Учебно-методический комплекс ферганский филиал узбекского государственного университета физической культуры и спорта

Биологическая роль ДНК и РНК.
Молекулярная масса ДНК весьма высокая и колеблется от нескольких миллионов до миллиардов Да. Основная функция ДНК – хранение и передача наследственной информации. В молекулах ДНК зафиксированы все наследуемые свойства организма и в первую очередь, все структуры белков, а значит, особенности обмена веществ.
Информационная РНК –составляет 5-10% РНК клетки. Молекулярная масса достигает до двух миллионов Да. В клетке выполняет роль матрицы при синтезе белка. Присутствует как в ядре, так и в цитоплазме.
Р ибосомальная РНК – составляет 75-80% РНК клетки. Молекулярная масса от 0,5 до 1,6.10⁶ Да. Она содержится в составе рибосом, где происходит биосинтез белков. рРНК выполняют структурную функцию: образуют структуру рибосом.
Транспортная РНК – составляет 10-15% всех РНК. Молекулярная масса около 25000 Да. Содержится в цитоплазме. Выполняют функции транспорта аминокислот к месту синтеза белка – рибосомам.
Роль нуклеотидов в обмене веществ и энергии.
Нуклеозидмонофосфаты входят в состав всех типов нуклеиновых кислот. Нуклеозидтрифосфаты выполняют важную роль в энергетическом обмене, являясь макроэргическими соединениями они участвуют в аккумулировании, переносе и трансформации энергии. Циклические нуклеотиды, в частности цАМФ оказывает влияние на обмен веществ и выполняет регуляторную функцию.


ГОРМОНЫ.

Ключевые слова:Эндокринология, гормоны, гомеостаз, внутренняя секреция, стероидные гормоны, пептидные гормоны, эндокринные железы, кортикостерон, гидрокортизон, кортизон, альдостерон, тестостерон, эстрадиол, прогестерон, гормоны гипофиза, мелонтропин, окситоцин, вазопрессин инсулин, адреналин.

Слово «гормон», происходящий от греческого слова, означающего «возбуждать» или «раздрожать», впервые был введен в 1855 году У.Бейлиссом и Э.Старлингом. Гормон – это не химическое понятие, он скорее физиологический термин. Согласно классическому определению Э.Старлинга, «гормон – это вещество, выделяемое клетками одной части тела и переходящее в какую ни, будь другую часть, где оно действует в очень малой концентрации, регулируя рост или активность клеток».

По современному определению также «гормон – это химический агент, выделяемый в следовых количествах тканью одного типа и доставляемый кровью в другую ткань – мишень, где он вызывает специфическую активность (биохимическую или физиологическую). Эти вещества, выделяются эндокринными железами и переносятся током крови к клеткам других частей тела и регулируют их активность. Слово «эндокринные» означает, что это железы внутренней секреции, т.е. они выделяют секрет в кровь. К основным эндокринным железам человека относятся гипоталамус, гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, семенники, яичники, поджелудочная железа и др.
В настоящее время известно более 50 гормонов и продолжают выявлять новые. Гормоны регулируют не только обмен веществ, но и многие другие функции организма. рост клеток и тканей, ритм сердца, кровяное давление, работу почек. Выделение пищеварительных ферментов, лактацию и работу репродуктивных органов.
Вещества, выделяемые эндокринными железами и обладающие гормональным действием, удивительно разнообразны по своему химическому строению. Некоторые из них представляют собой аминокислоты или производные аминокислот (тироксин, адреналин, ИУК); другие являются пуринами ( (цитокинины); производными жирных кислот (простогландины, ювенильный гормон), короткими пептидами (вазопрессин, окситоцин), длинными пептидами (АКТГ, глюкагон, инсулин), белками (гонадотропин, гормон роста), стероидами (гормоны коры надпочечников – кортизол, картизон, гидрокортизон, половые гормоны – тестостерон, эстрадиол, прогрестрон) и т.д.
Механизмы действия гормонов (как и их химическая природа) весьма разнообразны.
Многие гормональные эффекты в организме опросредованы в конечном итоге через изменения индукция ферментов и других белков. Под индукцией ферментов принято понимать увеличение биосинтеза ферментного белка. Регуляция биосинтеза ферментов гормонами осуществляется на уровне транскрипции (синтеза иРНК или различных видов РНК) или трансляции. Важным моментом действия гормонов является изменение скорости распада и стабильности пространственной структуры ферментов.
Объектом гормональной регуляции является также проницаемость клеточных (плазматических) мембран. Например, инсулин значительно увеличивает проницаемость клеточных мембран для ионов глюкозы, Са²⁺ и аминокислот.
В регуляции разнообразного влияния гормонов на внутриклеточные процессы исключительно важная роль принадлежит циклической АМФ (цАМФ). Например, механизм действия адреналина на распад гликогена в печени выглядит следующим образом:

• 
  Адреналин связывается на поверхности плазматической мембраны специфическим рецептором, что вызывает изменение рецепторного белка.
  
• 
  Это изменение каким-то образом передается через мембрану и «включает» аденилатциклазу, связанную с внутренней поверхностью мембраны. Активированная аденилатциклаза начинает превращать АТФ в цАМР – вторичный передатчик.
  
• 
  Последний (цАМФ) в свою очередь связывается с регуляторными субъединицами протеинкиназы, что приводит к высвобождению ферментативно активных каталитических субъединиц протеинкиназы.
  
• 
  Далее активированная протеинкиназа катализирует фосфорилирование посредством АТФ неактивной формы фосфорилазы киназы с образованием активной фосфорилированной формы фермента.
  
• 
  Активная киназа фосфорилазы, для функционирования которой необходимы ионы Са, катализирует далее неактивной фосфорилазы «в» с помощью АТФ в активную фосфорилазу «а».
  
• 
  Последняя в свою очередь с большой скоростью расщепляет гликоген с образованием глюкозо-1-фосфат, который далее превращается в глюкозо-6-фосфат фосфоглюкозомутазой и потом в свободную глюкозу, поступающую в кровь глюкозо-6-фосфатазой.
  

В мышцах отсутствует последний фермент, поэтому повышение концентрации глюкозо-6-фосфата приводит к значительному увеличению скорости образования молочной кислоты, в ходе которого вырабатывается АТФ, доступный для использования в процессе сокращения. Адреналин не только стимулирует распад гликогена, но и одновременно тормозит его синтез в печени из глюкозы, что способствует максимальному поступлению глюкозы в кровь.
Г ипофиз – состоит из двух частей – передней и задней долей, имеющих разное эмбриональное происхождение. В передней доле продуцируется несколько гормонов, представляющие собой довольно длинные полипептиды. Их называют тропными гормонами или тропинами, поскольку они обладают средством к эндокринным железам следующего ранга и оказывают на них стимулирующее действие. Так, кортикотропин стимулирует кору надпочечника, тиротропин – щитовидную железу.
Основными представителями тропинов являются:
Меланоцит стимулирующие гормоны (МСГ, меланотропин) – вырабатываются средней долей гипофиза. Имеются два типа этого гормона – МСГ и –МСГ. Первый у всех исследованных животных состоит из 13 аминокислотных остатков, а второй из 18 или 22 аминокислот. Физиологическая роль их заключается в стимулировании меланиногенеза у млекопитающих и их количества пигментных клеток (меланоцитов) в кожных покровах рептилии. Возможно также влияние МСГ на окраску меха и на секреторную функцию сальных желез у животных.
Адренокортикотропный гормон (АКТГ, кортикотропин) – вырабатываются базофильными клетками аденогипофаза и состоит из 39 аминокислотных остатков. Этот гормон стимулирует секрецию стероидных гормонов коры надпочечников.
Гормон роста (СТГ, соматотропин) – синезируется в ацидофильных клетках передней доли гипофаза и состоит из остатка 191 аминокислоты (человека). ТГ регулирует процессы роста и развития всего организма.
Лактотропный гормон (лактотропин, пролактин) - стимулирует развитие молочных желез и лактации. Установлено первичная структура пролактина овцы, быка и человека, которая состоит из остатков 199 аминокислот.
Тиротропный гормон (ТТГ, тиротропин) – контролирует развитие и функцию щитовидной железы и регулирует биосинтез и секрецию в кровь тироидных гормонов. Он является сложным гликопротеидом и содержит, кроме того, две субъединицы, различающихся между собой количеством аминокислотных остатков и их последовательностью расположения в полипептидной цепи.
Гонатропные гормоны (гонадотропин) - к ним относятся фолликуластимулирующий гормон (ФСГ, фоллитропин) и лютеинизирующий гормон (ЛГ, лютропин). Оба гормона являются сложными белками – гликопротеидами, состоит из двух субъединиц. Фоллитропин вызывает созревание фолликул в яичниках у самок и сперматогенез у самцов. Лютропин у самок стимулирует секрецию эстрогенов и прогестрона, как и разрыв фолликул с образованием желтого тела, а у самцов - секрецию тестостерона и развитие интерстиальной ткани.
Липотропные гормоны (ЛТГ, липотропины) – кроме жиромобилизирующего эффекта они обладают также кортикотропной, меланоцитстимулирующей, гипокальциемической и инуиноподобной активностью. Изучены и -ЛТГ овца и свиньи, молекулы которых состоит из 91 аминокислотного остатка.
Задней долей гипофиза секретируются два гормона – окситоцин и вазопрессин. Они представаляют собой пептиды из более длинных предшественников.
Цис-Тир-Глн-Асн-Цис-Про-Арг-Гли-NН₂
Окситоцин
Цис-Тир-Иле-Асн-Ци-Про-Лей-Гли-NН₂
Вазопрессин

