Что такое гормон?

   «Гормон» — не химическое понятие, так как этот термин не относится к какому-либо определенному классу химических соединений; это скорее физиологический термин. Согласно классическому определению Э. Старлинга, «гормон — это вещество, выделяемое клетками в одной части тела и переходящее в какую-нибудь другую его часть, где оно действует в очень малой концентрации, регулируя рост или активность клеток». Гормоны обычно переносятся из места своего образования к месту своего действия с током крови, однако нейрогормоны могут распространяться по аксонам, а переносчиком простагландинов служит семенная жидкость. Гормоны играют координирующую роль у позвоночных, насекомых, ракообразных и растений. Возможно, что эндокринные железы есть и у других организмов; половые гормоны выделены у многих низших животных.
   Вещества, обладающие гормональным действием, удивительно разнообразны по своему химическому строению. Некоторые гормоны представляют собой аминокислоты или производные аминокислот (тироксин, адреналин, мелатонин, индолилуксусная кислота); другие являются пуринами (цитокинин), производными жирных кислот (простагландины, ювенильный гормон), короткими пептидами (окситоцин, антидиуретический гормон), длинными пептидами (АКТГ, глюкагон, инсулин), белками (гонадотропины, гормон роста), стероидами (половые гормоны, гормоны коры надпочечников, экдизон) или дитерпеновыми соединениями со сложной кольцевой структурой (гиббереллины). Вряд ли можно ожидать, что механизм действия всех этих разнообразных веществ на клеточные функции окажется одинаковым или сходным. И в самом деле, постепенно выясняется, что некоторые, а может быть и многие, гормоны обладают весьма различными механизмами регулирования клеточной активности.
   Производные аминокислот. Адреналин норадреналин представляют собой амины, образующиеся в результате декарбоксилирования аминокислоты тирозина. Они синтезируются и накапливаются в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников, освобождаясь при стимуляции этих клеток импульсами, приходящими по симпатическим нервным волокнам. Норадреналин выделяют также окончания некоторых аксонов; он служит здесь медиатором, передающим возбуждение дендритам следующего нейрона.
   Другое производное тирозина — гормон тироксин — синтезируется в щитовидной железе. Эта железа обладает поразительно эффективным механизмом активного переноса иода (в форме иодид-иона) и может накапливать иод из крови; при этом его концентрация в ткани железы становится во много раз выше, чем в крови. В результате иодирования остатков тирозина получается дииодтирозин, два остатка которого, соединяясь, образуют тироксин. Во время этих двух реакций аминокислотные остатки находятся не в свободном состоянии, а входят в состав крупной белковой молекулы — тиреоглобулина. Тироксин содержит 4 атома иода, а близкое к нему соединение трииодтиронин, тоже обладающее гормональной активностью, содержит 3 атома иода. Тиреотропный (стимулирующий щитовидную железу) гормон, выделяемый передней долей гипофиза, усиливает все процессы, с которыми связана выработка тироксина: поглощение иода, присоединение иода к тирозину и отделение тироксина от тиреоглобулина.
   Индолилуксуская кислота — главный ростовой гормон растений, или ауксин, образуется из аминокислоты триптофана путем ее переаминирования и декарбоксилирования. В каждый данный момент в растениях содержатся лишь очень небольшие количества ауксина, так как он под действием фермента превращается в неактивное веществ индолформальдегид.
   Производные пуринов. Второй ростовой гормон растений, первоначально названный «фактором кокосового молока», оказался производным аденина. Он содержит 5-углеродную изопреноидную цепь, присоединенную к аминогруппе при 6-м атоме углерода пуринового кольца. Зеатин, содержащийся в молодых зернах кукурузы, представляет собой 6-(4-окси-3-метил-транс-2-бутениламино) пурин. Очень сходный пурин был найден в составе сериновой и тирозиновой транспортных РНК; это 6-(γ, γ-диметилаллиламино) пурин, который отличается от зеатина только отсутствием гидроксильной группы у одной из метильных групп боковой цепи.
