Тема:Гормоны Строение, классификация гормонов по строению. Общие свойства гормонов. Механизмы действия гормонов. - презентация

1

2 Тема:Гормоны Строение, классификация гормонов по строению. Общие свойства гормонов. Механизмы действия гормонов.

3 Щитовидная железа Т 3,тироксин, кальцитонин ТИМУС тимозин ГИПОТАЛАМУС окситоцин, вазопрессин ЭПИФИЗ мелатонин Паращитовидная железа паратгормон АДЕНОГИПОФИЗ СТГ, ТТГ, АКТГ, ФСГ, ЛГ, ЛТГ, пролактин Сердце : натрий уретич. фактор, НАДПОЧЕЧНИКИ катехоламины, кортикостероиды, андрогены ПОЧКИ Эритропоэтин,ренин, простагландин т.б. ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНЫЙ ТРАКТ Гастрин,секретин, Холецистокинин и т.д. ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ инсулин,глюкагон Яичник и яичко Эстрадиол, прогестерон,тестостерон, релаксин,ингибин, хорион гонатропты гормон Адипоциты Лептин, адипонектин

4 Липиды играют важную роль в репродуктивных процессах. Что известно о связи половых гормонов с жировой тканью? В жировой ткани андрогены превращаются в эстрогены. Так образуется около одной трети всех эстрогенов, циркулирующих в крови женщин, в до климактерический период, большая часть в послеклимактерический период.половых гормонов жировой тканью андрогены эстрогены От содержания жира в организме зависит и активность находящихся в крови гормонов. У полных женщин в крови понижена концентрация глобулина связывающего половые гормоны, и, таким образом, повышена концентрация активных гормонов.глобулина связывающего половые гормоны В настоящее время установлено, что для того, чтобы у женщины наступили нормальные менструальные циклы, а, следовательно, и способность к деторождению, в ее организме должно быть некоторое минимальное количество жира.менструальные циклы жира Если в результате недостаточного питания, диеты или больших физических нагрузок количество жира не достигает некоторой пороговой величины, то наступление первой менструации ( менархе) может задержаться вплоть до 20-ти летнего возраста. При похудении на 10-15% от нормального веса тела даже при нормальных менструациях может не происходить овуляция. Возможно и полное прекращение менструаций (аменорея). Эти изменения обратимы. При восстановлении нормального веса детородная функция восстанавливается.наступление первой менструации менархе овуляция аменорея У современных женщин при достижении зрелого возраста более одной четверти веса тела составляет жир (около 16 кг, энергетический запас 144 тыс. ккал.). Для вынашивания ребенка нужно тыс. ккал, а для вскармливания ккал в день, что гораздо больше, чем нужно для поддержания других жизненных процессов. Вероятно, невозможность деторождения у женщин, не имеющих достаточных жировых запасов для успешного рождения и вскармливания ребенка, была выработана в процессе естественного отбора. При чрезмерном ожирении у женщин, как и при недостатке жира тоже наблюдается аменорея и бесплодие. Показано, что самое существенное изменение состава тела, в период быстрого увеличения массы перед менархе, это увеличение количества жира. В среднем у девочек в период полового созревания количество жира увеличивается на 120% (5-10 кг), тогда как безжировая масса тела возрастает только на 44%. Если в начале периода созревания отношение безжировой массы тела к жиру составляет 5:1, то к менархе оно составляет 3:1. Ко времени менархе в организме девочек на долю воды приходится 55%, а доля жира составляет 24% массы тела. У девочек, которые не набрали 17% жира или 59,8% воды, менструация не наступает. У 18-ти летних девушек для протекания нормальных менструаций должно быть не менее 22% жира.

