Будова гормонів
Познайомившись з функцією гормонів в організмі, зупинимося докладніше на їх хімічному будову. Розглядаючи формули гормонів, не прагніть їх запам’ятати, а просто отримаєте загальне уявлення про хімічну природу цієї групи біологічно активних речовин.
Стероїдні гормони (стероїди). Гормони цієї групи формально можна розглядати як похідні гіпотетичного вуглеводню стеран:
Гормони цієї групи формально можна розглядати як похідні гіпотетичного вуглеводню стеран
Стероїди можна розділити на дві групи: стероїдні статеві гормони і гормони кори надниркових залоз. Група статевих гормонів включає естрогени, андрогени і прогестерон.
Естрогени – жіночі статеві гормони перебувають у молекулі 18 атомів вуглецю (так звані С18-з’єднання). До них відноситься, наприклад, естрадіол C18H24O2.
Назва цього гормону відображає наявність в молекулі двох гідроксильних груп. Очевидно, що будова молекули естрадіолу дозволяє віднести його і до спиртів, і до фенолам.
Наявність карбонільної групи відображається в назві естрону суфіксом – він. Назва естріолу явно підкреслює присутність трьох гідроксильних груп в його молекулі.
Андрогени – чоловічі статеві гормони, або С19-стероїди, в основі молекули яких лежить скелет молекули вуглеводню складної будови – андростано.
Найбільш важливими андрогенами є тестостерон, дигідротестостерон і андростандіол.
Найбільш важливими андрогенами є тестостерон, дигідротестостерон і андростандіол
Хімічна назва тестостерону – 17-гідрокси-4-андростен-3-он, дигидротестостерона – 17-гідроксіандростан-3-он.
Очевидно, що тестостерон – ненасичений кетоспірт, дигідротестостерон і андростандіол можна розглядати як продукти його гідрування, а приналежність андростандіола до багатоатомним спиртам і його насичений характер відображаються в назві.
Прогестерон і його похідні, як і естрогени, є жіночими статевими гормонами і відносяться до С21-стероїдів.
З аналізу будови молекули прогестерону зрозуміло, що він є кетоном і містить в молекулі два карбонільні групи.
Крім статевих гормонів, до стероїдів відносяться і гормони кори надниркових залоз, такі, наприклад, як кортизол, кортикостерон і альдостерон.
Крім статевих гормонів, до стероїдів відносяться і гормони кори надниркових залоз, такі, наприклад, як кортизол, кортикостерон і альдостерон
Порівнявши структурні формули всіх цих гормонів, неважко помітити, що вони мають багато спільного, в першу чергу “стероидное ядро” молекули – чотири зчленованих карбоцікла: троє Шестиатомні і один п’ятиатомний.
Похідні амінокислот. Тепер, маючи уявлення про стероїди, познайомимося з гормонами – похідними амінокислот. До них відносяться, наприклад, тироксин, адреналін і норадреналін.
Молекули цих гормонів містять аміногрупу або її похідні, а молекула тироксину також містить і карбоксильну групу, т. Е. Є α-амінокісло – тієї і проявляє всі характерні для амінокислот властивості.
Пептидні гормони. Більш складну будову мають пептидні гормони, наприклад вазопресин (умовні позначення амінокислот наведено в табл. 8).
Вазопресин – пептидний гормон гіпофіза, що має відносну молекулярну масу Мr = 1084 і містить в молекулі дев’ять амінокислотних залишків. Ще більшу відносну молекулярну масу (близько 3485) має пептидний гормон підшлункової залози глюкагон. Це й зрозуміло, адже його молекула містить 29 амінокислотних ланок. Позначивши залишок амінокислоти символом Am, формулу глюкагону можна записати так: H2N – (Am) 29-СООН.
Зауважимо, що структури глюкагону у всіх хребетних близькі або ідентичні. Це дозволяє отримувати медичні препарати глюкагону з підшлункових залоз тварин. А розшифровка структури глюкагону людини дозволила налагодити його синтез в лабораторних умовах.
