Руководство к практическим занятиям по биохимии (стр. 7 )

3 1 2 2 4 5 2 2 5 1 1 5 5 3 3 1 2 5 2 1 3 3 2 1 4 3 3 2 3 3 5 3 4 3 3 3 4 4 2 2

fРаздел 5e

Гормоны.

Гормоны – биологически активные органические соединения разнообразного химического строения, координирующие деятельность различных клеточных процессов и целостного организма..

Каждый гормон является центральным звеном сложной системы гормональной регуляции. Уникальность гормональной регуляции обусловлена соподчинённостью работы желёз внутренней секреции.

Гормоны синтезируются в виде предшественников, иногда депонируются в специализированных клетках эндокринных желез. К железам внутренней секреции обычно относят щитовидную железу, паращитовидные железы, надпочечники, поджелудочную железу и др. Деятельность их не автономна, а находится под контролем  центральной  нервной системы.

От эндокринных желёз гормоны по мере метаболической необходимости поступают в кровоток. Большинство гормонов переносится в виде комплексов с плазматическими белками (переносчики гормонов), причем связывание с переносчиками носит обратимый характер. Гормоны разрушаются соответствующими ферментами. Гормоны и их метаболиты выводятся из организма экскреторной системой, обычно почками.

Таблица. Классификация гормонов по химической природе

Пептидные и белковые гормоны	Гормоны-производные аминокислот (АМК)	Гормоны стероидной структуры	Гормоноподобные соединения (оказывают местное действие)
Тиролиберин Тиреотропин Инсулин Глюкагон	Норадреналин Адреналин Тироксин (тетрайодтиронин) Трийодтиронин	Прогестерон Эстрадиол Тестостерон Кортизол Альдостерон Кальцитриол	Производные АМК: Гистамин, Серотонин Эйкозаноиды: Лейкотриен, Простациклин, Простагландины, Тромбоксаны

Существуют  и два основных типа передачи гормонального сигнала клеткам-мишеням. Липофильные гормоны проникают в клетку, а затем поступают в ядро. Гидрофильные гормоны оказывают действие на уровне клеточной мембраны.

Липофильные гормоны и сигнальные вещества (стероидные гормоны, тироксин и ретиноевая кислота) проникают через плазматическую мембрану внутрь клетки, где взаимодействуют с высокоспецифическими рецепторами. Образующийся гормон-рецепторный комплекс связывается в ядре с хроматином и инициирует транскрипцию определенных генов. Усиление или подавление синтеза мРНК приводит к изменению концентрации специфических белков (ферментов), определяющих ответ клетки на гормональный сигнал.

Группа гидрофильных гормонов и сигнальных веществ (производные аминокислот, а также пептидные и белковые гормоны) связываются со специфическими рецепторами на внешней поверхности плазматической мембраны. Связывание гopмона с рецептором передает сигнал на внутреннюю поверхность мембраны и тем самым запускает синтез вторичных посредников. Молекулы-посредники потенцируют клеточный ответ на действие гормона.

Гормональные препараты довольно широко используются в животноводстве и ветеринарии. Так например, инсулин применяется для лечения сахарного диабета, а инъекции инсулина свиньям повышает их суточный привес. Простагландины исвпользуются для лечения бронхиальной астмы, бронхитов, артритов, а АГТК – при лечении ревматизма, подагры. Синэстрол применяется для борьбы с яловостью коров.

Вопросы для внеаудиторной теоретической работы по разделу:

Общее понятие о гормонах. Роль центральной нервной системы в регуляции деятельности желез внутренней секреции. Гипер - и гипофункция желез внутренней секреции. Классификация гормонов по химической природе: гормоны пептидной и белковой природы, производные аминокислот, гормоны стероидной природы, простагландины. Методы определения гормонов. Гормоны гипоталамуса: либерины, статины. Структура, свойства, биологическая роль. Гормоны гипофиза: Роль в регуляции функций других желез внутренней секреции. Гормоны передней доли гипофиза: соматотропин, кортикотропин, тиреотропин, гонадотропины, лактотропин, липотропин. Их химическая природа и биологическое действие. Гормоны средней доли гипофиза (меланоцитстимулирующие гормоны). Гормоны задней доли гипофиза. Окситоцин, вазопрессин, их химическая природа и биологическое действие. Гормоны паращитовидных желез. Паратгормон. Гормоны щитовидной железы. Тироксин, ди - и трийодтиронин. Их строение и синтез в организме. Влияние на обмен веществ. Гипо - и гипертиреозы. Кальцитонин. Гормоны  поджелудочной железы. Инсулин и глюкагон. Их химическая природа и влияние на обмен веществ. Гормоны мозгового вещества надпочечников. Адреналин, норадреналин. Строение, свойства и образование в организме. Влияние на обмен веществ. Гормоны коркового вещества надпочечников. Кортикостероиды. Химическое строение, биосинтез и биологическое действие. Гормоны половых желез. Их структура, свойства, биологическая роль. Простагландины. Структура, биологическая роль. Биологическая роль гормонов как регуляторов обмена веществ. Механизмы действия гормонов. Применение гормонов и их синтетических аналогов в медицине, животноводстве и ветеринарии.

Занятие 9.

9.1 Семинар по теме: «Гормоны»

1. Вопросы, требующие однозначного ответа «да» (+) или «нет» (-).

