Физические свойства белков 6 страница

63. Рибосомный этап биосинтеза белка. Трансляция мРНК в полипептид­ную цепь происходит на рибосомах. В клетках организма человека большая часть рибосом связана с мембранами эндо­плазматического ретикулума. В про­цессе трансляции можно выделить три этапа: 1) инициация;2) элонгация (уд­линение полипептидной цепи);3) тер­минация синтеза. Инициация синтеза белка. Для начала синтеза полипептид­ной цепи необходимы: рибосома, мРНК, инициирующая N-формил-ме­тионил-тРНКмет, белковые факторы инициации, гуанозинтрифосфорная ки­слота (ГТФ). Во всех синтезируемых белках первой аминокислотой является N-формилметионин, кодируемый кодо­ном мРНК-АУГ, названным иниции­рующим кодоном. Радикал формил за­щищает аминогруппу (N-конец) метио­нина растущей полипептидной цепи. На этапе инициации принимают участие белковые факторы инициации, отве­чающие за присоединение мРНК к ри­босоме и за закрепление N-формилме­тионил-тРНК на кодоне АУТ. тРНКмет закрепляется на кодоне АУТ с помо­щью комплементарного тринуклеотида УАЦ, который называется антикодо­ном. В результате согласованного дей­ствия всех участников этапа инициации происходит сборка транслирующей рибосомы - комплекса, состоящего из рибосомы, мРНК и N-формилметионил-тРНК. В транслирующей рибосоме вы­деляют два центра: пептидный (Р) и аминоацильный (А). На этапе инициа­ции N-формилметионил-тРНК присое­диняется к мРНК в пептидильном цен­тре, все последующие аминоацил-тРНК присоединяются к мРНК в аминоациль­ном центре. Элонгация полипептид­ной цепи. На этапе элонгации происхо­дит постепенное наращивание полипеп­тидной цепи. Для осуществления этапа элонгации необходимы: транслирую­щая рибосома, аминоацил-тРНК, соот­ветствующая кодону мРНК, следую­щему за кодоном АУГ, фермент пепти­дилтрансфераза, белковые факторы элонгации, две молекулы ГТФ на каж­дую вновь образующуюся пептидную связь. Белковые факторы элонгации обеспечивают связывание аминоацил-тРНК с соответствующим кодоном мРНК, а также продвижение рибосомы вдоль мРНК. Пептидилтрансфераза - это фермент, обеспечивающий рост по­липептидной цепи. Он является одним из белков большой субчастицы рибо­сомы. Этап элонгации условно можно разбить на три стадии. Первая стадия отвечает за правильное закрепление аминоацил-тРНК на соответствующем кодоне мРНК в аминоацильном центре рибосомы. Этому способствуют белко­вые факторы элонгации. На второй ста­дии происходит образование пептидной связи между двумя аминокислотными остатками; катализирует этот процесс пептидилтрансфераза. Сначала проис­ходит разрыв сложно-эфирной связи между N-формилметионил-тРНКмет; затем пептидилтрансфераза осуществ­ляет перенос N-формилметионила к аминогруппе аминоацила, закреплен­ного посредством тРНК в аминоациль­ном центре рибосомы и образует пеп­сидную связь. В результате действия пептидилтрансферазы в пептидильном центре остается свободная тРНКмет, а в аминоацильном - дипептидил-тРНК. На третьей стадии элонгации происходят три перемещения. Рибосома передвига­ется вдоль мРНК на расстояние одного кодона. В результате такого перемеще­ния кодон АУГ и тРНКмет оказываются за пределами рибосомы, в пептидиль­ном центре располагается дипептидил-тРНК, а аминоацильный центр освобо­ждается для новой аминоацил-тРНК. Третья стадия элонгации представляет собой пример направленного биологи­ческого движения, энергию для кото­рого обеспечивает гидролиз ГТФ, назы­ваемого транслокацией. После трансло­кации рибосома готова к новому этапу элонгации. Этап терминации обеспе­чивают белковые факторы терминации и фермент пептидилэстераза, локализо­ванный в большой субчастице рибо­сомы. Энергию для осуществления этапа терминации обеспечивает гидро­лиз ГТФ. В структуре мРНК есть ко­доны, не несущие информации ни об одной протеиногенной аминокислоте. Они называются бессмысленными или терминаторными. Таковыми являются кодоны УАА, УАГ, УГА. Эти кодоны (либо один из них) расположены сразу за последним смысловым кодоном мРНК. Ни одна тРНК не способна рас­познать терминаторные кодоны, их опо­знают белковые факторы терминации. Как только рибосома достигает одного из них, факторы терминации присоеди­няются к терминаторному кодону. В этот момент происходит активирование пептидилэстеразы, которая гидролизует сложноэфирную связь между полипеп­тидом и последней тРНК. Заключитель­ной фазой терминации, а следова­тельно, и всего процесса трансляции, является диссоциация комплекса, в ко­торый входят рибосома, мРНК, тРНК, вновь синтезированный пептид и бел­ковые факторы терминации.

