Геномный механизм действия гормонов

Механизм дейчтвия стероидных и тиреоидных гормонов

Геномный механизм действия гормонов

Стероидные гормоныувеличивают синтез белков.

Другим способом действия гормонов, особенно стероидных, секретируемых корой надпочечников, яичниками и семенниками, является изменение синтеза белков в клетках-мишенях. Затем эти белки функционируют как ферменты, транспортные или структурные белки, что в целом обеспечивает изменение функций клеток.

Последовательность событий, обеспечиваемая стероидными гормонами, следующая.

1. Стероидный гормон диффундирует через мембрану клетки и попадает в цитоплазму,

где связывается с белком-рецептором.

2. Комплекс гормона с белком-рецептором транспортируется или диффундирует в ядро.

3. Комплекс присоединяется к специфическим

участкам ДНК хромосомы, активируя процессы транскрипции путем образования мРНК.

4. мРНК диффундирует в цитоплазму, где обеспечивает процессы трансляции на рибосомах,

формирующих новые белки.

Например, альдостерон (один из гормонов, секретируемых корой надпочечников) попадает в цитоплазму клеток почечных канальцев, содержащих специфический белок-рецептор альдостерона. Таким образом, в этих клетках мы наблюдаем уже изложенную последовательность событий.

Приблизительно через 45 мин в клетках тубулярного аппарата начинают появляться белки, обеспечивающие реабсорбцию натрия и секрецию калия в канальцах. Максимальная активность стероидных гормонов задерживается на срок от 45 мин до нескольких часов и даже дней.

Это заметно отличается от почти немедленного действия некоторых гормонов-пептидов или производных аминокислот, таких как вазопрессин или норадреналин.

Гормоны щитовидной железы стимулируют процессы транскрипции в ядре клетки

Тиреоидные гормоны тироксин и трийодтиронин обусловливают стимуляцию процессов

транскрипции специфических генов в ядре. Осуществляя эту задачу, гормоны связываются с белком-рецептором, локализованным в ядре. Эти рецепторы — преимущественно протеины, расположенные на хромосомах; они одинаково контролируют функцию как промоутеров, так и операторов генов (см. главу 3).

Существуют две важные особенности влияния тиреоидных гормонов на ядро клетки.

1. Гормоны активируют генетические механизмы продуцирования многих типов клеточных белков — вероятно, 100 или более. Многие из белков являются ферментами, способствующими усилению метаболической активности практически во всех клетках организма.

2. Однократно связавшись с внутриклеточными рецепторами, гормоны щитовидной железы могут обеспечивать контроль экспрессии гена в течение нескольких дней и даже недель.

Или:

Молекулярные механизмы действия гормонов (покровский)
Гормоны, действующие через мембранные рецепторы и системы его вторичных посредников, стимулируют химическую модификацию белков.

Наиболее хорошо изучено фосфорилирование.

Регуляция, лроисходяшая за счет химических процессов (синтез и расщепление вторичного посредника, фосфорилирование и дефосфорилирование белка), развиваетсж и гасится за минуты или десятки минут.

Стероидные и тиреоидные гормоны имеют цитозольные или ядерные рецепторы, что позволяет им взаимодействовать с хроматином и влиять на экспрессию генов. Эта регуляция, развивающаяся путем индукции или репрессии синтеза мРНК и белков, реализуется спустя 3—6 ч после появления гормона в крови, а гасится спустя 6—12 ч. Промежуточное положение в этой иерархии занимают факторы роста.

Их взаимодействие с рецептором приводит сначала к фосфорилированию определенных белков, а затем к делению клеток. Адренергические рецепторы вне зависимости от локализации (в синапсе или вне его) относятся к семейству рецепторов, 7 раз пронизывающих плазматическую мембрану и сопряженных с G-белками.

Известны а-1А-, а-1В- и a-1C-адренорецепторы, а-2А-, а-2В- и а-2С-адренорецепторы, а также в-1-, в-2- и в-3-адренорецепторы. Все a-1-рецепторы стимулируют фосфолипазу С, гидролизующую фосфоинозитиды. Все а-2-рецепторы ингибируют аденилатциклазу, а все в-рецепторы ее активируют.

