Структура, свойства и функции 1 страница
Гормоны - биологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Гомоны, или инкреты, характеризуются следующими основными свойствами.
Дистантный характер действия. Гомоны действуют на функции органов, расположенных на значительном расстоянии от той железы, в которой они образовались. Так, гормоны передней доли гипофиза, находящегося у основания мозга, воздействуют на щитовидную железу.
Специфичность действия гормонов. Определенные гормоны оказывает регулирующее влияние на определенные процессы. Так, антидиуретический гормон, выделяемой задней долей гипофиза, усиливает обратное всасывание воды в канальцах почек. Обычно на деятельность каждого органа, на каждую функцию влияют несколько гормонов. Действие этих гормонов или синергическое (в одном направлении), или антагонистическое (в противоположных направлениях). Так, гормоны коры надпочечников повышают чувствительность тканей к адреналину, а последний, в свою очередь, усиливает эффект действия этих гормонов.
Высокая биологическая активность гормонов. Гормоны образуются эндокринными железами и проявляют свое действие в очень малых количествах. Так, адреналин - гормон мозгового слоя надпочечников - вызывает учащение и усиление сокращений сердца лягушки в концентрации 1 : 10-7.
Небольшой размер молекул гормонов. Это обстоятельство позволяет им легко проникать через эндотелий капилляров и мембраны клеток.
|
|
|
Сравнительно быстрое разрушение гормонов тканями. Гормоны быстро разрушаются тканями, поэтому железы внутренней секреции должны вырабатывать их постоянно.
Отсутствие у большинства гормонов видовой специфичности. Можно использовать препараты, полученные из эндокринных желез разных видов животных. Однако гормоны белковой или полипептидной структуры у разных видов животных отличаются по составу и порядку соединения аминокислот.
Структура гормонов неодинакова, по этому признаку их делят на три группы: стероидные - гормоны, производные холестерина (гормоны половых желез и коры надпочечников), полипептидные и белковые (инсулин, гормон роста, гонадотропины, АКТГ) и гормоны, производные аминокислоты тирозина (тироксин, трийодтиронин, адреналин и норадреналин). По характеру действия на ткани гормоны делят тоже на три группы: метаболические (обуславливающие изменение обмена веществ), морфогенетические, или формообразовательные (гормоны, стимулирующие процесс дифференциации тканей и органов, рост и метаморфоз), и корригирующие (оказывающие влияние на изменение функций всего организма или отдельных органов).
Механизмы действия гормонов
|
|
|
Гормоны, секретируемые железами внутренней секреции, связываются с транспортными белками плазмы или в некоторых случаях адсорбируются на клетках крови и доставляются к органам и тканям, влияя на их функцию и обмен веществ. Некоторые органы и ткани обладают очень высокой чувствительностью к гормонам, поэтому их называют органами-мишенями или тканями -мишенями. Гормоны влияют буквально на все стороны обмена веществ, функции и структуры в организме.
Согласно современным представлениям, действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической функции определенных ферментов. Этот эффект достигается посредством активации или ингибирования уже имеющихся ферментов в клетках за счет ускорения их синтеза путём активации генов. Гормоны могут увеличивать или уменьшать проницаемость клеточных и субклеточных мембран для ферментов и других биологически активных веществ, благодаря чему облегчается или тормозится действие фермента.
Различают следующие типы механизма действия гормонов: мембранный, мембранно-внутриклеточный и внутриклеточный (цитозольный).
Мембранный механизм. Гормон связывается с клеточной мембраной и в месте связывания изменяет её проницаемость для глюкозы, аминокислот и некоторых ионов. В этом случае гормон выступает как эффектор транспортных средств мембраны. Такое действие оказывает инсулин, изменяя транспорт глюкозы. Но этот тип транспорта гормонов редко встречается в изолированном виде. Инсулин, например, обладает как мембранным, так и мембранно-внутриклеточным механизмом действия.
|
|
|
Мембранно-внутриклеточный механизм. По мембранно-внутриклеточному типу действуют гормоны, которые не проникают в клетку и поэтому влияют на обмен веществ через внутриклеточного химического посредника. К ним относят белково-пептидные гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желез, тиреокальцитонин щитовидной железы); производные аминокислот (гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и норадреналин, щитовидной железы - тироксин, трийодтиронин).
