Загальна характеристика 17 страница

Гормони тімусу. Вилочкова або зобна залоза до моменту статевого дозрівання в значній мірі піддається зворотному розвитку. У ній синтезуються гормони тімозіни і тімопоетини. Вони беруть участь у функції деяких ланок імунної системи (Т-лімфоцитів), а також регулюють процеси росту дитячого організму.

Гормони підшлункової залози. В островковій частини підшлункової залози (острівці Лангерганса) синтезуються гормони інсулін і глюкагон.

Інсулін (білковий гормон) виробляється в b-клітках підшлункової залози з попередника - проінсуліну. Інсулін знижує вміст глюкози в крові, тобто виявляє гіпоглікемічний ефект. Дія інсуліну на клітину виявляється насамперед у його взаємодії з білками-рецепторами, розташованими на зовнішній поверхні плазматичної мембрани. Комплекс "рецептор-інсулін" реагує з іншими компонентами мембрани, що приводить до зміни макроструктури мембранних білків і підвищенню її проникності. Завдяки цьому інсулін впливає на швидкість і спрямованість ферментативних процесів. Він підсилює проникнення глюкози в м'язові клітини, сприяючи утворенню глікогену. Під впливом інсуліну збільшується швидкість поглинання глюкози клітинами жирової тканини, що сприяє ліпогенезу і перешкоджає ліполізу. При дефіциті інсуліну надходження глюкози у відповідні тканини сповільнюється, що приводить до порушення її обміну.

Інсулін підсилює в основному реакції біосинтезу, тобто анаболізму, тому його називають гормоном-анаболізатором. Під впливом інсуліну поліпшується використання енергії окиснювання для процесів фосфорилювання. Отже, він впливає на біосинтез макроергічних сполук.

При недостатній секреції інсуліну розвивається цукровий діабет. При цьому захворюванні спостерігаються характерні порушення обміну речовин: підвищується рівень цукру в крові (гіперглікемія), з'являється цукор у сечі (глюкозурія), підсилюється розпад глікогену в печінці і м'язах, уповільнюється біосинтез білків і жирів, знижується швидкість окиснювання глюкози в тканинах. Крім того, відзначається негативний азотистий баланс, збільшується вміст холестеролу в крові, підсилюється мобілізація жиру з "жирових депо", відбувається синтез вуглеводів з амінокислот і утворення ацетонових тіл.

Глюкагон синтезується a-клітками острівців Лангерганса в підшлунковій залозі. Він сприяє підвищенню вмісту глюкози в крові. Ця дія пояснюється тим, що глюкагон стимулює перетворення неактивної фосфорилази печінки в активну. У результаті підсилюється розпад глікогену в цьому органі, що і стає причиною збільшення вмісту глюкози (у виді глюкозо-1-фосфату) у крові, при цьому в печінці запас глікогену знижується.

Стероїдні гормони. До цієї групи відносяться гормони - похідні стероїдів. Вони синтезуються в корі надниркових залоз, сім’яниках, яєчниках, плаценті.

Молекули стероїдних гормонів здатні проникати в клітину і взаємодіяти зі специфічними рецепторами в її цитоплазмі. У результаті утворюється гормон-рецепторний комплекс, що, входячи в ядро клітини, впливає на її генетичний апарат.

Гормонів кори надниркових залоз продукується більш сорока. Вони носять загальну назву "кортикостероїди".

Стероідні гормони - це сполуки ліпідної природи. Їхнім попередником є холестерол (холестерин). За своєю функцією гормони коркової речовини надниркових залоз умовно розділяються на дві групи: мінералокортикоїди (альдостерон і дезоксикортикостерон), що регулюють водно-сольовий обмін і глюкокортикоїди (кортизон, кортизол і ін.), що стимулюють синтез глюкози з амінокислот і жирів (глюконеогенез) і сприяють відкладенню глікогену в печінці.

Основними представниками глюкокортикоїдів є гідрокортизон (кортизол), кортикостерон, 11-дезоксикортизол, 11-дегидрокортикостерон.

Найбільшу активність мають гідрокортизон і кортикостерон.

При дефіциті гідрокортизону порушується білковий, ліпідний і особливо вуглеводний обмін. При надлишку - різко підсилюється перетворення амінокислот у вуглеводи, зростає синтез глікогену і жирів, підвищується вміст глюкози в крові, що приводить до розвитку стероїдного діабету. При цьому відзначається також ожиріння верхньої частини тулуба, лице стає круглим і червоним, кінцівки худими, так званий "буйволовий тип".