Білкові гормони. Ці гормони містять в молекулах ще більшу кількість амінокислотних ланок, об’єднаних в одну або кілька поліпептидних ланцюгів. Так, молекула інсуліну містить у двох поліпептидних ланцюгах 51 амінокислотний залишок, а самі ланцюга з’єднані двома дисульфідними містками. Відносна молекулярна маса інсуліну людини становить 5807. Встановлення хімічної структури цього білка дозволило здійснити повний його синтез в лабораторних умовах, розробити способи трансформації інсуліну тварин в інсулін людини і здійснити отримання цього важливого гормону методами генної інженерії.
Інший білковий гормон – соматотропін (гормон росту) має відносну молекулярну масу близько 21500, поліпептидний ланцюг його молекули містить 191 амінокислотний залишок і два дисульфідних містка. В даний час вже встановлена первинна структура соматотропіну людини, вівці, бика.
Необхідно відзначити, що молекули інсуліну великих ссавців відрізняються амінокислотними залишками всього в чотирьох положеннях з 51, у той час як будова соматотропіну в ході еволюції тварин і людини зазнавало значні зміни і цей гормон придбав видову специфічність.
Тепер, знаючи склад і хімічну будову найважливіших гормонів, розглянемо їх специфічне вплив на різні фізіологічні процеси. При цьому логічно буде згрупувати гормони по ендокринних залозам, їх виробляють.
Гормони підшлункової залози. Інсулін – вже знайомий вам гормон поліпептидного природи (перший гормон, який вдалося синтезувати хімічним шляхом).
Інсулін різко збільшує проникність стінок м’язових і жирових клітин для глюкози і не впливає на проникність стінок нервових клітин – нейронів. Всі процеси засвоєння глюкози відбуваються всередині клітин, а інсулін сприяє транспорту глюкози в них, отже, він забезпечує засвоєння глюкози організмом, синтез глікогену й нагромадження його в м’язових волокнах.
При недостатньому утворенні інсуліну в організмі розвивається одне з найтяжчих ендокринних захворювань – цукровий діабет, при якому печінку і м’язи різко знижують здатність засвоювати вуглеводи, в першу чергу глюкозу.
Недолік вуглеводів в клітинах викликає гострий клітинний голод, супроводжується надмірною кількістю глюкози в крові (гіперглікемія) і її виділенням з сечею. Клітини гинуть від енергетичного голоду, а найцінніше джерело енергії – глюкоза безповоротно втрачається організмом.
Цукровий діабет може призводити до порушення зору (в результаті ураження судин сітківки) і функції нирок, розвитку атеросклерозу – поразці артерій і порушення кровообігу. Збільшуючи надходження глюкози в клітини жирової тканини, інсулін сприяє утворенню жиру в організмі.
Цей гормон збільшує проникність клітинних стінок і для амінокислот, а значить, стимулює синтез білка в клітині.
Іншим гормоном підшлункової залози є глюкагон, який стимулює розщеплення (гідроліз) глікогену в клітинах до глюкози і таким чином підвищує її вміст у крові. Крім того, він стимулює і розщеплення жирів в клітинах жирової тканини. Очевидно, що за своєю дією глюкагон – антагоніст інсуліну (речовина з протилежною дією).
Гормони щитовидної залози. Щитовидна залоза виробляє такі важливі гормони, як трііодтіронін, тетрайодтиронин (тироксин) і тиреокальцитонин. Перші два гормону регулюють енергетичний обмін в організмі. Так, при введенні в кров всього лише 1 мг тироксину добова витрата енергії людиною збільшується більш ніж на 1000 ккал. Трііодтіронін фізіологічно ще більш активний, тому його середній вміст в крові в 20-25 разів менше, він значно швидше руйнується в тканинах. Стимулюючи різке збільшення виробництва енергії, ці гормони прискорюють витрачання клітинами всіх поживних речовин – жирів, вуглеводів, білків, збільшують споживання тканинами глюкози, що, у свою чергу, компенсується зростанням швидкості гідролізу глікогену в печінці. Трііодтіронін і тироксин регулюють не тільки енергетичні процеси в організмі, але і пластичні, т. Е. Прискорюють ріст організму. Крім того, ці гормони стимулюють і центральну нервову систему, прискорюють і роблять більш вираженими рефлекси, в тому числі сухожильний. Гіперфункція щитовидної залози і пов’язане з нею надлишкове виробництво гормонів призводить до мимовільного тремтіння (тремору) кінцівок, а нестача в їжі йоду, необхідного для синтезу трііодтіроніна і тироксину, викликає розростання тканини щитовидної залози і утворення зоба.