Окситоцин (от греч.слова «быстрые роды») – основной биологический эффект его связан со стимуляцией сокращения гладкой мускулатуры матки при родах и сокращения мышечных волокон, расположенных вокруг альвеол молочных желез, вызывающей секрецию молока.

Вазопрессин также стимулирует сокращение гладкой мускулатуры сосудов, оказывая сильное вазопрессорное действие, однако основная функция его сводится к регуляции водного обмена. Он в небольших концентрациях (0,2 нг/кг массы тела) оказывает мощное антидиуретическое действие – стимулирует обратный ток воды через мембраны почечных канальцев. В норме он контролирует осмотическое давление плазмы крови и водный баланс организма человека. При атрофии задней доли гипофиза развивается несахарный диабет, характеризующийся выделением чрезвычайно больших количеств жидкости с мочой. При этом нарушен обратный процесс всасывания воды в канальцах почек.
Гормоны щитовидной железы (тиреоидные гормоны) – тироксин (Т₄) и трийодтиронин (Т₃) близки по химическому строению.
Они являются производными аминокислоты тирозина и содержит в составе 4 и 3 атома йода, соответственно. Для тиреоидных гормонов характерен широкий диапазон действия на многие метаболические звенья: на активность ферментных систем обмена углеводов,

Трийодтиронин тетрайодтиронин(тироксин)

липидов, синтеза белка, интенсивность транспорта ионов, субстратов, кофакторов и т.д.

Недостаток (гипофункция) этих гормонов вызывает у детей заболевание – кретинизм (задержку роста, развития нервной системы и половых желез, физическую и умственную отсталость), а у взрослых – микседему (слизистый отек, патологическое ожирение, выпадение волос и зубов, общие мозговые нарушения и психические расстройства и т.д.). Гиперфункция этих гормонов вызывает базедовой болезни (резкое увеличение числа сердечных сокращений, пучеглазие, зоб, общее истощение организма, психические расстройства).
Поджелудочная железа относится к железам со смешанной секрецией. В островках Лангерганса, состоящих из -клеток вырабатываются два гормона – инсулин и гликагон, соответственно.
Инсулин – по химической природе является белковым гормоном. Молекула его построена из 16 различных аминокислот и содержит 51 аминокислотный остаток. Эти остатки расположены в форме двух полипептидных цепей, соединенных двумя дисульфидными связами. А-цепь насчитывает 21, а В-цепь – 30 аминокислотных остатков.
Действие инсулина на обменные процессы в организме многогранно. Исключительно важная роль принадлежит инсулину в регуляции обмена углеводов, что достигается разными путями усилением транспорта глюкозы из крови в ткани за счет повышения проницаемости клеточных мембран, изменением активности гексокиназы и других ферментов углеводного обмена, а также ферментов ЦТК. Удаление поджелудочной железы или угнетение синтеза инсулина под влиянием эндо- и экзогенных факторов приводит к опасной болезни – сахарному диабету (концентрация глюкозы в крови резко увеличивается). Введение инсулина больным сахарным диабетом позволяет частично нормализовать эти нарушения и сохранить жизнь.
Глюкагон – полипептидный гормон, молекула которого состоит из одной полипептидной цепи (29 аминокислотных остатков), с молекулярной массой 3500. Глюкагон вызывает повышение концентрации глюкозы в крови, т.е. его действие противоположно действию инсулина. Гипергликемический эффект глюкагона достигается двумя путями: первый из них состоит в том, что глюкагон способствует распаду гликогена печени с образованием глюкозы, поступающей в кровь, причем механизм этого действия подобен механизму действия адреналина. Второй путь состоит в том, что глюкагон в отличие от адреналина ингибирует гликолитический распад глюкозы до лактата. Этот эффект обусловлен непрямым ингибировнием – из фермента пируваткиназы, участвующей в гликолизе.
Гормоны надпочечников. Надпочечники состоит из двух индивидуальных в морфологическом и функциональном отношении частей – мозгового вещества и коркового слоя. Мозговое вещество вырабатывет катехоламинные гормоны – адреналин и норадреналин, а корковый слой – стероидные гормоны.
К катехоламинным гормонам относятся два гормона – адреналин и норадреналин. Из всех гормонов наиболее полно изучен адреналин. Его хорошо известный механизм действия используется в качестве модели при исследовании других гормонов. Оба эти гормона являются производными аминокислоты – тирозина.