При недостатній секреції кортикостерону порушується обмін вуглеводів, білків і ліпідів. При цьому скорочуються запаси глікогену в м'язах і печінці, знижується концентрація глюкози в крові, підсилюється розпад білків до амінокислот, прискорюється розпад жирів, збільшується вміст залишкового азоту в крові, порушується реабсорбція Na⁺ і К⁺ у канальцях нирок, знижується кров'яний тиск.

При надлишку кортикостерону різко підсилюються анаболічні процеси, що може привести до відхилень від норми.

До минералокортикоідів відносяться дезоксикортикостерон, альдостерон, що мають біологічний ефект на регуляцію рівня електролітів у біологічних рідинах організму.

Альдостерон і дезоксикортикостерон стимулюють зворотне усмоктування іонів натрію, хлору, бікарбонату в нирках, потових і слинних залозах, у слизовій оболонці шлунково-кишкового тракту.

При недостатнім утворенні минералокортикоїдів відбувається значна втрата солей натрію і води, а також затримка калію в організмі. При поразці кори надниркових залоз розвивається захворювання, вперше описане в 1849- 1855 р. англійським лікарем Т. Адісоном і названа їм "бронзова хвороба" (хвороба Адісона).

Утворення кортикостероїдів в надниркових залозах збільшується при впливі на організм високої або низької температур, недоліку кисню, при інфекції, важкому фізичному і психічному навантаженні.

У корковій речовині надниркових залоз утворюються також чоловічі статеві гормони - андрогени (від греч. andros - чоловік). Вони відповідальні за формування, розвиток і функціонування репродуктивної функції в чоловічому організмі. Андрогени стимулюють процеси біосинтезу білків, тканинного дихання, регулюють фосфорно-кальцієвий, ліпідний і інший види обміну. У механізмі прояву біологічної дії андрогенів головна роль належить реакціям фосфорилювання ядерних білків і регуляції активності хроматину. Основний представник андрогенів - тестостерон.

Характерною рисою андрогенів є їхній вплив на метаболізм у клітинах-"мішенях". Метаболічні перетворення андрогенів можуть привести до їх активності або інактивації.

Гормональну активність виявляє не сам тестостерон, а найбільш активний його метаболіт - 5-дегідротестостерон.

Тестостерон обумовлює нормальний ріст чоловічих статевих органів і розвиток вторинних статевих ознак у чоловіків, має анаболічну дію. Він підсилює затримку азоту в організмі і підвищує інтенсивність синтезу білків.

У крові тестостерон циркулює в комплексі з білком-переносником. Після проникнення через мембрану клітини в цитоплазмі тестостерон у результаті обмінних реакцій перетворюється в 5-дегідротестостерон, що здатний утворювати комплекс із цитоплазматичними рецепторами. Цей комплекс здобуває здатність проникати в ядро, що стимулює матричну активність хроматину.

Жіночі статеві гормони (в основному естрадіол, естрон, еквілін, еквілінін, прогестерон) синтезуються в яєчниках, функції яких контролюються гонадотропними гормонами гіпофіза.

Основна біологічна дія жіночих стаетвих гормонів складається в забезпеченні репродуктивної функції організму. Вони викликають розвиток вторинних статевих ознак і створюють оптимальні умови, що забезпечують можливість запліднення яйцеклітини після її дозрівання.

Гормони мозкового шару надниркових залоз - адреналін і норадреналін подібні за будовою з амінокислотою тирозином, від якого вони відрізняються наявністю додаткових ОН-груп у кільці і у b-вуглецевого атома бічного ланцюга, а також відсутністю карбоксильної групи.

В умовах експерименту було встановлено, що попередником гормонів мозкового шару надниркових залоз є тирозин. У процесі обміну, піддаючись гідроксилюванню, декарбоксилюванню і метилюванню за участю відповідних ферментів, він перетворюється в адреналін і норадреналін.

З урахуванням будови адреналін і норадреналін поєднують під загальною назвою "катехоламіни". Вони мають ліпомобілізуючу дію, підвищуючи активність ліпази в жировій тканині, що виявляється в збільшенні концентрації вільних неетерифікованих жирних кислот у плазмі крові.

Адреналін викликає звуження кровоносних судин (крім судин серця і м'язів), підвищує кров'яний тиск, гальмує функцію шлунково-кишкового тракту, прискорює процес згортання крові. Адреналін впливає на кілька ланок обміну речовин, але особливо - на енергетичний. Він підсилює процес розщеплення глікогену в печінці, що приводить до підвищення вмісту глюкози в крові й інших тканинах. При посиленому утворенні адреналіну або при його введенні різко підвищується рівень цукру в крові. Адреналін прискорює фосфороліз глікогену не тільки в печінці, але й у м'язах.