Кроме того, а-2А-рецепторы могут активировать К+-каналы, а-2А- и а-28-рецепторы ингибируют Са2+-каналы, а в-1-рецепторы активируют Са2+-каналы (рис. 4.3). В каждой клетке функционирует обычно несколько типов рецепторов к одному и тому же гормону (например, как а-, так и в-адренорецепторы).

Кроме того, клетка чувствительна обычно к нескольким эндокринным регуляторам — неиромедиаторам, гормонам, простагландинам, факторам роста и др.

Каждый из этих регуляторов имеет характерную только для него продолжительность и амплитуду регуляторного сигнала, для каждого характерно определенное соотношение активностей систем генерации вторичных посредников в клетке или изменения мембранного потенциала. уровне исполнительных систем клетки может происходить как усиление, так и взаимное гашение разных регуляторных сигналов.

На определенных стадиях онтогенеза или при достижении критического для организма отклонения от нормы того или иного фактора гомеостаза (гипотермия, гипогликемия, гипоксемия, потеря крови и др.

) включается медленная, но наиболее мощная система эндокринной регуляции, действующая через стероидные (андрогены, эстрогены, прогестины, глюкокортикоиды и минералокортикоиды) и тиреоидные (тироксин и трийодтиронин) гормоны. Молекулы этих регуляторов, имея липофильную природу, легко проникают через липидный бислой и связываются со своими рецепторами в цитоплазме или ядре (рис. 4.4.).

Затем гормонрецепторный комплекс связывается с ДНК и белками хроматина, что стимулирует синтез матричной РНК на определенных генах. Трансляция мРНК приводит к появлению в клетке новых белков, которые вызывают физиологический эффект этих гормонов.

Стероидные и тиреоидные гормоны могут также репрессировать некоторые гены, что реализуется в биологический эффект путем уменьшения количества определенных белков в клетке. Обычно эти гормоны изменяют содержание того или иного белка не путем ускорения-замедления транскрипции функционирующих генов, а за счет включения-выключения новых генов. Так, например, стимулирование глюкокортикоидами аминотрансферазной активности печени происходит благодаря появлению в клетках новых изоформ аминотрансфераз.

К числу белков, экспрессия которых в клетке контролируется гормонами, относятся не только ферменты, участвующие в метаболизме, но и многие рецепторы, а также регуляторные белки и ферменты, участвующие в обмене вторичных посредников. Благодаря этому стероидные и тиреоидные гормоны могут участвовать в формировании не только возрастных и половых признаков но и определять психоэмоциональный статус организма, а также баланс катаболических и анаболических реакций в и тканях, их чувствительность к нейромедиаторам и гормонам.

Источник: https://megaobuchalka.ru/12/22967.html

Классификация гормонов. Механизмы действия гормонов.Стероидные гормоны и их функции

Геномный механизм действия гормонов

По хим.природе:

· Стероидные гормоны (гормоны коры надпочечников,половые гормоны)

· Производные а/к (норадреналин,гормоны щитовидной железы)

· Производные жирных к-т (простагландины)

· Гормоны белковой природы (инсулин, глюкагон, ПТГ)

· Пептидные гормоны (ренин, соматостатин, АДГ)

По функциональным признакам:

· Гипофизотропные гормоны(рилизинг-факторы) вырабатываются в гипоталамусе и регулируют образование гормонов в аденогипофизе.

· Гландулотропные гормоны вырабатываются в аденогипофизе и регулируют образование гормонов в эндокринных железах.

· Эффекторные гормоны оказывают влияние непосредственно на клетки-мишени; к ним относятся АДГ, окситоцин, стероидные гормоны, адреналин.

По эффекту физиологического действия рилизинг-гормоны делятся на :

· Либерины стимулируют выработку тропных гормонов

· Статины тормозят этот процесс

По названию железы.

Механизм действия зависит от строения и свойств гормонов.

