Интеграция и регуляция обмена веществ. Общие принципы интеграции метаболизма. Свойства гормонов, механизм их действия

1. Лекция № 10 Интеграция и регуляция обмена веществ. Общие принципы интеграции метаболизма. Свойства гормонов, механизм их

Пятигорский медико-фармацевтический институт — филиал государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального
образования «Волгоградский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации»
Лектор:
Доцент, к.ф.н.
Парфентьева Е.П.

2. План лекции:

Основные системы регуляции метаболизма и межклеточной коммуникации
o Иерархия регуляторных систем
Роль гормонов в регуляции обмена
веществ и функций
Классификация и номенклатура гормонов
Взаимодействие гормонов с рецепторами и механизмы передачи гормональных сигналов в клетки
o Рецепторы гормонов
o Общая характеристика рецепторов
o Регуляция количества и активности рецепторов
o Механизмы передачи гормональных сигналов в клетки
• Передача гормональных сигналов через мембранные рецепторы
• Передача сигналов через внутриклеточные рецепторы
• Передача сигналов через рецепторы, сопряжённые с ионными каналами
Качественные реакции на гормоны
Количественное определение гистамина

3. Основные системы регуляции метаболизма и межклеточной коммуникации

Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь
между отдельными клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют 4
основными системы регуляции (рис. 11-1).
1. Центральная и периферическая нервные системы через нервные импульсы и
нейромедиаторы;
2. Эндокринная система через эндокринная железы и гормоны, которые секретируются в
кровь и влияют на метаболизм различных клеток-мишеней;
3. Паракринная и аутокринная системы посредством различных соединений , которые
секретируются в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами либо
близжайших клеток, либо той же клетки( простогландины, гормоны ЖКТ, гистамин и
др.);
4. Иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).

4. Иерархия регуляторных систем

Системы регуляции обмена веществ и функций организма образуют 3
иерархических уровня:
Первый уровень-ЦНС. Нервные клетки получают сигналы из внешней
и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и
передают через синапсы, используя химические сигналы- медиаторы,
изменяющие метаболизм в эффекторных клетках.
Второй уровень- эндокринная система. Включает гипоталамус ,
гипофиз, периферические эндокринные железы (а также отдельные
клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при
действии соответствующего стимула.
Третий уровень- внутриклеточный. Его составляют изменения
метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути,
происходящие в результате:
Изменения активности ферментов путем
активации/ингибирования;
Изменения количества ферментов по механизму индукции или
репрессии синтеза белков или изменения скорости их разрушения;
Изменение скорости транспорта веществ через мембраны клеток.
Рис. 11-1. Системы регуляции метаболизма. А-эндокринная-гормоны
секретируются железами в кровь, транспортируются по кровеносному
руслу и связываются с рецепторами клеток-мишеней. Б-паракринная гормоны секретируются во внеклеточное пространство и связываются
с мембранными рецепторами соседних клеток; В-аутокринная гормоны секретируются во внеклеточное пространство и связываются
с мембранными рецепторами клеток, секретирующей гормон.

5. РОЛЬ ГОРМОНОВ В РЕГУЛЯЦИИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ФУНКЦИЙ

Интегрирующими регуляторами, связывающими различные регуляторные механизмы и метаболизм в разных
органах, являются гормоны. Они функционируют как химические посредники, переносящие сигналы,
возникающие в различных органах и ЦНС. Ответная реакция клетки на действие гормона очень разнообразна
и определяется как химическим строением гормона, так и типом клетки, на которую направлено действие
гормона.
В крови гормоны присутствуют в очень низкой концентрации. Для того чтобы передавать сигналы в клетки,
гормоны должны распознаваться и связываться особыми белками клетки - рецепторами, обладающими
высокой специфичностью.
Физиологический эффект гормона определяется разными факторами:
концентрацией гормона (которая определяется скоростью инактивации в результате распада гормонов,
протекающего в основном в печени, и скоростью выведения гормонов и его метаболитов из организма),;
его сродством к белкам-переносчикам (стероидные и тиреоидные гормоны транспортируются по
кровеносному руслу в комплексе с белками);
количеством и типом рецепторов на поверхности клеток-мишеней.
Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС
(рис. 11-2).