Норадреналін також міститься в мозковій частині надниркових залоз як попередник адреналіну. За характером біологічної дії він подібний адреналінові, але є більш ефективним медіатором.

Тканинні гормони. Крім гормонів, синтезованих залозами внутрішньої секреції, існують гормони, що утворюються в різних органах і тканинах, а також у крові. До цієї групи відносяться каллікреїни, ангіотензин, простагландини, гастрін, секретин, ентерогастрин. Деякі з них утворюють системи. Так, калікреїн-кінінова система представлена пептидами, що утворюються в різних органах і тканинах, у тому числі в крові. Як правило, вони знаходяться в неактивному стані і активуються під впливом ферментів, які каталізують реакції обмеженого протеолізу.

Уся система кінінів має здатність розширювати просвіт судин, розслаблюючи їхню мускулатуру, що приводить до зниження кров'яного тиску.

Ренін-ангіотензинова система є антагоністом калікреїн-кінінової системи. Ангіотензин синтезується в неактивній формі у виді ангіотензиногену, що активується під дією ферменту нирок - реніну. Шляхом обмеженого протеолізу ангіотензиноген перетворюється в ангіотензин. Останній є важливим регулятором секреції гормону кори надниркових залоз - альдостерону, бере участь у регуляції не тільки судинного тонусу, але і водно-сольового обміну.

Співвідношення між системою кінінів і ангіотензин-альдостерон-реніновою системою є важливим механізмом регуляції гемодинаміки. Порушення цього співвідношення може привести до підвищення артеріального тиску.

Простагландини - сполуки із широким спектром гормональної дії. Вони синтезуються з поліненасичених жирних кислот (арахідонової, ліноленової, лінолевої) у багатьох тканинах організму, особливо в репродуктивних органах. Вперше були виділені з предстательної залози (від грец. ge prostata), звідси їхня назва.

У залежності від будови циклічної частини молекули розрізняють природні простагландини типу А, В, Е, F. Число подвійних зв'язків у бічних ланцюгах перерахованих типів позначають цифровими індексами.

Простагландини впливають на цілий ряд біохімічних реакцій. Вони знижують активність ліпази, є важливим регулятором обміну кальцію в м'язовій тканині, впливають на гемодинаміку нирок, секреторну функцію шлунка, утворення стероїдних гормонів. В даний час простагландини виявлені в багатьох органах і тканинах, у тому числі й у мозку, особливо в корі великих півкуль, де здійснюється їхній біосинтез.

Гастрин являє собою 17-членний пептид, синтезований слизовою оболонкою шлунка. Він підвищує секрецію шлункового соку (головним чином стимулює утворення соляної кислоти і лише в невеликій мері збільшує вироблення пепсину). Гастрин також сприяє виділенню секрету підшлункової залози і підсилює тонус і скорочення м'язів шлунка і тонкої кишки.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ:

1. Яка роль нервової системи в регуляції обміну речовин?

2. Назвіть нейромедіатори і розповісти про значення кожного з них.

3. Яка роль гуморальної системи в обміні речовин? Що таке гормони і яка їхня участь у регуляції обмінних процесів у клітках?

4. Які ви знаєте білково-пептидні гормони, де вони виробляються і яка їхня роль в обміні речовин?

5. Назвіть стероїдні гормони. Де вони синтезуються і яка їхня функція в обміні речовин?

6. Перелічите гормони, що відносяться до похідних амінокислот. Де вони утворюються і яка їхня роль?

Тести для контролю знань і самопідготовки

1. Яка сполука має таку формулу?

2. Яким ферментом розщеплюєтся ацетилхолін?

3. Яка речовина має таку формулу?

4. Яку формулу має гістамін?

5. Яким шляхом гістамін утворюється із Гіс?

6. Які процеси регулюють мінералокортикоіди?

7.Які процеси регулює інсулін?

8.До яких наслідків призводить недостача гормонів передньої долі гіпофізу у дитячому віці?

9. Який з гормонів називають „аварійним”?

10. Нестача якого з гормонів призводить до виникнення цукрового діабету?

11. Яка маса щитовидної залози у дорослої людини?

12. Який найважливий білок колоїду щитовидної залози?

13. Які гормони синтезуються у щитовидної залози?