64. Гормоны так же, как и витамины, относятся к биологически активным веществам и являются регуляторами обмена веществ и физиологических функций. Их регулирующая роль сво­дится к активации или ингибированию ферментных систем, изменению прони­цаемости биологических мембран и транспорта веществ через них, возбуж­дению или усилению различных био­синтетических процессов, в том числе и синтеза ферментов. Гормоны выраба­тываются в железах внутренней секре­ции (эндокринных железах), которые не имеют выводных протоков и свой сек­рет выделяют непосредственно в крово­ток. Гормоны по химической структуре можно разделить на три группы: гор­моны белковой природы; гормоны, производные аминокислоты тирозина, и гормоны стероидной структуры.

ГОРМОНЫ БЕЛКОВОЙ ПРИРОДЫ

К ним относятся гормоны поджелудоч­ной железы, передней до ли гипофиза и паращитовидных желез.Гормоны под­желудочной железы-инсулин и глюка­гон -участвуют в регуляции углевод­ного обмена. Гормоны гипофиза регу­лируют деятельность многих других эндокринных желез. К ним относятся:-соматотропный гормон (СТГ) — гор­мон роста, стимулирует рост клеток, повышает уровень биосинтетических процессов; тиреотропный гормон (ТТГ) -стимулирует деятельность щитовидной железы;- адренокортикотропный гор­мон (АКТГ) — регулирует биосинтез кортикостероидов корой надпочечни­ков;-гонадотропные гормоны -регули­руют функцию половых желез.

ГОРМОНЫ РЯДА ТИРОЗИНА

К ним относятся гормоны щитовидной железы и гормоны мозгового слоя над­почечников. Основными гормонами щитовидной железы являются тироксин и трийодтиронин. СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫК этому классу относятся гормоны, вырабатываемые корковым слоем надпочечников и половыми же­лезами (яичниками и семенниками).

Различают мужские (андрогены) и жен­ские (эстрогены) половые гормоны. К андрогенам относятся тестостерон, анд­ростендион и др., к эстрогенам - эстра­диол, эстрон и эстриол. Наиболее ак­тивными является тестостерон и эстра­диол.

65. В щитовидной железе синтезиру­ются гормоны - йодированные произ­водные тирозина. Они объединены об­щим названием йодтиронины. К ним относят трийодтиронин и тироксин). Йодтиронины участвуют в регуляции многих процессов метаболизма, разви­тия, клеточной дифференцировки, в регуляции экспрессии генов. Биосин­тез. Йодтиронины синтезируются в со­ставе белка тиреоглобулина в фоллику­лах, которые представляют собой мор­фологическую и функциональную еди­ницу щитовидной железы. Тиреоглобу­лин синтезируется на рибосомах шеро­ховатого ЭР в виде претиреоглобулина, затем переносится в цистерны ЭР, где происходит формирование вторичной и третичной структуры, включая про­цессы гликозилирования. Из цистерн ЭР Тиреоглобулин поступает в аппарат Гольджи, включается в состав секре­торных гранул и секретируется во вне­клеточный коллоид, где происходит йодирование остатков тирозина и обра­зование йодтиронинов. Регуляция син­теза. Скорость синтеза и секреции йод­тиронинов регулируются гипоталамо-гипофизарной системой по механизму обратной связи. Стимулом для повыше­ния секреции тиреолиберина и тирео­тропина служит снижение концентра­ции йодтиронинов в крови. Механизм действия и биологические функции йодтиронинов. Клетки-мишени йодти­ронинов имеют 2 типа рецепторов к этим гормонам. Основные эффекты йодтиронинов - результат их взаимо­действия с высокоспецифичными ре­цепторами, которые в комплексе с гор­монами постоянно находятся в ядре и взаимодействуют с определёнными по­следовательностями ДНК, участвуя в регуляции экспрессии генов. Другие рецепторы расположены в плазматиче­ской мембране клеток, но это не те же самые белки, что в ядре. Они обладают более низким сродством к йодтирони­нам и, вероятно, обеспечивают связы­вание гормонов для удержания их в не­посредственной близости к клетке. При физиологической концентрации йодти­ронинов их действие проявляется в ус­корении белкового синтеза, стимуляции процессов роста и клеточной диффе­ренцировки. В этом отношении йодти­ронины - синергисты гормона роста. Кроме того, Т3 ускоряет транскрипцию гена гормона роста. В печени йодтиро­нины ускоряют гликолиз, синтез холе­стерола и синтез жёлчных кислот. В печени и жировой ткани Т3 повышает чувствительность клеток к действию адреналина и косвенно стимулирует липолиз в жировой ткани и мобилиза­цию гликогена в печени. В физиологи­ческих концентрациях Т3 увеличивает в мышцах потребление глюкозы, стиму­лирует синтез белков и увеличение мышечной массы, повышает чувстви­тельность мышечных клеток к дейст­вию адреналина. Йодтиронины также участвуют в формировании ответной реакции на охлаждение увеличением теплопродукции, повышая чувстви­тельность симпатической нервной сис­темы к норадренали-ну и стимулируя секрецию норадреналина. Гипотиреоз развивается вследствие недостаточно­сти йодтиронинов. Обычно гипотиреоз связан с недостаточностью функции щитовидной железы, но может возни­кать и при заболеваниях гипофиза и гипоталамуса. Наиболее тяжёлые формы гипотиреоза, сопровождаю­щиеся слизистым отёком кожи и под­кожной клетчатки, обозначают терми­ном "микседема". Отёчность обуслов­лена избыточным накоплением глико­заминогликанов и воды. Характерные проявления заболевания: снижение частоты сердечных сокращений, вя­лость, сонливость, непереносимость холода, сухость кожи. Эти симптомы развиваются вследствие снижения ос­новного обмена, скорости гликолиза, мобилизации гликогена и жиров, по­требления глюкозы мышцами, умень­шения мышечной массы и снижения теплопродукции. В настоящее время у взрослых людей частой причиной гипо­тиреоза является хронический аутоим­мунный тиреоидит, приводящий к на­рушению синтеза йодтиронинов (зоб Хашимото). Гипотиреоз может быть также результатом недостаточного по­ступления йода в организм - эндемиче­ский зоб. Гипертиреоз возникает вследствие повышенной продукции йодтиронинов. Диффузный токсический зоб (базедова болезнь, болезнь Грейвса) - наиболее распространённое заболева­ние щитовидной железы. При этом за­болевании отмечают увеличение разме­ров щитовидной железы (зоб), повыше­ние концентрации йодтиронинов в 2-5 раз и развитие тиреотоксикоза.

