КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ОБЩЕЙ БИОХИМИИ

ГОУВПО УГМА Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Кафедра биохимии

 

 

КУРС ЛЕКЦИЙ

ПО ОБЩЕЙ БИОХИМИИ

 

 

Модуль 6. Биохимия регуляторных систем

 

Автор: к.б.н., доцент кафедры биохимии Гаврилов И.В.

 

 

Екатеринбург,

2009г

ЛЕКЦИЯ № 20

Тема: Структурная организация нейроэндокринной системы.

Этапы метаболизма гормонов

2 курс.   Основное свойство всех живых организмов – поддержание гомеостаза. Нарушение гомеостаза приводит к смерти. У человека в…

Принципы организации нейроэндокринной системы

Принцип прямой положительной связи – активация текущего звена системы приводит к активации следующего звена системы, распространению сигнала в… Принцип прямой отрицательной связи – активация текущего звена системы приводит… Принцип обратной отрицательной связи – активация текущего звена системы вызывает подавление предыдущего звена системы…

Концепция ткани мишени

Ткань мишень – ткань, в которой гормон вызывает специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Клетки тканей мишеней для взаимодействия с…

ГОРМОНЫ

· Гормоноподобные вещества - органические вещества, синтезирующиеся апудоцитами, транспортируемые кровью и действующие на ткани мишени. Апудоциты –… · Тканевые гормоны - органические вещества, синтезирующиеся отдельными… Особенности действия гормонов:

Классификация и номенклатура гормонов

Все гормоны классифицируют по химическому строению, биологическим функциям и механизму действия.

Классификация гормонов по химическому строению

По химическому строению гормоны делят на 3 группы: пептидные (или белковые) (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы), стероидные (половые, кортикоиды) и производные аминокислот (тиреоидные, катехоламины).

Пептидные гормоны	Стероиды	Производные аминокислот
Адренокортикотропный гормон (кортикотропин, АКТГ) Гормон роста (соматотропин, ГР, СТГ) Тиреотропный гормон (тиреотропин, ТТГ) Лактогенный гормон (пролактин, ЛТГ) Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ) Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ) Хорионический гонадотропин (ХГ) Антидиуретический гормон (вазопрессин, АДГ) Окситоцин Паратиреоидный гормон (паратгормон, ПТГ) Кальцитонин Инсулин Глюкагон	Альдостерон Кортизол Кальцитриол Тестостерон Эстрадиол Прогестерон	Адреналин Норадреналин Трийодтиронин (Т3) Тироксин (Т4)

Классификация гормонов по месту синтеза

1. Гормоны гипофиза;

2. Гормоны гипоталамуса;

3. Гормоны поджелудочной железы;

4. Гормоны паращитовидной железы;

5. Гормоны щитовидной железы и т.д.;

Классификация гормонов по биологическим функциям

По биологическим функциям гормоны можно разделить на несколько групп.

Регулируемые процессы	Гормоны
Обмен углеводов, липидов, аминокислот	Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин
Водно-солевой обмен	Альдостерон, антидиуретический гормон
Обмен кальция и фосфатов	Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол
Репродуктивная функция	Эстрадиол, тестостерон, прогестерон, гонадотропные гормоны
Синтез и секреция гормонов эндокринных желёз	Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса
Изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон	Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин, соматостатин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), цитокины

Эта классификация условна, поскольку одни и те же гормоны могут выполнять разные функции. Например, адреналин участвует в регуляции обмена жиров и углеводов и, кроме этого, регулирует частоту сердечных сокращений, АД, сокращение гладких мышц. Кортизол не только стимулирует глюконеогенез, но и вызывает задержку NaCl.

Метаболизм гормонов

Пути обмена гормонов зависят от природы гормона.