6. Рис. 11-2. Схема взаимосвязи регуляторных систем организма

1- синтез и секреция гормонов стимулируется внешними
и внутренними сигналами;
2- сигналы по нейронам поступают в гипоталамус , где
стимулируется синтез и секрецию рилизинг- гормонов;
3- рилизинг-гормоны стимулируют
(либерины)/ингибируют (статины) синтез и секрецию
тропных гормонов гипофиза;
4- тропные гормоны стимулируют синтез и секрецию
гормонов периферических эндокринных желез;
5- гормоны эндокринных желез поступают в кровоток и
взаимодействуют с клетками-мишенями;
6- изменение концентрации метаболитов в клеткахмишенях по механизму отрицательной обратной связи
подавляет синтез гормонов эндокринных желез и
гипоталамуса;
7- синтез и секреция тропных гормонов подавляется
гормонами эндокринных желез;
«+» - стимуляция синтеза и секреции гормонов;
«-» - подавление синтеза и секреции гормонов
(отрицательная обратная связь)

7.

Поддержание уровня гормонов в организме обеспечивает механизм отрицательной обратной
связи. Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях по механизму отрицательной
обратной связи подавляет синтез гормонов, действуя либо на эндокринные железы, либо на
гипоталамус. Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных
периферических желёз. Такие петли обратной связи действуют в системах регуляции гормонов
надпочечников, щитовидной железы, половых желёз.
Не все эндокринные железы регулируются подобным образом. Гормоны задней доли гипофиза
(вазопрессин и окситоцин) синтезируются в гипоталамусе в виде предшественников и хранятся в
гранулах терминальных аксонов нейрогипофиза. Секреция гормонов поджелудочной железы
(инсулина и глюкагона) напрямую зависит от концентрации глюкозы в крови.
В регуляции межклеточных взаимодействий участвуют также низкомолекулярные белковые
соединения - цитокины. Влияние цитокинов на различные функции клеток обусловлено их
взаимодействием с мембранными рецепторами. Через образование внутриклеточных
посредников сигналы передаются в ядро, где происходят активация определённых генов и
индукция синтеза белков. Все цитокины объединяются следующими общими свойствами:
• синтезируются в процессе иммунного ответа организма, служат медиаторами иммунной и
воспалительной реакций и обладают в основном аутокринной, в некоторых случаях паракринной
и эндокринной активностью;
• действуют как факторы роста и факторы дифференцировки клеток (при этом вызывают
преимущественно медленные клеточные реакции, требующие синтеза новых белков);
• обладают плейотропной (полифункциональной) активностью.

8. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ГОРМОНОВ

Все гормоны классифицируют по химическому
строению, биологическим функциям и механизму
действия.
1. Классификация гормонов по химическому
строению
3 группы: пептидные (или белковые), стероидные и
непептидные производные аминокислот (табл. 11-1).
2. Классификация гормонов по биологическим
функциям
По биологическим функциям гормоны можно
разделить на несколько групп (табл. 11-2). 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.

9. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОРМОНОВ С РЕЦЕПТОРАМИ И МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГОРМОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В КЛЕТКИ

Биологическое действие гормонов проявляется через их взаимодействие с рецепторами клетокмишеней. Для проявления биологической активности связывание гормона с рецептором должно
приводить к образованию химического сигнала внутри клетки, который вызывает специфический
биологический ответ, например изменение скорости синтеза ферментов и других белков или
изменение их активности. Мишенью для гормона могут служить клетки одной или нескольких тканей.
Воздействуя на клетку-мишень, гормон вызывает специфическую ответную реакцию. Например,
щитовидная железа - специфическая мишень для тиреотропина, под действием которого
увеличивается количество ацинарных клеток щитовидной железы, повышается скорость биосинтеза
тиреоидных гормонов. Глюкагон, воздействуя на адипоциты, активирует липолиз, в печени
стимулирует мобилизацию гликогена и глюконеогенез. Характерный признак клетки-мишени способность воспринимать информацию, закодированную в химической структуре гормона.

10. РЕЦЕПТОРЫ ГОРМОНОВ

действие гормона на клетку-мишень начинается с
взаимодействия с рецептором клетки. Концентрация
гормонов во внеклеточной жидкости очень низка (10^-6- 10^11 ммоль/л). Клетки-мишени отличают соответствующий
гормон от множества других молекул и гормонов благодаря
наличию на клетке-мишени соответствующего рецептора со
специфическим центром связывания с гормоном.