Характерные признаки тиреотокси­коза: увеличение основного обмена, учащение сердцебиений, мышечная слабость, снижение массы тела (не­смотря на повышенный аппетит), пот­ливость, повышение температуры тела, тремор и экзофтальм (пучеглазие). Эти симптомы отражают одновременную стимуляцию йодтиронинами как анабо­лических (рост и дифференцировка тка­ней), так и катаболических (катаболизм углеводов, ли-пидов и белков) процес­сов. Гипертиреоз может возникать в результате различных причин: разви­тие опухоли, тиреоидит, избыточное поступление йода и йодсодер-жащих препаратов, аутоиммунные реакции. Поэтому для профилактики йодного дефицита используются также препа­раты йодида калия, со строго дозиро­ванным содержанием йода. Так, препа­рат «Йодбаланс-100» содержит именно 100 мкг йода, а «Йодбаланс-200» именно 200 мкг йода, (амиодарон, неко­торые отхаркивающие средства, рас­твор Люголя и т.д.)

66. Альдостерон – основной минерало­кортикоидный гормон коры надпочеч­ников. Почти весь альдостерон нахо­дится в крови в свободной форме. Его действие проявляется только после свя­зывания с минералокортикоидными рецепторами в мозге и в печени. Мета­болизируется в печени и в почках. Он вызывает увеличение реабсорбции на­трия и хлора в почечных канальцах, активируя амилорид-чувствительные натриевые каналы и Na-K-АТФазу. В результате этого наблюдается задержка натрия и хлора в организме, снижение выделения жидкости с мочой, парал­лельно происходит усиление экскреции калия. Таким образом, альдостерон включён в механизмы регуляции ба­ланса электролитов, поддержания объ­ёма жидкости и артериального давле­ния. Регуляция секреции альдостерона связана, главным образом, с системой ренин – ангиотензин - альдостерон, ко­торая активируется при снижении по­чечного кровотока и уменьшении по­ступления натрия в почечные канальцы. Помимо этого, гиперкалиемия стимули­рует, а гипокалиемия подавляет про­дукцию альдостерона. Повышение уровня АКТГ вызывает только кратко­временное увеличение секреции альдо­стерона. Вазопрессин, или антидиуре­тический гормон (АДГ) — гормон ги­поталамуса, секретируемый задней до­лей гипофиза. Секреция вазопрессина увеличивается при повышении осмо­лярности плазмы крови и при уменьше­нии объёма внеклеточной жидкости. Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём. Имеет также ряд эффектов на кровеносные сосуды и головной мозг. Структура. Состоит из 9 аминокислот: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-(Arg или Lys)-Gly. У большинства млекопитаю­щих в позиции 8 находится аргинин (аргинин-вазопрессин, AVP), у свиней и некоторых родственных животных — лизин (лизин-вазопрессин, LVP). Ме­жду остатками Cys1 и Cys6 формиру­ется дисульфидная связь. Регуляция. Главным стимулом для секреции вазо­прессина является повышение осмоляр­ности плазмы крови, обнаруживаемое осморецепторами в самих паравентри­кулярном и супраоптическом ядрах ги­поталамуса, в области передней стенки третьего желудочка, а также, по-види­мому, печени и ряда других органов. Кроме того, секреция гормона повыша­ется при уменьшении ОЦК, которое воспринимают волюморецепторы внут­ригрудных вен и предсердий. После­дующая секреция AVP приводит к кор­рекции этих нарушений. Уровень вазо­прессина в крови повышается при шо­ковых состояниях, травмах, кровопоте­рях, болевых синдромах, при психозах, при приёме некоторых лекарственных препаратов. Предсердный натрийуре­тический пептид (ПНП), известный как предсердный натрийуретический гормон секретируемый кардиомиоци­тами и являющийся мощным вазодиля­татором. ПНП вовлечен в регуляцию водно-электролитного обмена и мета­болизма жировой ткани. Он синтезиру­ется в мышечных клетках предсердий в ответ на повышение кровяного давле­ния. Предсердный натрийуретический пептид снижает объем воды и концен­трацию натрия в сосудистом русле. Структура. ПНП состоит из 28 амино­кислот. В центре молекулы 17 амино­кислот образуют кольцевую структуру с помощью дисульфидной связи между двумя остатками цистеина в 7 и 23 по­ложениях. По аминокислотному составу ПНП схож с мозговым натрийуретиче­ским пептидом и натрийуретическим пептидом типа С. Пептид был открыт в 1981 году в канадском городе Онтарио командой во главе с Adolfo J. de Bold. Эксперимент заключался в введении экстракта предсердной ткани лабора­торным крысам и наблюдении возни­кающего обильного натрийуреза. Регу­ляция эффектов ПНП осуществляется путем постепенного разрушения пеп­тида нейтральной эндопептидазой. В настоящее время ведутся разработки ингибиторов этого фермента, которые могут оказать положитель­ное влияние на течение сердечной не­достаточности. В клинической практике определение уровня натрийуретиче­ского пептида типа В проводят для того, чтобы удостовериться вызвана ли одышка у пациента сердечной недостаточностью (повышение уровня натрийуретиче­ского гормона типа В) или нет.

67. Тестостерон и другие андрогены, ответственные за формирование вто­ричных мужских половых признаков (оволосение на лице, в подмышечных впадинах, рост гениталий и т.д.), обес­печивают либидо и потенцию, обладают анаболической активностью, стимули­руют рост скелета и всех тканей орга­низма, что проявляется увеличением массы тела и объема мышц, ускоряют созревание скелета. Синтезированный в яичках тестостерон поступает в кровь и лимфу. Поступивший в кровь тестосте­рон конвертируется (частично в крови, а большей частью – в периферических тканях) в дигидротестостерон, который обладает большей биологической ак­тивностью. Тестостерон является своего рода прогормоном для дигидротесто­стерона. В крови тестостерон и дигид­ротестостерон связываются белками, главным образом глобулином. Разру­шение тестостерона под влиянием 17b-дегидрогеназы происходит в основном в печени, где его метаболиты связыва­ются с глюкуроновой и серной кисло­тами и эксретируются с мочой в виде 17-кетостероидов, которые представ­лены андростероном, эпиандростеро­ном, этиохоланолоном и дегидроандро­стероном. Путь биосинтеза. Предшест­венником андрогенов, как и других сте­роидных гормонов, служит холестерол, который либо поступает из плазмы в составе ЛПНП, либо синтезируется в самих железах из ацетил-КоА. Отщеп­ление боковой цепи холестерола и об­разование прегненолона -скорость-ли­митирующая реакция. Однако, в отли­чие от аналогичной реакции, проте­кающей в надпочечниках, эта стадия стимулируется ЛГ (а не АКТГ). ЛГ, свя­зываясь с рецептором плазматической мембраны клеток Лейдига, активирует аденилатциклазу, увеличивая тем са­мым внутриклеточную концентрацию цАМФ, что в конечном итоге вызывает активацию фермента, который расщеп­ляет боковую цепь холестерола между С-20 и С-22. Регуляция синтеза. В препубертатный период секреция анд­рогенов подавляет по механизму отри­цательной обратной связи секрецию гонадотропина до начала пубертатного периода, когда гипофизарные клетки становятся менее чувствительными к ингибирующему действию циркули­рующих в крови андрогенов. Эта потеря чувствительности приводит к цикличе­ски импульсному освобождению ЛГ и ФСГ. ЛГ, связьюаясь с рецепторами клеток Лейдига, стимулирует образова­ние тестостерона интерстициальными клетками Лейдига, а ФСГ, связываясь с рецепторами клеток Сертоли в семен­никах, стимулирует сперматогенез. Ме­ханизм действия. Гонадотропные гор­моны ЛГ и ФСГ связываются с рецеп­торами на мембранах своих клеток-ми­шеней в яичниках и яичках, в резуль­тате чего происходит активация адени­латциклазной системы. Образующийся цАМФ активирует протеинкиназу, ко­торая фосфорилирует белки, опосре­дующие эффекты ЛГ и ФСГ. Женские половые железы – яичники – являются местом образования и секреции жен­ских половых гормонов (эстрогены и прогестерон), ответственных за разви­тие вторичных половых признаков, рост и созревание женских гениталий, сти­мулируют рост и созревание скелета, способствуют отложению подкожной жировой клетчатки, характерной для женского организма, контролируют менструальный цикл. Эстрон и эстра­диол являются гормонами, которые об­разуются в яичнике. Биологически наи­более активен эстрадиол, 95% которого образуется в фолликуле, и уровень его в крови является показателем созревания фолликула. Эстриол – метаболит эстра­диола и эстрона, обладающий наи­меньшей биологической активностью. Секретируемые в кровь эстрогены конъюгируются глобулином, связы­вающим половые гормоны, и в меньшей степени альбуминами крови. Эстрогены и их метаболиты конъюгируются в пе­чени с глюкуроновой и серной кисло­тами и экскретируются с желчью и мо­чой. Кроме влияния на половые органы и гипоталамус, эстрогены обладают анаболическим свойством, усиливают обмен костной ткани и ускоряют созре­вание костей скелета, с чем связано прекращение роста при наступлении полового созревания. В больших дозах эстрогены способствуют задержке на­трия и воды в организме вплоть до раз­вития отеков. Влияют также на обмен липидов, снижая