10.4.2.3. Гормоны эпифиза

Эпифиз продуцирует гормоны мелатонин, адреногломерулотропин, эпиталамин.

Мелатонин по химической природе является производным триптофана. Мелатонин регулирует синтез тканевых пигментов (меланинов), оказывает осветляющий эффект в ночное время суток и является антагонистом меланотропина гипофиза. Мелатонин влияет на дифференцировку клеток, оказывает противоопухолевое действие, стимулирует иммунные процессы, препятствует преждевременному половому созреванию. Вместе с эпиталамином (пептид) определяет биологические ритмы организма: выработку гонадотропных гормонов, суточные ритмы, сезонные ритмы.

Адреногломерулотропин (производное триптофана) активирует в надпочечниках выработку минералокортикоидов и, таким образом, регулирует водно-минеральный обмен.

Выделяют женские (синтезируются в яичниках) и мужские (в семенниках). Соответственно: эстрогены и андрогены.

1. Мужские половые гормоны (андрогены) - синтезируются из холестерола. Холестерол превращается в прегненолон, который затем переходит в тестостерон. Тестостерон может восстанавливаться до дигидротестостерон. Транспортируются эти гормоны специфическим глобулином. При метаболизме гидроксилируются в печени и выводятся с мочей и желчью. Мы уже говорили, что вещества с андрогенной активностью вырабатываются в надпочечниках (андростерон и др.) мишени андрогенов – предстательная железа, семенные пузырьки и мышцы. Для мышечной ткани наиболее специфичен тестростерон. Эффект реализуется по цитозольному типу, выраженно активируется синтез белка. Ускоряя биосинтез белка и связанные с этим процессы, андрогены стимулируют развитие скелетной мускулатуры, рост и минерализацию костной ткани, а в период полового созревания – развитие половых гормонов, вторичных половых признаков и созревание сперматозоидов. Синтетические андрогены обладают преимущественно анаболическим эффектом – их называют анаболическими стеройдами.

В семенниках вырабатывается также небольшое количество эстрадиола – женского полового гормона.

2. Женские половые гормоны (эстрогены) – их секреция регулируется гормонами гипофиза и гипоталамуса, а также по принципу обратной связи, эстрадиолом. Транспортируются кровью в связи с белками, выводятся в виде метаболитов (в результате превращений в печени) с мочой. Яичники вырабатывают эстрогены (эстрадиол, эстриол, эстрин) и прогестины (прогестерон). Уровень секреции гормоногв резко меняется в различные фазы менструального цикла. Функции эстрогенов – стимуляция кровотока в матке, пролиферация эндометрия, обеспечивает овуляцию. Эстрогены обеспечивают влияние на развитие вторичных половых признаков, оказывают белково-анаболическое влияние на обмен веществ. Прогестероны увеличивают внутриклеточную концентрацию ионов кальция, стимулируют синтез белков, участвующих в созревании ооцитов. Прогестины также действуют на эндометрий, облегчают имплантацию оплодотворённого яйца, подготавливают слизистую матки к возможной беременности, стимулируют развитие молочных желёз. Обладают антиандрогенной и антиальдостероновой активностью. Эстрогены могут вырабатываться не только яичниками, но и желтым телом, плацентой, и в небольших количествах семенниками. Прогистины также могут, кроме яичников, вырабатываться в желтом теле, в плаценте, в коре надпочечников. Наиболее интеносивно они образуются в желтом теле. Все половые гормоны являются производными холестерина.

Билет 8

1.Роль ферментов в метаболизме. Современные данные о химической природе ферментов. Изоферменты. Кофакторы ферментов. Общие сведения о классификации и номенклатуре ферментов. Изменчивость изоферментов в онтогенезе.

. Ферменты - биологические катализаторы.

Все ферменты являются белками, как правило, глобулярными. Они могут относиться как к простым, так и к сложным белкам. Белковая часть фермента может состоять из одной полипептидной цепи и относиться к мономерным белкам (например, пепсин). Ряд ферментов являются олигомерными белками, включают в свой состав несколько протомеров или субъединиц. Протомеры, объединяясь в олигомерную структуру, соединяются самопроизвольно непрочными нековалентными связями. В процессе объединения (кооперации) происходят структурные изменения отдельных протомеров, в результате чего активность фермента заметно возрастает. Отделение (диссоциация) протомеров и их объединение в олигомерный белок является механизмом регуляции активности ферментов.