5 Гиперинсулинизм, гиперфункция коры надпочечников, гипотиреоз снижение продукции СТГ, гипофункция половых желез, гиперпродукция адренокортикотропина – сами по себе могут играть важную роль в развитии ожирения. Однако, даже если секреция указанных гормонов является нормальной, но находится на верхней или нижней границе нормы, в условиях переедания такие состояния могут сыграть роль фактора, помогающего ожирению. Особое значение в генетической регуляции жирового обмена имеет лептин.

6

7 РОЛЬ ГОМОНОВ В РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА Для нормального функционирования организма необходима взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют: нервная система (центральная и периферическая) через нервные импульсы и нейромедиаторы; эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, которые синтезируются специализированными клетками этих желез, выделяются в кровь и транспортируются к различным органам и тканям; паракринная и аутокринная системы посредством различных соединений, которые секретируются в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами либо близлежащих клеток, либо той же клетки (простагландины, гормоны желудочно-кишечного тракта, гистамин и др.); иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).

8

9 Синтез и секреция гормонов стимулируется внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС. Эти сигналы по нервным связям поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных гормонов (так называемых рилизинг-гормонов) - либеринов и статинов. Либерины и статины транспортируются в переднюю долю гипофиза, где стимулируют или тормозят синтез тропных гормонов. Тропные гормоны гипофиза стимулируют синтез и секрецию гормонов периферических эндокринных желез, которые поступают в общий кровоток. Некоторые гипоталамические гормоны сохраняются в задней доле гипофиза, откуда секретируются в кровь (вазопрессин, окситоцин).

10 КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕГУЛЯЦИИ СЕКРЕЦИИ ГОРМОНОВ? Секреция большинства гормонов регулируется по принципу отрицательной обратной связи, т.е. накопление гормонов периферических желез тормозит секрецию рилизинг-факторов гипоталамуса и тропных гормонов гипофиза. Наиболее клинически значимо это проявляется в отношении регуляции стероидных гормонов. Подавляющее действие на активность эндокринных желез может оказывать и результат ответа клеток-мишеней. Существуют эндокринные железы для которых отсутствует регуляция тропными гормонами – паращитовидная железа, мозговое вещество надпочечников, ренин-альдостероновая система и поджелудочная железа. Они контролируются нервными влияниями или концентрацией определенных веществ в крови.

11 Гормоны можно классифицировать по химическому строению, растворимости, локализации их рецепторов и влиянию на обмен веществ. Белковый обмен Инсулин, СТГ, АКТГ и кортизол, ТТГ и тироксин, половых желез Липидно-углеводный обмен Инсулин, СТГ, АКТГ и кортизол, ТТГ и тироксин, адреналин, глюкагон, половых желез, гиперпродукция адренокортикотропина – сами по себе могут играть важную роль в развитии ожирения

12 Классификация по влиянию на обмен веществ ГОРМОНЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА НОРМАЛЬНЫЙ РОСТ СТГ ТИРЕОИДНЫЙ ГОРМОН ЭСТРОГЕНЫ И АНДРОГЕНЫ ИНСУЛИН КОРТИЗОЛ Водно-солевой обмен Альдостерон, АДГ, предсердный натрийуретический фактор, Обмен кальция и фосфора Кальцитонин, паратгормон, кальцитриол

13 Классификация гормонов по механизмам действия 1 механизм через цАМФ: кортикотропинрилизинг гормон (повышает цАМФ), соматостатин (снижает цАМФ); тропные гормоны гипофиза кроме гормона роста и пролактина; вазопрессин; глюкагон, паратгормон, кальцитонин, катехоламины 1 механизм через цГМФ – предсердный натрийуретический фактор и оксид азота 1 механизм через кальций и ДАГ-ИТФ: тиротропинрилизинг гормон, гонадотропинрилизинг гормон, окситоцин, катехоламины 2 механизм – через внутриклеточные рецепторы - стероидные гормоны, кальцитриол, ретиноевая кислота, тиреоидные гормоны 3 механизм через киназной-фосфатазный каскад: инсулин, гормон роста и пролактин