Функции внутриклеточных химических посредников гормонов выполняют циклические нуклеотиды - циклический 3׳,5׳ - аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический 3׳,5׳ - гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы кальция.
Гормоны влияют на образование циклических нуклеотидов: цАМФ - через аденилатциклазу, цГМФ - через гуанилатциклазу.
|
|
|
Аденилатциклаза встроена в мембрану клетки и состоит из 3-х взаимосвязанных частей: рецепторной (R), представленной набором мембранных рецепторов, находящихся снаружи мембраны, сопрягающей (N), представленной особым N -белком, расположенным в липидном слое мембраны, и каталитической (C), являющейся ферментным белком, то есть собственно аденилатциклазой, которая превращает АТФ (аденозинтрифосфат) в цАМФ.
Аденилатциклаза работает по слудующей схеме. Как только гормон связывается с рецептором (R) и образуется комплекс гормон- рецептор, происходит образовагние комплекса N - белок - ГТФ (гуанозинтрифосфат), который активирует каталитическую (С) часть аденилатцеклазы. Активация аденилатциклазы приводит к образованию цАМФ внутри клетки на внутренней поверхности мембраны из АТФ.
Даже одна молекула гормона, связавшегося с рецептором, заставляет работать аденилатцеклазу. При этом на одну молекулу связавшегося гормона образуется 10-100 молекул цАМФ внутри клетки. В активном состоянии аденилатциклаза находится до тех пор, пока существует комплекс гормон - рецептор. Аналогичным образом работает и гуанилатциклаза.
В цитоплазме клетки находятся неактивные протеинкиназы. Циклические нуклеотиды- цАМФ ицГМФ- активируют пртеинкиназы. Существуют цАМФ- зависимые и цГМФ - зависимые протеинкиназы, которые активируются своим циклическим нуклеотидом. В зависимости от мембранного рецептора, связывающего определенный гормон, включается или аденилатцеклаза, или гуанилатцеклазаи соответственно происходит образование или цАМФ, или цГМФ.
Через цАМФ действует
большинство гормонов, а через цГМФ- только окситоцин, тиреокальцитонин, инсулин и адреналин.
При помощи активированных протеинкиназ осуществляется два вида регуляции активности ферментов: активация уже имеющихся ферментов путем ковалентной модификации, то есть фосфолированием; изменение количества ферментного белка за счет изменения скорости его биосинтеза.
Влияние циклических нуклеотидов на биохимические процессы прекращается под влиянием специального фермента- фосфодиэстеразы, разрушающей цАМФ и цГМФ. Другой фермент - фосфопротеидфосфаза - разрушает результат действия протеинкиназы, то есть отщепляет фосфорную кислоту от ферментных белков, в результате чего они становятся неактивными.
Внутри клетки ионов кальция содержится очень мало, вне клетки их больше. Они пступают из внеклеточной среды по кальциевым каналам в мембране. В клетке кальций взаимодействует с кальцийсвязывающим белком калмодулином (КМ). Этот комплекс изменяет активность ферментов, что ведет к изменению физиологический функций клеток. Через ионы кальция действуют гормоны окситоцин, инсулин, простагландин F2α. Таким образом, чувствительность тканей и органов к гормонам зависит от мембранных рецепторов, а специфическое регуляторное влияние их определяется внутриклеточным посредником.
Внутриклеточный (цитозольный) механизм действия. Он характерен для стероидных гармонов (кортикостероидов, половых гормонов - андрогенов, эстрогенов и гестагенов). Стероидгные гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися в цитоплазме. Образовавшийся гормнон-рецепторный комплекс переносится в ядро и действует непосредственно на геном, стимулируя или угнетая его активность, т.е. действует на синтез ДНК, изменяя скорость транскрипции и количество инфармационной (матричной) РНК (мРНК). Увеличение или уменьшение количества мРНК влияет на синтез белка в процессе трансляции, что приводит к изменению функциональной активности клетки.