   Производные жирных кислот. Простагландины, производные 20-углеродных ненасыщенных жирных кислот, имеют 5-углеродное кольцо в середине цепи и OH-группы или кетогруппы при некоторых атомах углерода. Эти гормоны секретируются семенным пузырьком, переносятся с семенной жидкостью в женские половые пути и регулируют активность мускулатуры матки. Они синтезируются из полиненасыщенных жирных кислот, например арахидоновой — 20-углеродной жирной кислоты с четырьмя двойными связями. Простагландины оказывают влияние, помимо матки, и на другие ткани.
   Короткие пептиды. Окситоцин и вазопрессин, или антидиуретический гормон, — короткие пептиды, состоящие из 9 аминокислот, из которых 7 идентичны в обоих гормонах. Но хотя эти вещества различаются между собой только двумя аминокислотами, они обладают совершенно разными физиологическими свойствами. Оба они синтезируются в нейросекреторных клетках супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса, а затем по аксонам этих клеток переходят в заднюю долю гипофиза, где накапливаются и откуда впоследствии выделяются.
   Гормон, стимулирующий меланофоры, или интермедин — пептид, состоящий из 13 аминокислот, — образуется в передней доле гипофиза. У лягушек и других земноводных он, по-видимому, участвует в реакции потемнения кожи, вызывая расширение находящихся в ней пигментных клеток — меланофоров.
   Длинные пептиды. Инсулин, глюкагон, адренокортикотропный гормон (АКТГ) и кальцитонин — несколько более длинные пептиды, состоящие примерно из трех десятков аминокислот. Инсулин, выделяемый β-клетками поджелудочной железы, состоит из двух пептидных цепей, соединенных дисульфидными мостиками; одна из его цепей содержит 21, а другая — 30 аминокислот. Инсулин образуется в β-клетках в виде одной пептидной цепи, состоящей из 84 аминокислот. Эта цепь, называемая проинсулином, свертывается, затем образуются три дисульфидные связи, а из середины цепи в результате гидролиза выпадает участок, состоящий из 33 аминокислот, так что в конечном счете получаются две отдельные пептидные цепи, соединенные дисульфидными мостиками.
   Глюкагон, выделяемый α-клетками островков поджелудочной железы, представляет собой пептид, состоящий из 29 аминокислот. Секретин — гормон, образующийся в слизистой двенадцатиперстной кишки, построен из 27 аминокислот, из которых 16 образуют такую же последовательность, как и в глюкагоне.
   Адренокортикотропный гормон (АКТГ), секретируемый передней долей гипофиза, содержит в своей единственной пептидной цепи 39 аминокислот, из которых 10 образуют последовательность, сходную с частью цепи интермедина. АКТГ синтезируется быстро, почти не накапливается в гипофизе и быстро удаляется из крови. Его период полужизни (время, за которое из плазмы крови элиминируется половина содержавшегося в ней гормона) составляет не более 20 мин. АКТГ стимулирует рост коры надпочечников и выделение ею гормонов.
   У гормона паращитовидных желез, который участвует в регулировании обмена кальция, пептидная цепь еще длиннее: она состоит из 84 аминокислот. Функциональным антагонистом этого гормона является кальцитонин, выделяемый ультимобранхиальными тельцами, лежащими внутри щитовидной железы. Молекула его состоит из пептидной цепи, содержащей 32 аминокислоты; в результате соединения двух остатков цистеина дисульфидным мостиком часть этой цепи образует 23-членное кольцо.
   Белки. Тиреотропный гормон, гонадотропные гормоны и гормон роста, выделяемые передней долей гипофиза, представляют собой настоящие белки с молекулярной массой 25 000 и более. Гормоны роста разных млекопитающих существенно различаются по молекулярной массе (у человека и других приматов она равна примерно 25 000, а у барана и быка — около 45 000 или 48 000). Гормон роста человека состоит из 188 аминокислот, образующих одну цепь. В гипофизе человека гормон роста может составлять по массе до 10% всего сухого вещества. Интересно, что у человека в возрасте 80 лет гипофиз содержит примерно столько же гормонов роста, сколько его имеется в гипофизе интенсивно растущего ребенка. Поступив в плазму крови, гормон роста быстро расщепляется: период его полужизни составляет около 25 мин.