14. Яка речовина має таку формулу:

15. Які гормони належать до стероїдних?

16. На які процеси впливають тиреоїдні йодовмисні гормони?

17. Яке захворювання виникає внаслідок гіперфункції щитовидної залози?

18. Яка патологія виявляється у дорослих людей внаслідок гіпофункції щитовидної залози?

19.Що є головною причиною ендемічного зобу?

20. До якої патології призводить гіпофункція щитовидної залози у ранньому дитинстві?

21. Яку формулу має серотонін?

22. Який фермент каталізує утворення серотоніну із Три?

23. Які властивості має ГАМК?

24. Яким чином утворюється ГАМК?

РОЗДІЛ 10. ОБМІН БІЛКІВ

10.1. БІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ БІЛКОВОГО ОБМІНУ

Протягом всього життя в організмі відбуваються одночасні руйнування і біосинтез клітин і тканин. Ці протилежні, але тісно зв'язані між собою процеси - асиміляція і дисиміляція - складають основу життя. Отже, в організм повинні постійно надходити речовини, необхідні для побудови нових кліток. Головна роль у цьому належить білкам, тому що ні вуглеводи, ні жири не можуть їх замінити в утворенні основних структурних елементів органів і тканин. Серед різноманітних перетворень, властивих живій матерії, основне місце займає білковий обмін.

У зв'язку з тим, що білки є азотвмісними речовинами, одним з методів, що характеризують стан білкового обміну в організмі, може бути визначення балансу нітрогену. У здорової людини при нормальному харчуванні відзначається стан білкової рівноваги, коли надходження нітрогену компенсує його витрати. При негативному азотистому балансі кількість виведеного нітрогену перевищує його кількість, що надходить. Такий стан може спостерігатися при порушенні діяльності травної системи, білковому голодуванні і т п.

Позитивний азотистий баланс буває в тих випадках, коли кількість виведеного азоту менше того, що надходить у складі білків. Це характерно для зростаючого організму, при вагітності, при підвищенні активності процесів біосинтезу білка (наприклад, при фізичних навантаженнях).

Для синтезу білків в організмі необхідні різні амінокислоти. Деякі з них, що утворюються в самому організмі, називаються замінними. Амінокислоти, що не синтезуються в організмі людини, називаються незамінними. Вони повинні регулярно надходити з їжею. Білки, до складу яких входять замінні і незамінні амінокислоти в співвідношеннях, що наближаються до таких в організмі, називають повноцінними. Серед харчових продуктів практично немає білків, що цілком відповідають цим вимогам. Більш близькі до повноцінного білки материнського молока, курячого яйця. Отже, для повного забезпечення здорового організму повноцінними білками в добовий раціон повинні бути включені різні харчові продукти як тваринного, так і рослинного походження.

Для нормальної життєдіяльності людини необхідне надходження такої кількості повноцінного білка, що буде покривати всі потреби організму. Вони залежать від статі, віку, інтенсивності праці і т.д. З урахуванням цих факторів розроблені норми білкового харчування. Недостатнє споживання білків приводить до порушення процесів життєдіяльності, погіршення здоров'я, а тривале білкове голодування неминуче закінчується загибеллю.

Білки, необхідні для організму, насамперед, як пластичний матеріал, з якого будуються клітини всіх органів, тканин і систем. Однак харчові білки не можуть бути використані без попереднього розщеплення в організмі, тому що вони мають складну структуру і видову специфічність.

Розщеплення (гідроліз) білків на амінокислоти, що позбавлені видової і тканинної специфічності, відбувається в шлунково-кишковому тракті.

10.2. ПЕРЕВАРЮВАННЯ БІЛКІВ У ТРАВНОМУ ТРАКТІ

Перетравлення поживних речовин (білків, вуглеводів, ліпідів) – це процес гідролізу відповідних сполук, що входять до складу продуктів харчування, відбувається в травному каналі і призводить до утворення простих біомолекул, які за рахунок дії спеціальних механізмів мембранного транспорту всмоктуються в кров або лімфу.

Переварювання білків починається в шлунку під дією шлункового соку. У його склад входить хлоридна кислота, що виробляється обкладовими клітками слизової оболонки шлунка. Вона денатурує білок, що полегшує його наступне розщеплення. До складу шлункового соку входять кислі фосфати та деякі органічні кислоти. Хлорна кислота сприяє перетворенню проферменту пепсиногену, який секретується головними клітками слизової оболонки шлунка, в активний протеолітичний фермент пепсин.

