Механизмы действия гормонов.

Гормоны оказывают влияние на клетки-мишени.

КЛЕТКИ-МИШЕНИ - это клетки, которые специфически взаимодействуют с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов. Эти белки-рецепторы располагаются на наружной мембране клетки, или в цитоплазме, или на ядерной мембране и на других органеллах клетки.

БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА ОТ ГОРМОНА В КЛЕТКУ-МИШЕНЬ.

Любой белок-рецептор состоит, минимум из двух доменов (участков), которые обеспечивают выполнение двух функций:

- "узнавание" гормона;

- преобразование и передачу полученного сигнала в клетку.

Каким образом белок-рецептор узнает ту молекулу гормона, с которой он может взаимодействовать?

Один из доменов белка-рецептора имеет в своем составе участок, комплементарный какой-то части сигнальной молекулы. Процесс связывания рецептора с сигнальной молекулой похож на процесс образования фермент-субстратного комплекса и может определяется величиной константы сродства.

Большинство рецепторов изучены недостаточно, потому что их выделение и очистка очень сложные, а содержание каждого вида рецепторов в клетках очень низкое. Но известно, что гормоны взаимодействуют со своими рецепторами физико-химическим путем. Между молекулой гормона и рецептором формируются электростатические и гидрофобные взаимодействия. При связывании рецептора с гормоном происходят конформационные изменения белка-рецептора и комплекс сигнальной молекулы с белком-рецептором активируется. В активном состоянии он может вызывать специфические внутриклеточные реакции в ответ на принятый сигнал. Если нарушен синтез или способность белков-рецепторов связываться с сигнальными молекулами, возникают заболевания - эндокринные нарушения. Есть три типа таких заболеваний:

1. Связанные с недостаточностью синтеза белков-рецепторов.

2. Связанные с изменением структуры рецептора - генетических дефекты.

3. Связанные с блокированием белков-рецепторов антителами.

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ НА КЛЕТКИ-МИШЕНИ.

В зависимости от строения гормона существуют два типа взаимодействия. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней. Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных - рецепторы находятся в наружной мембране.

Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют "ВТОРЫМИ ПОСРЕДНИКАМИ". Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а "вторые посредники" - нет.

Надёжность передачи сигнала обеспечивает очень высокое сродство гормона к своему белку-рецептору.

Что такое посредники, которые участвуют во внутриклеточной передаче гуморальных сигналов? Это циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок - кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы - ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.

Разберем более подробно механизмы действия гормонов и внутриклеточных посредников. Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:

1. АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ (ИЛИ ГУАНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ) СИСТЕМЫ

2. ФОСФОИНОЗИТИДНЫЙ МЕХАНИЗМ

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА.

Кроме основных элементов, из которых состоят белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты, человек должен получать с пищей другие химические элементы.

Основные элементы: C, O, H, N, S и P. Но, кроме этого, необходимы еще приблизительно 20 минеральных веществ.

Недостаток в том или ином минеральном веществе встречается редко, поскольку минеральные вещества в достаточном количестве содержатся в пище и питьевой воде. Но для некоторых минеральных веществ имеются эндемические зоны, которые характеризуются недостатком какого-либо минерального элемента (например, иода или фтора).

Минеральные вещества - это те вещества, которые остаются в золе после сжигания трупа. После сжигания трупа взрослого человека остается около 3 кг золы.

В настоящее время в нашем организме найдено около 70 различных элементов, исключая элементы трансуранового ряда.

Элементы, встречающиеся в организме, делят на:

а) МАКРОЭЛЕМЕНТЫ - их содержание составляет граммы, десятки или сотни граммов. Это Na, K, Ca, P, S, Cl.

б) МИКРОЭЛЕМЕНТЫ. Содержание их в организме исчисляется миллиграммами и десятками миллиграммов. Это Fe, Cu, Zn, Mo, Co, F, I, Br и некоторые другие. Для нас более важна другая классификация.

Минеральные элементы можно классифицировать и по их необходимости для жизнедеятельности организма.

Те элементы, которые абсолютно необходимы для организма и выполняют в нем специфические функции, называют "БИОЭЛЕМЕНТЫ".

Те элементы, функции которых в организме неизвестны, обозначаются как "СЛУЧАЙНЫЕ ПРИМЕСИ". Пример "случайной примеси" - золото (Au).

Минеральные вещества в организме распределены очень неравномерно. Самая твердая ткань нашего организма - это ткань зуба, в ней 98% минеральных веществ, а во внеклеточной жидкости содержится всего 0.5-1 % минеральных веществ. Фтора больше всего в зубной эмали, иода - в щитовидной железе, железа - в красном костном мозге. Большинство минеральных элементов концентрируется в отдельных тканях.

Равномерно распределены: Mg, Al, Br, Se.

РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ.

1. СТРУКТУРНАЯ РОЛЬ.

Эту роль выполняют не только нерастворимые соли в костной ткани и ткани зуба, но и, например, фосфор, входящий в состав фосфолипидов клеточных мембран.

2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ РОЛЬ

Сами минеральные вещества не являются для нас источниками энергии, так как выводятся из организма в той же форме, как и поступают. Но минеральные вещества являются необходимыми участниками процессов преобразования и превращения энергии в организме. Примеры: фосфор входит в состав макроэргов, железо - в состав цитохромов.

3. РЕГУЛЯТОРНАЯ РОЛЬ

Минеральные вещества участвуют:

а) в поддержании постоянства осмотического давления в крови и в клетках.

б) в поддержании постоянства pH крови и тканей

Это происходит благодаря существованию двух основных буферных систем организма:

а) бикарбонатная

б) фосфатная

Минеральные вещества входят в состав биорегуляторов нашего организма: ферментов, гормонов, витаминов.

Каждый из минеральных компонентов имеет свою роль и не может быть заменен другим.

СИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВЫХ МОНОНУКЛЕОТИДОВ.

Образуется сначала циклическая структура азотистого основания, а затем присоединяется рибозо-фосфат.

Первая реакция синтеза пиримидиновых монуклеотидов приводит к образованию карбамоилфосфата.

(из глутамина) NH3 + CO2 + 2АТФ (карбамоилфосфатсинтетаза)-> карбамоилфосфат

Одна из молекул АТФ является донором фосфата.

аспарагиновая к-та (Карбамоиласпартаттрансфераза) -> карбамоил-аспартат -> дигидроортовая к-та +H2O -> (НАД-> НАДН2) оротовая к-та -> (ФРПФ-> ФФ) оротидинмонофосфат (ОМФ) + СО2

Оротидинмонофосфат (ОМФ) является общим предшественником всех пиримидиновых мононуклеотидов.

ОМФ -> УМФ + СО2 -> (АТФ-> АДФ) УДФ -> (АТФ-> АДФ) УТФ -> (глн -> глу) ЦТФ

УДФ -> дезоксиуридиндифосфат

Карбамоиласпартаттрансфераза является ключевым ферментом синтеза пиримидиновых мононуклеотидов. Ингибируется по принципу обратной связи ЦТФ, а активируется - АТФ. Благодаря такой регуляции достигается необходимый баланс между пуриновыми и пиримидиновыми мононуклеотидами - то есть происходит перекрестная регуляция.

Тимидиновые мононуклеотиды необходимы для синтеза ДНК. Они должны содержать дезоксирибозу. В состав тимидина входит дезоксирибоза. Мононуклеотиды, содержащие дезоксирибозу синтезируются из рибонуклеотидов (содержащих рибозу). Субстратом для синтеза дезоксирибонуклеотидов является уридиндифосфат. Происходит восстановление рибозы в дезоксирибозу.

Фермент, катализирующий реакцию превращения рибонуклеотида в дезоксирибонуклеотид, обладает специфичностью к дифосфатной форме.

Источником протонов и электронов является НАДН2, а переносятся они специальным белком - тиоредоксином, который затем способен восстанавливаться.

У тимина имеется дополнительная метильная группа. Фермент, который переносит метильную группировку, специфичен к мононуклеотиду.

Источником метильной группы является метилТГФК. На этот фермент направлено действие некоторых лекарственных препаратов. Ингибиторы этого фермента тормозят синтез ДНК опухолевых клеток. Для создания эффективных ингибиторов используются антивитамины ТГФК. При ингибировании превращения фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую замедляется синтез ДНК.

Витамин В12 (цианкобаламин) входит в состав различных редуктаз. Редуктазы восстанавливают фолиевую кислоту до тетрагидрофолиевой, которая активирует деление клеток. В12 необходим для образования дезоксирибозы, а, следовательно, ДНК и нуклеопротеинов. В12 необходим для нормального роста, нормального функционирования нервной системы и кроветворения.

Дата добавления: 2015-08-02