14 Общие свойства гормонов Для всех гормонов характерна большая специфичность действия и высокая биологическая активность. Гормоны содержатся в крови в чрезвычайно малых количествах (10 -9, г/л), но оказывают мощное воздействие ; все гормоны проявляют свое действие через рецепторы

15 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА, РЕГУЛИРУЕМЫЕ ГОРМОНАМИ: Метаболизм – ( накопление, распределение и выделение энергии, выработка тепла); Сохранение внутренней среды (объем внеклеточной жидкости, кровяное давление, баланс электролитов и т.д.); Рост и развитие организма (половая дифференциация, вторичные половые признаки, скорость роста); Репродукция (менструальный цикл, овуляция, сперматогенез, беременность, лактация);

16 МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ. гормоны регулируют метаболизм через изменение активности ферментов по механизму действия подразделяются на 3 группы: Гормоны, изменяющие активность внутриклеточных ферментов путем их модификации Гормоны, изменяющие активность внутриклеточных ферментов путем изменения скорости синтеза ферментов Гормоны, изменяющие проницаемости плазматической мембраны

17 Третий уровень - внутриклеточный - составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути, происходящие в результате: изменения активности ферментов путем активации или ингибирования; изменения количества ферментов по механизму индукции или репрессии синтеза белков или изменения скорости их деградации; изменения скорости транспорта веществ через мембраны клеток.

18 МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ ЗАВИСЯТ ОТ РАСПОЛОЖЕНИЯ ИХ РЕЦЕПТОРОВ

19 Рецепторы гормонов Начальный этап в действии гормона на клетку- мишень - взаимодействие гормона с рецептором клетки. Рецепторы пептидных гормонов и адреналина располагаются на поверхности клеточной мембраны. Рецепторы стероидных гормонов находятся внутри клетки. Причём внутриклеточные рецепторы для одних гормонов, например глюкокортикоидов, локализованы в цитозоль, для других, таких как андрогены, эстрогены,расположены в ядре клетки

20 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 кон-формации 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

21

22

23

24 Эти гормоны связываются с рецепторами, расположенными на поверхности клеток (в плазматической мембране) и действуют через вторичные посредники (мессенджеры): А) цАМФ; б) ц.ГМФ. в) через ионы кальция и фосфатидилинозитол

25

26 При мембранно-клеточном механизме гормон не проникая в клетку, а влияет на ее обмен через своего посредника (вторичного мессенджера).

27 Вторичные посредники : цАМФ ; цГМФ ; Са 2+ ; инозитолтрифосфат (ИФ 3 ); диацилглицерин (ДАГ)

28

29 Аденилатциклазная система состоит из трех частей: I УЗНАЮЩАЯ ЧАСТЬ ;РЕЦЕПТОР II сопрягающий белок G-БЕЛОК. IIIкаталитическая, ФЕРМЕНТ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗА. аденилатциклаза АТФ ц АМФ + пирофосфат

30 A A

31 ц.АМФ взаимодействует с протеинкиназой А, Протеинкиназа А фосфорилирует ряд ферментов, белки рибосом, ядер, мембран Т.о., под действием гормонов, действующих через ц-АМФ, ускоряется гликогенолиз, липолиз, синтез белков, транспорт ионов, секреция эндокринных и экзокринных желез.

32 Фосфорилирование ядерных белков ( транскрипция). Фосфорилирование рибосомальных белков (трансляция). Фосфорилирование белков мембран повышает их проницаемость для ряда веществ, в частности для ионов.

33 один гормон - рецепторный комплекс ц-АМФ, ц-АМФ -100 протенкиназ, одна протеинкиназа ферментов. Отсюда одна молекула гормона способствует активации 50 млн. ферментов.

34

35 По первому механизму действуют кроме инсулина гормоны белково-пептидной природы и катехоламины

36 Глюкагон, действуя по I-му механизму через цАМФ, способствует фосфорилированию гликогенсинтетазы и переводит ее в неактивную форму. фосфорилирование фосфорилазы ведет к повышению ее активности. Однако фосфорилирование гликогенсинтетазы приводит, наоборот, к торможению ее активности.