I. Обмен белковых (пептидных) гормонов

2. Активация. Гормоны синтезируются, как правило, в неактивной форме. Активация происходит в ЭПС, аппарате Гольджи, секреторных гранулах или на… 3. Хранение. Гормоны накапливаются и хранятся в секреторных гранулах. Запас… 4. Секреция гормонов происходит при активном экзоцитозе секреторных гранул. Секрецию стимулируют нейромедиаторы,…

II. Обмен стероидных гормонов

2. Активация. Стероидные гормоны часто образуются уже в активном виде. 3. Хранение. Синтезированные гормоны накапливаются в цитоплазме в комплексе со… 4. Секреция стероидных гормонов происходит пассивно. Гормоны переходят с цитоплазматических белков в клеточную…

III. Обмен гормонов, производных аминокислот

К производным тирозина относятся тиреоидные гормоны и катехоламины, их обмен имеет свои специфические особенности.

ОБМЕН КАТЕХОЛАМИНОВ

Симпато-адреналовая ось

При стимуляции преганглионарного нейрона хромаффинные клетки продуцируют катехоламины — дофамин, адреналин и норадреналин. 1. Синтез. Синтез катехоламинов происходит в цитоплазме и гранулах клеток…  

ОБМЕН ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ

Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось

1. В тиреоцитах (в фолликулах) синтезируется белок тиреоглобулин. Это гликопротеин с массой 660 кД, содержащий 115 остатков тирозина, 8-10% его… 2. Транспорт йода в коллоид щитовидной железы. Йод в виде органических и… 3. Окисление йода и йодирование тирозина. В коллоиде при участии гемсодержащей тиреопероксидазы и Н2О2 J- окисляется в…

Регуляция синтеза и секреции йодтиронинов

Синтез и секреция йодтиронинов регулируется гипоталамо-гипофизарной системой.

Заболевания щитовидной железы

Гипотериоз приводит к снижению основного обмена, скорости гликолиза, мобилизации гликогена и жиров, потребления глюкозы мышцами, уменьшения мышечной… Проявления гипотериоза: снижение частоты сердечных сокращений, вялость,… Гипотиреоз новорождённых приводит к развитию кретинизма (тяжёлой необратимой задержкой умственного развития). У детей…

РОЛЬ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ В РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА

Активированные лимфоциты и другие иммунокомпетентные клетки секретируют как факторы роста (нервный, эпидермальный, b-трансформирующий фактор роста,… В тимусе (вилочковой железе) синтезируются тимические гормоны: тимозины,… · Цитокины и тимические гормоны осуществляют свое действие аутокринным или паракринным путем, влияя на…

ЭЙКОЗАНОИДЫ

Эйкозаноиды – БАВ, образуются из полиеновых ЖК с 20 атомами С (арахидоновая, эйкозапентаеновая, эйкозатриеновая). Эйкозаноиды являются тканевыми гормонами (аутокринный и паракринный эффект), с коротким периодом полураспада (секунды - минуты). Концентрация эйкозаноидов в крови низкая. Системное действие оказывают при некоторых патологиях, когда их концентрация в крови заметно повышается.

Схема образования эйкозаноидов

Полиеновые ЖК с 20 атомами С поступают в организм с пищей или синтезируются из эсенциальных полиеновых ЖК с 18 атомами С.

После выделения арахидоновой кислоты из глицерофосфолипида она выходит в цитозоль и превращается 2 путями в эйкозаноиды: 1 путь циклооксигеназный дает простагландины, простациклины и тромбоксаны; 2 путь липоксигеназный дает лейкотриены, липоксины и др. эйкозаноиды.

Эйкозаноид PGE₁: PG – простагландин, Е – заместитель в пятичленном кольце эйкозаноида, 1 – число двойных связей в боковых цепях эйкозаноида.

PG – простагландины, имеют 2 кольца в структуре (пятичленное и эндопероксидное).

PGI – простациклины, имеют 2 кольца в структуре (пятичленное и простое эфирное).

ТХА –тромбоксаны, имеют 2 кольца в структуре (шестичленное и простое эфирное). Синтезируются только в тромбоцитах.

LT – лейкотриены имеют 3 сопряженные двойные связи и не имеют циклов.

LX – липоксины имеют 4 сопряженные двойные связи и не имеют циклов.

Биологическое значение эйкозаноидов

Эйкозаноиды PGE, PGD, PGI функционируют через аденилатциклазную систему. Эйкозаноиды PGF2α, TXA2, лейкотриены функционируют через… При преобладании в пище эйкозапентаеновой (много в рыбьем жире) над арахидоновой кислотой, она вместо арахидоновой,…

ЛЕКЦИЯ № 21

Тема: Гормоны и адаптация организма

Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.

2 курс.

СТГ

СТГ – соматотропный гормон (гормон роста), одноцепочечный полипептид из 191 АК, имеет 2 дисульфидных мостика. Синтезируется в передней доли гипофиза как классический белковый гормон. Секреция импульсная с интервалами в 20-30 мин.

Регуляция. Стимулируют синтез СТГ стресс, физические упражнения, гипогликемия, голодание, белковая пища, аргинин. Стресс, норадреналин, эндорфины, серотонин, дофамин стимулируют синтез соматолиберина. Сомотолиберин стимулирует образование СТГ.

Под действием СТГ в тканях вырабатываются пептиды - соматомедины. Соматомедины или инсулиноподобные факторы роста (ИФР) обладают инсулиноподобной активностью и мощным ростстимулирующим действием. Соматомедины обладают эндокринным, паракринным и аутокринным действием. Они регулируют активность и количество ферментов, биосинтез белков.

ИФР-1 (соматомедин С) одноцепочечный полипептид, 70 АК, основная реакция. Образующийся в печени ИФР-1, через гипофиз и гипоталамус ингибирует синтез СТГ.

ИФР-2 (соматомедин А) одноцепочечный полипептид, 67 АК, кислая реакция.

В крови соматомедины транспортируются в основном в комплексе с белками.

 

Действие гормона. Рецепторы к СТГ есть в печени, адипоцитах, яичках, желтом теле, скелетных мышцах, хрящевой ткани, мозге, легких, поджелудочной железе, кишечнике, сердце, почках, лимфоцитах. Действует через инозитолтрифосфатную систему.

Кратковременных эффекты СТГ: В адипоцитах активируется потребление глюкозы и липогенез, что снижает уровень глюкозы в крови.

Долговременные эффекты СТГ: В адипоцитах усиливается липолиз, повышается в крови концентрация жирных кислот (при дефиците инсулина повышается в крови концентрация кетоновых тел). В печени ускоряется глюконеогенез, а в адипоцитах, мышцах снижается потребление глюкозы, что вызывает гипергликемию.

Основное действие СТГ направлено на регуляцию обмена белка, процесса роста и развития организма. СТГ усиливает транспорт АК в мышцы, синтез белка в костях, хрящах, мышцах, печени и т.д. СТГ увеличивает количество РНК, ДНК, общее число клеток. СТГ увеличивает рост костей, соединительной ткани, мышц и внутренних органов.

Инактивация. Катаболизм СТГ происходит гидролизов до АК в тканях мишенях. Т½ СТГ=50 мин.

 

ГОРМОНЫ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ

Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось

В коре надпочечников синтезируется более 40 различных стероидов, различающихся по структуре и биологической активности. Кортикостероиды в зависимости от их преобладающего действия делят на 3 основные класса: глюкокортикоиды, минералокортикоиды и андрогены.

Синтез кортикостероидов

АКТГ активирует холестеролэстеразу, которая гидролизует ЭХС до ХС и ЖК. ХС… В митохондриях при участии гидроксилазы (внутренняя мембрана митохондрий), содержащей Р450 ХС превращается в…

А. Синтез кортизола

2. В мембранах ЭР 17-α-гидроксилаза гидроксилирует прогестерон до 17-гидроксипрогестерона, прегненолон до 17-гидроксипрегненолона. 3. В мембране ЭР 21-гидроксилаза (Р450) гидроксилирует гидроксипрогестерон в… 4. Во внутренней мембране митохондрий 11-гидроксилаза (Р450) гидроксилирует 11-дезоксикортизол в кортизол.

Б. Синтез альдостерона

2. В мембране ЭР 21-гидроксилаза гидроксилирует прогестерон в 11-дезоксикортикостерон. 3. В мембране ЭР 11-гидроксилаза гидроксилирует 11-дезоксикортикостерон в… 4. В митохондриях 18-гидроксилаза гидроксилирует кортикостерон в альдостерон.

В. Синтез андрогенов и их предшественников

Предшественники андрогенов превращаются в активные андрогены в гонадах. 2. Секреция кортикостероидов происходит пассивно.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА КОРТИКОИДОВ

Гипофункция коры надпочечников

Причина - острая недостаточность коры надпочечников может быть следствием декомпенсации хронических заболеваний, а также развивается у больных,… Проявления. Острая надпочечниковая недостаточность представляет угрозу для…

Первичная недостаточность надпочечников (болезнь Аддисона)

Причина: развивается в результате поражения коры надпочечников туберкулёзным или аутоиммунным процессом.

Основные клинические проявления выражаются в снижении массы тела, общей слабости, снижении аппетита, тошноте, рвоте, снижении АД и типичной для первичной надпочечниковой недостаточности гиперпигментации кожи («бронзовая болезнь»). Причина гиперпигментации — повышение продукции ПОМК — предшественника АКТГ и меланоцитстимулирующего гормона.

Вторичная недостаточность надпочечников

Врождённая гиперплазия надпочечников Причина: нарушается синтез кортизола. В 95% случаев при этой патологии…

Гиперпродукция глюкокортикоидов (гиперкортипизм)

Основные проявления: гипергликемия и снижение толерантности к глюкозе, обусловленные стимуляцией глюконеогенеза («стероидный диабет»), усиление…  

ПОЛОВЫЕ ГОРМОНЫ

Репродуктивные функции организма регулируются половыми гормонами: у мужчин — тестостероном, у женщин — эстрогенами и прогестинами.

МУЖСКИЕ ПОЛОВЫЕ ГОРМОНЫ

Мужские половые гормоны вырабатываются в основном в мужских половых железах — интерстициальных клетках Лейдига семенников (95%), небольшое количество андрогенов образуется в коре надпочечников.

Синтез андрогенов

Превращение ХС в прегненалон катализирует в митохондриях клеток Лейдига холестеролдесмолаза (Р450), ее активирует через аденилатциклазную систему… Превращение прегненолона в тестостерон катализируется пятью микросомальными ферментами и может протекать двумя путями:…

Секреция андрогенов

Суточная секреция тестостерона у мужчин составляет в норме примерно 5 мг и сохраняется на протяжении всей жизни организма.

Регуляция синтеза и секреции андрогенов

2. Гондотропный гормон импульсно стимулирует в гипофизе синтез и секрецию фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов… 3. · ЛГ стимулирует образование тестостерона интерстициальными клетками Лейдига.

Транспорт

Действие гормонов. Тестостерона регулирует синтез белков в эмбриональных вольфовых структурах, сперматогониях, мышцах, костях, почках и мозге.… У эмбриона под действием андрогенов из вольфова протока образуются придаток… В препубертатный период андрогены оказывают мощное анаболическое действие, стимулируют клеточное деление. Они…

ЖЕНСКИЕ ПОЛОВЫЕ ГОРМОНЫ

Синтез. 1. Превращение ХС в прегненалон катализирует в митохондриях клеток теки… 2. В клетках гранулёзы (яичников) андрогены с участием Р450-оксидазы (требует О2 и НАДФH2) ароматизируются в…

Секреция

1. Из гипоталамуса импульсно секретируется гонадотропин-рилизинг-гормон (ГТГ) (декапептид). 2. Гондотропный гормон импульсно стимулирует в гипофизе синтез и секрецию… 3.

Действие гормонов

Эстрогены: 1. стимулируют развитие тканей, участвующих в размножении; 2. определяют развитие женских вторичных половых признаков;

ОБЩИЙ АДАПТАЦИОННЫЙ СИНДРОМ

Различают адаптацию специфическую и неспецифическую, а также биологическую, физиологическую и социально-психологическую. Неспецифическая адаптация обеспечивает активизацию разнообразных защитных… Специфическая адаптация вызывает такие изменения в организме, которые направлены на устранение либо ослабление…