Параграф 91. Регулируемость и гормоны

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии 91:
«Регулируемость и гормоны».

См. п.6-8 и файл «91 ТАБЛИЦА», п. 40, 99 и 107.

Содержание параграфа 91:

91. 1. Регулируемость как свойство живых организмов.
Что такое регулируемость?
Почему живым организмам нужна регулируемость?
За счёт чего можно менять скорость процессов в живых организмах?
Под влиянием чего происходит изменение скорости процессов в клетках?
Координация
Интеграция (объединение)

91. 2. Виды и значение обратных связей. См. п.6, 7, 100, 105.2.
91. 3. Гормоны как межклеточные регуляторы, их роль.
Определение гормонов.
91. 4. Анатомо-физиологическая классификация гормонов и видов регуляций.
Классификация нейрогормонов.
Основные нейромедиаторы. п.93.

91. 5. Классификация гормонов по широте действия.
91. 6. Химическая классификация гормонов.

91. 1. Регулируемость как свойство живых организмов.
См. п. 6.
Что такое регулируемость?

Это свойство живых организмов,
заключающееся в том, что скорость процессов в живых организмах может регулироваться,
то есть целенаправленно меняться – ускоряться или замедляться,
под действием определённых факторов,
которые играют роль регуляторов.

Почему живым организмам нужна регулируемость?

Процессы в клетках должны регулироваться
для того, чтобы соответствовать потребностям клетки,
а в многоклеточном организме –
соответствовать и потребностям всего организма.

Например, при снижении количества АТФ в клетке
ей нужно активировать процессы, которые дают АТФ.
Иначе дефицит АТФ приведёт к гибели клетки.
Активатором этих процессов синтеза АТФ является АДФ (см.п.22 и 24),
который связывается с белками,
осуществляющими процессы синтеза АТФ,
в результате чего эти белки активируются
(из-за изменения конформации – п.58).
При снижении концентрации глюкозы в крови
должен усилиться синтез глюкозы в печени
для питания глюкозой головного мозга и эритроцитов.

За счёт чего можно менять скорость процессов в живых организмах?

Процессы в живых организмах регулируются за счёт того, что
многие процессы осуществляются БЕЛКАМИ,
активность которых может меняться
при связывании с белками веществ-регуляторов
и под действием ряда других факторов.

В результате изменения КОНФОРМАЦИИ белков – п.58. и п.6.
Кроме того, может меняться не активность белков,
а количество белков, осуществляющих процесс –
в результате изменения скорости синтеза белка или распада белков – п.6 и 85.

Под влиянием чего происходит
изменение скорости процессов в клетках?

Изменение скорости процессов в организме
(и регуляция процессов) происходит
под влиянием определённых веществ.

Молекулы веществ, выполняющих функции регуляторов,
 связываются с молекулами белков,
которые осуществляют процессы.

Это связывание веществ-регуляторов с белками
приводит к изменению конформации белков,
а изменение конформации белков
приводит к изменению активности белков.

Благодаря особенностям строения белков
с ними связываются строго определённые вещества-регуляторы,
которые определённым образом меняют активность белков.

Эта способность белков связывать определённые вещества называется СПЕЦИФИЧНОСТЬЮ.

Координация
 – это ПРИВЕДЕНИЕ скорости процессов в отдельных клетках организма
В СООТВЕТСТВИЕ в потребностями всех остальных клеток, всего организма.

Например, скорость синтеза глюкозы в печени (глюконеогенез п.33)
повышается при снижении концентрации глюкозы в крови.
Благодаря этому концентрация глюкозы в крови
поддерживается на нормальном уровне,
и клетки мозга не испытывают дефицита глюкозы (п.37).

Координация скоростей процессов возможна за счёт того,
что скорость процессов в организме можно менять,
то есть за счёт регулируемости процессов,
которая возможна за счёт способности белков менять свою активность (п.58).

Интеграция (объединение)

– это процессы, за счёт которых
множество клеток организма
объединяются (интегрируются) в единую систему
и работают так, чтобы организм мог благополучно существовать.

В этой единой системе каждая клетка выполняет свои функции,
которые регулируются в соответствии с потребностями организма.

Например, клетки печени синтезируют множество веществ, нужных организму,
а также осуществляют обезвреживание токсичных веществ (п.117).
Клетки эндокринных желёз синтезируют гормоны.
В-лимфоциты осуществляют синтез антител. И т.д.

91. 2. Виды и значение обратных связей. См. п.6, 7, 100, 105.2.

Организму нужно, чтобы
при образовании достаточного количества определённого вещества
дальнейшее увеличение количества этого вещества прекращалось.