62 Гипофиз и его функции
Гипофиз — hypophysis (рис. 327) — орган бобовидной формы, его масса у взрослого крупного рогатого скота 3—5 г, у свиней —0,14—5 г. Лежит в ямке турецкого седла основания клиновидной кости и соединяется с серым бугром гипоталамической части промежуточного мозга.
Анатомически в гипофизе млекопитающих различают четыре части: 1) вентральную переднюю железистую эпителиальную долю; 2) дорсальную нервную заднюю долю; 3) промежуточную долю, расположенную между железистой эпителиальной и нервной долями; 4) туберальную воронкообразную часть, переходящую от гипофиза в гипоталамическую часть промежуточного мозга. В туберальной части находятся ножки нервной и железистой долей.
Железистая доля составляет 70—80% от общей массы гипофиза. Она возникает у эмбриона из эпителиального выпячивания дорсальной стенки зачатка глотки (карман Ратке), врастающего в щель зачатка основания клиновидной кости и соединяющегося с выпячиванием вентральной стенки промежуточного мозга, из которого возникает нервная доля.
Эпителиальные клетки аде ноги пофиза, например у крупного рогатого скота, отличаются по строению и выделяемым гормонам:
1) ацидофильные клетки трех видов составляют до 30% от общего количества клеток в аденогипофизе. Они выделяют гормоны, стимулирующие рост тканей, образование и выделение молока, регулирующие образование гормонов в корковом слое надпочечников (предпочечников);
2) баэбфильные клетки трех видов составляют до 10% от общего количества клеток. Они выделяют гормоны, регулирующие развитие половых клеток, щитовидных желез, желтого тела;
Рис. 327. Гипофиз крупного рогатого скота (1), лошади (II), свиньи (III), собаки (IV) на разрезе
3) клетки-хромофобы, недостаточно окрашивающиеся кислыми и щелочными красителями. Они составляют до 41% от всех клеток аденогипофиза, среди них есть клетки, из которых образуются ацидофильные и базофильные клетки.
Клетки промежуточной доли выделяют гормон интермедии, влияющий на функции меланоцитов и, как следствие, на окраску пигментированных тканей.
Развитие и функции перечисленных выше гормональных клеток регулируют биологически активные вещества либерины и статины, образующиеся в гипоталамической части промежуточного мозга. Либерины стимулируют выделение гормонов гипофиза, статины тормозят.
Нервная доля гипофиза состоит из отростков нейросекреторных нейронов промежуточного мозга. Отростки переходят в нервную долю по туберальной части гипофиза. По отросткам в нервную долю из промежуточного мозга перемещаются гормоны антидиуретический, вазопрессин, окситоцин. Гормоны из нервной доли через стенки капилляров переходят в кровь.
Доли гипофиза окружены твердой мозговой оболочкой и около серого бугра промежуточного мозга мягкой оболочкой головного мозга. В оболочках находится значительное количество кровеносных сосудов, расширение и сужение которых влияет на функции гипофиза и на выделение гормонов в кровь.
У крупного рогатого скота твердая мозговая оболочка образует мембрану вокруг ножки гипофиза, закрывая тело гипофиза, погруженное в ямку турецкого седла. У свиней мембрана не выражена.
Нейросекреторные ядра промежуточного мозга и доли гипофиза составляют нервно-эндокринную гипоталамус-гипофизарную систему. Эта система регулируется веществами и нервными импульсами, поступающими из других отделов головного мозга: лимбической части, центров и нервов вегетативного отдела нервной системы.
Крупноклеточные нейросекреторные ядра промежуточного мозга находятся преимущественно под парасимпатическим влиянием, мелкоклеточные — под влиянием симпатической части вегетативного отдела нервной системы.
Гипоталамогипофизарная система функционирует в системе обратных связей с железами внутренней секреции яичников и семенников/ коркового слоя надпочечников, щитовидных желез: повышенная продукция гормонов названными железами внутренней секреции тормозит выделение либеринов в ядрах гипоталамуса и гормонов ваденоцитах гипофиза; снижение гормональной активности периферических желез внутренней секреций активизирует аденоциты гипофиза и нейросекреторные нейроны промежуточного мозга. Колебания происходят около определенного уровня деятельности нервно-эндокринной системы, характерного для вида, породы, возраста животного.
