Какие свойства не характерны гормонам

Характеристика эндокринной системы

Общая физиология желез внутренней секреции

Значение деятельности сенсорных систем в спорте

Эффективность выполнения спортивных упражнений зависит от восприятия и переработки сенсорной информации. Эти процессы обуславливают как наиболее рациональную организацию двигательных актов, так и совершенство тактического мышления спортсмена.

Железы внутренней секреции входят в систему гуморальной регуляции функций организма вместе с системой местной саморегуляции. Местная саморегуляция проявляется в действии на соседние клетки тканевых гормонов (гистамина, серотонина, кининов и простагландинов) и продуктов метаболизма (лактат).

Особенности желез внутренней секреции:

– выделяют вещества, оказывающие существенное (даже в весьма малых концентрациях) и специализированное влияние на обмен веществ, структуру и функцию органов и тканей.

– отличаются от желез внешней секреции тем, что выделяют продуцируемые ими вещества прямо в кровь, поэтому их называют эндокринными (эндо – внутрь, кринен – выделять), а внешние протоки отсутствуют.

– имеют небольшие размеры и массу, хорошо снабжены кровеносными сосудами и оплетены нервными волокнами, так как деятельность эндокринных желез контролируется нервной системой.

– все железы функционально тесно связаны между собой и поражение одной из них ведет к нарушению функций всех остальных.

Гормоны – биологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции и секретируемые в кровоток в ответ на специфические сигналы. Гормоны обладают относительной видовой специфичностью, что позволило на ранних этапах их применения компенсировать недостаток гормонов у человека введением препаратов, полученных из тканей животных. В настоящее время многие гормональные препараты получены синтетическим путем, они предпочтительнее в применении, так как менее часто вызывают аллергические реакции.

Функции гормонов:

1. Влияние на процессы дифференцировки (у развивающегося эмбриона);

2. Регуляция процесса размножения – оплодотворение, имплантация яйцеклетки, беременность и лактация, дифференцировка и развитие сперматозоидов и яйцеклеток;

3. Влияние на рост и развитие: оптимальный рост детей обусловлен совместным действием гормона роста, тиреоидных гормонов, инсулина, причем, присутствие неадекватных количеств антагонистов инсулина или половых стероидов может тормозить рост.

4. Обеспечение адаптации (кратковременной и долговременной) к изменяющимся условиям среды, количеству и качеству потребляемой пищи, внешним физическим, химическим, биологическим и психологическим воздействиям;

5. Участие в регуляции скорости старения (например, старение сопровождается снижением секреции половых гормонов).

Общие свойства гормонов:

1. Избирательное действие на чувствительные клетки: гормоны повышают или снижают активность реагирующих на них клеток, которые называют клетки-мишени. На клетках-мишенях находятся рецепторы – специальные белковые молекулы, которые узнают данный гормон и взаимодействуют с ним. В результате такого взаимодействия с рецептором гормон запускает последовательность реакций в клетке – мишени, которые и приводят к специфическому клеточному ответу.

Такой ответ включает ускорение одних биохимических процессов с одновременным торможением других. Влияние пептидных гормонов и производных аминокислот (адреналин, норадреналин) осуществляется путем связывания с рецепторами на поверхности клеточных мембран, а стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы проникают внутрь клетки, связывается с рецептором в цитоплазме, а затем в комплексе с рецептором проникают в ядро.

2. Скорость секреции некоторых гормонов связана с циклом бодрствование – сон, секреция других гормонов зависит от возраста, пола и т.д.

3. Системы передачи информации. Как только гормон начинает действовать на чувствительную к нему клетку или группу клеток, одновременно возникает сигнал, тормозящий действие этого гормона. Этот принцип получил название «обратная связь». Сохранение необходимого уровня гормона в крови поддерживается механизмом отрицательной обратной связи (т.е. при избытке гормона или образуемых под его действием веществ секреция этого гормона снижается, а при недостатке – увеличивается).

4. Время действия.

– Гормоны пептидной природы (гормоны гипофиза, поджелудочной железы, гипоталамические нейропептиды) имеют продолжительность действия от нескольких секунд до минут.

– Гормоны в виде белков и гликопротеинов (гормон роста) – от нескольких минут до часов.

– Стероиды (половые и кортикостероиды) – несколько часов.

– Йодтиронины (гормоны щитовидной железы) – несколько суток.

Глава VI. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

§ 17. ГОРМОНЫ

Общие представления о гормонах

Слово гормон происходит от греч. гормао – возбуждать.