11. Общая характеристика рецепторов

Рецепторы пептидных гормонов и адреналина располагаются на поверхности клеточной мембраны. Рецепторы стероидных и
тиреоидных гормонов находятся внутри клетки. Причём внутриклеточные рецепторы для одних гормонов, например
глюкокортикоидов, локализованы в цитозоле, для других, таких как андрогены, эстрогены, тиреоидных гормоны, расположены в
ядре клетки .
Рецепторы по своей химической природе являются белками и, как правило, состоят из нескольких доменов.
В структуре мембранных рецепторов можно выделить 3 функционально разных участка. Первый домен (домен узнавания)
расположен в N-концевой части полипептидной цепи на внешней стороне клеточной мембраны; он содержит гликозилированные
участки и обеспечивает узнавание и связывание гормона. Второй домен - трансмембранный. У рецепторов одного типа,
сопряжённых с G-белками, он состоит из 7 плотно упакованных α-спиральных полипептидных последовательностей. У рецепторов
другого типа трансмембранный домен включает только одну α- спирализованную полипептидную цепь (например, обе βсубъединицы гетеротетрамерного рецептора инсулина α2β2). Третий (цитоплазматический) домен создаёт химический сигнал в
клетке, который сопрягает узнавание и связывание гормона с определённым внутриклеточным ответом. Цитоплазматический
участок рецептора таких гормонов, как инсулин, фактор роста эпидермиса и инсулиноподобный фактор роста-1 на внутренней
стороне мембраны обладает тирозинкиназной активностью, а цитоплазматические участки рецепторов гормона роста, пролактина
и цитокинов сами не проявляют тирозинкиназную активность, а ассоциируются с другими цитоплазматическими
протеинкиназами, которые их фосфорилируют и активируют.
Рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов содержат 3 функциональные области. На С-концевом участке полипептидной цепи
рецептора находится домен узнавания и связывания гормона. Центральная часть рецептора включает домен связывания ДНК. На
N-концевом участке полипептидной цепи располагается домен, называемый вариабельной областью рецептора, отвечающий за
связывание с другими белками, вместе с которыми участвует в регуляции транскрипции.

12. Регуляция количества и активности рецепторов

Концентрация рецепторов внутри клетки или на её поверхности и их сродство к данному гормону в
норме регулируются различными способами, а также могут меняться при заболеваниях или при
использовании гормонов или их агонистов в качестве лекарственных средств. Например, при
воздействии β-адренергических агонистов на клетки в течение нескольких минут в ответ на новое
добавление агониста прекращается активация аденилатциклазы, и биологический ответ исчезает.
Такое снижение чувствительности рецептора к гормону (десенситизация) может происходить в
результате изменения количества рецепторов по механизму понижающей регуляции. Гормон
связывается с рецептором, комплекс гормон-рецептор путём эндоцитоза проникает в клетку
(интернализуется), где часть рецепторов подвергается протеолитическому расщеплению под
действием ферментов лизосом, а часть инактивируется, отделяясь от других мембранных
компонентов. Это приводит к уменьшению количества рецепторов на плазматической мембране.
Например, в случае инсулина, глюкагона, катехоламинов это происходит в течение нескольких минут
или часов. При снижении концентрации гормона рецепторы возвращаются на поверхность клетки, и
чувствительность к гормону восстанавливается. Активность рецептора, т.е. его сродство к гормону,
может изменяться также в результате ковалентной модификации, главным образом путём
фосфорелирования. Концентрация внутриклеточных рецепторов может также регулироваться по
механизму индукции и репрессии.

13. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГОРМОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В КЛЕТКИ

По механизму действия гормоны можно разделить на 2 группы. К первой группе относят гормоны,
взаимодействующие с мембранными рецепторами (пептидные гормоны, адреналин, а также гормоны местного
действия - цитокины, эйкозаноиды). Вторая группа включает гормоны, взаимодействующие с внутриклеточными
рецепторами.
Связывание гормона (первичного посредника) с рецептором приводит к изменению конформации рецептора. Это
изменение улавливается другими макромолекулами, т.е. связывание гормона с рецептором приводит к сопряжению
одних молекул с другими (трансдукция сигнала). Таким образом, генерируется сигнал, который регулирует
клеточный ответ путём изменения активности или количества ферментов и других белков. В зависимости от
способа передачи гормонального сигнала в клетках меняется скорость реакций метаболизма:
• в результате изменения активности ферментов;
• в результате изменения количества ферментов (табл. 11-3).