63 Эпифиз и его функции
ЭПИФИЗ (шишковидная, или пинеальная, железа), небольшое образование, расположенное у позвоночных под кожей головы или в глубине мозга; функционирует либо в качестве воспринимающего свет органа либо как железа внутренней секреции, активность которой зависит от освещенности. У некоторых видов позвоночных обе функции совмещены. У человека это образование по форме напоминает сосновую шишку, откуда и получило свое название (греч. epiphysis – шишка, нарост).
Эпифиз развивается в эмбриогенезе из свода (эпиталамуса) задней части (диэнцефалона) переднего мозга. У низших позвоночных, например у миног, могут развиваться две аналогичных структуры. Одна, располагающаяся с правой стороны мозга, носит название пинеальной, а вторая, слева, парапинеальной железы. Пинеальная железа присутствует у всех позвоночных, за исключением крокодилов и некоторых млекопитающих, например муравьедов и броненосцев. Парапинеальная железа в виде зрелой структуры имеется лишь у отдельных групп позвоночных, таких, как миноги, ящерицы и лягушки.
Функция. Там, где пинеальная и парапинеальная железы функционируют в качестве органа, воспринимающего свет, или «третьего глаза», они способны различать лишь разную степень освещенности, а не зрительные образы. В этом качестве они могут определять некоторые формы поведения, например вертикальную миграцию глубоководных рыб в зависимости от смены дня и ночи.
У земноводных пинеальная железа выполняет секреторную функцию: она вырабатывает гормон мелатонин, который осветляет кожу этих животных, уменьшая занимаемую пигментом площадь в меланофорах (пигментных клетках). Мелатонин обнаружен также у птиц и млекопитающих; считается, что у них он обычно оказывает тормозящий эффект, в частности снижает секрецию гормонов гипофиза.
У птиц и млекопитающих эпифиз играет роль нейроэндокринного преобразователя, отвечающего на нервные импульсы выработкой гормонов. Так, попадающий в глаза свет стимулирует сетчатку, импульсы от которой по зрительным нервам поступают в симпатическую нервную систему и эпифиз; эти нервные сигналы вызывают угнетение активности эпифизарного фермента, необходимого для синтеза мелатонина; в результате продукция последнего прекращается. Наоборот, в темноте мелатонин снова начинает вырабатываться.
Таким образом, циклы света и темноты, или дня и ночи, влияют на секрецию мелатонина. Возникающие ритмические изменения его уровня – высокий ночью и низкий в течение дня – определяют суточный, или циркадианный, биологический ритм у животных, включающий периодичность сна и колебания температуры тела. Кроме того, отвечая на изменения продолжительности ночи изменением количества секретируемого мелатонина, эпифиз, вероятно, влияет на сезонные реакции, такие как зимняя спячка, миграция, линька и размножение.
У человека с деятельностью эпифиза связывают такие явления, как нарушение суточного ритма организма в связи с перелетом через несколько часовых поясов, расстройства сна и, вероятно, «зимние депрессии».
64 Тимус и его функции
Тимус - это эндокринная железа (ее еще называют зобной, вилочковой железой), центральный орган лимфоцитопоэза и иммуногенеза.
Она играет очень важную роль в формировании иммунитета человека (иммуногенеза). Тимус есть у всех позвоночных животных, но различается формой и местом расположения. У беспозвоночных он отсутствует даже в зачаточной форме.
Функции тимуса
Из крови в тимус поступают незрелые стволовые клетки костного мозга. Под влиянием гормонов тимуса при взаимодействии с эпителиальными клетками поверхностного коркового слоя долек они трансформируются в клетки лимфатической системы - тимоциты. Созревая, они переходят из коркового слоя долек в мозговой. Одни из них погибают, другие продолжают развиваться. Зрелые Т-клетки из тимуса выходят в кровь и лимфатическую систему, чтобы дальше циркулировать по организму.
Помимо образования из стволовых клеток костного мозга Т-лимфоцитов в тимусе вырабатываются гормоны - тимозин и тимопоэтин. Эти гормоны обеспечивают дифференцировку Т-лимфоцитов и играют важную роль в клеточных иммунных реакциях.
