    Этот механизм регуляции имеет узкие пределы и в состоянии обеспечить мало изменяющийся начальный уровень деятельности желез.

    Первостепенную роль в механизме регуляции имеет межклеточный системный механизм контроля, который ставит функциональную активность желез в зависимость от состояния всего организма. Системный механизм регуляции обусловливает главную физиологическую роль желез внутренней секреции – приведение в соответствие уровня и соотношения обменных процессов с потребностями всего организма.

    Нарушение процессов регуляции приводит к патологии функций желез и всего организма в целом.

    Регуляторные механизмы могут быть стимулирующими (облегчающими) и тормозящими.

    Ведущее место в регуляции эндокринных желез принадлежит центральной нервной системе. Существует несколько механизмов регуляции:

    1) нервный. Прямые нервные влияния играют определяющую роль в работе иннервируемых органов (мозгового слоя надпочечников, нейроэндокринных зон гипоталамуса и эпифиза);

    2) нейроэндокринный, связанный с деятельностью гипофиза и гипоталамуса.

    В гипоталамусе происходит трансформация нервного импульса в специфический эндокринный процесс, приводящий к синтезу гормона и его выделению в особых зонах нервно-сосудистого контакта. Выделяют два типа нейроэндокринных реакций:

    а) образование и секрецию релизинг-факторов – главных регуляторов секреции гормонов гипофиза (гормоны образуются в мелкоклеточных ядрах подбугровой области, поступают в область срединного возвышения, где накапливаются и проникают в систему портальной циркуляции аденогипофиза и регулируют их функции);

    б) образование нейрогипофизарных гормонов (гормоны сами образуются в крупноклеточных ядрах переднего гипоталамуса, спускаются в заднюю долю, где депонируются, оттуда поступают в общую систему циркуляции и действуют на периферические органы);

    3) эндокринный (непосредственное влияние одних гормонов на биосинтез и секрецию других (тропные гормоны передней доли гипофиза, инсулин, соматостатин));

    4) нейроэндокринный гуморальный. Осуществляется негормональными метаболитами, оказывающие регулирующее действие на железы (глюкозой, аминокислотами, ионами калия, натрия, простагландинами).

    Источник: http://www.libma.ru/medicina/normalnaja_fiziologija_konspekt_lekcii/p10.php

    Мед-Центр Сердечко
    Добавить комментарий