Например, при накоплении достаточного количества жира
в белой жировой ткани
должно прекратиться дальнейшее накопление жира
и образование новых молекул жира
(за счёт снижения скорости синтеза жира и подавления аппетита).
Иначе жира может накопиться слишком много, что ведёт к ожирению – п.44 3.

Это прекращение ОБРАЗОВАНИЯ продукта химической реакции
(после того, как появилось достаточное количество этого продукта)
происходит под влиянием самого продукта
(за счёт связывания молекул продукта
с ключевыми ферментами процесса,
при котором образуется продукт).

Так же организму нужно, чтобы могли прекращаться многие другие процессы
после того, как будет достигнут нужный результат процессов.

Например, при снижении артериального давления до нормы
нужно прекратить дальнейшее снижение артериального давления,
чтобы оно не снизилось слишком сильно (чтобы не возник коллапс).

Это прекращение процессов
после достижения результатов процессов
часто происходит под влиянием самого результата процесса,
что и называется отрицательной обратной связью.

Обратной – потому что регулятором является РЕЗУЛЬТАТ.
Отрицательной – потому что результат СНИЖАЕТ активность процесса.

Часто продукты химических реакций
влияют на скорость реакций, при которых образуются.

Обычно это происходит за счёт связывания молекул продукта с ферментом,
катализирующим реакцию образования данного продукта-регулятора,
изменения конформации и активности фермента (см. п.6).

А продукты метаболических путей
влияют на скорость путей
через изменение активности ключевых ферментов (п.7).

Это влияние продукта реакции на скорость реакции,
которое приводит к изменению скорости реакции,
является примером обратной связи.

О наличии обратной связи говорят тогда,
когда результат процесса (например, продукт химической реакции)
влияет на скорость процесса
(например, за счёт влияния на активность ферментов процесса).

То есть обратная связь – это явление,
заключающееся в том, что результат процесса влияет на процесс.

Результат процесса снижает или повышает скорость процесса?

Чаще всего результат процесса СНИЖАЕТ скорость процесса.
Это происходит тогда,
когда уже есть достаточное количество продукта процесса.

Смысл этого снижения скорости процесса
под влиянием продукта в том,
чтобы ПРЕДОТВРАТИТЬ ИЗБЫТОЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ПРОДУКТА.

Как называется обратная связь,
при которой результат процесс снижает активность процесса?
Обратная связь, при которой
результат процесса снижает скорость процесса, называется
ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ обратной связью.

Существует выражение, что снижение скорости процесса
под влиянием продуктов процесса
происходит по принципу отрицательной обратной связи.

Например, АТФ (п.24, 22) снижает скорость процессов,
которые нужны для синтеза АТФ:
1) дыхательной цепи,
2) ЦТК,
3) гликолиза,
4) ;-окисления.
По принципу отрицательной обратной связи.

Другие примеры отрицательных обратных связей (ООС) –

1. Гормоны йодтиронины
снижают синтез ТТГ в гипофизе –

при том, что именно ТТГ стимулирует синтез йодтиронинов
в щитовидной железе.

Снижение синтеза ТТГ под действием йодтиронинов –
это пример отрицательной обратной связи.

2. Гормоны ГКС снижают синтез АКТГ (п.100) в гипофизе

при том, что именно АКТГ стимулирует синтез ГКС
в пучковой зоне надпочечников.

Снижение синтеза АКТГ под действием ГКС –
это пример отрицательной обратной связи.

3. Снижение секреции дофамина в синапс (п.105.2)
под влиянием дофамина же,

за счёт связывания молекул дофамина
с дофаминовыми рецепторами на пресинаптической мембране –
тоже пример отрицательной обратной связи.

4. Снижение секреции РЕНИНА
под влиянием повышения артериального давления
и увеличения объёма циркулирующей крови,
а также под влиянием ангиотензина II (п.112) – тоже пример ООС.

Другие примеры см. в п. 6, 21, 22, 32-35, 37, 44-47, 62, 72, 114.

91. 3. Гормоны в качестве межклеточных регуляторов, их роль.

В многоклеточном организме
процессы в разных клетках
должны соответствовать потребностям других клеток и всего организма.

Например, если у клеток мозга есть потребность в глюкозе, то клетки печени должны синтезировать глюкозу для клеток мозга.

Чтобы процессы в клетках могли меняться
в соответствии с потребностями других клеток,
клетки должны иметь возможность
«сообщать о своих потребностях» другим клеткам,
обмениваться информацией между собой.
С помощью каких-то СИГНАЛОВ.

Основной способ передачи информации (сигналов)
от одной клетки к другой (из известных на сегодняшний день) –
это передача сигналов с помощью молекул,
которые выполняют функции межклеточных сигналов
и называются ГОРМОНАМИ. –

- Одна клетка синтезирует сигнальную молекулу (гормон),
- затем гормон поступает из клетки межклеточное пространство,
- затем гормон достигает клетки,
на которую должен подействовать (эти клетки называются клетками-мишенями),
- затем гормон действует на клетку-мишень.