37

38 ATP Протеинкиназа Катализдік суббірліктер Активті катализдік суббірліктер Фосфорилиров белки Реттеуші суббірліктер Реттеуші суббірліктер cAMP cAMP Гормон рецептор аденилатциклаза Клеточная мембрана cAMP cAMP cAMP

39 гормон Рецептор (в Мембране) вторичные мессенджеры ( цАМФ, цГМФ, Са 2+, ИФ-3, ДАГ) G - белок Фермент (аденилатциклаза гуанилатциклаза,фосфолипаза С) Фосфорилирование Белков Изменение активности Ферментов Протеинкиназы ( А, G,С) АТФ АДФ

40 Гуанилатциклазный механизм Гуанилатциклаза имеет мембраносвязанную и растворимую (цитозольную) формы Мембраносвязанная форма фермента активируется через, предсердным натрий-уретическим фактором Растворимая форма гуанилатциклазы (цитозольная) активируется через нитровазодилататоры, активные формы кислорода (например, оксид азота) : Гуанилатциклазный механизм передачи сигнала в общих чертах схож с аденилатциклазным: после появления какой- либо сигнальной молекулы сигнал воспринимается ферментом гуанилатциклазой и далее передается при помощи вторичного мессенджера цГМФ. Он воздействует на протеинкиназу G, которая фосфорилирует определенные белки, чем изменяет активность клетки. гуанилатциклаза ГТФ ц ГМФ + пирофосфат

41 G

42

43

44

45

46 Фосфодиэстераза ( ФДЭ) превращает ц-АМФ в адениловую кислоту. фосфорилированные ферменты под влиянием протеинфосфатаз инактивируются Каким же образом прекращается сигнал гормона :

47 Кальций-кальмодулиновая и фосфатидилинозитидная система Принцип работы этого механизма совпадает с предыдущим, но вместо аденилатциклазы служит фосфолипаза С. Фосфолипаза С расщепляет мембранный фосфолипид фосфатидилинозитолдифосфат (ФИФ2) до вторичных мессенджеров инозитолтрифосфата (ИФ3) и диацилглицерола (ДАГ). Инозитолтрифосфат открывает кальциевые каналы в эндоплазматическом ретикулуме, что вызывает увеличение концентрации ионов Cа 2+. Диацилглицерол совместно с ионами Са 2+ активирует протеинкиназу С. Протеинкиназа С фосфорилирует ряд ферментов и в целом участвует в процессах клеточной пролиферации. Накопление ионов Са 2+ в цитоплазме вызывает активацию определенных кальций-связывающих белков (например, кальмодулина).

48 Са 2+, поступающий в цитоплазму из внешней среды или из внутриклеточных депо, взаимодействует с Са 2+ -зависимой кальмодулинкиназой. Кальций связывается с регуляторной частью фермента, каковой является кальцийсвязывающий белок – кальмодулин, при этом происходит активация фермента.

49

50

51 2. Цитозольный (или ядерный) механизм. Некоторые гормоны, такие как стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы, по свойствам являются гидрофобными Эти гормоны связываются с внутриклеточными рецепторами: цитозольными, ядерными или рецепторами органоидов Они проникают через клеточную мембрану в цитозоль и соединяются с внутриклеточными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор проникает в ядро клетки, где избирательно влияет на активность генома, это приводит к снижению или активации синтеза определенных ферментов, что приводит к изменению скорости или направления определенных реакций.

52

53 3. Мембранный тип. При взаимодействии гормона с клеточной мембраной изменяется ее проницаемость для определенных веществ. под действием инсулина активируются системы транспорта глюкозы и она начинает активно проникать в клетку.. Инсулин, тироксин–Т 4

54

55