1) Жирорастворимые гормоны проникают через мембрану и взаимодействуют с рецепторами, находящимися в цитозоле или в структурах ядра клетки. Этот механизм называют цитозольно-ядерным (прямым).Действие гормонов с таким механизмом развивается относительно медленно,но характеризуется большой продолжительностью.

2) Водорастворимые гормоны взаимодействую с рецепторами мембран,от которых сигнал передается на ферментные системы последних последних.

Это приводит к образованию вторичных посредников, влияющих на активность внутриклеточных ферментов. Такой механизм действия называется мембранорецепторным (косвенным). Примером является действие адреналина.

Действие гормонов с данным механизмом развивается быстро,но и быстро заканчивается.

Стероидные гормоны.

Синтезируется из холестерола . Не депонируются. Жирорастворимы. Прямой механизм действия. Транспортируются белками плазы.

Гормоны надпочечников и их функции.

В надпочечниках выделяют мозговое и корковое вещество.

Гормоны мозгового слоя:

Клетки мозгового слоя продуцируют адреналин, норадреналин и дофамин, которые объединены под названием катехоламины.

§ Адреналин поступает в кровь постоянно, но действует короткий период времени,т.к. быстро разрушается путем окисления под действием моноаминооксидазы(МАО) и путем метилирования под действием катехол-О-метилтрансферазы (КОМТ). Продукты расщепления выводятся почками.Адреналин ускоряет расщепление гликогена => увеличивается концентрация глюкозы.

Усиливает работоспособность скелетных мышц. Вызывает учащение сердечных сокращений, суживает артериолы кожи, брюшных органов.Ослабляет сокращения желудка и тонкой кишки. Расслабляет бронхиальную мускулатуру =>увеличивается просвет бронхов и бронхиол => увеличивается вентиляция.

Образование адреналина в хромаффинных клетках: тирозин->ДОФА->дофамин->норадреналин->адреналин

§ Норадреналин в действии сходен с адреналином. Повышает периферическое сосудистое сопротивление, а также систолическое и диастолическое давление.

При гиперфункции мозгового вещества происходит приступообразные выбросы адреналина,что сопровождается подъемом АД.

Гипофункция проявляется в процессах характреных для резкого снижения тонуса симпатического отдела ВНС,что часто оканчивается летальным исходом.

Гормоны коркового вещества делят на 3 группы:

§ Минералкортикоиды, образуются клетками клубочковой зоны.Основные гормоны: альдостерон и дезоксикортикостерон. Они участвуют в регуляции минерального обмена организма.

Альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия и хлора в канальцах => увеличение содержания натрия в крови.Одновременно снижается реабсорбция калия.Аналогичный эффект происходит в кишечнике, слюнных и потовых железах.

Увеличение концентрации натрия в крови увеличивает осмотическое давление =>вода задержвается в организме и увеличивается АД.

§ Глюкокортикоиды,образуются клетками пучковой и сетчатой зоны.Кортизол и кортикостерон влияют на жировой и углеводный обмен.Являются антагонистами инсулина:тормозят усвоение глюкозы.Ускоряют распад белков,что приводит к отрицательному азотистому балансу. За счет их влияния на белковый обмен снижается скорость заживления ран.

Усиленный распад сократительных белков ведет к атрофии скелетных мышц и развитию мышечной слабости.Угнетают развитие воспалительного процесса,т.к. снижают проницаемость стенок капилляров.Услиливают мобилизацию жира и его использование в энергетическом обмене.

Возбуждают ЦНС,обладают противовопалительным ,проитивоаллергическим эффектами;угнетают клеточный и гуморальный иммунитет;стимулируют эритропоэз.

§ Половые гормоны, образуются клетками сетчатой зоны.Андрогены и эстрогены играют важную роль в развитии половых органов в детском возрасте.После полового созревания у мужчин роль половых гормонов надпочечников невелика.

У женщин в фолликулярную фазу цикла продуцируется более половины от общего количества андрогенов.

В старости после прекращения внутрисекреторной функции половых желез кора надпочечников становится единственным источником секреции андрогенов и эстрогенов.