Гормоны – это органические вещества,  выделяемые железами внутренней секреции в небольших количествах, транспортируемые кровью к клеткам-мишеням других органов, где они проявляют специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Некоторые гормоны синтезируются не только в эндокринных железах, но и клетками других тканей.

Для гормонов характерны следующие свойства:

a) гормоны секретируются живыми клетками;

b) секреция гормонов осуществляется без нарушения целостности клетки, они поступают непосредственно в кровяное русло;

c) образуются в очень малых количествах, их концентрация в крови составляет 10-6 – 10-12 моль/л, при стимуляции секреции кокого-либо гормона его концентрация может возрасти на несколько порядков;

d) гормоны обладают высокой биологической активностью;

e) каждый гормон действует на определенные клетки-мишени;

f)  гормоны связываются со специфическими рецепторами, образуя гормон-рецепторный комплекс, который определяет биологический ответ;

g) гормоны имеют небольшой период полужизни, обычно несколько минут и не более одного часа.

Гормоны по химическому строению делятся на три группы: белковые и пептидные гормоны, стероидные гормоны и гормоны, являющиеся производными аминокислот.

Пептидные гормоны представлены пептидами с небольшим числом аминокислотных остатков.  Белки-гормоны содержат до 200 аминокислотных остатков. К их числу относятся гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и др. Большинство белковых гормонов синтезируются в виде предшественников – прогормонов, не обладающих биологической активностью. В частности, инсулин синтезируется в виде неактивного предшественника препроинсулина, который в результате отщепления 23 аминокислотных остатков со стороны N-конца превращается в проинсулин и при удалении еще 34 аминокислотных остатков – в инсулин (рис. 58).

Рис. 58. Образование инсулина из предшественника.

К производным аминокислот относятся гормоны адреналин, норадреналин, тироксин, трииодтиронин. К стероидным принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

Регуляция секреции гормонов

Верхнюю ступень в регуляции секреции гормонов занимает гипоталамус – специализированная область мозга (рис. 59). Этот орган получает сигналы из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд регуляторных гипоталамических гормонов. Их называют рилизинг-факторы. Это пептидные гормоны, состоящие из 3 – 15 аминокислотных остатков. Рилизинг-факторы поступают в переднюю долю гипофиза – аденогипофиз, расположенный непосредственно под гипоталамусом. Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какого-либо одного гормона аденогипофиза. Одни рилизинг-факторы стимулируют секрецию гормонов, их называют либеринами, другие, наоборот, тормозят, это – статины. В случае стимуляции гипофизом в кровь выделяются так называемые тропные гормоны, стимулирующие деятельность других желез внутренней секреции. Те в свою очередь начинают выделять собственные специфические гормоны, которые воздействуют на соответствующие клетки-мишени. Последние в соответствии с полученным сигналом вносят коррективы в свою деятельность. Надо отметить, что циркулирующие в крови гормоны в свою очередь тормозят деятельность гипоталамуса, аденогипофиза и желез, в которых они образовались. Такой способ регуляции носит название регуляции по принципу обратной связи.

Рис. 59. Регуляция секреции гормонов

Интересно знать! Гипоталамические гормоны, по сравнению с другими гормонами, выделяются в наименьших количествах. Например, для получения 1 мг тиролиберина (стимулирующего деятельность щитовидной железы) потребовалось 4 т ткани гипоталамуса.

Механизм действия гормонов

Гормоны отличаются по своему быстродействию. Одни гормоны вызывают быстрый биохимический или физиологический ответ. Например, печень начинает выделять глюкозу в кровь после появления адреналина в кровяном русле уже через несколько секунд. Ответ же на действие стероидных гормонов своего максимума достигает через несколько часов и даже дней. Столь значительные различия в скорости ответа на введение гормона связаны с различным механизмом их действия. Действие стероидных гормонов направлено на регуляцию транскрипции. Стероидные гормоны легко проникают через клеточную мембрану в цитоплазму клетки. Там они связываются со специфическим рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс. Последний, попадая в ядро, взаимодействует с ДНК и активирует синтез иРНК, которая далее транспортируется в цитоплазму и  инициирует синтез белка (рис. 60.).  Синтезированный белок определяет биологический ответ. Аналогичным механизмом действия обладает и гормон щитовидной железы тироксин.