14. Передача гормональных сигналов через мембранные рецепторы

Гормоны (первичные посредники), связываясь с рецепторами на поверхности клеточной мембраны, образуют комплекс гормон-рецептор,
который трансформирует сигнал первичного посредника в изменение концентрации особых молекул внутри клетки - вторичных посредников.
Вторичными посредниками могут быть следующие молекулы: цАМФ, цГМФ, ИФ3, ДАГ, Ca2+, NO.
Гормоны, взаимодействие которых с рецептором клетки-мишени приводит к образованию цАМФ, действуют через трёхкомпонентную систему,
которая включает белок-рецептор, G-белок и фермент аденилатциклазу. Образующийся под действием аденилатциклазы цАМФ активирует
протеинкиназу А, фосфорилирующую ферменты и другие белки (см. раздел 5). Известно более 200 различных G-белков, в структуре которых
обнаружены 3 субъединицы α, β и γ (см. раздел 5). В отсутствие гормона α-субъединица G-белка связана с ГДФ. Образование комплекса гормонрецептора приводит к конформационным изменениям α-субъединицы, замене ГДФ на ГТФ и отщеплению димера βγ от α-ГТФ. В случае
рецепторов, сопряжённых с Gs-белком, субъединица αs-ГТФ активирует аденилатциклазу (рис. 11-3).
В случае рецепторов, сопряжённых с Gi белком, субъединица αi-ГТФ ингибирует аденилатциклазу. В таблице 11-4 приведены примеры гормонов,
взаимодействие которых с соответствующим рецептором активирует или ингибирует аденилатциклазу.
Другая система, генерирующая цГМФ как вторичный посредник, сопряжена с гуанилатциклазой. Цитоплазматический домен такого типа
рецепторов обладает активностью гуанилатциклазы, которая катализирует реакцию образования цГМФ из ГТФ (подобно аденилатциклазе).
Молекулы цГМФ могут активировать ионные каналы либо активировать цГМФ-зависимую протеинкиназу G, участвующую в фосфорилировании
других белков в клетке. Например, фосфодиэстераза, которая гидролизует цАМФ до АМФ, активируется в результате фосфорилирования цГМФзависимой протеинкиназой.
Некоторые гормоны (например, вазопрессин или адреналин), образуя комплекс с соответствующими рецепторами (рецептор V1 для вазопрессина
и α1-рецептор для адреналина), через активацию соответствующих G-белков активируют фосфолипазу С, в результате чего в клетке появляются
вторичные посредники ИФ3, ДАГ. Молекула ИФ3 стимулирует высвобождение Ca2+ из ЭР. Кальций связывается с белком кальмодулином. Этот
комплекс активирует Са2+-кальмодулинзависимую протеинкиназу. Ионы кальция и ДАГ участвуют в активации протеинкиназы С

15. Таблица 11-3. Основные этапы передачи гормональных сигналов

Рис. 11-3. Передача гормональных сигналов через мембранные
рецепторы. ИФ3 - инозитол-3-фосфат; ДАГ - диацилглицерол; ФИФ2 фосфоинозитолбисфосфат; СТГ - соматотропный гормон.

16. Таблица 11-4. Активация и ингибирование аденилатциклазы гормонами

17.

Многие гормоны передают сигнал в клетку через рецепторы, которые либо обладают тирозинкиназной активностью,
либо связываются с цитоплазматическими белками, проявляющими активность тирозинкиназы. Связывание инсулина с
мембранным рецептором, который является тирозинкиназой и имеет центр фосфорилирования, инициирует
аутофосфорилирование и последующее фосфорилирование субстратов рецептора инсулина и других белков (см. разделы
5 и ниже подраздел III, Ж).
В случае взаимодействия, например, эпидермального фактора роста или инсулиноподобного фактора роста -1 с
мембранным рецептором сначала происходят димеризация рецептора и его активация. Активированный таким образом
гомодимер рецептора, участок которого на внутренней стороне мембраны обладает активностью тирозинкиназы,
фосфорилируется сам (аутофосфорилирование) и вызывает фосфорилирование других белков и ферментов, которые
участвуют в активации факторов транскрипции генов.
Некоторые гормоны (например, гормон роста, пролактин, интерферон, цитокины) взаимодействуют с мембранными
рецепторами, ассоциированными с цитоплазматическими протеин-киназами (так называемыми «Янус-киназами», или
киназами семейства JAK). Присоединение гормона вызывает димеризацию рецептора, присоединение Янус-киназ, их
аутофосфорилирование и активацию. Янус-киназы, в свою очередь, фосфорилируют рецептор по остаткам тирозина, в
результате чего рецептор связывается с другими белками, например, особыми белками - переносчиками сигнала и
активаторами транскрипции (ПСАТ, или STAT - от англ. signal transducer and activator of transcription - переносчик
сигнала и активатор транскрипции). Далее следует инициируемый тирозинкиназой каскад реакций фосфорилирования.
Белки STAT фосфорилируются, образуют димеры, транспортируются в ядро, где, связываясь со специфическими
участками ДНК, участвуют в регуляции транскрипции (рис. 11-4).