Регуляция уровня кальция в организме

В норме поддержание определенной концентрации кальция в крови обусловлено взаимодействием 2-х гормонов – ПТГ и тиреокальцитонина.Снижение уровня кальция в крови приводит к усилению секреции ПТГ.

Повышение концентрации кальция угнетает секрецию ПТГ и увеличивает секрецию тиреокальцитонина, в результате чего количество кальция в крови снижается.Гипофиз не вырабатывает гормонов,которые влияли бы на функцию паращитовидных желез.

Регуляция их деятельности осуществляется парагипофизарно через ВНС.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/20_83803_klassifikatsiya-gormonov-mehanizmi-deystviya-gormonovsteroidnie-gormoni-i-ih-funktsii.html

Механизм действия гормонов

Геномный механизм действия гормонов

Первоначальный этап действия гормонов заключается в связывании со специфическим клеточным рецептором, что запускает каскад реакций, приводящих к изменению количества или активности ряда ферментов, формируя метаболический ответ клетки.

Все гормональные рецепторы представляют собой белки, нековалентно связывающие гормоны. Полагают, что в основе аффинности (сродства) связи гормона с рецептором лежит комплементарность распределения электрических зарядов и водородных связей, а также конформативной структуры белка.

Это означает, что гормон и рецептор подходят друг другу как ключ к замку. Ионные каналы клеточных мембран, а также помпы и транспортеры имеют участки для связывания гормонов. Следует отметить, что рецепторы способны взаимодействовать с иными веществами, в результате чего блокируется действие гормона.

Степень гормонального воздействия на клетку зависит как от количества гормона, так и от числа специфических к нему рецепторов.

Механизм действия стероидных гормонов

Стероидные гормоны, ретиноевая кислота и гормоны щитовидной железы, в отличие от гормонов белковой (пептидной) природы, вызывают максимальные ответы в их клетках-мишенях только спустя часы или дни (Nelson D. L.,CoxM. М.,2005).

Эти различия ответных реакций объясняются различиями механизмов действия. Быстродействующие гормоны приводят к изменению активности одного или нескольких ферментов в клетке за счет аллостерических механизмов или ковалентных модификаций. Медленнодействующие гормоны в основном изменяют экспрессию генов, тем самым вызывая синтез белков-регуляторов.

Стероидные гормоны являются производными холестеро- ла. Это глюкокортикоиды, минералокортикоиды, андрогены, эстрогены, прогестерон, витамин D3 (кальцитриол). Гормоны этой группы после секреции связываются с транспортными белками, что удлиняет период их нахождения в крови.

Все они являются жирорастворимыми соединениями и легко проходят сквозь плазматическую мембрану любой клетки, где связываются с соответствующими рецепторами цитоплазмы или ядра, образуя гормон-рецепторный комплекс.

Поэтому механизм действия стероидных и тиреоидных гормонов классифицируют как внутриклеточный.

Рецепторы, взаимодействующие с гормонами, являются гликопротеинами. Этот комплекс подвергается активации с участием АТФ и, проникнув в ядро клетки, оказывает прямое влияние на экспрессию определенных генов, стимулируя синтез специфических мРНК и белков.

Избирательно активируя или инактивируя конкретный ген (участок ядерной ДНК), гормон изменяет концентрацию соответствующей мРНК и белка, что находит отражение в процессах метаболизма.

Обычно гормон в клетке-мишени изменяет не более 1% белков, но этого достаточно для проявления нового физиологического эффекта.

Внутриклеточный механизм действия стероидных гормонов

Стероидные гормоны индуцируют множество специфических для данной клетки белков в процессе ее дифференциров- ки, роста. Поэтому чувствительные к данному гормону клетки для нормального функционирования требуют постоянного поступления поддерживающих количеств гормона.

Стероидные гормоны продуцируются в специальных клетках коры надпочечников, яичников, семенников, плаценты.

Биологически активные стероиды в относительно небольших количествах образуются также во внеэндокринных тканях из стероидных предшественников, циркулирующих в крови. Это кожа, печень, мозг, молочная железа, жировая ткань.