Действие  пептидных, белковых гормонов и адреналина направлено не на активацию синтеза белка, а на регуляцию активности ферментов или других белков. Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися на поверхности клеточной мембраны. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс запускает серию химических реакций. В результате происходит фосфорилирование некорых ферментов и белков, вследствие которого изменяется их активность. В итоге наблюдается биологический ответ (рис. 61).

Рис. 60. Механизм действия стероидных гормонов

Рис. 61. Механизм действия пептидных гормонов

Гормоны – производные аминокислот

Как отмечалось выше, к гормонам, являющимся производными аминокислот, относятся гормоны мозгового слоя надпочечников  (адреналин и норадреналин) и гормоны щитовидной железы (тироксин и трииодтиронин) (рис. 62). Все эти гормоны являются производными тирозина.

Рис. 62. Гормоны – производные аминокислот 

Органами–мишенями адреналина являются печень, скелетные мышцы, сердце и сердечно-сосудистая система. Близок по структуре к адреналину и другой гормон мозгового слоя надпочечников – норадреналин. Адреналин ускоряет ритм сердца, повышает кровяное давление, стимулирует расщепление гликогена печени и увеличивает содержание глюкозы в крови, обеспечивая, таким образом, мышцы топливом. Действие адреналина направлено  на то, чтобы подготовить организм к экстремальным условиям. В состоянии тревоги концентрация адреналина в крови может увеличиться почти в 1000 раз.

Щитовидная железа, как отмечали выше, секретирует два гормона – тироксин и трииодтиронин, их соответственно обозначают Т4 и Т3. Главным результатом действия этих гормонов является увеличение скорости основного обмена.

При повышенной секреции Т4 и Т3 развивается так называемая Базедова  болезнь. В таком состоянии скорость обмена веществ увеличена, пища сгорает быстро. Больные выделяют больше тепла, им свойственна повышенная возбудимость, у них наблюдаются тахикардия, потеря массы тела.  Дефицит гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке роста и умственного развития – кретинизму. Недостаточность иода в пище, а иод входит в состав этих гормонов (рис. 62), вызывает увеличение щитовидной железы, развитие эндемического зоба. Добавление иода в пищу приводит к уменьшению зоба. С этой целью в Беларуси в состав пищевой соли вводят иодид калия.

Интересно знать! Если поместить головастиков в воду, не содержащую иод, то их метаморфоз задерживается, они достигают гигантских размеров. Добавление иода в воду приводит к  метаморфозу, начинается редукция хвоста, появляются конечности, они превращаются в нормальную взрослую особь.

Пептидные и белковые гормоны

Это наиболее разнообразная группа гормонов. К ним относятся рилизинг-факторы гипоталамуса, тропные гормоны аденогипофиза, гормоны эндокринной ткани поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и многие другие.

Главной функцией инсулина является поддержание определенного уровня глюкозы в крови. Инсулин способствует поступлению глюкозы в клетки печени и мышц, где она в основном превращается в гликоген. При недостатке выработки инсулина или полном его отсутствии развивается заболевание сахарный диабет. При этом заболевании ткани больного не могут поглощать глюкозу в достаточных количествах, несмотря на ее повышенное содержание в крови. У больных происходит выведение глюкозы с мочой. Это явление получило название «голод среди изобилия».

Глюкагон оказывает противоположное инсулину действие, он повышает содержание глюкозы в крови, способствует распаду гликогена в печени с образованием глюкозы, поступающей затем в кровь. В этом его действие сходно с действием адреналина.

Секретируемый аденогипофизом гормон роста, или соматотропин, ответствен за рост скелета и увеличение массы тела человека и животных. Недостаточность этого гормона приводит к карликовости, избыточная же его секреция выражается в гигантизме, или акромегалии, при которой происходит усиленный рост кистей рук, ступней ног, лицевых костей.

Стероидные гормоны

Как отмечено выше, к стероидным гормонам принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

В коре надпочечников синтезируются свыше 30 гормонов, их называют также кортикоидами. Кортикоиды делят на три группы. Первая группа – это глюкокортикоиды, они регулируют углеводный обмен, оказывают противовоспалительное и антиаллергическое действие. Вторую группу составляют минералокортикоиды,   они поддерживают, главным образом, водно-солевой баланс в организме. К третьей группе относятся кортикоиды, занимающие промежуточное положение между глюкокортикоидами и минералокортикоидами.

Среди половых гормонов различают андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Андрогены стимулируют рост и созревание, поддерживают функционирование репродуктивной системы и формирование вторичных половых признаков. Эстрогены регулируют активность женской репродуктивной системы.