18.

Рис. 11-4. Механизм передачи сигнала через
мембранные рецепторы, ассоциированные с Янускиназами (JAK). 1 - гормон взаимодействует с
мембранным рецептором и вызывает димеризацию
рецептора. Янус-ки-назы (цитоплазматические
тирозинкиназы, имеющие два активных центра)
связываются с димером мембранного рецептора, что
приводит к их активации и аутофосфорилированию;
2 - янус-киназы (JAK) фосфорилируют димер
рецептора по остаткам тирозина; 3 - комплекс
фосфорилированного димера рецептора с Янускиназами связывает особые цитоплазматические
белки (STAT), которые фосфорилируются Янускиназами; 4 - фосфо-рилированные белки STAT
активируются, образуя димер; 5 - димер STAT
перемещается из цитозоля в ядро, связывается с
промоторным участком ДНК и индуцирует
транскрипцию генов.

19.

Сигнальной молекулой в клетке может служить также оксид
азота NO, образующийся в организме из аргинина при
участии фермента NO-синтазы, присутствующего в нервной
ткани, эндотелии сосудов, тромбоцитах и других тканях.
Молекула NO может быстро диффундировать через
мембрану эндотелиальных клеток, где она синтезируется, в
соседние клетки. Действие оксида азота кратковременно,
так как T1/2 NO колеблется в пределах 5-10 с. В крови
молекула существует примерно 100 мс, поскольку быстро
взаимодействует с молекулярным кислородом, образуя
нитрит, который далее превращается в нитрат и
экскретируется с мочой. В клетках-мишенях, например,
эндотелиальных клетках NO взаимодействует с входящим в
активный центр гуанилатциклазы ионом железа,
способствуя тем самым быстрому образованию цГМФ.
Увеличение концентрации цГМФ в клетках гладких мышц
вызывает активацию киназ, что в конечном итоге приводит
к расслаблению ГМК сосудов и последующему их
расширению. Механизм действия оксида азота объясняет
использование нитроглицерина в качестве лекарственного
препарата для снятия острых болей в сердце, поскольку
нитроглицерин - источник образующихся молекул NO,
которые и вызывают расслабление кровеносных сосудов и
увеличение притока крови в миокард.

20. Передача сигналов через внутриклеточные рецепторы

Стероидные и тиреоидные гормоны связываются с рецепторами внутри
клетки и регулируют скорость транскрипции специфических генов (рис.
11-5).
В отсутствие гормона внутриклеточные рецепторы связаны обычно с
другими белками в цитозоле или ядре. Например, рецепторы
глюкокортикоидов образуют в цитозоле комплекс с шапероном, что
препятствует связыванию рецептора с молекулой ДНК (рис. 11-6).
Взаимодействие гормона с центром связывания на С-концевом участке
полипептидной цепи рецептора вызывает конформационные изменения
и освобождение рецептора от шаперона. Происходит объединение 2
молекул рецептора с образованием гомодимера. Димер рецептора узнаёт
специфическую последовательность нуклеотидов, которая расположена в
промоторной области гена. Взаимодействие со специфическим участком
ДНК НРЕ (от англ. hormone response element, элемент, реагирующий на
воздействие гормона) обеспечивает центральный домен рецептора. Этот
домен содержит аминокислотную последовательность, образующую 2
«цинковых пальца». В каждом «цинковом пальце» атом цинка связан с 4
остатками цистеина (рис. 11-7).
В структуре одного «цинкового пальца» имеется последовательность
аминокислот, отвечающая за связывание с ДНК, а второй «цинковый
палец» содержит последовательность аминокислот, участвующую в
димеризации рецепторов. Взаимодействие комплекса гормон-рецептор с
определённой последовательностью нуклеотидов в промоторной части
ДНК приводит к активации транскрипции.
Рецепторы тиреоидных гормонов всегда связаны с ДНК. В отсутствие
гормонов соответствующие рецепторы ингибируют экспрессию генов.
Напротив, взаимодействие с гормоном превращает их в активаторы
транскрипции.