   Тиреотропный гормон — гликопротеид с основными свойствами и молекулярной массой около 25 000. Он содержит несколько различных углеводов: N-ацетилгалактозамин, маннозу и фукозу.
   Гликопротеидами являются и два гонадотропных гормона передней доли гипофиза — фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ). Первый из них имеет молекулярную массу около 31 000 и содержит примерно 8% углеводов, в том числе сиаловую кислоту, он теряет свою биологическую активность, если расщепить сиаловую кислоту с помощью фермента нейраминидазы или удалить другие углеводные компоненты путем обработки амилазой. Лютеинизирующий гормон — белок с молекулой несколько меньшей величины (молекулярная масса около 26 000); содержание углеводов в нем у разных видов различно — от 4,5% у человека до 11% у овцы. Третий гонадотропный гормон, называемый лютеотропным (ЛТГ) или пролактином, представляет собой белок с молекулярной массой около 25 000, единственная пептидная цепь которого состоит из 205 аминокислот.
   Стероиды. Кора надпочечников, семенники и яичники выделяют стероиды. Эти гормоны, синтезируемые из холестерина, состоят из 21, 19 или 18 атомов углерода, которые образуют четыре соединенных между собой кольца — три шестичленных и одно пятичленное. Интересно, что главный женский половой гормон, эстрадиол, молекула которого состоит из 18 атомов углерода, образуется из мужского полового гормона тестостерона с 19 атомами углерода; тестостерон в свою очередь синтезируется из второго женского полового гормона, прогестерона, состоящего из 21 углеродного атома. В коре надпочечников прогестерон служит также предшественником в синтезе глюкокортикоидов и минералокортикоидов. Глюкокортикоиды, к которым относится, например, кортизол, стимулируют превращение белков в углеводы, а минералокортикоиды, например альдостерон, регулируют обмен натрия и калия. Как у мужчин, так и у женщин кора надпочечников вырабатывает еще гидроэпиандростерон и адреностерон — 19-углеродные стероиды, обладающие слабой активностью мужских половых гормонов, — а также небольшое количество весьма активного мужского полового гормона тестостерона.
   Как выяснилось, к стероидам относится и экдизон — гормон, вызывающий линьку у насекомых; он состоит из 27 атомов углерода, образующих четыре кольца и хвост, как в молекуле холестерина. Холестерин синтезируется при участии ферментов путем соединения 5-углеродных изопреноидных единиц. В результате соединения шести таких единиц получается ланостерин (30 атомов углерода); затем происходит ферментативное отщепление трех метильных групп, и образуется холестерин (27 атомов углерода). Насекомые синтезируют экдизон из холестерина, однако синтезировать холестерин они не могут и поэтому должны получать его с пищей.
   Гиббереллины. К этой последней группе веществ, обладающих гормональной активностью, относятся некоторые ростовые гормоны растений. При изучении одной болезни риса, которая вызывает чрезмерное удлинение стебля, было установлено, что возбудитель этой болезни — гриб Gibberella fujikuroi — выделяет активное вещество, которое назвали гиббереллином. Сейчас известно не менее 9 различных гиббереллинов, и все они оказались нормальными компонентами зеленых растений. Молекулы гиббереллинов состоят из двух шестичленных углеродных колец, очень сложным образом соединенных с двумя пятичленными углеродными кольцами. Подобно стероидам, они синтезируются из изопреноидных единиц с образованием в качестве промежуточных продуктов дитерпенов — соединений с 20 атомами углерода. Стимулирующее рост действие гиббереллинов было весьма наглядно продемонстрировано в экспериментах с низкорослой линией гороха, в которых удалось получить нормальный рост у растений при помощи гиббереллина, выделенного из нормальных высоких растений.

Ваша оценка: Нет Средняя: 3.1 (20 votes)