Субъединицы (протомеры) в олигомерах могут быть или одинаковыми, или отличающимися по первичной - третичной структуре (конформации). В случае соединения различных протомеров в олигомерную структуру фермента возникают множественные формы одного и того же фермента – изоферменты.

Изоферменты катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются по набору субъединиц, физико-химическим свойствам, электрофоретической подвижности, по сродству к субстратам, активаторам, ингибиторам. Например, лактатдегидрогеназа (ЛДГ) – фермент, окисляющий молочную кислоту в пировиноградную кислоту, является тетрамером. Он состоит из четырёх протомеров двух типов. Один вид протомеров обозначается Н (выделен из сердечной мышцы), второй протомер обозначается М (выделен из скелетной мускулатуры). Возможно 5 сочетаний этих протомеров в составе ЛДГ: Н₄, Н₃М, Н₂М₂, Н₁М₃, М₄ соответственно ЛДГ₁, ЛДГ₂,ЛДГ₃,ЛДГ₄, ЛДГ₅.

Биологическая роль изоферментов.

• Изоферменты обеспечивают протекание химических реакций в соответствии с условиями в разных органах. Так, изофермент ЛДГ₁ – обладает высоким сродством к кислороду, поэтому он активен в тканях с высокой скоростью окислительных реакций (эритроциты, миокард). Изофермент ЛДГ₅ активен в присутствии высокой концентрации лактата, наиболее характерен для ткани печени.

• Выраженная органоспецифичность изоферментов используется для диагностики заболеваний различных органов.

• Изоферменты изменяют свою активность с возрастом. Так, у плода при недостатке кислорода преобладает ЛДГ₃, а с увеличением возраста и увеличением поступления кислорода возрастает доля ЛДГ₂.

Если фермент является сложным белком, то он состоит из белковой и небелковой части. Белковая часть является высокомолекулярной, термолябильной частью фермента и называется апоферментом. Он имеет своеобразную структуру и определяет специфичность ферментов.

Небелковая часть фермента называется кофактором (коферментом). Кофактором чаще всего являются ионы металлов, которые могут прочно связываться с апоферментом (например, Zn в ферменте карбоангидразе, Сu в ферменте цитохромоксидазе). Коферменты обычно являются органическими веществами, менее прочно связанными с апоферментом. Коферментами являются, в частности, нуклеотиды НАД, ФАД. Кофермент – низкомолекулярная, термостабильная часть фермента. Его роль заключается в том, что он определяет пространственную укладку (конформацию) апофермента, и определяет его активность. Некоторые кофакторы могут переносить электроны, функциональные группы, участвовать в образовании дополнительных связей между ферментом и субстратом.

В функциональном отношении в ферменте принято выделять два важных участка в молекуле фермента: активный центр и аллостерический участок.

Активный центр – это участок молекулы фермента, который взаимодействует с субстратом и участвует в каталитическом процессе. Активный центр фермента образован радикалами аминокислот, удалённых друг от друга в первичной структуре. Активный центр имеет трёхмерную укладку, чаще всего в его составе выявляются реакционноспособные

- ОН группы серина

- SH – цистеина

- NH₂ лизина

- γ-СООН глютаминовой кислоты

В активном центре различают две зоны – зону связывания с субстратом и каталитическую зону.

Зона связывания обычно имеет жёсткую пространственную структуру, к которой комплементарно присоединяется субстрат реакции. Например, трипсин расщепляет белки в участках, богатых положительно заряженной аминокислотой лизином, так как в его зоне связывания содержатся остатки отрицательно заряженных аспарагиновой и глютаминовой кислот.

Каталитическая зона - это участок активного центра, непосредственно воздействующий на субстрат и осуществляющий каталитическую функцию. Эта зона более подвижна, в ней возможно изменение взаиморасположения функциональных групп.

В ряде ферментов (чаще олигомерных) кроме активного центра присутствует аллостерический участок – участок молекулы фермента, удалённый от активного центра и взаимодействующий не с субстратом, а с дополнительными веществами (регуляторами, эффекторами). В аллостерических ферментах в одной субъединице может находиться активный центр, в другой - аллостерический участок. Аллостерические ферменты изменяют свою активность следующим образом: эффектор (активатор, ингибитор) действует на аллостерическую субъединицу и изменяет её структуру. Затем изменение конформации аллостерической субъединицы по принципу кооперативных изменений опосредованно меняет структуру каталитической субъединицы, что сопровождается изменение активности фермента.

Билет 9