Крім іодсодержащіх гормонів, щитовидна залоза синтезує і ще один важливий гормон – тиреокальцитонин. Цей гормон регулює і контролює засвоєння і обмін кальцію в організмі. Таким чином, саме тиреокальцитонин “відповідає” за формування і міцність скелета, а також зубів.
Гормони надниркових залоз. Мозкова речовина наднирників виробляє адреналін, який регулює багато функцій організму, в тому числі і найважливішу – обмін речовин. Присутність цього гормону прискорює розщеплення глікогену в печінці і м’язах, підвищуючи кількість глюкози в крові, що збільшує працездатність скелетних м’язів при їх стомленні, активізує збудливість зорових і слухових рецепторів. Отже, адреналін здатний стимулювати швидке підвищення працездатності та опірності організму в надзвичайних умовах.
Кора надниркових залоз виробляє кілька видів гормонів: мінералокортикоїди, такі як альдостерон і кортикостерон, що регулюють мінеральний (сольовий) обмін; глюкокортикоїди (кортизон, гідрокортизон), що регулюють білковий, вуглеводний і жировий обмін; статеві гормони (андрогени, естрогени, прогестерон), які регулюють розвиток статевих органів у дитячому віці, коли секреція статевих залоз ще незначна (до періоду статевого дозрівання).
З мінералокортикоїдів найбільш активний альдостерон. Цей гормон регулює кількість і баланс іонів Na + і К + в крові. Недолік альдостерону знижує концентрацію хлориду натрію в крові і тканинних рідинах, приводячи до різкого зниження кров’яного тиску, обезводнення і загибелі організму. Тому мінералокортикоїди часто називають гормонами життя. Очевидно, їх надлишок викликає затримку рідини в організмі і стійке підвищення артеріального тиску – гіпертонію.
Найбільш активний з глюкокортикоїдів – гідрокортизон стимулює синтез глюкози в печінці, підвищуючи її рівень у крові. Вміст глікогену в печінці при цьому не знижується, а може навіть зростати. Цим дію гідрокортизону принципово відрізняється від дії адреналіну. Крім того, глюкокортикоїди прискорюють витяг жирів з жирової клітковини і їх окислення (“згорання”) з виділенням необхідної організму енергії. Недолік цих гормонів виснажує сили організму, його опірність несприятливих зовнішніх впливів і хвороб.
З гормонами статевих залоз ми вже трохи знайомі. До досягнення статевої зрілості в необхідних кількостях вони синтезуються корою наднирників. У зрілому віці, коли статева функція організму набуває більшого значення, синтез андрогенів і естрогену починають здійснювати спеціальні чоловічі і жіночі статеві залози внутрішньої секреції.
Андрогени, наприклад тестостерон, регулюють формування і розвиток вторинних чоловічих статевих ознак – особливостей скелета, голоси, розподіл волосяного покриву на тілі, поведінку і звичайно ж розвиток і функціонування чоловічих статевих органів. Тестостерон, крім того, стимулює зв’язування азоту в організмі, тим самим прискорюючи синтез білків і розвиток мускулатури. Тому тестостерон, його препарати і споріднені сполуки – анаболічні стероїди (анаболіки; від грец. Anabole – підйом) – застосовуються, наприклад, для розвитку м’язів у спортсменів.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)