Биохимия гормонов. Гормональная регуляция обмена веществ.
Цели занятия: сформировать знания о гормонах как химических посредниках ЦНС и внутриклеточных обмена;
сформировать знания об основных механизмах межорганной регуляции обмена веществ
Задачи обучения: научиться применять знания о молекулярных механизмах регуляции метаболизма для понимания биологических основ патогенеза эндокринных и других заболеваний.
Основные вопросы темы:
- Основные механизмы регуляции метаболизма. Роль гормонов в регуляции межклеточной и межорганной координации обмена веществ.
- Общие свойства гормонов. Структура гормональной системы: гормон, рецептор, промежуточный передатчик, клетки и органы-мишени.
- Классификация гормонов:
а) по месту синтеза;
б) по биологической роли;
в) по химическому строению;
г) по механизму действия.
- Иерархия регуляторных систем.
5..Химическая природа, синтез и механизм действия инсулина на обмен веществ.
6.Химическая природа, синтез и механизм действия глюкагона на обмен веществ.
7.Химическая природа, синтез и механизм действия гормонов щитовидной железы на энергетический обмен веществ. Роль гипоталамо-гипофизарной системы в регуляции синтеза йодтиронинов.
8.Молекулярные основы эндокринных заболеваний:
а) нарушения обмена при голодании;
б) нарушения обмена при эндокринных нарушениях (сахарный диабет, микседема, тиреотоксикоз).
9.Химическая природа, синтез и механизм действия норадреналина и адреналина на обмен веществ.
10.Депонирование и мобилизация гликогена и жиров под действием катехоламинов
11.Химическая природа, синтез и механизм действия глюкокортикостероидов на обмен веществ.
12.Регуляция глюконеогенеза. Болезнь Иценко-Кушинга
Методы обучения и преподавания: практическое занятие – дискуссия,
В ходе работы обратить внимание на следующее:
В основе регуляции отдельных метаболических путей лежит изменение скоростей отдельных ферментативных реакций, а изменение скоростей отдельных ферментативных обусловлено либо изменением активности фермента, либо изменением его количества. Скорость ферментативных реакций на уровне целой клетки зависит от скорости поступления субстратов в неё, а следовательно, от проницаемости клеточных мембран. Взаимосвязь и регуляция обмена веществ на уровне целого организма обеспечивается наличием специальных интегрирующих систем. Одной из таких систем является эндокринная система. Гормоны функционируют как химические «посредники», приносящие соответствующие сигналы в клетки-мишени. Гормоны взаимодействуют с высокоспецифичными рецепторами клетки –мишени и влияют на скорость метаболизма в этих клетках путем изменения:
а) проницаемости клеточных мембран;
б) активности ферментов и аллостерический путь;
в) количество ферментов или экспрессия генов.
Ответная реакция клетки – мишени на действие гормона очень разнообразна и определяется как химическим строением гормона, так и типом клетки, на которую направлено действие гормона.
Познакомиться со схемой «Основные эндокринные системы и их ткани клетки – мишени».
Знать, что по химической структуре гормоны делятся на 3 группы:
а) белки и пептиды;
б) стероиды;
в) производные аминокислоты.
Познакомиться с таблицей «Основные классы гормонов и их представители»
Познакомиться со схемой «Механизм действия адреналина».
Познакомиться с действием гормонов через аденилатциклазную систему.
Познакомиться с действием гормонов по цитозольному механизму.
При каком механизме действия гормонов эффект сохраняется дольше, а возникает позже? Почему? На какие процессы влияют стероидные гормоны:
а) быстро развивающиеся и кратковременные;
б) медленно развивающиеся и длительные.
В основе регуляции отдельных метаболических путей лежит изменение скоростей отдельных ферментативных реакций, а изменение скоростей отдельных ферментативных обусловлено либо изменением активности фермента, либо изменением его количества. Скорость ферментативных реакций на уровне целой клетки зависит от скорости поступления субстратов в неё, а, следовательно, от проницаемости клеточных мембран.
Обратить внимание на молекулярные основы эндокринных заболеваний.
Для этого необходимо:
Вспомнить механизм действия инсулина, глюкагона и йодтиронинов на обмен углеводов, липидов и аминокислот.
Рассмотреть схему регуляции глюкозы в крови гормонами.
Адреналин активирует мобилизацию депонированных жиров, действуя по тому же механизму, как и в случае мобилизации гликогена, т.е. через каскад реакций, включающий синтез цАМФ, активацию протеинкиназы и фосфорилирование липазы. Действие катехоламинов сходно с действием глюкагона. Различие в следующем: адреналин выделяется в кровь при мышечных нагрузках или стрессовых ситуациях и служит для обеспечения интенсивной срочной деятельности организма, а концентрация глюкагона в крови зависит от ритма питания, постепеннно, нарастая после завершения приема пищеварения.
В постабсорбтивный период по мере исчерпания запасов гликогена в печени под действием кортизола стимулируется глюконеогенез. Кортизол сильно тормозит синтез белков в мышцах и других тканях, за исключением печени. Вследствие этого концентрация аминокислот в тканях и крови повышается и они могут быть использованы для глюконеогенеза в печени и в почках. В печени кортизол стимулирует синтез белков, в частности, ферментов, участвующих в глюконеогенезе. Регуляция секреции кортизола через ЦНСгормоны гипоталамуса и гипофиза. Избыточное образование глюкокортикостероидов предотвращается механизмом обратной отрицательной связи: кортизол подавляет секрецию кортикотропин-либерина и тем самым прерывает цепь событий, ведущих к образованию кортизола.