Действие гормона на клетку-мишень
заключается в том,
что под влиянием гормона в клетке-мишени
МЕНЯЮТСЯ ОПРЕДЕЛЁННЫЕ ПРОЦЕССЫ
определенным образом.


Действие гормона на клетку-мишень
всегда начинается с того,
что молекула гормона связывается со своим РЕЦЕПТОРОМ (п.92) –
молекулой БЕЛКА,
которая узнаёт и связывает определённый гормон
и после этого определенным образом влияет на процессы в клетке-мишени.

Определение гормонов.

Гормоны – это вещества,
- которые синтезируются клетками
(в том числе клетками эндокринных желёз),
- выполняют функцию РЕГУЛЯТОРОВ
разных процессов в организме;
- для того, чтобы подействовать,
гормоны, должны связаться со своими РЕЦЕПТОРАМИ –
белками, связывание с которыми гормонов
приводит к появлению эффекта гормона.

Краткое определение:

гормоны – это межклеточные регуляторы,
действующие через рецепторы.
И не «прикреплённые» к мембранам соседних клеток.

К гормонам относятся не только классические гормоны,
которые синтезируются в клетках эндокринных желёз
(такие, как инсулин, йодтиронины),
но и любые вещества,
которые действуют на клетки через рецепторы
и при этом регулируют процессы в клетках.
В том числе нейромедиаторы, цитокины, ФРК и т.д. – см. далее.

Но только если эти вещества циркулируют в крови
или присутствуют (диффундируют) в межклеточной среде.

Вещества, которые не «плавают» в межклеточной жидкости,
а находятся на поверхности клеток (п.122),
могут связываться с рецепторами других клеток, как и гормоны.

Они могут, как и гормоны,
регулировать процессы в других клетках
(в данном случае в соседних, если это неподвижные клетки).
Но к гормонам эти вещества не относятся.

Таким образом, гормоны выполняют функцию химических СИГНАЛОВ,
которыми обмениваются клетки.

Благодаря гормонам процессы в разных клетках организма
соответствуют потребностям других клеток и всего организма,
то есть процессы скоординированы.
А клетки организма объединены в единую систему, то есть интегрированы.

Примечание.
Хотя в норме гормоны образуются в самом организме специальными клетками,
но в настоящее время гормоны могут производить в лабораториях,
чтобы затем использовать для лечения.
То есть гормоны могут быть экзогенными, иметь внешнее происхождение.

91. 4. Анатомо-физиологическая классификация
гормонов и видов регуляций.

См. таблицу файла «91 ТАБЛИЦА».
1. Гормон может действовать (через рецепторы)
на ту же клетку, которая его синтезировала.

Это явление называется АУТОКРИННОЙ регуляцией.
Пример аутокринной регуляции:
аутоингибирование дофамином своей секреции (п.105.2).

2. Гормон может действовать на соседнюю клетку,
достигая её благодаря диффузии в межклеточной среде.

Это явление называется ПАРАКРИННОЙ регуляцией.

Гормоны, которые действуют на соседние клетки
или на секретировавшую их клетку, называются МЕСТНЫМИ ГОРМОНАМИ.
Для их транспорта до клеток-мишеней не требуется кровоток.

3. Гормон может синтезироваться окончанием аксона
(длинного отростка нейрона),
секретироваться в синаптическое пространство
и действовать на клетку-мишень
(на другой нейрон, или мышечную клетку или секреторную).

Это явление называют НЕЙРОКРИННОЙ регуляцией,
а действующие таким образом гормоны называют НЕЙРОГОРМОНАМИ.

Клетка-мишень может находиться далеко от тела нейрона,
окончание аксона которого секретирует нейрогормон,
но сигнал клетке-мишени передаётся очень быстро
благодаря тому, что по аксону от клетки-источника сигнала (и нейрогормона)
передаётся нервный импульс.

Классификация нейрогормонов.

Среди нейрогормонов
различают нейромедиаторы и нейромодуляторы.

Один и тот же гормон может быть и нейромедиатором, и нейромодулятором.

Если нейрогормон влияет на эффекты других нейрогормонов,
видоизменяет их,
то его называют нейромодулятором.

Точнее, данный гормон в этой ситуации действует в качестве нейромодулятора.

Если нейрогормон вызывает какой-либо другой эффект,
а не осуществляет видоизменение эффектов других нейрогормонов,
то гормон называют НЕЙРОМЕДИАТОРОМ.
Имея в виду, что нейрогормон действует в качестве нейромедиатора.

Основные нейромедиаторы. п.93.

Главный активирующий (возбуждающий) нейромедиатор головного мозга –
ГЛУТАМАТ.