Важную роль тимуса в формировании иммунной системы открыл австралийский ученый Д.Миллер в 1961 году. Во время опытов он установил, что при удалении тимуса у новорожденных резко снижалась выработка антител и увеличивалась продолжительность жизни пересаживаемой ткани.
65 Щитовидная и околощитовидная железы и их функции
Щит. ж. сост. из кл. железистого эпителия, продуцирующих йодсодержащие гормоны, и «светлых» парафолликулярных кл., синтезирующих гормоны без йода. Йодсодержащие гормоны – трийодтиронин, тетрайодтиронин (тироксин) – соед. йода с АК – тирозином, входящей в состав белка. В мембране гормоны соед. с фосфолипидами, холестерином, солями натрия, сульфатами и глюкоронидами, становятся гидрофильными и липофобными, а это, в свою очередь, обеспечивает их выход в цитоплазму. Установлено конкурентное отношение отдельных стероидных гормонов за место в мембране, и поэтому для проявления опр. ответных реакций важно их соотношение в крови. Соед. гормона с кл. и повышение концентрации гормона мембранах сопровождается локальными изменением проницаемости. При действии гормонов щит. ж. в кл. увел. размер ядер и ядрышек, возрастает содержание РНК в цитоплазме и ускоряются обменные процессы. Так, выяснено, что при введении в среду с изолированными кл. тиреодных гормонов повышается содержание РНК в микросомах, стимулируется вкл. АК в белки, интенсивнее проникает вода в митохондрии, органеллы кл. набухают, быстро поглощается кислород, интенсивнее протекают процессы окислительного фосфолирования, усиливается обмен в-в, повышается теплопродукция в тк., быстрее растут волосы. Гормоны щит. ж. имеют широкий спектр действия. Удаление этой ж. сопровождается задержкой роста и развития, нарушается белковый, жировой и углеводный обмен, изменяются формообразовательные процессы и ф-ция различных органов. Гормоны влияют на органы пищеварения: повышают ф-цию эпителия слизистой оболочки, стимулируют всасывание белков, солей К и Р, летучих ЖК и других соед. В ф-ции мышц гормоны усиливают обменные процессы, возбуждение и проявление лакомоторных реакций. Тиреокальцитонин регулирует обмен кальция и фосфора между кровью и костной тк., препятствует выделению К из костей и уменьшает его содержание в крови. В молочной ж. при введении тироксина повышается синтез казеина и бета-лактоглобулина, использование летучих ЖК, усиливаются и др. процессы, связанные с молокообразованием. Нарушение ф-ции щитовидной ж. сказывается на процессах мочеобразования. Недостаточная продукция гормона сопровождается изменениями в кл. почечных канальцев, а также вводно-солевого обмена. В тк. и особенно в подкожной клетчатке задерживается жид., появл. отечность. При понижении ф-ции ж. задерживается рост и половое созревание жив., нарушается половая цикличность и др. Ее гормоны стимулируют оплодотворение и имплантацию оплодотворенной яйцекл. к слиз. обол. матки. Ф-ция щит. ж. регулируется нейрогуморальным путем. В ней находится большое кол. секреторных и сосудодвигательных нервных волокон, обеспечивающих синтез гормонов. Кора головного и гипоталамус действуют на гормонообразовательные процессы. Нейросекрет паравентрикулярных ядер повышает, а супраоптических снижает продукцию тиреоидных гормонов. Ф-ция щит. ж. зависит от работы др. органов. Эта связь осущ. ч/з НС. Сеть интерорецепторов дает инфу о происходящих изменениях в различных тк., вызванных действием тиреоидных гормонов. Большая роль в регуляции работы щит. ж. принадлежит тиреотропному гормону гипофиза. Он стимулирует протеолитические ферменты коллоида в фолликулах щит. ж. и ускоряте процесс обр. из тиреоглобулина гормонов – трийодтиронина и тироксина, а также поступления их в кровь. В свою очередь, усиленная продукция тиреоидных гормонов тормозит тиреотропную ф-цию гипофиза.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 224; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!