Гормоны этой группы не запасаются в значительных количествах в эндокринных железах и секретируются в кровь, распределяясь по всем тканям организма.

Общий метаболический путь образования всех стероидных гормонов включает превращение холестерола в прегненолон.

Количество холестерола, конвертируемое в прегненолон, регулируется АКТГ в коре надпочечников и лютеинизирующим гормоном в интерстициальных клетках семенников и яичников.

Прегненолон трансформируется гидроксилазами и дегидрогеназами в соответствующие стероидные гормоны, поступающие в циркуляцию крови.

Транспортерами стероидных гормонов в крови являются кортизол — связанный глобулин (транскортин), который связывает кортизол, кортикостерон, прогестерон, а также глобулин, транспортирующий тестостерон и эстрадиол.

Период полураспада стероидных гормонов варьирует от 30 до 90 мин. Печень является первичным органом в катаболизме этих гормонов. Их биотрансформация осуществляется под влиянием дегидрогеназ, содержащих НАД в качестве кофермента. Метаболиты стероидных гормонов связываются (конъюгируют) в печени с глюкуроновой или серной кислотами и в таком виде быстро экскретируются в мочу.

Сегодня витамин D рассматривается как истинный гормон (кальцитриол). Кальцитриол является результатом гидрокси- лирования витамина D в печени и почках:

Витамин D поступает в организм с пищей или в результате фотолиза 7-дегидрохолестерина в коже под влиянием ультрафиолета солнца.

Кальцитриол и паратгормон действуют однонаправленно в гомеостазе Са2+, регулируя баланс этого минерала в крови и костной ткани.

Действуя посредством рецепторов ядра, кальцитриол активирует синтез Са-связывающего белка тонкого кишечника, который обеспечивает абсорбцию пищевого Са2+.

В печени (и в других тканях) витамин А трансформируется в ретиноевую кислоту — гормон, относящийся по механизму действия к стероидным гормонам:

Все ткани имеют ядерные рецепторы для ретиноевой кислоты. В их числе — роговица, кожа, эпителий трахеи и легких, ткани иммунной системы. Комплекс рецептора и ретиноевой кислоты, взаимодействуя с отдельными участками ДНК, стимулирует транскрипцию генов и синтез белков, что приводит к усилению эмбрионального развития, репродукции, роста организма животного.

Гормоны этой группы могут иметь от двух до 200 и более аминокислотных остатков. В их числе — гормоны поджелудочной железы инсулин, глюкагон и соматостатин, паратгормон, кальцитонин, катехоламины и все гормоны гипоталамуса и гипофиза. Они синтезируются на рибосомах в форме крупных прогормонов, депонируясь в секреторных везикулах и трансформируясь в формы активных пептидов.

Белковые (пептидные) гормоны и производные отдельных аминокислот (исключая тиреоидные гормоны) являются водорастворимыми соединениями, они не имеют транспортных белков, и клеточные мембраны служат барьером для них.

Первый контакт пептидных гормонов с клеткой-мишенью осуществляется на основе взаимосвязи с белком-рецептором, расположенным на наружной поверхности плазматической мембраны клетки.

Механизм действия гормонов этой группы получил название «мембранного».

Механизм действия гормон-рецепторного комплекса гормонов этой группы протекает с обязательным участием посредников, которые индуцируют ответ клетки. Наиболее важными посредниками являются цАМФ, ИТФ, ионы кальция.

Через посредство различных рецепторов на наружной мембране клетки все гормоны этой группы взаимодействуют с ферментом аденилатциклазой (АЦ), локализованной на внутренней поверхности плазматической мембраны.

При этом происходит активация АЦ, которая катализирует образование циклического АМФ (цАМФ) из АТФ. В этом процессе цАМФ синтезируется за счет циклизации АМФ в результате распада АТФ под влиянием АЦ.

Аденилатциклаза — сложный мембранный белок с множественными трансмембранными сегментами. цАМФ гидролизуется под влиянием фосфодиэстеразы в 5-АМФ.

цАМФ обеспечивает очень широкий круг клеточных процессов, таких как повышение распада запасов энергетических веществ, усиление секреции кислот слизистой желудка, снижение слипания тромбоцитов крови, индуцирование открытия каналов для хлоридов тканей. Сазерленд (Sutherland), биохимик из США, открывший в тканях цАМФ, назвал цАМФ «вторичным мессенджером», который передает внутри клетки

сигнал пептидного или белкового «первичного посредника», остающегося вне клетки.

В свою очередь цАМФ активирует протеинкиназу, тетра- мерный белок (выделено около 20 различных протеинкиназ).

Протеинкиназы (ПК) мышц в своем составе имеют две регуляторные субъединицы (Р), которые обладают высокой степенью сродства к цАМФ, и две каталитические субъединицы (К).

В отсутствие цАМФ регуляторные и каталитические субъединицы формируют единый Р2К2-комплекс, который ферментативно не активен. Связывание двух молекул цАМФ с каждой Р-субъединицей приводит к распаду Р2К2-комплекса на

Р- и К-субъединицы. В этом случае свободные К-субъединицы будут являться ферментативно активными. Таким образом, взаимодействие дАМФ с Р-субъединицей уменьшает эффект угнетения каталитической субъединицы.

Затем с участием активной формы ПК происходит фосфорилирование ряда ферментов с участием АТФ. Поэтому если гормон является первичным эф- фекторным посредником (от одной клетки к другой), то цАМФ — вторичный внутриклеточный мессенджер.

цАМФ рассматривается как центральный мессенджер действия гормона на эффек- торную клетку.

Гормоны белковой (пептидной) природы, действуя посредством внеклеточных рецепторов плазматических мембран, оказывают быстрый физиологический или биохимический ответы. В частности, спустя секунды после секреции адреналина мозговой долей надпочечников, скелетная мышца отвечает усилением распада гликогена.

При этом через свои рецепторы адреналин активирует аденилатциклазу, в итоге которой происходит синтез многих молекул цАМФ в ответ на каждую молекулу рецептор-связанного гормона. цАМФ в свою очередь активирует цАМФ-зависимую протеинкиназу, которая активирует фосфорилазкиназу с последующей активацией гликогенфос- форилазы.

В результате этого каскада реакций одна молекула адреналина вызывает продукцию многих тысяч молекул глю- козо-1-фосфата из гликогена.

Основное влияние гормонов белковой (пептидной) группы на активацию синтеза белка в обменных процессах проявляется прежде всего под действием протеинкиназ, которые посредством фосфатаз регулируют клеточный ответ путем изменения функциональной активности или количества белков (ферментов) и других белков, что приводит к изменению скорости метаболизма.

Число рецепторов на клеточной мембране достигает 10 тыс., но только 10-20% из них участвуют во взаимосвязи с гормонами, обеспечивая максимальный гормональный ответ.

Следует отметить роль ионизированного кальция как второго внутриклеточного мессенджера действия ряда гормонов. Роль кальция в действии гормонов доказывается тем, что эффект многих из них исчезает при снижении внутриклеточных запасов кальция и усиливается при увеличении концентрации этого элемента в клетке.

Ионы кальция (Са++) повышают активность фосфатаз, обеспечивающих фосфорилирование белков. Для этого ионы кальция поступают из клеточных органелл при одновременном поступлении Са++ внутрь клетки, либо необходимо торможение его выхода из клетки за счет Са++-насоса.

Уместно назвать при этом белок кальмодулин, связывающий 4 атома кальция и повышающий активность фосфодиэстеразы, превращающей цАМФ в 5-АМФ.

Внутриклеточный уровень кальция (10~6-1СГ7 М) контролируется активной Са2″/]2+-АТФ-азой, которая направляет Са2+ во внеклеточное пространство, где концентрация этих ионов равна 10 3 М. Концентрация Са2+ в плазме крови строго поддерживается паратгормоном, кальцитонином и кальцитри- олом (витамином D).

Источник: https://ozlib.com/813465/himiya/mehanizm_deystviya_gormonov

Моя щитовидка
Добавить комментарий