уровень холестерина в крови. Длительное применение эстро­генов способствует тромбообразованию в венах, а также увеличивает частоту рака эндометрия. Прогестерон. Секре­тируется желтым телом, а также корой надпочечников и яичками, где исполь­зуется как предшественник для биосин­теза кортикостероидов и андрогенов. В сыворотке крови прогестерон связыва­ется транскортином, который, как из­вестно, связывает глюкокортикоиды. В печени прогестерон связывается глюку­роновой кислотой, конъюгаты экскре­тируются с мочой. Прогестерон, явля­ясь анатагонистом эстрогенов, вызывает характерные изменения эндометрия, необходимые для имплантации оплодо­творенной яйцеклетки. Прогестерон снижает тонус мышц матки, вызывает их расслабление, оказывает пирогенное влияние. Увеличение его содержания в крови совпадает с повышением базаль­ной температуры тела, которая является индикатором овуляции. Кроме того, прогестерон вызывает пролиферацию и развитие молочных желез и в период беременности способствует угнетению процесса овуляции. Обладает неболь­шим катаболическим эффектом, при длительном применении способстует появлению акне, олигоменореи, задер­живает натрий, хлориды и воду в орга­низме. Андрогены. У женщин секрети­руются клетками стромы яичников, главным образом в виде андростен­диона, причем в надпочечниках его об­разуется в 3 раза больше, чем в яични­ках. Андростендион в периферических тканях конвертируется в тестостерон. В яичниках образуется в незначительных количествах также тестостерон, дигид­ротестостерон, дегидроэпиандростерон. Биологическое действие гормона свя­зано не только с количественными ко­лебаниями его в сыворотке крови, но и с состоянием рецепторного звена, при­чем количество рецепторов подвержено значительным колебаниям. Эстрогены стимулируют образование рецепторов не только к эстрогенам, но и к прогес­терону. Количество рецепторов не только зависит от уровня циркулирую­щего в крови гормона, но и находится под генетическим контролем. Регуля­ция секреции эстрогенов. В детском возрасте незрелые яичники вырабаты­вают небольшое количество гормонов, поэтому концентрация эстрогенов в крови низкая. В пубертатный период чувствительность гипоталамо-гипофи­зарной системы к действию ЛГ и ФСГ снижается. Импульсная секреция гона­дотропин-рилизинг-гормона устанавли­вает суточный ритм секреции ЛГ и ФСГ. В начале каждого менструального цикла секреция ФСГ и ЛГ вызывает развитие первичных фолликулов. Со­зревающий фолликул в результате со­вместного действия ЛГ, стимулирую­щего продукцию андрогенов клетками теки, и ФСГ, стимулирующего аромати­зацию андрогенов, секретирует эстро­гены, которые по механизму отрица­тельной обратной связи угнетают сек­рецию ФСГ. Концентрация ФСГ в крови остаётся низкой ещё и в резуль­тате торможения секреции этого гор­мона белком ингибином, выделяемым яичниками. По мере созревания фолли­кула (фолликулярная фаза) концентра­ция эстрадиола повышается, чувстви­тельность гипофизарных клеток к гона­долиберину возрастает, и эстрадиол по механизму положительной обратной связи повышает секрецию ЛГ и ФСГ. Повышение секреции ЛГ приводит к овуляции - освобождению яйцеклетки из лопнувшего фолликула. После ову­ляции клетки гранулёзы превращаются в жёлтое тело, которое, помимо эстра­диола, начинает вырабатывать всё большее количество основного гормона лютеиновой фазы - прогестерона (про­гестина). Если возникает беременность, жёлтое тело продолжает функциониро­вать и секретировать прогестерон, од­нако на более поздних этапах беремен­ности прогестерон в основном п­родуцируется плацентой. Если оплодо­творение не происходит, высокая кон­центрация прогестерона в плазме крови по механизму отрицательной обратной связи угнетает активность гипоталамо-гипофизарной системы, тормозится секреция ЛГ и ФСГ, жёлтое тело раз­рушается, и снижается продукция сте­роидов яичниками. Наступает менст­руация, которая длится примерно 5 дней, после чего начинает формиро­ваться новый поверхностный слой эн­дометрия, и возникает новый цикл.

68. Инсули́н — гормон пептидной при­роды, образуется в бета-клетках остров­ков Лангерганса поджелудочной же­лезы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключа­ется в снижении концентрации глюкозы в крови. Инсулин увеличивает прони­цаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ключевые фер­менты гликолиза, стимулирует образо­вание в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. Строение. Молекула инсулина образована двумя полипеп­тидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь со­стоит из 21 аминокислотного остатка, B-цепь образована 30 аминокислот­ными остатками. Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина, тре­тья дисульфидная связь расположена в A-цепи. Образование. Главным стиму­лом к синтезу и выделению инсулина служит повышение концентрации глю­козы в крови. Действие. Так или иначе инсулин затрагивает все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина ка­сается именно обмена углеводов. Ос­новное влияние инсулина на углевод­ный обмен связано с усилением транс­порта глюкозы через клеточные мем­браны. Активация инсулинового рецеп­тора запускает внутриклеточный меха­низм, который напрямую влияет на по­ступление глюкозы в клетку путём ре­гуляции количества и работы мембран­ных белков, переносящих глюкозу в клетку. Физиологические эффекты. Анаболические эффекты. усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина);усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата; усиливает реплика­цию ДНК и биосинтез белка; усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию — в жировой ткани и в печени инсулин способствует пре­вращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров. Анти­катаболические эффекты. подавляет гидролиз белков — уменьшает деграда­цию белков; уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь. Глюкагон — гормон альфа-кле­ток островков Лангерганса поджелу­дочной железы. По химическому строе­нию глюкагон является пептидным гормоном. Молекула глюкагона состоит из 29 аминокислот. Механизм дейст­вия глюкагона обусловлен его связыва­нием со специфическими глюкагоно­выми рецепторами клеток печени. Это приводит к повышению опосредован­ной G-белком активности аденилатцик­лазы и увеличению образования цАМФ. Результатом является усиление катабо­лизма депонированного в печени глико­гена (гликогенолиза). Глюкагон также активирует глюконеогенез, липолиз и кетогенез в печени. Глюкагон вызывает увеличение секреции инсулина из здо­ровых β-клеток поджелудочной железы и торможение активности инсулиназы. Это является, по-видимому, одним из физиологических механизмов противо­действия вызываемой глюкагоном ги­пергликемии. В высоких концентрациях глюкагон вызывает сильное спазмоли­тическое действие, расслабление глад­кой мускулатуры внутренних органов, в особенности кишечника, не опосредо­ванное аденилатциклазой.Глюкагон участвует в реализации реакций типа «бей или беги», повышая доступность энергетических субстратов (в частно­сти, глюкозы, свободных жирных ки­слот, кетокислот) для скелетных мышц и усиливая кровоснабжение скелетных мышц за счёт усиления работы сердца. Кроме того, глюкагон повышает секре­цию катехоламинов мозговым вещест­вом надпочечников и повышает чувст­вительность тканей к катехоламинам, что также благоприятствует реализации реакций типа «бей или беги». Кортизол — гормон стероидной природы, то есть в своей структуре имеет циклопентан­пергидрофенантрен (стерановое ядро). Кортизол секретируется наружным слоем (корой) надпочечников под воз­действием адренокортикотропного гор­мона (АКТГ). Кортизол является регу­лятором углеводного обмена организма, а также принимает участие в развитии стрессовых реакций. Выделившийся в кровь кортизол достигает клеток-мише­ней (в частности, клеток печени). Бла­годаря своей липофильной природе легко проникает через клеточную мем­брану в цитоплазму и ядро, где связы­вается со специфическими рецепто­рами. Гормон-рецепторный комплекс является фактором транскрипции, — активирует транскрипцию определен­ных участков ДНК. В результате синтез глюкозы в гепатоцитах усиливается, тогда как в мышцах снижается распад глюкозы. В клетках печени глюкоза запасается в виде гликогена. Таким об­разом, эффект кортизола состоит в со­хранении энергетических ресурсов ор­ганизма. По принципу негативной об­ратной регуляции повышение уровня кортизола в крови снижает секрецию кортиколиберина (а значит, и АКТГ). Адреналин (эпинефрин) — основной гормон мозгового вещества надпочеч­ников, а также нейромедиатор. По хи­мическому строению является катехо­ламином. Адреналин содержится в раз­ных органах и тканях, в значительных количествах образуется в хромаффин­ной ткани, особенно в мозговом веще­стве надпочечников. Физиологическая роль. Адреналин вырабатывается хро­маффинными клетками мозгового ве­щества надпочечников и участвует в реализации реакций типа «бей или беги». Его секреция резко повышается при стрессовых состояниях, погранич­ных ситуациях, ощущении опасности, при тревоге, страхе, при травмах, ожо­гах и шоковых состояниях. Действие адреналина связано с влиянием на α- и β-адренорецепторы и во многом совпа­дает с эффектами возбуждения симпа­тических нервных волокон. Он вызы­вает сужение сосудов органов брюшной полости, кожи и слизистых оболочек; в меньшей степени сужает сосуды ске­летной мускулатуры. Артериальное давление под действием адреналина повышается. Изменения сердечной дея­тельности носят сложный характер: стимулируя β1 адренорецепторы сердца, адреналин способствует значи­тельному усилению и учащению сер­дечных сокращений, облегчению ат­риовентрикулярной проводимости, по­вышению автоматизма сердечной мышцы, что может привести к возник­новению аритмий. Oднако из-за повы­шения артериального давления проис­ходит возбуждение центра блуждаю­щих нервов, оказывающих на сердце тормозящее влияние, может возникнуть преходящая рефлекторная брадикардия. Адреналин — катаболический гормон и влияет практически на все виды обмена веществ. Под его влиянием происходит повышение содержания глюкозы в крови и усиление тканевого обмена. Будучи контринсулярным гормоном и воздействуя на β2 адренорецепторы тканей и печени, адреналин усиливает глюконеогенез и гликогенолиз, тормо­зит синтез гликогена в печени и скелет­ных мышцах, усиливает захват и утили­зацию глюкозы тканями, повышая ак­тивность гликолитических ферментов. Также адреналин усиливает липолиз (распад жиров) и тормозит синтез жи­ров. Это обеспечивается его воздейст­вием на β1 адренорецепторы жировой ткани. В высоких концентрациях адре­налин усиливает катаболизм бел­ков.Адреналин возбуждает область ги­поталамуса, ответственную за синтез кортикотропин рилизинг гормона, акти­вируя гипоталамо-гипофизарно-надпо­чечниковую систему. Возникающее при этом повышение концентрации корти­зола в крови усиливает действие адре­налина на ткани и повышает устойчи­вость организма к стрессу и шоку. Ад­реналин также оказывает выраженное противоаллергическое и противовос-палительное действие, тормозит высво­бождение гистамина, серотонина, кини­нов и других медиаторов аллергии и воспаления из тучных клеток (мембра­носта-билизирующее действие), возбу­ждая находящиеся на них β2-адреноре­цепторы, понижает чувствительность тканей к этим веществам. На сверты­вающую систему крови адреналин ока­зывает стимулирующее действие. Он повышает число и функциональную активность тромбоцитов, что, наряду со спазмом мелких капилляров, обуслав­ливает гемостатическое (кровоостанав­ливающее) действие адреналина. Са́харный диабе́т — группа эндокрин­ных заболеваний, развивающихся вследствие абсолютной или относи­тельной (нарушение взаимодействия с клетками-мишенями) недостаточности гормона инсулина, в результате чего развивается гипергликемия — стойкое увеличение содержания глюкозы в крови. Заболевание характеризуется хроническим течением и нарушением всех видов обмена веществ: углевод­ного, жирового, белкового, минераль­ного и водно-солевого. Термин «сахар­ный диабет 1-го типа» применяется к обозначению группы заболеваний, ко­торые развиваются вследствие прогрес­сирующего разрушения бета-клеток поджелудочной железы, что приводит в дефициту синтеза проинсулина и ги­пергликемии, требует заместительной гормональной терапии. Термин «сахар­ный диабет 2-го типа» относится к за­болеванию, развивающегося у лиц с избыточным накоплением жировой ткани, имеющих инсулинорезистент­ность, вследствии чего наблюдается избыточный синтез проинсулина, инсу­лина и амилина бета-клетками подже­лудочной железы, имеется так называе­мый "относительный дефицит". В норме содержание глюкозы в крови ко­леблется в достаточно узких пределах: от 70 до 110 мг/дл утром после сна и от 120 до 140 мг/дл после еды. Это проис­ходит благодаря тому, что поджелудоч­ная железа производит тем больше ин­сулина, чем выше уровень глюкозы в крови. При недостаточности инсулина (сахарный диабет 1-го типа) или нару­шении механизма взаимодействия ин­сулина с клетками организма (сахарный диабет 2-го типа) глюкоза накаплива­ется в крови в больших количествах (гипергликемия), а клетки организма (за исключением инсулиннезависимых ор­ганов) лишаются основного источника энергии. К симптомам относятся: По­лиурия — усиленное выделение мочи, вызванное повышением осмотического давления мочи за счёт растворённой в ней глюкозы (в норме глюкоза в моче отсутствует). Полидипсия (постоянная неутолимая жажда) — обусловлена зна­чительными потерями воды с мочой и повышением осмотического давления крови. Полифагия — постоянный не­утолимый голод. Похудание (особенно характерно для диабета первого типа) — частый симптом диабета, который развивается несмотря на повышенный аппетит больных. Похудание (и даже истощение) обусловлено повышенным катаболизмом белков и жиров из-за вы­ключения глюкозы из энергетического обмена клеток.зуд кожи и слизистых оболочек (вагинальный зуд),сухость во рту,общая мышечная слабость,головная боль, воспалительные поражения кожи, трудно поддающиеся лечению, наруше­ние зрения, Лечение Компенсация уг­леводного обмена достигается двумя путями: путём обеспечения клеток ин­сулином, различными способами в за­висимости от типа диабета, и путём обеспечения равномерного одинакового поступления углеводов, что достигается соблюдением диеты. Диета при сахар­ном диабете является необходимой со­ставной частью лечения, также как и употребление сахароснижающих пре­паратов или инсулинов. Без соблюдения диеты невозможна компенсация угле­водного обмена. Следует полностью исключить легкоусвояемые углеводы из рациона питания, за исключением слу­чаев гипогликемии. При диабете 2-го типа зачастую возникает необходи­мость в коррекции массы тела. Основ­ным понятием при диетотерапии сахар­ного диабета является хлебная единица. Хлебная единица представляет собой условную меру, равную 10—12 г угле­водов или 20—25 г хлеба. За один приём пищи не рекомендуется употреб­лять более 7 хлебных единиц, жела­тельно организовать приём пищи так, чтобы количество хлебных единиц в различных приёмах пищи было при­мерно одинаковым. Неса́харный диабе́т (неса́харное мочеизнуре́ние) — очень редкое заболевание (примерно 1 на 1000000), связанное с нарушением функции гипоталамуса, либо гипофиза, которое характеризуется полиурией (выделение 6-15 литров мочи в сутки) и полидипсией (жажда).Несахарный диа­бет — хроническое заболевание, встре­чающееся у лиц обоего пола как среди взрослых, так и у детей. Чаще всего за­болевают люди молодого возраста — от 18 до 25 лет Описание. Нейросекретор­ные клетки гипоталамуса вырабаты­вают 2 вида гормонов: вазопрессин и окситоцин. Эти гормоны накаплива­ются в задней доле гипофиза (нейроги­пофиз), откуда по мере надобности вы­деляются в кровь. При недостаточности в крови вазопрессина, гормона, отве­чающего за регуляцию реабсорбции воды в дистальных отделах нефронов почек, происходит нарушение всасыва­ния воды. Следствием этого является полиурия, которая также является сим­птомом и сахарного диабета. Лечение. При нейрогенном (центральном) неса­харном диабете назначается замести­тельная терапия (чаще носящая пожиз­ненный характер). Применяют препа­раты антидиуретического гормона: таб­летки — Minirin или капли — H-desmopressin, десмопрессин, Adiuretin SD. При нефрогенном несахарном диа­бете (первичная тубулопатия) приме­няют тиазидные диуретики и калийсбе­регающие препараты. При транзитор­ном синдроме несахарного диабета бе­ременных лечение, как правило, не тре­буется. Если развивается обезвожива­ние, лечат как центральный несахарный диабет. МЕЖКЛЕТОЧНАЯ ХИМИ­ЧЕСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ И ЕЕ ЭВОЛЮЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ Химическая сигнализация является ос­новным процессом в эволюции, потому что без нее невозможно существование многоклеточных организмов. ПЕРВЫЕ ПОСРЕДНИКИ. Химические агенты, обеспечивающие межклеточное обще­ние, называются первыми посредни­ками. Они принадлежат к одной 'из трех групп: 1) локальные химические медиа­торы, которые действуют на клетки, непосредственно окружающие источ­ник сигналов; 2) гормоны, секретируе­мые специализированными эндокрин­ными клетками и распространяющиеся по кровеносным сосудам; они взаимо­действуют с клетками-мишенями, рас­пределенными по всему телу; 3) ней­ротрансмиттеры, секретируемые нерв­ными клетками; они являются близко­действующими химическими медиато­рами, адресованными только соседней клетке-мишени. Стероидные гормоны проходят через плазматическую мем­брану и активируют белки цитоплазмы. Другие первые посредники-- ней­ротрансмиттеры и некоторые гормоны -- не проникают в клетку. Однако суще­ствует процесс эндоцитоза, при котором некоторые крупные молекулы могут проходить в клетку при помощи рецеп­торов. Эти последние в большинстве случаев возвращаются в плазматиче­скую мембрану и снова функциони­руют. ВТОРЫЕ ПОСРЕДНИКИ. Фак­торы роста, гормоны, нейротрансмит­теры связываются на поверхности кле­ток-мишеней со специализированными рецепторными белками, которые при этом изменяют свою кон-формацию. В результате этого изменения генериру­ется внутриклеточный молекулярный так называемый второй посредник - но­вая или освобождающаяся молекула. Основными вторыми посредниками являются сАМР и ион кальция. Цикли­ческий аденозинмонофосфат (цикли­ческий AMФ, цAMФ, cAMP) — произ­водное АТФ, выполняющее в организме роль вторичного посредника, исполь­зующегося для внутриклеточного рас­пространения сигналов некоторых гор­монов (например, глюкагона или адре­налина), которые не могут проходить через клеточную мембрану. цAMФ как вторичный посредник в сигнальной трансдукции. цAMФ осуществляет функции вторичного внутриклеточного посредника в действии первичных по­средников (веществ, имеющих корот­кий период биодеградации) — напри­мер, ряда гормонов и нейромедиаторов. цAMФ опосредует биологическую функцию гормонов путем активации (инактивации) клеточных протеинкиназ (фосфатаз). Протеинкиназы, в свою очередь, фосфорилируют эффекторные белки и изменяют (увеличивают или уменьшают) их активность.При актива­ции аденилатциклазы, катализирующей образование цAMФ из АТФ, или бло­кировании фосфодиэстеразы, осущест­вляющей деградацию этого цAMФ, концентрация цAMФ в клетке увеличи­вается. Таким образом, содержание cAMP в клетке определяется соотноше­нием активностей этих двух ферментов. Концентрация цAMФ, образующегося в клетке, превышает концентрацию дей­ствующего на клетку гормона в 100 раз. цAMФ играет определённую роль в морфологии, подвижности, пигмента­ции клеток, в кроветворении, клеточном иммунитете, вирусной инфекции и др.