21.

Рис. 11-6. Регуляция активности рецептора стероидных гормонов. 1 - в отсутствие
гормона рецептор через гормонсвязывающий домен образует комплекс с
шапероном, что препятствует связыванию рецептора с молекулой ДНК; 2 - в
присутствии гормона рецептор освобождается от шаперона, образуется димер
рецептора, который присоединяется к молекуле ДНК и вызывает активацию
транскрипции.
Рис. 11-7. Структура центрального домена стероидного
гормона. 1 - аминокислотные остатки, участвующие в
связывании ДНК; 2 - область димеризации.
Центральный ДНК-связывающий домен содержит 2
«цинковых пальца». Атомы цинка связаны с
аминокислотной последовательностью через остатки
цистеина. Функциональные области 1 и 2 отвечают
соответственно за связывание ДНК и димеризацию
рецептора.

22. Передача сигналов через рецепторы, сопряжённые с ионными каналами

Рецепторы, сопряжённые с ионными каналами, являются интегральными
мембранными белками, состоящими из нескольких субъединиц. Они
действуют одновременно как ионные каналы и как рецепторы, которые
способны специфически связывать с внешней стороны эффектор,
изменяющий их ионную проводимость. Эффекторами такого типа могут
быть гормоны и нейромедиаторы (см. рис. 11-3).
Известны рецепторы для ряда гормонов, ассоциированных с ионными
каналами, и большинства медиаторов, среди которых наиболее изучен
рецептор ацетилхолина. Рецептор ацетилхолина состоит из пяти
цилиндрообразных субъединиц, расположенных в мембране параллельно
друг другу: α2, β, γ, δ. Между ними вдоль оси цилиндров находится
заполненный молекулами воды канал. Каждая субъединица рецептора
состоит из большого количества гидрофобных аминокислотных остатков.
Кроме этого, все субъединицы содержат один спирализованный
трансмембранный фрагмент, аминокислотные радикалы которого
(полярные незаряженные аминокислотные остатки, в основном серин и
треонин) выстилают центральный канал рецептора изнутри. В средней
части субъединиц, обращённой к каналу, локализованы остатки лейцина.
В присутствии ацетилхолина боковые взаимодействия между
субъединицами поддерживают канал в открытом состоянии и создают
возможность для транспорта ионов. В отсутствие ацетилхолина в
результате изменения ориентации субъединиц относительно друг друга
канал закрывается, так как выступающие внутрь канала остатки лейцина
образуют плотное гидрофобное кольцо, блокируя движение
гидратированных ионов в этой области (рис. 11-8).
Рис. 11-8. Схема строения рецептора ацетилхолина. А закрытый канал рецептора в отсутствие ацетилхо-лина; Б открытый канал рецептора в присутствии ацетилхолина.
Трансмембранные спирализованные участки всех 5
субъединиц содержат полярные незаряженные радикалы
аминокислот; гидрофобные остатки лейцина (Л),
локализованные в середине каждого спирализованного
гидрофильного участка, выступают в центральную часть
канала и препятствуют движению ионов.

23. Качественные реакции на гормоны

Качественные реакции на инсулин.
Цветные реакции на инсулин,
которые доказывают его белковую
природу:
а) биуретовая реакция;
б) ксантопротеиновая реакция на
циклические аминокислоты
(фенилаланин, тирозин и
триптофан);
в) реакция на слабосвязанную серу
(цистеин, цистин).

24. 1. Биуретовая реакция

Ход работы: к 5 каплям инсулина добавить 5 капель 10% раствора едкого натра и 1 каплю (избыток
мешает чтению результатов реакции!!!) 1% раствора сернокислой меди. Жидкость окрашивается в
фиолетовый цвет.

25. 2. Ксантопротеиновая реакция

Ход работы: к 5 каплям инсулина добавить З
капли концентрированной азотной кислоты;
образуется осадок белка, который при
осторожном нагревании на водяной бане
окрашивается в желтый цвет. К охлажденной
пробе (!!!) добавляют избыток аммиака появляется оранжевое окрашивание вследствие
образования хиноидного производного тирозина.

26. 3. Реакция Фоля на слабосвязанную серу

Ход работы: вначале денатурируют белок,
добавляя к 5 каплям раствора инсулина 1%
раствор уксуснокислого свинца по каплям
до выпадения осадка. Затем также по
каплям добавляют 10% раствор NaOH до
полного просветления жидкости
(растворение осадка денатурированного
белка). Пробирку нагревают в кипящей
водяной бане, пока раствор не окрасится в
темный (черный) цвет за счет образования
осадка сульфида свинца.

27. Качественные реакции на адреналин.

Обусловленные наличием кольца
пирокатехина в его молекуле.
1. Реакция с хлорным железом:
адреналин, в молекулу которого
входит фенольное кольцо, образует с
хлорным железом соединение типа
фенолята.
Ход работы: в пробирку внести 2 - 3
капли раствора адреналина (1:10) и 1
каплю 1% раствора хлорного железа.
Жидкость окрашивается в изумруднозеленый цвет, переходящий при
стоянии в желтый.

28. 2. Реакция с йодатом калия (KIO3)

продукты хиноидного окисления
адреналина окрашивают раствор
адреналина в цвета от розового до
бурого. В условиях опыта адреналин
окисляется а пигментом - галохром,
имеющий красно-фиолетовую окраску.
Ход работы: в пробирку внести 2 - 3
капли раствора адреналина (1:10), 2
капли 1% раствора йодата калия и 2
капли 10% раствора уксусной кислоты.
При легком нагревании появляется
красно-фиолетовое окрашивание.

29. 3. Диазореакция

при взаимодействии адреналина
с диазореактивом образуется
азокраситель красного цвета.
Ход работы: в пробирку внести З
капли 1% раствора
сульфаниловой кислоты, 3 капли
5% раствора азотистокислого
натрия, 5 капель адреналина (1:10)
и 3 капли 10% раствора
углекислого натрия. Жидкость
окрашивается в красный цвет.

30. Количественное определение гистамина

Количественное определение гистамина в крови по методу Н.В. Климинкиной и с.И. Плитмана
Принцип. Метод базируется на взаимодействии гистамина с диазотованным п-нитроанилином с
образованием соединений оранжево-красного цвета.
Ход работы. Кровь, из которой предварительно осадили белки 10% раствором трихлоруксусной
кислоты, для экстракции гистамина выдерживают в холодильнике на протяжении суток, фильтруют
через бумажный фильтр. В одну пробирку отмеривают 2 мл фильтрата (опыт), в другую – 0,2 мл
стандартного 200 мкмоль/л раствора гистамина и 1,8 мл воды (стандарт). В обе пробирки прибавляют
по 3 мл воды и 1 мл 4% натрия нитрата. Пробирки тщательно встряхивают и кипятят на водяной бане 2
мин, затем охлаждают под струей водопроводной воды и прибавляют по 1 мл диазотованного пнитроанилина (готовят перед применением из 0,1% раствора п-нитроанилина в 0,1 моль/л растворе
хлоридной кислоты, прибавляя к 10 мл охлажденного раствора 1 мл 4% натрия нитрата). Тщательно
перемешивают пробы и доводят их рН до 10,0 по универсальной бумаге, прибавляя 1,5 мл, а затем 0,5 мл
20% натрия карбоната. Содержимое пробирок перемешивают, охлаждают под струей водопроводной
воды и прибавляют 2-3 капли 20% натрия гидроксида до появления окраски. Экстинкцию опытной и
стандартной проб измеряют на ФЭК при длине волны 520-540 нм (зеленый светофильтр) в 5 мм кювете
против контроля (10 мл воды, по 2 мл растворов натрия нитрата и диазотованного п-нитроанилина, 4
мл раствора натрия карбоната), перемешивают и прибавляют 0,6 мл раствора натрия гидроксида.
Содержание гистамина (Х) в мкмоль/л рассчитывают по формуле:
Х = (Еоп.×200)/Ест., где Еоп. - экстинкция опытной пробы; Ест. - экстинкция стандартной пробы; 200 концентрация стандартного раствора гистамина, мкмоль/л.

31. Спасибо за внимание!