Главный ингибиоующий (тормозящий) нейромедиатор головного мозга –
ГАМК (Гамма-Амино Масляная Кислота).

Главный тормозящий нейромедиатор спинного мозга –
ГЛИЦИН.

Другие нейромедиаторы (п.63):
пептиды, таурин,
ацетилхолин, гистамин,
серотонин и мелатонин,
дофамин и норадреналин.

4. Гормон может синтезироваться клеткой,
поступать в кровь,
с током крови транспортироваться по организму,
достигать большинства клеток организма.

Но не все гормоны могут проходить через ГЭБ,
поэтому не все гормоны, поступающие в кровь,
могут действовать напрямую на клетки головного мозга.

Это явление называют ЭНДОКРИННОЙ РЕГУЛЯЦИЕЙ.
Гормоны, которые достигают клеток-мишеней благодаря транспортировке кровью,
называются ДИСТАНТНЫМИ гормонами.

Некоторые клетки, синтезирующие гормоны,
объединяются в группы, образуя эндокринные железы.

(Именно эндокринные железы и гормоны эндокринных желёз
изучаются эндокринологией,
а гормоны в более широком смысле изучаются гормонологией).

Но гормоны могут синтезироваться и клетками вне желёз –
например, рядом клеток ЖКТ.

Таким образом, различают 4 разновидности регуляции:

1) эндокринную,
2) нейрокринную,
3) паракринную
4) и аутокринную.

И различают 3 группы гормонов
(по взаимному расположению
клетки, синтезирующей гормон,
и клетки-мишени гормона):

1) дистантные гормоны
(доставляемые током крови при эндокринной регуляции),
2) нейрогормоны
(нейромедиаторы и нейромодуляторы)
3) и местные гормоны
(аутокринная и паракринная регуляция).

91. 5. Классификация гормонов по широте действия.

Число клеток-мишеней у разных гормонов разное. –

Есть гормоны, которые действуют на клетки только одного типа.
Такие гормоны называют гормонами узкого (или направленного) действия.

Например, тиреотропин действует на клетки щитовидной железы,
гастрин действует на клетки желудка.

Есть гормоны, которые действуют на большое количество клеток, но на все.
Такие гормоны называются гормонами широкого действия.
Например, инсулин действует на печень, мышцы, жировую ткань.

Есть гормоны, которые действуют на все клетки
или на большинство клеток.

Такие гормоны называются гормонами универсального действия.
Примеры гормонов универсального действия – СТГ.

Почему конкретный гормон действует не на все клетки,
а только на определённые?
От чего зависит, действует гормон на клетку или нет?

Гормон действует на клетку только тогда,
когда у этой клетки есть РЕЦЕПТОРЫ к данному гормону.

Чтобы был рецептор к гормону –
в клетке должен транскрибироваться ген,
который кодирует этот белок – п. 92.

91. 6. Химическая классификация гормонов.

Это классификация гормонов по их химической природе.

Основные группы гормонов по их химической природе:

1) гормоны, которые являются белками или пептидами,
объединяют в группу белково-пептидных гормонов (п.99),

2) гормоны, которые являются аминокислотами
или образуются из аминокислот
(то есть являются производными аминокислот),

3) липидные гормоны (п.106 и 40-42),

4) нуклеотиды и нуклеозиды.

Белково-пептидные гормоны делят:
1) на белки (от сотни аминоацилов)
2) и пептиды (до сотни аминоацилов).

Среди белков различают:
1) простые (то есть не имеющие небелковой части)
2) и сложные
(из сложных белков гормонами являются некоторые гликопротеины).

Примеры простых – ТТГ, гонадотропины.

Среди пептидов (п.56) различают:
1) олигопептиды
(содержащие от 2 до 10 аминоацилов)
2) и полипептиды
(от 10 до 100 аминоацилов).

Примеры пептидных гормонов –
ангиотензин, нейропептиды, эндорфины и т.л.

Гормонами являются АМИНОКИСЛОТЫ:
глицин, глутамат и ГАМК.

Из аминокислот (п.104, 63) образуются
(то есть производными аминокислот являются):
гормоны йодтиронины, таурин,
серотонин и мелатонин, ацетилхолин,
дофамин, адреналин, норадреналин.

Гормонами являются ЛИПИДЫ (106-108, 40-42):
1) эйкозаноиды
(простагландины и лейкотриены),
2) стероидные гормоны
(кортикостероиды, половые стероиды, кальцитриол),
3) фосфолипид – фактор активации тромбоцитов.

Гормоном является НУКЛЕОЗИД аденозин – п.70.
Действовать как гормоны, через связывание с рецепторами, могут НУКЛЕОТИДЫ АТФ и УТФ – п.70.