Оптимальна концентрація водневих іонів для пепсину складає 1,5-2,5, що відповідає кислотності шлункового соку в процесі травлення. При збільшенні рН середовища до 6,0 (у кишечнику) пепсин втрачає свою активність. Пепсин відноситься до однокомпонентних ферментів, тобто до ферментів-протеїнів. За добу в шлунку виробляється близько 2 г пепсину. Каталітична активність пепсину шлунка дуже висока. Він каталізує розщеплення пептидних зв'язків у молекулі білка, утворених аміногрупами ароматичних і дикарбонових амінокислот. У результаті дії пепсину утворюються поліпептиди різної величини й окремі вільні амінокислоти.

Крім пепсину, у шлунковому соку міститься протеолітичний фермент гастріксин, оптимальні значення рН якого знаходяться в межах 3,5-4,5. Гастріксин вступає в дію на останніх етапах переварювання їжі в шлунку.

У шлунку грудних дітей виявлений сичуговий фермент - хімозин. Оптимум дії цього ферменту відповідає рН 3,5-4,0. Під впливом хімозину в присутності солей кальцію казеїноген молока в ході гідролізу перетворюється в казеїн і молоко згортаються.

Легше інших у шлунку переварюються альбуміни і глобуліни тваринного і рослинного походження; погано розщеплюються білки сполучної тканини (колаген і еластин) і зовсім не розщеплюються кератин і протаміни.

Частково перетравлена напіврідка маса поживних сполук, що утворюється в шлунку (хімус) періодично надходить через пілоричний клапан у дванадцятипалу кишку. В цю ж частину травного каналу надходять із підшлункової залози протеолітичні ферменти та пептидази, які діють на пептиди, що надходять із шлунка. Каталітична дія цих ферментів відбувається в слабколужному середовищі (рН 7,5-8,0), яке утворюється наявними в кишковому соку бікарбонатами. Більшість ферментів протеолітичної дії, що функціонують у тонкій кишці, синтезуються в екзокринних клітинах підшлункової залози у вигляді проферментів, які активуються після їх надходження в дванадцятипалу кишку (трипсиноген, хімотрипсиноген, проеластаза, прокарбоксипептидази А і Б). Гідроліз білків та пептидів, що надходять із шлунка, відбувається як у порожнині тонкої кишки, так і на поверхні ентероцитів. Гідроліз білків та пептидів, що надходить із шлунка, відбувається як у порожнині тонкої кишки, так і на поверхні ентероцитів – пристінкове або мембранне травлення.

Сік підшлункової залози надходить у дванадцятипалу кишку і змішується з кишковим соком. Ця суміш містить протеолітичні ферменти, що розщеплюють білки, альбумози і пептони до невеликих пептидів, а потім до амінокислот. До протеолітичних ферментів відносяться трипсин, хімотрипсин, карбоксипептидази, амінопептидази і велика група три- і дипептидаз.

Трипсин знаходиться в соку підшлункової залози в неактивній формі, у виді проферменту трипсиногену. Його активація відбувається під дією ферменту кишкового соку - ентерокінази. Для процесу активування необхідні іони Са₂⁺. Процес перетворення трипсиногену в трипсин здійснюється шляхом відщіплення невеликого пептиду з N-кінця пептидного ланцюга ферменту.

Трипсин гідролізує як нерозщеплені в шлунку білки, так і високомолекулярні пептиди, діючи головним чином на пептидні зв'язки між аргініном і лізином. Оптимум рН для трипсину складає 7,0-8,0. Трипсин робить порівняно неглибокий гідроліз білка, утворює поліпептиди і невелику кількість вільних амінокислот.

Активність трипсину може знижатися під впливом ряду інгібіторів. До них відносяться основні пептиди з молекулярною масою 9000 Да. Вони виявлені в підшлунковій залозі, крові, легенях, у бобах сої. Знижує активність трипсину і мукопротеїн, що міститься в сирих яйцях - авідин.

Хімотрипсин - другий протеолітичний фермент підшлункової залози. Він також секретується в неактивній формі, у виді хімотрипсиногену. Під дією трипсину хімотрипсиноген переходить в активний фермент - хімотрипсин. Дія хімотрипсину подібна дії трипсину. Оптимум рН для обох ферментів приблизно однаковий, хімотрипсин діє на білки і поліпептиди, що містять ароматичні амінокислоти (тирозин, фенілаланін, триптофан), а також на пептидні зв'язки, що не піддаються впливові трипсину (метіонін, лейцин).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: