На метаболизм клеток, опосредованный циклическими нуклеотидами

Са²⁺-кальмодулиновая мессенджерная система. Поступление Са²⁺ в цитоплазму клетки регулируется гормонами, селективно изменяющими проницаемость мембран Са²⁺/Н⁺-АТФ-зависимым насосом, а также высвобождением депонированных в митохондриях и эндоплазматической сети ионов Са²⁺. Присоединение четырех ионов Са²⁺ к молекуле белка кальмодулина приводит к резкому изменению конформации последнего и активации кальмодулин-зависимых ферментов.

Цитозольный механизм.Липофильные гормоны (стероиды, тироксин) свободно проникают внутрь клетки через плазматическую мембрану, где взаимодействуют с высокоспецифическими рецепторами. Гормон-рецепторный комплекс в форме димера связывается в ядре с хроматином и индуцирует тран­скрипцию определенных генов. Усиление или подавление синтеза мРНК влечет за собой изменение концентрации специфических бел­ков (ферментов), определяющих ответ клетки на гормональный сиг­нал (рисунок 2.29).

Рисунок 2.29 - Цитозольный механизм действия гормонов

Процесс экспрессии генов тре­бует некоторого времени, поэтому ответ клетки на гормональный сиг­нал в данном случае будет отдален­ным, но более продолжительным. Такая гормональная регуляция на­зывается хронической.

Рецепторы гормонов принадле­жат к группе специфических бел­ков. Белки-рецепторы характеризу­ются высоким сродством к гормо­ну и высокой избирательностью. Связывание гормона влечет за со­бой конформационную перестрой­ку молекулы рецепторного белка, сопряженного с другими белками. При этом происходит освобождение от белков-ингибиторов или образо­вание димеров, обладающих по­вышенным сродством к ДНК.

Связывание гормона рецептором основано на том, что конформация какого-то участка молекулы гормона комплементарна участку молекулы рецептора (гормонсвязывающему домену). Сущность ре­цептора определяется двойной функцией — связыванием гормона и генерацией сигнала.

Тканевые гормоны.Тканевые гормоны синтезируются специализированными клеткми различных тканей. По химической природе тканевые гормоны можно разделить на три группы:

¾ эйкозаноиды (производные арахидоновой кислоты: простагландины, тромбоксаны, лейкотриены);

¾ тканевые гормоны пептидной природы (гормоны ЖКТ: гастрин, секретин, холецистокинин, энтероглюкагон и др.);

¾ биогенные амины (производные аминокислот: гистамин, серотонин, дофамин, эцетилхолин и др.).

Механизм действия, биохимический и физиологический эффекты, вызываемые тканевыми гормонами подобны тем, что были описаны выше. Единственным отличием остается их местный эффект в области выделения, а также относительно малый период их жизни.

Витамины – низкомолекулярные органические вещества, поступающие в организм с пищей извне и участвующие в регуляции биохимических процессов на уровне ферментов. Они не являются компонентами живой материи и не используются в качестве источников энергии.

Для характеристики обеспеченности организма какими-либо витаминами принято различать три формы: авитаминоз, гиповитаминоз и гипервитаминоз.

Авитаминоз – состояние организма, возникающее при полном отсутствии поступления витамина или витаминов с пищей. Если витамин поступает с пищей, однако его количества для организма не хватает, то в таком случае говорят о гиповитаминозе. Его можно рассматривать как начальную стадию авитаминоза. Кроме того, развитие гиповитаминоза может быть связано не только с несбалансированным питанием, но и с нарушениями всасывания витаминов при патологиях ЖКТ или печени, при различных эндокринных или инфекционных заболеваниях.

Гипервитаминоз – комплекс патофизиологических и биохимических нарушений, возникающих вследствии длительного избыточного поступления в организм любого из витаминов.

Современная классификация витаминов основана на физико-химических свойствах (в частности, растворимости) или на химической природе витаминов. В зависимости от растворимости в неполярных органических растворителях или в водной среде различают жирорастворимые и водорастворимые витамины. В приводимой классификации витаминов, помимо буквенного обозначения, в скобках указан основной биологический эффект, иногда с приставкой «анти», указывающей на способность данного витамина предотвращать или устранять развитие соответствующего заболевания; далее приводится номенклатурное химическое название каждого витамина.

Жирорастворимые витамины (группы):

1. Витамин А (антиксерофтальмический); ретинол

2. Витамин D (антирахитический); кальциферолы

3. Витамин К (антигеморрагический); нафтохиноны

4. Витамин Е (антистерильный, витамин размножения); токоферолы

Водорастворимые витамины (группы):

1. Витамин B₁ (антиневритный); тиамин

2. Витамин В₂ (витамин роста); рибофлавин

3. Витамин В₃ (антидерматитный); пантотеновая кислота

4. Витамин В₆ (антидерматитный, адермин); пиридоксин

5. Витамин B₁₂ (антианемический); цианкобаламин; кобаламин

6. Витамин РР (В₅) (антипеллагрический, ниацин); никотинамид

7. Витамин В_c (В₉) (антианемический); фолиевая кислота

8. Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибков); биотин

9. Витамин С (антискорбутный); аскорбиновая кислота

10. Витамин Р (капилляроукрепляющий, витамин проницаемости); рутин, биофлавоноиды.

Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют группы витаминоподобных соединений и антивитаминов. К первым относят холин, липоевую кислоту, витамин В₁₅ (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, карнитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд других.

Антивитамины – специфические антагонисты незаменимых пищевых факторов, снижающие биологическую активность витаминов. В данной группе выделяют:

¾ антивитамины, сходные по структуре с нативными витаминами и оказывающие действие на основе конкурентных взаимоотношений с ним;

¾ антивитамины, вызывающие изменения в химической структуре витаминов и затрудняющие их всасывание или транспорт .

Жирорастворимые витамины нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в жирах и маслах. Они относительно стабильны при обычной температуре, но разрушается при УФ-облучении или при окислении. В процессе всасывания жирорастворимых витаминов активную роль играют желчные кислоты и пищевой жир, в их транспорте – липопротеины и специфические траспортные белки. Жирорастворимые витамины могут депонироваться в печени и частично в жировой ткани. Потому гипервитаминозы характерны именно для жирорастворимых витаминов.

Метаболизм большинства водорастворимых витаминов имеет много общего. Всасывание витаминов происходит в кишечнике, запасаются они в связанном с ферментами или траспортными белками виде. Если уровень водорастворимых витаминов превышает пороговый, они легко выводятся из организма вместе с мочой.

Водорастворимые витамины в основном относятся к энзимовитаминам, т.е. к элементам, выполняющим коферментные функции. Чаще всего витамины в коферментной форме представляют собой нуклеотиды или нуклеотидподобные вещества.

Исследователями было отмечено, что витамины, взаимодействуя друг с другом, могут быть синергистами, т.е. усиливать биологическое действие друг друга, или антагонистами, т.е. угнетать действие друг друга. К витаминам-синергистам относятся: витамины В₉ и В₁₂, витамины группы А и Е, тиамин и аскорбиновая кислота. К витаминам-антагонистам (в отношении некоторых эффектов) можно отнести: витамины А и К, В₆ и Е, С и В₁₂, РР и В₁₂, В₁ и В₆.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое белки или протеины? Какова их роль в клетке и организме?

2. Перечислите основные функции белков.

3. Дайте определение аминокислоте. На чем основана современная классификация аминокислот?

4. Что такое незаменимые и заменимые аминокислоты? Перечислите их.

5. Охарактеризуйте основные уровни пространственной организации белков.

6. На чем основана классификация белков? Перечислите основные классы белков.

7. Дайте характеристику основным физико-химическим свойствам белков (заряд, растворимость, молекулярный вес, форма молекул, денатурация, изоэлектрическая точка).

8. Что такое ферменты (энзимы)?

9. Охарактеризуйте строение сложных ферментов.

10. Что такое активный, связывающий, аллостерический центры ферментов?

11. Что такое изоферменты и мультиферменты? Приведите примеры.

12. На чем основана современная классификация ферментов? Перечисленны классы ферментов, дайте им краткую характеристику.

13. Что такое специфичность действия ферментов? Какие виды специфичности ферментов Вы знаете?

14. Дайте определение энергии активации и свободний энергии.

15. Дайте определение ингибиторам и активаторам ферментов.

16. Что такое углеводы? Каковы их функции?

17. Какие классы углеводов Вы знаете? Дайте им краткую характеристику.

18. Дайте определение нуклеиновым кислотам. Какие виды нуклеиновых кислот Вы знаете? Охарактеризуйте их строение и свойства.

19. Какова роль ДНК в клетке?

20. Опишите строение и свойства основных видов РНК.

21. Что такое липиды? Какоева их роль в клетке и организме?

22. Опишите строение и свойства основных классов липидов.

23. Что такое гормоны? Опишите основные принципы, положенные в основу классификации гормонов.

24. Дайте характеристику основным механизмам передачи гормонального сигнала.

25. Дайте определение витаминам, авитаминам, витаминоподобным веществам, авитаминозу, гипо- и гипервитаминозу.