Хормоните имат ефект върху целевите клетки.

Целеви клетки- това са клетки, които специфично взаимодействат с хормоните, използвайки специални рецепторни протеини. Тези рецепторни протеини са разположени върху външната мембрана на клетката, или в цитоплазмата, или върху ядрената мембрана и други органели на клетката.

Биохимични механизми на предаване на сигнал от хормон към целева клетка.

Всеки рецепторен протеин се състои от поне два домена (области), които осигуряват две функции:

1. разпознаване на хормони;
2. трансформация и предаване на получения сигнал в клетката.

Как рецепторният протеин разпознава хормоналната молекула, с която може да взаимодейства?Един от домените на рецепторния протеин съдържа област, комплементарен на някаква част от сигналната молекула. Процесът на рецепторно свързване към сигнална молекула е подобен на процеса на образуване на ензим-субстратен комплекс и може да се определи от стойността на афинитетната константа.

Механизми на действие на хормоните върху прицелните клетки.
В зависимост от структурата на хормона има два вида взаимодействие. Ако молекулата на хормона е липофилна (например стероидни хормони), тогава тя може да проникне в липидния слой на външната мембрана на целевите клетки. Ако молекулата е голяма или полярна, тогава проникването й в клетката е невъзможно. Следователно, за липофилните хормони рецепторите са разположени вътре в прицелните клетки, а за хидрофилните хормони рецепторите са разположени във външната мембрана.

За да се получи клетъчен отговор на хормонален сигнал в случай на хидрофилни молекули, работи механизъм за вътреклетъчна сигнална трансдукция. Това се случва с участието на вещества, наречени вторични посланици. Хормоналните молекули са много разнообразни по форма, но „вторичните пратеници“ не са.

Надеждността на предаването на сигнала се осигурява от много високия афинитет на хормона към неговия рецепторен протеин.

По време на мускулна активностИма освобождаване на много хормони в кръвта. Въпреки това, най-голям принос за функционалното и биохимично преструктуриране на тялото имат надбъбречните хормони.

Надбъбречната медула произвежда два хормона - адреналин и норепинефрин, като адреналинът значително преобладава. Освобождаването на хормони на медулата в кръвта се случва по време на различни емоции и затова адреналинът се нарича хормон на емоциите или хормон на стреса. От това следва биологична ролясъздаване на адреналин оптимални условияза изпълнение мускулна работависока мощност и продължителност на въздействие физиологични функциии метаболизъм.

Когато катехоламините навлизат в белите дробове с кръвта, те дублират действието на симпатиковите импулси. Те също така предизвикват увеличаване на дихателната честота и разширяване на бронхите, което води до повишена белодробна вентилация и подобрено снабдяване на тялото с кислород.

Под въздействието на адреналина сърдечната честота значително се увеличава, а силата им също се увеличава, което допринася за още по-голямо увеличаване на скоростта на кръвообращението.

Друга важна промяна в тялото, причинена от адреналина, е преразпределението на кръвта в съдовото русло. Под влияние на адреналина те се разширяват кръвоносни съдовеоргани, участващи в осигуряването на мускулната активност, и в същото време кръвоносните съдове на органи, които не участват пряко в осигуряването на функционирането на мускулите, се стесняват. В резултат на този ефект значително се подобрява кръвоснабдяването на мускулите и вътрешните органи, свързани с изпълнението на мускулната работа.

В черния дроб под въздействието на адреналина се ускорява разграждането на гликогена до глюкоза, която след това се освобождава в кръвта. В резултат на това възниква емоционална хипергликемия, която допринася за по-добро снабдяване на функциониращите органи с глюкоза като източник на енергия. При спортисти хипергликемия може да възникне дори преди началото на мускулната работа, в предстартовото състояние.

В мастната тъкан катехоламините активират ензима липаза, който ускорява разграждането на мазнините до глицерол и мастни киселини. Получените продукти от разграждането на мазнини относително лесно навлизат в черния дроб, скелетните мускули и миокарда. IN скелетни мускулив миокарда глицеролът и мастните киселини се използват като източник на енергия. В черния дроб глюкозата може да се синтезира от глицерол, а мастните киселини се превръщат в кетонни тела. Тези трансформации ще бъдат описани по-подробно по-долу.

Друга и много важна цел на катехоламините са скелетните мускули. Под въздействието на адреналина се увеличава разграждането на гликогена в мускулите, но не се образува свободна глюкоза. В зависимост от естеството на работата, гликогенът се превръща или в млечна киселина, или въглероден двуокиси вода. Във всеки случай, поради ускореното разграждане на гликогена, енергийното снабдяване на работата на мускулите се подобрява.

Надбъбречната кора произвежда стероидни хормони. често срещано имекортикостероиди. Въз основа на тяхното биологично действие кортикостероидите се делят на глюкокортикоиди и минералкортикоиди. За регулацията на метаболизма при физическа активност по-голямо значение имат глюкокортикоидите, като основните са кортизол, кортизон и кортикостерон. Глюкокортикоидите инхибират хексокиназата, ензим, който катализира превръщането на глюкозата в глюкозо-6-фосфат. Всички трансформации на глюкозата започват с тази реакция в тялото. Следователно глюкокортикоидите инхибират всяко използване на глюкоза от клетките на тялото, което води до нейното натрупване в кръвта. Може да се предположи, че изключение от това правило е мозъкът, където глюкокортикоидите очевидно не навлизат поради наличието на кръвно-мозъчната бариера. Мозъкът е в по-изгодна позиция в сравнение с други органи, тъй като такъв регулаторен механизъм му позволява да използва кръвната глюкоза предимно за подхранване на нервните клетки и поддържане на достатъчни нива на глюкоза в кръвта по-дълго време. Това е изключително важно за мозъка, тъй като нервните клетки консумират предимно глюкоза като източник на енергия.

Глюкокортикоидите инхибират анаболните процеси, предимно протеиновия синтез. На пръв поглед такъв механизъм на действие трябва да е неблагоприятен за тялото, тъй като протеините изпълняват много жизненоважни функции. Въпреки това, ако вземем предвид, че протеиновият синтез е енергоемък процес, който изразходва значително количество АТФ и следователно е конкурент на мускулната контракция и релаксация при използването на АТФ, тогава става ясно, че инхибирането на протеиновия синтез по време на физическо активността може да подобри енергийното снабдяване на мускулната дейност.

Друг механизъм на действие на глюкокортикоидите е тяхното стимулиране на глюконеогенезата - синтеза на глюкоза от невъглехидрати. По време на мускулна работа глюконеогенезата се извършва в черния дроб. Обикновено глюкозата се синтезира от аминокиселини, глицерол и млечна киселина. С помощта на този процес е възможно да се поддържа необходимата концентрация на глюкоза в кръвта, което е много важно за храненето на мозъка.

Ендокринна система жлези вътрешна секреция, или ендокринни жлези, произвеждат специални биологични вещества - хормони.Терминът "хормон" идва от гръцкото "hormo" - насърчавам, възбуждам. Хормон-вътрешен продукт Секрети, котка. произведени от секреторни клетки. Те се делят на: 1. аминокиселинни производни (щитовидна жлеза, надбъбречна медула) 2. пептидни хормони (хипофизна жлеза, панкреас) 3. Стероидни хормони(кортикостероиди, полови хормони) Механизъм на действие на хормоните:действат върху таргетните клетки, кат. Те имат специфика. Рецептори. Те ви позволяват да четете информация. Изображение.

Хормонален рецепторен комплекс (може да се образува върху клетъчната мембрана, в цитоплазмата или ядрото на клетката). Хормоните осигуряват хуморална (чрез кръв, лимфа, интерстициална течност) регулация физиологични процесив тялото, попадайки във всички органи и тъкани. Някои хормони се произвеждат само през определени периоди, докато повечето се произвеждат през целия живот на човека. Те могат да инхибират или ускорят растежа на тялото, пубертет, физически и умствено развитие, регулират метаболизма и енергията, дейността на вътрешните органи. Ендокринните жлези включват: щитовидна жлеза, паращитовидна жлеза, гуша, надбъбречни жлези, панкреас, хипофизна жлеза, полови жлезии редица други.

Някои от тези жлези произвеждат, в допълнение към хормоните, секреторни вещества(например панкреасът участва в процеса на храносмилане, отделяйки секрети в дванадесетопръстника; продуктът на външната секреция на мъжките полови жлези - тестисите - е сперматозоидите и др.). Такива жлези се наричат ​​жлези със смесена секреция. Хормоните, като вещества с висока биологична активност, въпреки изключително ниските концентрации в кръвта, са способни да причинят значителни промени в състоянието на тялото, по-специално в осъществяването на метаболизма и енергията. Те имат дистанционен ефект и се характеризират със специфичност, която се изразява в две форми: някои хормони (например полови хормони) засягат само функцията на определени органи и тъкани, други контролират само определени промени във веригата. метаболитни процесии в активността на ензимите, регулиращи тези процеси. Хормоните се разрушават относително бързо и за да се поддържа определено количество от тях в кръвта е необходимо те да се отделят неуморно от съответната жлеза. Почти всички нарушения на дейността на ендокринните жлези водят до намаляване на цялостната работоспособност на човек. Функцията на ендокринните жлези се регулира от централната нервна система; нервните и хуморалните ефекти върху различни органи, тъкани и техните функции са проява на единна система за неврохуморална регулация на функциите на тялото.

Нервите проникват в цялото тяло и образуват разклонени информационна система. Нервната система осигурява ясно взаимодействие между органите на тялото. Сигналите или импулсите се приемат и предават от мозъка. И както вече знаем, мозъкът е много сложен орган, способен да обработва огромно количество информация. Нервната система се състои от отделни клетки, наречени неврони. Всеки неврон има три основни елемента: клетъчно тяло, клетъчно тяло и аксон. Именно те, събирайки се в снопове, образуват периферни нерви, които са транспортни канали не само за нервни импулси, но и за пренос на различни хранителни веществана органи и тъкани на човешкото и животинското тяло. Всички неврони се характеризират с високо ниво на метаболизъм, особено синтеза на протеини и РНК. Необходим е интензивен протеинов синтез за обновяване на структурните и метаболитни протеини на цитоплазмата на невроните и техните процеси. Невроните са концентрирани в ганглиикоито се наричат ​​ганглии. Те са свързани чрез нервни влакна помежду си, както и с рецептори и изпълнителни органи(мускули, жлези). В нашето тяло ролята на комуникационна система се изпълнява от нервната система, която включва мозъка и нервите, разположени в цялото тяло. Трябва да се отбележи, че диаметърът на нервите е различни частителата се различават значително. Невронът има много синапси, чрез които получава възбуждане и инхибиторни влияния от други неврони. Благодарение на това невронът може да получи големи количестваинформация. Заедно с нервна регулацияфункции в човешкото тяло има хормонална регулация с помощта на биологично активни вещества - хормони. Нервната и хормоналната регулация са взаимосвързани. В човешкия организъм влияят на процеси като: -метаболизъм и енергия; -растеж, развитие; -възпроизвеждане; -адаптация.

Хормони- това са биологично активни вещества, произведени от специални ендокринни жлези, които влизат в кръвта и променят функциите на целевите органи. Хормоните имат следните свойства:

образувани от специални клетки на ендокринните жлези;

имат високо биологична активност;

влизат в кръвта;

действат на разстояние от мястото на образуване - дистанционно;

повечето от тях не са специфични за вида;

бързо се унищожават.

жлези- органи на животни и хора, които произвеждат и секретират специални вещества, участващи в жизнени процеси. Жлезите се делят на ендокринни жлези и екзокринни жлези. От своя страна ендокринните жлези се делят на централни и периферни. Централните жлези включват:

хипофиза (водеща ендокринна жлеза);

хипоталамус (структура диенцефалон). Периферните жлези се делят на хипофизозависими и хипофизонезависими.

Зависимите от хипофизата включват:

щитовидната жлеза;

надбъбречна кора;

полови жлези.

Независимите от хипофизата включват:

паращитовидни жлези; " панкреас;

тимус ( тимус);

надбъбречна медула.

Освен това трябва да се отбележи, че половите жлези и панкреасът са смесени, тъй като имат както екзокринни, така и интрасекреторни части. Човешкото тяло също съдържа отделни клетки, произвеждащи хормони, които се намират в стомашно-чревния тракт. чревния трактили тъкани. хипофиза- водеща ендокринна жлеза. Той се намира в основата на мозъка и има три дяла:

предна - аденохипофиза;

междинен дял;

задна - неврохипофиза.

Хипофизната жлеза е свързана с хипоталамуса и заедно с него образува единна хипоталамо-хипофизна система. Предният лоб произвежда хормон на растежа и група от тройни хормони, които засягат щитовидната жлеза, половите и надбъбречните жлези. Липсата на растежен хормон води до нанизъм. Излишъкът води до гигантизъм. Хормон пролактинвлияе върху производството на мляко в млечните жлези. Средният лоб произвежда хормон, който влияе върху пигментно-образуващата функция на кожата. В неврохипофизата, тоест в задния лоб, се образуват два хормона, които влияят върху функциите на бъбреците и матката. Те осъществяват действието си чрез хипоталамуса. Хормонът на задния дял на хипофизната жлеза (антидиуретик) регулира водно-солевия метаболизъм в организма.

Епифизна жлеза- интрасекреторната му функция е свързана с регулирането на половите функции на организма.

Разрушаването на епифизната жлеза води до преждевременен пубертет. Функцията на епифизната жлеза е свързана с регулацията биологични ритмив организма. Хипоталамусът е специална част от диенцефалона. Хипоталамусът и хипофизната жлеза са тясно свързани в своята дейност и образуват една система, която се нарича хипоталамо-хипофизна система. Контрол на хипоталамуса вътрешни органие възможно само защото регулира функциите на хипофизната жлеза. Хипофизната жлеза е основната ендокринна жлеза. Функционирането на хипоталамо-хипофизната система се основава на принципа на обратната връзка. Ако някоя ендокринна жлеза отделя много или малко хормони, хипоталамусът открива отклонения в тяхната работа чрез кръвта. И след това чрез хипофизната жлеза регулира и възстановява нормална работажлези. Щитовидната жлезарегулира различни видове метаболизъм, а също така влияе енергиен метаболизъм. Характеристика на щитовидната жлеза е активното извличане на йод от кръвната плазма. Жлезата произвежда хормони, съдържащи йод:

тироксин (Т4);

трийодтиронин (Т3).

А също и тирокалцитонин, който е свързан с регулирането на нивата на калций в кръвта. Калцитонинът или тирокалцитонинът се състои от 32 аминокиселинни остатъка и се произвежда в щитовидната жлеза, както и в паращитовидната жлеза и в клетките на системата APUD (система от клетки, в които се произвеждат вещества, подобни на хормони). Физиологично значениекалцитонин е, че не позволява нивото на калций в кръвта да се повиши над 2,55 mmol/l. Механизмът на действие на този хормон е, че в костите той инхибира активността на остеобластите, а в бъбреците потиска реабсорбцията на калций и по този начин е парахормонален антагонист. Предотвратява прекомерното повишаване на нивата на калций в кръвта. Парахормонът се произвежда в паращитовидните жлези. Състои се от 84 аминокиселинни остатъка. Хормонът действа върху таргетните клетки, разположени в костите, червата и бъбреците, в резултат на което нивото на калций в кръвта не пада под 2,25 mmol/l.

Надбъбречните жлези.

Хормоните на надбъбречната кора поддържат високо ниво на ефективност мускулна тъкан. Те също допринасят бързо възстановяванесила след умора физическа работаи регулира водно-солевия метаболизъм в организма. Лекарствата от надбъбречната кора (кортизон) се използват при лечението на някои метаболитни заболявания. Отстраняването на надбъбречната кора е фатално. Всяка надбъбречна жлеза се състои от кора и медула. Образуването на хормони в надбъбречната кора се влияе от хипофизната жлеза. Кортикоидните хормони засягат:

въглехидратния метаболизъм;

обмен минерали;

клетъчен и хуморален имунитет.

Промените в концентрацията на кортикоидите се проявяват особено ясно под въздействието на стресори. Тъй като тези хормони повишават устойчивостта на организма към стресори, те се наричат ​​адаптационни хормони.

Освен това, мозъчна частНадбъбречните жлези отделят адреналин. Хормони норепинефрин и адреналин:

влияние сърдечносъдова система;

разширяват бронхите;

ускоряват разграждането на гликогена в черния дроб;

регулира мускулната функция.

Половите жлези чрез хормоните прогестерон и адростерон регулират формирането на тялото, метаболизма и сексуалното поведение на човека. Това влияние се проявява особено ясно по време на кастрация (отстраняване на половите жлези) или въвеждане на полови хормони в тялото. Половите жлези са смесени. Те произвеждат няколко хормона и зародишни клетки. Образуването на полови хормони става в мъжките (тестисите) или женските (яйчниците) полови жлези или гонадите. Половите хормони влияят върху развитието и узряването на зародишните клетки, както и върху развитието на вторичните полови белези при мъжете и жените и сексуалното поведение. При жените концентрацията на половите хормони не е постоянна (полови цикли). Паращитовидните жлези са независими от хипофизата и има само четири от тях. Хормон паращитовидна жлезанасърчава преноса на калций от костна тъканв кръвта. Пълното отстраняване на паращитовидните жлези може да доведе до смърт на тялото. Не забравяйте, че на възраст 30-35 години тялото трябва да изпомпва калций от костите в кръвта под въздействието на паратироидния хормон. И тогава костите стават крехки. Освен това, поради намалената функция на щитовидната и паращитовидните жлези, калцият не може да се „върне там, откъдето е дошъл” и следователно започва да се отлага в ставите. Има болки в ставите, раменете, световъртеж, шум в ушите, разместени дискове, белещи се нокти, а бременните болки в краката, особено в петите. До 70-годишна възраст човек може да загуби до 30% от запасите си от калций. До този момент ще се добавят повече от един проблем - запек, безсъние и т.н. Панкреас. Хормоните на панкреаса влияят върху метаболизма на въглехидратите. Нещо повече, инсулинът е единственият хормон, който понижава нивата на кръвната захар чрез увеличаване на способността на клетъчните мембрани да предават глюкоза в клетката.

Инсулин- хормон, който регулира нивата на кръвната захар. Недостигът на инсулин води до развитие захарен диабет- заболяване, което засяга около 70 милиона души всяка година. Инсулинът се състои от 51 аминокиселинни остатъка, комбинирани в две субединици (А и В), които са свързани с два сулфидни моста. Молекулата на инсулина съдържа цинк. Инсулиновите рецептори са разположени на повърхностната мембрана на целевите клетки. Когато инсулинът взаимодейства с рецептора, се образува комплекс хормон + рецептор. Той е потопен в цитоплазмата, където се разгражда под въздействието на лизозомни ензими. След това свободният рецептор се връща на клетъчната повърхност и инсулинът има своя ефект. Хормонът проявява своето действие предимно в черния дроб, сърцето, скелетните мускули и мастната тъкан. Инсулинът повишава пропускливостта на клетките-мишени за глюкоза и редица аминокиселини почти 20 пъти, като по този начин улеснява използването на тези вещества от клетките-мишени. Благодарение на това се увеличава:

синтез на гликоген в мускулите и черния дроб;

протеинов синтез в черния дроб;

протеинов синтез в мускулите и други органи;

синтез на мазнини в черния дроб и мастната тъкан.

Трябва да се отбележи, че мозъчните неврони не са целеви клетки за инсулин.

11. Анатомо-физиологични характеристики на храносмилателната система. Характеристики на храносмилането и усвояването на въглехидрати, протеини и мазнини. Храносмилателната системавключва устна кухина, слюнчените жлези, фаринкс, хранопровод, стомах, тънки и дебели черва, черен дробИ панкреас.В тези органи храната се обработва механично и химично, а постъпилата в тялото храна се смила. хранителни веществаи храносмилателните продукти се усвояват.

Цялата храносмилателна система може да бъде разделена на отдели: 1) рецептивен; 2) проводящ; 3) всъщност храносмилателен отдел; 4) отдел за абсорбция на вода, остатъчно храносмилане, реабсорбция на соли, различни ендогенни компоненти. Стените на храносмилателната система по цялата си дължина се състоят от четири слоя: серозни, мускулни, субмукозни и лигавични мембрани. Серозата е външният слой на храносмилателната тръба, изграден от рехава влакнеста съединителна тъкан. Muscularis propria се състои от вътрешен слой от пръстеновидни мускули и външен слой от надлъжни мускули. Вълнообразните контракции - перисталтиката - се причиняват от координираната работа на тези мускули. В стомаха

Мускулният слой е представен от три слоя: надлъжен (външен), циркулярен (среден) и вътрешен. Субмукозата се състои от съединителна тъкан, съдържаща еластични влакна и колаген. Съдържа нервни плексуси, кръвоносната и лимфни съдове. Може да има и жлези, които отделят слуз. Представена е лигавицата

жлезист епител, секретиращ на места слуз и хранителни ензими. Клетките му са разположени върху базалната мембрана, под която има съединителна тъкан и мускулни влакна.

Храносмилането е разграждането на хранителни вещества, осигурено от система от механични, физикохимични и химически процеси. Разграждането на повечето органични компоненти се извършва под действието на хидролитични ензими, синтезирани от специални клетки в стомашно-чревния тракт. Ендохидролазите и други специални вещества осигуряват разграждането на големи молекули и образуването

междинни продукти. Последващата обработка на храната се извършва в резултат на постепенното й движение през стомашно-чревния тракт. Трансфер хранителен болусв орално-аналната посока се извършва поради пропулсивни перисталтични движения - свиване на кръговите мускулни слоеве, разпространяващи се по храносмилателен тракткато вълна. Продължителна тонична контракция на определени зони стомашно-чревнитракт - сфинктери - осигурява функционална диференциация между различните части на храносмилателната система, а също така предотвратява обратно движениехранителни маси По-голямата част от храносмилателните сокове се образуват само когато има какво да се смила. Секреция на слюнка в устната кухинарегулирани от условни и безусловни рефлекси. Безусловният рефлекс, осъществяван чрез черепномозъчните нерви, възниква под въздействието на храната, намираща се в устата. Контакт на храна с вкусови рецепториезикът кара импулсите да отиват в мозъка, а импулсите идват от мозъка в отговор, причинявайки секреция. Условен рефлекс възниква от вида, миризмата или вкуса на храната. секреция стомашен сокпротича в три фази. Първата фаза е нервна - наличието на храна в устната кухина и нейното преглъщане предизвикват импулси, които чрез нерв вагуссе предават в стомаха и стимулират секрецията на стомашен сок още преди храната да попадне в стомаха. Втората фаза е разтягане, по време на което секрецията на стомашен сок се стимулира от разтягането на стомаха от храната. Третата фаза - стомашната - се дължи на факта, че намиращата се в стомаха храна стимулира образуването на хормона гастрин в стомашната лигавица, който предизвиква секрецията на стомашен сок с високо съдържаниена солна киселина. Когато храната попадне в тънките черва, лигавицата дванадесетопръстниказапочва да отделя чревен сок и два хормона - холецистокинин-панкреозимин и секретин. Панкреозиминът се доставя чрез кръвта в панкреаса и предизвиква образуването на панкреатичен сок с високо съдържание на ензими. Секретинът навлиза в черния дроб и стимулира синтеза на жлъчни киселини.

S: Ролята на вторични носители на хормоналното действие в клетката се изпълнява от

Механизми на действие на хормоните.

Моля, имайте предвид, че механизмът на действие на хормоните зависи от неговия химическа природаи свойства - разтворимост във вода или мазнини. Според механизма на действие хормоните могат да бъдат разделени на две групи: директно и дистантно действие.

1. Директно действащи хормони. Тази група включва липофилни (мастноразтворими) хормони - стероиди и йодтиронини. Тези вещества са слабо разтворими във вода и следователно образуват комплексни съединения с плазмените протеини в кръвта. Тези протеини включват както специфични транспортни протеини (например транскортин, който свързва хормоните на надбъбречната кора), така и неспецифични (албумин).

Директно действащите хормони, поради тяхната липофилност, могат да дифундират през липидния двоен слой на целевите клетъчни мембрани. Рецепторите за тези хормони се намират в цитозола. Полученият комплекс на хормона с рецептора се придвижва до клетъчното ядро, където се свързва с хроматина и засяга ДНК. В резултат на това се променя скоростта на синтеза на РНК върху матрицата на ДНК (транскрипция) и скоростта на образуване на специфични ензимни протеини върху матрицата на РНК (транслация). Това води до промяна в количеството на ензимните протеини в целевите клетки и промяна в тяхната посока химична реакция(вижте Фигура 2).

Фигура 2. Механизмът на влияние на хормоните с директно действие върху клетката.

Както вече знаете, регулирането на протеиновия синтез може да се извърши с помощта на механизми на индукция и репресия.

Индукцията на протеиновия синтез възниква в резултат на стимулиране на синтеза на съответната информационна РНК. В същото време се увеличава концентрацията на определен ензимен протеин в клетката и се увеличава скоростта на катализираните от него химични реакции.

Потискането на протеиновия синтез се осъществява чрез потискане на синтеза на съответната информационна РНК. В резултат на репресията концентрацията на определен ензимен протеин в клетката се намалява селективно и се намалява скоростта на катализираните от него химични реакции. Имайте предвид, че един и същ хормон може да индуцира синтеза на някои протеини и да потисне синтеза на други протеини. Ефектът на директно действащите хормони обикновено се проявява само 2 до 3 часа след проникването им в клетката.

2. Хормони на далечно действие. Хормоните с дистанционно действие включват хидрофилни (водоразтворими) хормони - катехоламини и хормони с протеиново-пептидна природа. Тъй като тези вещества са неразтворими в липиди, те не могат да проникнат през клетъчните мембрани. Рецепторите за тези хормони са разположени на външна повърхностплазмената мембрана на прицелните клетки. Дистанционно действащите хормони упражняват ефекта си върху клетката с помощта на вторичен посредник, който най-често е цикличен АМФ (сАМР).

Цикличният AMP се синтезира от АТФ чрез действието на аденилат циклаза:

Механизмът на дистанционно действие на хормоните е показан на фигура 3.

Фигура 3. Механизмът на влияние на дистанционните хормони върху клетката.

Взаимодействието на хормона с неговия специфичен рецептор води до активиране на G протеина на клетъчната мембрана. G протеинът свързва GTP и активира аденилат циклазата.

Активната аденилат циклаза превръща АТФ в сАМР, сАМР активира протеин киназата.

Неактивната протеин киназа е тетрамер, който се състои от две регулаторни (R) и две каталитични (C) субединици. В резултат на взаимодействие с цАМФ, тетрамерът се дисоциира и активният център на ензима се освобождава.

Протеин киназата фосфорилира ензимни протеини, използвайки АТФ, като ги активира или инактивира. В резултат на това скоростта на химичните реакции в целевите клетки се променя (в някои случаи се увеличава, в други намалява).

Инактивирането на сАМР става с участието на ензима фосфодиестераза.

Хормоните участват в контролирането на метаболизма, както следва. Поток от информация за състоянието вътрешна средатялото и промените, свързани с външни влияниянавлиза в нервната система, където се обработва и се образува отговорен сигнал. Той достига до ефекторните органи под формата на нервни импулси по центробежните нерви и индиректно през ендокринната система.

Точката, където се сливат потоците от нервна и ендокринна информация, е хипоталамусът – тук влизат хората нервни импулсиот различни части на мозъка. Те определят производството и секрецията на хормони на хипоталамуса, които от своя страна влияят върху производството на хормони от периферните ендокринни жлези чрез хипофизната жлеза. Хормоните от периферните жлези, по-специално надбъбречната медула, контролират секрецията на хипоталамичните. В крайна сметка съдържанието на хормони в кръвния поток се поддържа според принципа на саморегулацията. Високо нивохормонът изключва или отслабва образуването си чрез механизъм за отрицателна обратна връзка, ниско нивоподобрява продуктите.

Хормоните действат избирателно върху тъканите, което се дължи на различната чувствителност на тъканите към тях. Наричат ​​се органите и клетките, които са най-чувствителни към влиянието на определен хормон целта на хормона (прицелен орган или прицелна клетка).

Концепция за целева тъкан.Прицелната тъкан е тъкан, в която даден хормон предизвиква специфична физиологична (биохимична) реакция Обща реакцияЕфектът на хормона върху таргетната тъкан се определя от редица фактори. На първо място, това е локалната концентрация на хормона в близост до целевата тъкан, в зависимост от:

1. скорост на синтез и секреция на хормона;

2. анатомична близост на таргетната тъкан до източника на хормона;

3. константи на свързване на хормона със специфичен протеин-носител (ако има такъв);

4. скоростта на трансформация на неактивната или слабоактивната форма на хормона в активна;

5. скоростта на изчезване на хормона от кръвта в резултат на гниене или екскреция.

Самият тъканен отговор се определя от:

Относителна активност и/или степен на заетост специфични рецептори

Състояние на сенсибилизация - десенсибилизация на клетката.

Спецификата на хормоните по отношение на таргетните клетки се дължи на наличието на специфични рецептори.

Всички хормонални рецептори могат да бъдат разделени на 2 вида:

1) локализиран на външната повърхност на клетъчната мембрана;

2) клетки, разположени в цитоплазмата.

Свойства на рецептора:

Ясна субстратна специфичност;

наситеност;

Афинитет към хормона в границите на биологичните концентрации на хормона;

Обратимост на действието.

В зависимост от това къде в клетката се извършва прехвърлянето на информация, могат да се разграничат следните: опции за действие на хормоните:

1) Мембрана (локална).

2) Мембранно-вътреклетъчен или медииран.

3) Цитоплазмен (директен).

Мембранен типДействието се осъществява на мястото на свързване на хормона с плазмената мембрана и се състои в селективна промяна на нейната пропускливост. Според механизма на действие, хормонът в такъв случайдейства като алостеричен ефектор на мембранни транспортни системи. Например, трансмембранният транспорт на глюкоза се осигурява от действието на инсулин, аминокиселини и някои йони. Обикновено мембранният тип действие се комбинира с мембранно-вътреклетъчното.

Мембранно-вътреклетъчно действиеХормоните се характеризират с това, че хормонът не прониква в клетката, а влияе на обмяната в нея чрез посредник, който е като че ли представител на хормона в клетката - вторичен носител (първичният носител е самият хормон). Цикличните нуклеотиди (cAMP, cGMP) и калциевите йони действат като вторични посланици.

Регулирането е сложен интегриран механизъм, който реагира на различни видове влияния чрез промяна на метаболизма и поддържане на постоянството на вътрешната среда.

Регулиране чрез cAMP или cGMP. В цитоплазмената мембрана на клетката е вграден ензим аденилат циклаза, състояща се от 3 части – разпознаване(набор от рецептори, разположени на повърхността на мембраната), конюгиране(N-протеин, който заема междинна позиция в липидния двоен слой на мембраната между рецептора и каталитичната част) и каталитичен(истинският ензимен протеин, чийто активен център е обърнат към вътрешността на клетката). Каталитичният протеин има отделни места за свързване на cAMP и cGMP.

Предаването на информация, чийто източник е хормонът, се извършва по следния начин:

Хормонът се свързва с рецептора;

Комплексът хормон-рецептор взаимодейства с N-протеина, променяйки неговата конфигурация;

Промяната в конфигурацията води до превръщане на GDP (наличен в неактивния протеин) в GTP;

Комплексът протеин-GTP активира самата аденилатциклаза;

Активната аденилат циклаза произвежда cAMP вътре в клетката (ATP ¾® cAMP + H 4 P 2 O 7)

Аденилатциклазата работи, докато съществува комплексът хормон-рецептор, така че една молекула от комплекса успява да образува от 10 до 100 молекули сАМР.

Синтезът на cGMP се задейства по същия начин, с единствената разлика, че комплексът хормон-рецептор активира гуанилат циклазата, която произвежда cGMP от GTP.

Цикличните нуклеотиди активират протеин кинази (cAMP-зависими или cGMP-зависими);

Активираните протеин кинази фосфорилират различни протеини, използвайки АТФ;

Фосфорилирането е придружено от промяна във функционалната активност (активиране или инхибиране) на тези протеини.

Цикличните нуклеотиди (cAMP и cGMP) действат върху различни протеини, така че ефектът зависи от мембранния рецептор, който свързва хормона. Природата на рецептора определя дали активността на cAMP- или cGMP-зависимите ензимни протеини ще бъде променена. Често тези нуклеотиди имат противоположни ефекти. Следователно биохимичните процеси в клетката под въздействието на един хормон могат да бъдат активирани или инхибирани в зависимост от това какви рецептори има клетката. Например, адреналинът може да се свърже с b- и a-рецепторите. Първите включват аденилатциклаза и образуването на cAMP, вторите – гуанилатциклаза и образуването на cGMP. Цикличните нуклеотиди активират различни протеини, така че естеството на метаболитните промени в клетката зависи не от хормона, а от рецепторите, които клетката има.

Ефектът на цикличните нуклеотиди върху метаболизма се спира с помощта на ензими фосфодиестераза.

По този начин процесът, контролиран чрез аденилатциклазната система, зависи от връзката между скоростта на производство на cAMP или cGMP и скоростта на тяхното разграждане.

Механизмът на действие на хормоните, включително аденилатциклазната система, е присъщ на протеинови и полипептидни хормони, както и на катехоламини (адреналин, норепинефрин).

Цитоплазменият механизъм на действие е присъщ на стероидните хормони.

Рецепторите за стероидни хормони се намират в цитоплазмата на клетката. Тези хормони (с липофилни свойства), прониквайки в клетката, взаимодействат с рецепторите, за да образуват хормон-рецепторен комплекс, който след молекулярно пренареждане, водещо до неговото активиране, навлиза в клетъчното ядро, където взаимодейства с хроматина. В този случай се активират гени и впоследствие се развива верига от процеси, придружени от засилен синтез на РНК, включително информационни. Това води до индуциране на съответните ензими по време на процеса на транслация, което води до промяна в скоростта и посоката на метаболитните процеси в клетката.

Така че в този случай хормонален ефектреализирани на ниво генетичен апарат на целевата клетка.

Биологичните ефекти на хормоните, засягащи генетичния апарат на клетката, се проявяват главно в влиянието им върху растежа и диференциацията на тъканите и органите.

Смесен тип трансфер на информация е характерен за йодтиронините(тиреоидни хормони), които по отношение на липофилните свойства заемат междинна позиция между водоразтворимите и липофилните (стероидни) хормони. Тази група хормони осъществява действието си чрез мембранно-вътреклетъчни и цитозолни механизми.

Според съвременните концепции действието на хормоните се основава на стимулиране или инхибиране на каталитичната функция на определени ензими. Този ефект се постига, първо, чрез активиране или инхибиране на съществуващи ензими в клетките, и второ, чрез увеличаване на концентрацията на ензими в клетките чрез ускоряване на синтеза на ензими чрез активиране на гени. Хормоните могат да увеличат или намалят пропускливостта на клетъчните и субклетъчните мембрани за ензими и други биологично активни вещества, като по този начин улесняват или инхибират действието на ензима върху субстрата.

Разграничават се следните видове механизъм на действие на хормоните: мембранни, мембранно-вътреклетъчни и вътреклетъчни (цитозолни).

Мембранен механизъм. Хормонът се свързва с клетъчната мембранаи на мястото на свързване променя своята пропускливост за глюкоза, аминокиселини и някои йони. В този случай хормонът действа като ефектор на мембранните транспортни системи. Инсулинът има този ефект чрез промяна на транспорта на глюкозата. Но този тип хормонален транспорт рядко се среща в изолирана форма. Инсулинът например има както мембранен, така и мембранно-вътреклетъчен механизъм на действие.

Мембранно-вътреклетъчен механизъм. Хормоните действат според мембранно-вътреклетъчния тип, които не проникват в клетката и следователно влияят на метаболизма чрез вътреклетъчен химичен посредник. Те включват протеиново-пептидни хормони (хормони на хипоталамуса, хипофизната жлеза, панкреаса) и паращитовидните жлези, тирокалцитонин на щитовидната жлеза); производни на аминокиселини (хормони на надбъбречната медула - адреналин и норадреналин, на щитовидната жлеза - тироксин, трийодтиронин).

Функциите на вътреклетъчни химични медиатори на хормоните се изпълняват от циклични нуклеотиди - цикличен 3,5"-аденозин монофосфат (cAMP) и цикличен 3,5"-гуанозин монофосфат (cGMP), калциеви йони.

Хормоните влияят върху образуването на циклични нуклеотиди: cAMP - чрез аденилат циклаза, cGMP - чрез гуанилат циклаза.

Аденилатциклазата е вградена в клетъчната мембрана и се състои от три взаимосвързани части: рецептор, представен от набор от мембранни рецептори, разположени извън мембраната; конюгиращ (L), представен от специален L протеин, разположен в липидния слой на мембраната, и каталитичен (C), който е ензимен протеин, тоест самата аденилат циклаза, която превръща АТФ (аденозин трифосфат) в сАМР.

Аденилат циклазата работи по следната схема. Веднага след като хормонът се свърже с рецептора (R) и се образува комплексът хормон-рецептор, се образува комплексът L-протеин-GTP (гуанозин трифосфат), който активира каталитичната (С) част на аденилат циклазата. Активирането на аденилат циклазата води до образуването на cAMP вътре в клетката вътрешна повърхност ATP мембрани.

Дори една молекула от хормона, която се свързва с рецептора, предизвиква работа на аденилатциклазата. В този случай за една молекула свързан хормон вътре в клетката се образуват 10-100 молекули сАМР. Аденилат циклазата остава активна, докато съществува комплексът хормон-рецептор.

Гуанилат циклазата действа по подобен начин. Комплексът хормон-рецептор активира гуанилат циклазата, активирането му води до образуването на cGMP вътре в клетката от GTP.

Неактивните протеин кинази се намират в клетъчната цитоплазма. Цикличните нуклеотиди - cAMP и cGMP - активират протеин киназите. Има cAMP-зависими и cGMP-зависими протеин кинази, които се активират от техния цикличен нуклеотид. В зависимост от мембранния рецептор, който свързва определен хормон, се включва или аденилат циклаза, или гуанилат циклаза и съответно се образува или cAMP, или cGMP.

Повечето хормони действат чрез cAMP, а само окситоцин, тирокалцитонин, инсулин и адреналин (чрез a-адренергичните рецептори) действат чрез cGMP.

С помощта на активирани протеин кинази се извършват два вида регулиране на ензимната активност: активиране на съществуващи ензими чрез ковалентна модификация, т.е. фосфорилиране (количеството на ензимния протеин не се променя); промяна на количеството на ензимния протеин поради промени в скоростта на неговата биосинтеза.

Влиянието на цикличните нуклеотиди върху биохимичните процеси престава под въздействието на специален ензим - фосфодиестераза, който разрушава цАМФ и цГМФ. Образуващите се AMP и GMP не са в състояние да активират протеин кинази.

Друг ензим, фосфопротеин фосфатаза, унищожава резултата от действието на протеин киназата, т.е. отцепва фосфорна киселинаот ензимни протеини, което ги кара да станат неактивни.

Вътре в клетката има незначителни количества калциеви йони, извън клетката те са повече. Калциевите йони идват от външна средаот калциеви каналив мембраната. В клетката калцият взаимодейства с калций-свързващия протеин калмодулин (CM). Комплексът Ca2+-CM променя (модулира) активността на ензимите, което води до промени в биохимичните функции на клетките.

По този начин чувствителността на тъканите и органите към хормоните зависи от мембранните рецептори и техният специфичен регулаторен ефект се определя от вътреклетъчен медиатор.

Вътреклетъчен (цитозолен) механизъм на действие. Характерно е за стероидните хормони (кортикостероиди, полови хормони - андрогени, естрогени и гестагени). Стероидни хормони физични и химични свойстваТе са липофилни вещества и могат да проникнат през липидния слой на плазмената мембрана.

Хормонът прониква в клетката и взаимодейства със специфичен рецепторен протеин, разположен в цитоплазмата, образувайки хормон-рецепторен комплекс. В цитоплазмата на клетката последната се активира. IN активирана форматози комплекс прониква през ядрената мембрана до хромозомите на ядрото и взаимодейства с тях. В този случай настъпва генна активация, придружена от повишен синтез на РНК, което води до ускорен синтез на съответните ензими. Цитоплазменият рецепторен протеин служи като посредник в действието на хормона, но той придобива тези свойства само след като се комбинира с хормона.

Наред с прякото си въздействие върху тъканите, хормоните влияят и чрез централната нервна система. Те възбуждат специални хеморецептори, от които възбуждането се изпраща до централната нервна система и рефлексни дъгирефлексите, причинени от хормони, са заключени различни отделицентрален нервна система, включително мозъчната кора.

Има три възможни варианта за механизма на действие на хормоните.

Мембранен или локален механизъм- се крие във факта, че хормонът на мястото на свързване с клетъчната мембрана променя своята пропускливост към метаболити, например глюкоза, аминокиселини и някои йони. Доставянето на глюкоза и аминокиселини от своя страна влияе на биохимичните процеси в клетката, а промените в разпределението на йони от двете страни на мембраната влияят на електрическия потенциал и функцията на клетките. Мембранният тип хормонално действие рядко се среща в изолирана форма. Например, инсулинът има както мембранен (предизвиква локални промени в транспорта на йони, глюкоза и аминокиселини), така и мембранно-вътреклетъчен тип действие.

Мембранно-вътреклетъченвидът на действие (или непряко) е характерен за хормони, които не проникват в клетката и следователно влияят върху метаболизма чрез вътреклетъчен химически пратеник, който е оторизираният представител на хормона вътре в клетката. Хормонът чрез мембранни рецептори влияе върху функцията на сигналните системи (обикновено ензими), които задействат образуването или навлизането на вътреклетъчни медиатори. А последните от своя страна влияят на активността и количеството на различни ензими и по този начин променят метаболизма в клетката.

Цитозолен механизъмдействието е характерно за липофилните хормони, които са в състояние да проникнат през липидния слой на мембраната в клетката, където влизат в комплекс с цитозолни рецептори. Този комплекс регулира броя на ензимите в клетката, като селективно влияе върху активността на гените на ядрената хромозома и по този начин променя метаболизма и функциите на клетката. Този тип хормонално действие се нарича директно, за разлика от мембранно-вътреклетъчното действие, когато хормонът регулира метаболизма само индиректно, чрез вътреклетъчни посредници.

Хормони на щитовидната и паращитовидните жлези

Хормони на щитовидната жлеза

Щитовидната жлеза отделя две групи хормони с различен ефект върху метаболизма. Първата група са йодотиронините: тироксин и трийодтиронин. Тези хормони регулират енергийния метаболизъм и влияят на деленето и диференциацията на клетките, определяйки развитието на тялото. Йодтиронините действат върху много тъкани на тялото, но най-вече върху тъканта на черния дроб, сърцето, бъбреците, скелетната мускулатура и в по-малка степен върху мастната и нервната тъкан.

При хиперфункция на щитовидната жлеза (хипертиреоидизъм) се наблюдава прекомерно образуване на йодтиронини. Характерна особеносттиреотоксикозата е ускорено разграждане на въглехидрати и мазнини (мобилизирани от мастните депа). Бързо изгаряне мастни киселини, глицеролът и продуктите от гликолиза изискват висока консумация на кислород. Митохондриите се увеличават по размер, набъбват и формата им се променя. Поради това тиреотоксикозата понякога се нарича "митохондриална болест". Външно хипертиреоидизмът се проявява като следните симптоми: повишен основен метаболизъм, повишена телесна температура (повишено производство на топлина), загуба на тегло, тежка тахикардия, повишена нервна възбудимост, изпъкнали очи и др. Тези нарушения могат да бъдат облекчени или чрез хирургично отстраняване на част от щитовидната жлеза, или с помощта на лекарства, които инхибират неговата активност.

При хипофункция (хипотиреоидизъм) на щитовидната жлеза има недостиг на йодтиронини. Хипотиреоидизъм в началото детствонаречен кретинизъм или микседем при деца, а при възрастни просто микседем. Кретинизмът се характеризира с изразени физически и умствена изостаналост. Това се обяснява с намаляването на ефекта на йодтиронините върху деленето на клетките и тяхната диференциация, което води до бавен и анормален растеж на костната тъкан и нарушена диференциация на невроните. При възрастни микседемът се проявява в намаляване на основния метаболизъм и телесната температура, нарушение на паметта и нарушена кожата(сухота, лющене) и др. В тъканите на тялото метаболизмът на въглехидратите и мазнините се намалява и всички енергийни процеси. Хипотиреоидизмът се елиминира чрез лечение с йодотиронинови лекарства.

Втората група включва калциотонин (протеин с молекулно тегло 30 000), той регулира фосфорно-калциевия метаболизъм, действието му е разгледано по-долу.