Нордреналин Адреналин

Оба гормона оказывают мощное сосудосуживающее действие, вызывая повышение кровяного давления. Органы – мишени адреналина – печень, скелетные мышцы, сердце и сердечнососудистая система. Кроме того, они оказывают большое влияние на обмен углеводов. Адреналин, как отмечено выше, стимулирует расщепление гликогена печени и увеличивает содержание глюкозы в крови, обеспечивая мышцы топливом, необходимым для работы в анаэробных условиях, и наконец, он способствует анаэробному распаду гликогена до молочной кислоты в скелетных мышцах путем гликолиза, стимулируя тем самым гликолитическое образование АТФ.
В коре надпочечников синтезируются свыше 30 стероидов. Их называют кортикоидами (кортикостероидами) и разделяют на три основные группы.
1.Глюкокортикоиды, важнейшим представителем которых является кортизол (гидрокортизон). Он стимулирует процесс глюкрнеогеназа из аминокислот и способствует накоплению гликогена в печени, повышает уровень глюкозы в крови и снижает использование глюкозы в периферических тканях. Кроме того, он улучшает утилизацию жирных кислот и стимулирует образование кетоновых тел. В общем, картизол оказывает катаболический эффект на обмен липидов и белков.

Кортизол(гидрокортизол) Кортикостерон

2. Минералокортикоиды – основной представитель этой группы – альдостерон, функция которого состоит в том, что он способствует задержке ионов 11а+ и выведению ионов К+ печками. Таким путем этой группы гормонов поддерживают водно-солевой баланс в организме. Альдостерон обладает также слабой глюкокортикоидной активностью, как и кортизол проявляющую слабую минералокортикоидную активность.

3. Стероиды коры надпочечников, принадлежащие к третьей группе, занимают по своим свойствам промежуточное положение между глюко- и минералокортикоидами. Основной гормон этой группы – кортикостерон.
П оловые гормоны – подобно гормонам коры надпочечников, андрогены (мужские половые гормоны) иэстрогены (женские половые гормоны) являются стероидами. Кора надпочечников, семенники и яичники имеют общее эмбриональное происхождние. Поэтому андрогены и эстрогены синтезируются не только семенниках или яичниках, но и частично в надпочечниках. В принципе половые признаки определяются соотношением секретирумых андрогенов и эстрогенов.
Тестостерон Эстрадиол


Андрогены стимулируют рост и созревание. Поддерживают функционирование репродуктивной системы и формирование вторичных половых признаков мужского организма; эстрогены регулируют активность женской репродуктивной системы. Вместе тем и андрогены, и эстрогены оказывают значительное и разнообразное действие на большинство тканей организма, не связанных с репродукцией. Например, андрогены и некоторые их синтетические производные стимулируют быстрый рост скелетных мышц. Их принимают многие штангисты, футболисты и борцы с целью увеличения мышечной массы и силы. Следует иметь в виду, однако, что эти гормоны оказывают побочное маскулинизирующее действие. Поэтому они включены в список допингов.