Биохимия гормонов. Лекция №21

1. Лекция № 21 Биохимия гормонов

2. Гормо́ны (др.-греч. ὁρμάω — возбуждаю, побуждаю) — биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в

специализированных клетках желёз
внутренней секреции, поступающие в
кровь и оказывающие регулирующее
влияние на обмен веществ и
физиологические функции.
Гормоны служат гуморальными
(переносимыми с кровью) регуляторами
определённых процессов в различных
органах и системах.

3. Взаимосвязь регуляторных систем организма

4. Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ
1. Высокая биологическая активность
(физиологическая концентрация 10-12 ммоль)
– Концентрация гормонов в крови очень
мала, но их действие сильно выражено,
поэтому даже небольшое увеличение или
уменьшение уровня гормона в крови
вызывает различные, часто значительные,
отклонения в обмене веществ и
функционировании органов и может
привести к патологии

5. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ

2. Короткое время жизни, обычно от
нескольких минут до получаса, после чего
гормон инактивируется или разрушается.
Но с разрушением гормона его действие
не прекращается, а может продолжаться в
течение часов и даже суток.

6. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ

3. Дистантность действия Гормоны
вырабатываются в одних органах
(эндокринных железах), а действуют в
других (тканях мишенях).

7. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ

4. Высокая специфичность действия.
Гормон оказывает своё действие только после
связывания с рецептором. Рецептор – это сложный
белок-гликопротеин, состоящий из белковой и
углеводной частей. Гормон связывается именно с
углеводной частью рецептора. Причём строение
углеводной части имеет уникальную химическую
структуру и соответствует пространственному
строению гормона. Поэтому гормон безошибочно,
точно, специфично связывается только со своим
рецептором, несмотря на малую концентрацию
гормона в крови.

8. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРМОНОВ

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ:
1. по химическому строению
2. по биохимическим действиям,
биологическим функциям
3. по месту образования
4. по механизму действия
5. по функции гормонов

9. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ:

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ
ПО ХИМИЧЕСКОМУ СТРОЕНИЮ:

10. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ по химическому строению:

2. По биохимическим действиям,
биологическим функциям
различают 5 видов гормонов:
1.
2.
3.
4.
5.
гормоны, регулирующие обмен белков, углеводов,
липидов: инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол.
гормоны, регулирующие водно-солевой обмен в
организме: альдостерон, вазопрессин.
гормоны, регулирующие обмен ионов кальция и
фосфатов в организме: половые гормоны:
паратгормон, кальцитонин, кальцитриол.
гормоны, регулирующие репродуктивную функцию в
организме: половые гормоны (мужские и женские).
гормоны, регулирующие функции эндокринных
желез: АКТГ, тиреотропный, ЛГ, ФСГ, соматотропин,
меланотропный.

11. 1. Классификация гормонов и БАВ по химической структуре:

3. По месту образования гормонов:

12. 2. По биохимическим действиям, биологическим функциям различают 5 видов гормонов:

3. По месту образования гормонов:

13. 3. По месту образования гормонов:

4. По механизму действия гормонов:

14. 3. По месту образования гормонов:

5. По функции гормонов:
Эффекторные гормоны — гормоны, которые
оказывают влияние непосредственно на органмишень.
Тропные гормоны — гормоны, основной
функцией которых является регуляция синтеза
и выделения эффекторных гормонов.
Выделяются аденогипофизом.
Рилизинг-гормоны — гормоны, регулирующие
синтез и выделение гормонов аденогипофиза,
преимущественно тропных. Выделяются
нервными клетками гипоталамуса.

15. 4. По механизму действия гормонов:

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ФРАГМЕНТЫ В
СТРУКТУРЕ ГОРМОНОВ
1. Адресный фрагмент (гаптомер) – обеспечивает поиск
мест
специфического
действия,
избирательно
связывается с рецепторами клеток-мишеней, не
производит биологический эффект гормона;
2. Актон (эффектомер) – фрагмент, обеспечивающий
включение
гормональных
эффектов,
плохо
связывается с рецепторами клеток-мишеней;
3. Вспомогательный (дополнительный) фрагмент –
отвечает за:
- конформацию гормона;
- его стабильность;
- регулирует его активность;
- иммунологические свойства (видовая
принадлежность).

16. 5. По функции гормонов:

ПО СТЕПЕНИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К
ГОРМОНАМ КЛЕТКИ-МИШЕНИ ДЕЛЯТСЯ НА
ТРИ ГРУППЫ:
• Гормонзависимые – дифференцировка, рост и
функционирование зависит от присутствия гормона:
(АКТГ
кора надпочечников,
половые гормоны
половые органы)
• Гормончувствительные – дифференцировка, рост и
функционирование возможны без гормона, но в его
присутствии эти процессы значительно изменяются
(АКТГ
клетки мышц, жировой ткани)
• Гормоннезависимые (гормоннечувствительные) – в
физиологических концентрациях гормон влияния не
оказывает.
(Половые гормоны
клетки мышц
Кортикостероиды
клетки миокарда)

17. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ФРАГМЕНТЫ В СТРУКТУРЕ ГОРМОНОВ

ТИПЫ ЦИТОРЕЦЕПТОРОВ
ДЛЯ ГОРМОНОВ
Мембранные
(белково-пептидные
гормоны,
катехоламины)
Внутриклеточные
(стероидные и тиреоидные
гормоны)

18. По степени чувствительности к гормонам клетки-мишени делятся на три группы:

ЧЕРЕЗ МЕМБРАННЫЕ РЕЦЕПТОРЫ

19.

ЧЕРЕЗ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ

20. Через мембранные рецепторы

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
ЭНДОКРИННОЙ ФУНКЦИИ
1. Синтез и секреция гормона
2. Регуляция и саморегуляция
функции эндокринной железы
3. Транспорт
4. Взаимодействие с клеткоймишенью
5. Периферический метаболизм и
выведение

21. Через внутриклеточные рецепторы

ТИПЫ
СЕКРЕЦИИ
ГОРМОНОВ
(ОСВОБОЖДЕНИЕ ГОРМОНОВ ИЗ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ В ВЕНОЗНУЮ КРОВЬ ИЛИ
ЛИМФУ, ЧТО ПОДДЕРЖИВАЕТ ИХ УРОВЕНЬ В ЦИРКУЛИРУЮЩИХ ЖИДКОСТЯХ)
1. Освобождение гормона из клеточных секреторных
гранул, которые способны перемещаться в клетках
эндокринных желез (белково-пептидные гормоны,
катехоламины);
2. Освобождение гормона из белковосвязанной
формы (тиреоидные гормоны);
3. Относительно свободная диффузия гормона через
клеточные мембраны (стероидные гормоны).
Последний тип секреции наиболее сопряжен во
времени с процессом синтеза гормонов.

22. Физиологическая организация эндокринной функции

ТРАНСПОРТ ГОРМОНОВ
Форменные
элементы крови
15-20%
Плазма крови
80-85%
Гормонспецифические
белки
80%
КСГ – кортикосвязывающий глобулин
ССГ – секссвязывающий глобулин
ТСГ – тиреосвязывающий глобулин
ИСГ – инсулинсвязывающий глобулин
и др.
В свободном виде
10%
Гормоннеспецифические
белки
10%
Альбумины, α-кислый
гликопротеид, γ-глобулины,
трансферрин, трипсин и др.
Эритроциты
80%
Лейкоциты
20%

23. Типы секреции гормонов (освобождение гормонов из эндокринных желез в венозную кровь или лимфу, что поддерживает их уровень в

ТРАНСПОРТ ГОРМОНОВ

24. Транспорт гормонов

СВЯЗЫВАНИЕ ГОРМОНОВ С
ТРАНСПОРТНЫМИ БЕЛКАМИ

25. Транспорт гормонов

МЕТАБОЛИЗМ ГОРМОНОВ

26. Связывание гормонов с транспортными белками

МЕТАБОЛИЗМ ГОРМОНОВ

27. Метаболизм гормонов

МЕТАБОЛИЗМ ГОРМОНОВ

28. Метаболизм гормонов

ПЕРИФЕРИЧЕСКИЙ МЕТАБОЛИЗМ ГОРМОНОВ
РАЗЛИЧНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ
Стероидные
Восстановление
двойной связи в
кольце,
конъюгирование
Производные
аминокислот
Белковопептидные
Протеолиз
Гидроксилирование
углеродных атомов
Метилирование
гидроксила
(катехоламины,
мелатонин)
Деиодирование
(тиреоидные)
Окислительное
дезаминирование
(катехоламины)

29. Метаболизм гормонов

ДИНАМИКА И МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ
ГОРМОНАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ В КЛЕТКЕ
Начальные
(сек-до 2 часов)
Г
Г
+ Р
Р
Химическая
модификация
белков
Изменение
активности
белков
Эффекты
Ранние
(меньше 24 ч-48 ч)
Изменение
транскрипции
Изменение
трансляции
Эффекты
Поздние
(более 48 ч)
Изменение
репликации
Эффекты

30. Периферический метаболизм гормонов различной химической природы

СТРОЕНИЕ И БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВОПЕПТИДНЫХ ГОРМОНОВ
1. Пептидные гормоны синтезируются в процессе
трансляции из аминокислот. Некоторые пептидные гормоны это короткие пептиды; например, гормон гипоталамуса
тиреотропин - либерин - трипептид. Большинство гормонов
передней доли гипофиза - гликопротеины.
Некоторые пептидные гормоны являются продуктами общего
гена. Большинство полипептидных гормонов синтезируется в
виде неактивных предшественников - препрогормонов.
Образование активных гормонов происходит путем
частичного протеолиза.
2. Инсулин - полипептид, состоящий из двух полипептидных
цепей. Цепь А содержит 21 аминокислотный остаток, цепь В 30 аминокислотных остатков. Обе цепи соединены между
собой двумя дисульфидными мостиками. Молекула инсулина
содержит также внутримолекулярный дисульфидный мостик в
А-цепи.

31. Динамика и механизмы реализации гормональных эффектов в клетке

СХЕМА БИОСИНТЕЗА
БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫХ ГОРМОНОВ
Ген (ДНК)
Полирибосомы
Протеаза I
м-РНК
Пропрегормон
Пептид 1
Прогормон
Протеаза II
Гормон
Пептид 2
Низкомолекулярные гормоны синтезируются в цитоплазме под
влиянием соответствующих ферментов (которые в свою
очередь образуются по приведенной схеме, что
предопределяет видовую принадлежность гормона)

32. СТРОЕНИЕ И БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫХ ГОРМОНОВ

СХЕМА БИОСИНТЕЗА ИНСУЛИНА В
БЭТА-КЛЕТКАХ ОСТРОВКОВ ЛАНГЕРГАНСА
• Синтез пропреинсулина (ММ - 11,5 кД) на полирибосомах,
прикрепленных
к
наружной
поверхности
мембраны
эндоплазматического ретикулума (104-110 аминокислот)
N
23-24
добавочный пептид
30 (бэта-цепь)
32-37
21 (А-цепь)
C
вставочный
пептид
• пропреинсулин за счет добавочного N-пептида (23-24 в основном
гидрофобных аминокислот) проникает из ЭР в аппарат Гольджи
цитоплазмы - образование проинсулина
• вырезание вставочного пептида (32-37 аминокислот) из
проинсулина - образование инсулина (2-х цепочечная структура из
51 аминокислоты бэта и А-цепочек, соединенных двумя
дисульфидными связями, ММ -5,7 кД), включение в секреторные
гранулы

33. Схема биосинтеза белково-пептидных гормонов

1-образование сигнального пептида, 2- синтез пропреинсулина, 3отщепление добавочного пептида с образованием проинсулина и 4 –
транспорт в аппарат Гольджи, 5-превращение проинсулина в инсулин и
включение его в секреторные гранулы, 6-секреция инсулина

34. Схема биосинтеза инсулина в бэта-клетках островков Лангерганса

АНАБОЛИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ИНСУЛИНА
1. Начальные эффекты (в течении нескольких секундминут,
изменение трансмембранного транспорта,
фосфорилирование и дефосфорилирование белков,
активация и ингибирование ферментов)
2. Ранние, поздние эффекты (через несколько часов –
суток, активация синтеза РНК, ДНК, белков, усиление
пролиферации, дифференцировки, усиление синтеза
СТГ)
Инсулин наиболее всего активирует анаболические
процессы в мышцах, печени, почках, соединительной
ткани.
Кроме этого инсулин обеспечивает анаболизм белков
энергией за счет регуляции углеводного обмена.

35.

ГОРМОНЫ - ПРОИЗВОДНЫЕ ТИРОЗИНА
Из тирозина синтезируются;
гормоны мозгового слоя надпочечников
адреналин и норадреналин
йодсодержащие гормоны щитовидной железы.
1. В ходе синтеза адреналина и норадреналина
тирозин подвергается гидроксилированию,
декарбоксилированию и метилированию с
участием активной формы аминокислоты
метионина.
2. В щитовидной железе происходит синтез
йодсодержащих гормонов трийодтиронина и
тироксина (тетрайодтиронина).

36. Анаболические эффекты инсулина

СТРОЕНИЕ И БИОСИНТЕЗ
ЙОДТИРОНИНОВ
• Стимул – ТТГ гипофиза
• Необходим белок тиреоглобулин (Это гликопротеин, 115
остатков тирозина. Синтезируется в базальной части
клетки. Хранится во внеклеточном коллоиде.
J
ОН
ОН H O
2 2
ОН
J
J
J+
ОН
J
Конденсация
J
J
О
J
ОН
J

37. Гормоны - производные тирозина

БИОСИНТЕЗ ЙОДТИРОНИНОВ
ЭР - эндоплазматический ретикулум;
ДИТ - дийодтиронин;
Тг - тиреоглобулин;
Т3 - трийодтиронин,
Т4 - тироксин.
Тиреоглобулин синтезируется на
рибосомах, далее поступает в комплекс
Гольджи, а затем во внеклеточный
коллоид, где он хранится и где
происходит иодирование остатков
тирозина.
Этапы образование йодтиронинов:
1.
2.
3.
4.
5.
транспорт иода в клетки
щитовидной железы,
окисление йода,
йодирование остатков тирозина,
образование йодтиронинов,
транспорт йодтиронинов в кровь

38. Строение и биосинтез йодтиронинов

РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА И СЕКРЕЦИИ
ЙОДТИРОНИНОВ
1 - тиреотропин-либерин
стимулирует освобождение
ТТГ;
2 - ТТГ стимулирует синтез и
секрецию йодтиронинов;
3, 4 - иодтиронины тормозят
синтез и секрецию ТТГ
Йодтиронины регулируют
процессы двух типов:
1. рост и дифференцировку
тканей;
2. энергетический обмен.

39. биосинтез йодтиронинов

ЙОДТИРОНИНЫ
1. синтез и секреция регулируется гипоталамогипофизарной системой по принципу обратной
связи
2. стимул для секреции тиреолиберина и
тиреостатина – изменение концентрации
йодтиронинов в крови
3. метаболические эффекты дозозависимые
4. клетки-мишени для прямого действия – печень,
мышцы, костный мозг

40. Регуляция синтеза и секреции йодтиронинов

функцию
Na+-К+-АТФазы
транскрибирование
гена СТГ
Физиологические
концентрации
Т3 Т4
активируют
образование
рибосом и
митохондрий,
тканевое дыхание,
окислительное
фосфорилирование
рост и клеточную
дифференцировку
процессы
транскрипции,
поглощение
клетками
кислорода
Высокие концентрации [Т3 Т4]
- тормозят синтез белка, оказывают катаболические
эффекты, показателем чего служит отрицательный
азотистый баланс.
- разобщают
процессы тканевого дыхания и
окислительного фосфорилирования.

41. Йодтиронины

(в больших концентрациях)
Йодтиронины
(в физиологических
концентрациях)
+
Кортикостероиды
(кроме печени)
-
Биосинтез белка
печень, мышцы
+
+
+
Андрогены
(мышцы, костнохрящевой
аппарат, печень,
почки)
Соматомедины
Инсулин
(почки, печень,
соединительная
ткань)
+
+
СТГ
(хрящевая ткань,
мышечная,
костная)
-
Эстрогены
(половые органы,
сердце, печень,
почки, кожа)

42.

ЗАБОЛЕВАНИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
1. Гипотиреоз у новорожденных приводит к развитию
2.
3.
кретинизма
–
тяжелое,
необратимое
нарушение
умственного развития. Причина – недостаточность функций
щитовидной железы, заболевания гипофиза, гипоталамуса.
Гипотиреоз у взрослых – микседема. Наблюдается
снижение
основного
обмена,
скорости
гликолиза,
мобилизация гликогена, жиров, уменьшение мышечной
массы, теплопродукции.
Гипертиреоз – повышенная продукция йодтиронинов.
Отмечается увеличение размеров щитовидной железы,
увеличение концентрации Т3, Т4 в 2-5 раз и развитие
тиреотоксикоза. Признаки: увеличение основного обмена,
тахикардия, снижение массы тела (несмотря на повышенный
аппетит), потливость, увеличение температуры тела,
усиление процессов катаболизма, о чем свидетельствует
отрицательный азотистый баланс.

43.

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ БИОЛОГИЧЕСКИ
АКТИВНЫХ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ
1.
2.
3.
4.
5.
Глюкокортикоиды
Минералокортикоиды
Андрогены
Эстрогены
Гестогены

44. Заболевания щитовидной железы

Классификация стероидных гормонов по месту синтеза

45. Основные классы биологически активных стероидных гормонов

46.

БИОСИНТЕЗ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ
Печень
Ацетил-КоА
Холестерин
Холестерид
ЛПОНП
Ацил-КоА
Кровь
Эндокринная
железа
ЛПОНП
ЛНП
Цитоплазма
ЛНП
- кора надпочечников
- семенники
- яичники
- плацента
Холестерид
Эстераза
+
АКТГ
Ацил-КоА
+
Холестерин
Белок внутренней
мембраны митохондрий
(С-27) Холестерин-белок
Митохондрия
АКТГ
+
Прегненолон (С-21)
АКТГ
Кортикостероиды
+
Андрогены
Эстрогены