Альдостерон вырабатывается в коре надпочечников. Секреция его увеличивается при снижении концентрации NаС1 в крови. В почках альдостерон увеличивает скорость реабсорбции Nа, а вместе с ним и С1 в канальцах нефронов, что вызывает задержку NаС1 в организме.
- Основная литература:
- Конспект лекций
2.Тапбергенов С.О. Медицинская биохимия.- Астана, 2001.
3.Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия.- М.,2005.
4.Биохимия, под ред. Чл.-корр. РАН, проф. Е.С. Северина.- М.,2005.
5.Николаев А.Я. Биологическая химия.- М.,2004.
- Биохимия в вопросах и ответах под ред.С.М.Адекенова,2003
Дополнительная литература
- Строев Е.А. Биохимия, 1986.
- Ленинджер Л. Основы биохимии, М., Мир, 1985.
- Мецлер Д. Биохимия М.,Мир, 1980.
4.Шарманов Т.Ш., Плешкова С.М. Метаболические основы питания с курсом общей биохимии, Алматы, 1988.
5.А. Уайт и соавторы Основы биохимии- М., 1986.
Контроль:
Ответить на контрольные вопросы:
1.Назовите основные механизмы регуляции метаболизма.
2.Объясните понятия: гормон – рецептор, клетка – мишень, органы-мишени.
3.Какие гормоны действуют по мембранному механизму? Приведите примеры.
4.Какие гормоны действуют по цитозольному механизму? Как они влияют на синтез белков и метаболизм в клетке?
5.Какие гормоны действуют по мембранно-цитозольному механизму? Как протекает каскадный механизм активации ферментов путем фосфорилирования-дефосфорилирования?
6.Какова роль рилизинг-факторов в иерархии регуляторных систем?
7.Назовите гормоны, предшественником которых является холестерин.
8.Какие гормоны синтезируются из тирозина?
9.Назовите тропные гормоны гипофиза. Какова их роль в регуляции метаболизма?
10.Написать химические реакции обмена веществ (примеры), в которых регуляторами являются:
а) инсулин; б) глюкагон; в) тироксин
11.Ответить на вопросы:
а) почему возникает эндемический зоб?
б) как проявляется тиреотоксикоз?
в) какие биохимические изменения наблюдаются при сахарном диабете?
12.Строение и биосинтез гормонов щитовидной железы.
13.Химическая природа, синтез гормонов поджелудочной железы.
14.Как изменяется обмен веществ и гормональный статус при голодании?
15.Как изменяются биохимические показатели крови и мочи при сахарном диабете?
16.Как происходит активация проинсулина и проглюкагона?
17.Как регулируется синтез и секреция иодтиронинов?
18.Какие болезни возникают при гипер- и гипофункции щитовидной железы?
19.Из какой аминокислоты синтезируется адреналин?
20.По какому механизму работает адреналин? Как действует адреналин на обмен гликогена и жиров
21.Как меняется обмен веществ при феохромоцитомах?
22.Как и из чего синтезируются глюкокортикостероиды и минералокортикостероиды?
23.По какому механизму работают стероидные гормоны? Как они влияют на скорость транскрипции?
24.Как влияет кортизол на обмен веществ при голодании?
25.Как изменяются биохимические показатели крови и мочи при гиперкортицизме?
26.Как изменяются биохимические показатели крови и мочи при гипокортицизме?
27.Как регулируется синтез и секреция кортизола?
Какие болезни возникают при гипер- и гипофункции альдостерона?
Работа по билетам:
БИЛЕТ №1
1.Иерархия регуляторных систем
2.Классификация гормонов по механизмам передачи сигналов в клетку.
3.Причины возникновения кетонемии и кетонурии при гиперпродукции глюкагона.
4.Синтез иодтиронинов.
БИЛЕТ №2
1.Классификация гормонов по биологическим функциям
2.Уровни регуляции метаболизма.
3.Изменения в обмене веществ при голодании, 2 фаза
4.Регуляция синтеза и секреции иодтиронинов, роль ТТГ.
БИЛЕТ №3
1.Классификация гормонов по химической природе
2.Общие свойства гормонов.
3.Изменение обмена веществ при голодании,3 фаза
4.Гиперфункция щитовидной железы, причины, симптомы.
БИЛЕТ №4
1.Гормоны гипоталамуса: либерины и статины, их роль.
- Механизм регуляции метаболизма на клеточном уровне.
3.Причины гиперглюкоземияи и глюкозурии при сахарном диабете.
4.Гипофункция щитовидной железы
БИЛЕТ №5
- Цитозольный механизм действия гормонов
- Классификация гормонов по месту синтеза. Приведите примеры.
3.Механизм действия глюкагона на обмен глюкозы и липидов.
4.Эндемический зоб, причины возникновения, профилактика.
БИЛЕТ №6
- Цитозольный механизм действия гормонов
2.Изменение в обмене веществ при голодании, 1 фаза.
3.Синтез норадреналина и адреналина.
4.Сахарный диабет, типы, диагностика.
БИЛЕТ №7
1.Мембранный механизм действия гормонов
2.Механизм действия адреналина на обмен углеводов и липидов.
3.Механизм действия йодтиронинов на обмен веществ.
4.Кортизол, влияние на обмен веществ. Гиперкортицизм. Болезнь Иценко-Кушинга