Альдостерон относится к глюкокортикоидам. Вазопрессин - гормон передней доли гипофиза. Тироксин может синтезироваться из тирозина. Влияет ли деятельность гипофиза на функцию других желез внутренней секреции? Известны ли гормоны циклопептидной структуры? Можно ли синтезировать гормоны искусственным путем? Эффективно ли пероральное применение инсулина? Проникает ли адреналин в цитоплазму клеток? Является ли арахидоновая кислота предшественником простагландинов? Либерины и статины регулируют секрецию тропных гормонов гипофиза. цАМФ и цГМФ - вторичные посредники пептидных гормонов. Аденилатциклазная и протеинкиназная системы обеспечивают многократное усиление гормонального сигнала. Кальмодулин - это внутриклеточный Са-связывающий белок. Стероидные гормоны проникают через плазматические мембраны и связываются с внутриклеточными рецепторами. Обладают ли производные витамина D гормональной активностью? Изменяет ли инсулин проницаемость клеточных мембран для глюкозы, аминокислот, ионов К+ и Са2+?

2.Вопросы с выборочным ответом

К гормонам пептидного строения нельзя отнести: кальцитонин окситоцин тиролиберин прогестерон глюкагон	В регуляции липидного обмена не участвует: адреналин кортикотропин инсулин гидрокортизон вазопрессин
Вторичные посредники гормонального сигнала: диацилглицеролы триацилглицеролы лейкотриены тромбоксаны все вышеперечисленные соединения	К стероидным гормонам нельзя отнести: кортизол альдостерон эстрадиол тестостерон кортикотропин

3) Найти соответствие, установив последовательность участников передачи гормонального сигнала в клетку

1. 2. 3. 4. 5.

А. ц-АМФ Б. G-белок В. аденилатциклаза Г. мембранный рецептор Д. гормон

9.2 Обсуждение биологической модели: «Влияние гормонов на содержание глюкозы в крови»

       

Адреналин опосредованно, через рецепторы усиливает в клетках печени распад гликогена, замедляя его синтез, в результате чего свободная глюкоза поступает из клеток в кровь. Концентрация глюкозы в крови повышается.

       Инсулин в печени оказывает прямо противоположное действие на обмен глюкозы, но в первую очередь, он опосредованно, через рецепторы способствует быстрому поглощению глюкозы из крови жировой тканью и мышцами. Концентрация глюкозы в крови снижается.

Цель работы

Убедиться, что введение гормонов изменяет концентрацию глюкозы в крови животных.

Принцип метода

Моделирование биологического эксперимента с использованием лабораторных животных – кроликов.

Выполнение работы

Двух кроликов (натощак) взвешивают, и в стерильных условиях берут кровь (1 каплю) из ушной вены кроликов, затем рассчитывают дозы гормональных препаратов: 1,5 МЕ инсулина и 0,35 мл 0,1% раствора адреналина на 1 кг массы кроликов. При необходимости коммерческие препараты гормонов разводят стерильным физиологическим раствором. В это время определяют исходные концентрации глюкозы в крови каждого кролика с помощью глюкометра, а потом вводят (в стерильных условиях) под кожу живота рассчитанную дозу инсулина одному кролику и адреналина другому.

       Через 30 минут после введения гормонов вновь берется кровь из другой ушной вены кроликов и повторно определяется концентрация глюкозы. Кролику, которому вводили инсулин, дают пить 40% раствор глюкозы.

Следует отметить, что эксперимент не причиняет вреда кроликам при внимательном выполнении всех описанных ниже манипуляций, однако лучше использовать «виртуального» кролика или ограничиться демонстрацией (моделированием) всех ниже перечисленных процедур.

Концентрация глюкозы, ммоль/л
Кролик И (инсулин)	Кролик А (адреналин)
До введения гормонов
Через 30 мин после введения гормонов
Разница

Выводы

fРаздел 6e

Обмен веществ и энергии.

Химия и обмен углеводов.

Общие понятия об обмене веществ и энергии

Метаболизм – это совокупность процессов превращения веществ и энергии в живом организме и обмен организма веществами и энергией с окружающей средой, вследствие чего происходит постоянное обновление самого организма.

Организм получает энергию в виде пищевых веществ, которые в окислительных процессах катаболизма трансформируют часть этой энергии в высокоэнергетические (макроэргические) соединения (большей частью в АТФ). Последние, в свою очередь, используются организмом в восстановительных процессах анаболизма в качестве источника энергии для синтеза собственных высокомолекулярных соединений.

Образование АТФ из АДФ и фосфорильного остатка – ферментативный энергозависимый процесс, получивший название фосфорилирование АДФ. В зависимости от источника энергии и механизма образования макроэргической связи, различают два основных способа синтеза АТФ:

субстратное фосфорилирование – меньший по объёму, эволюционно более ранний способ, который может осуществляться в анаэробных условиях за счёт энергии других макроэргических соединений ( 1,3-бисфосфоглицерат, фосфоенолпируват, сукцинил-КоА, креатинфосфат); окислительное фосфорилирование – процесс, сопряжённый с дыханием, осуществляется на внутренней мембране митохондрий ферментом АТФ-синтазой за счёт энергии разности электрохимических потенциалов, возникающей при раздельном переносе электронов и протонов в дыхательной цепи митохондрий от восстановительных эквивалентов (НАДН(Н+) или ФАДН2 на молекулярный кислород в процессе биологического окисления (хемиосмотическая теория П. Митчелла).

Поскольку в организме человека и животных основное количество восстановительных эквивалентов образуется в результате окислительного распада углеводов, мы начинаем знакомство с обменом веществ и энергии с изучения химии углеводов и их метаболизма.

Направленность, интенсивность и согласованность протекания метаболических процессов регулируется ферментами под контролем гормональной и нервной системы при участии клеточных рецепторов и вторичных переносчиков сигнала. Нарушение регуляции приводит к патологии обменных процессов и развитию заболеваний.