Пептиды

Общие принципы функционирования

Внешние или внутренние раздражители того или иного рода воздействуют на рецепторы организма и порождают в них импульсы, поступающие сначала в центральную нервную систему, а затем в гипоталамус.

В данном отделе мозга вырабатываются первичные активные вещества удаленного гормонального действия — т. н. рилизинг-факторы, которые, в свою очередь, направляются к гипофизу. Характерной их особенностью является тот факт, что их транспортировка по назначению осуществляется не с общим током крови, а посредством портальной системы сосудов.

Под действием рилизинг-факторов либо ускоряется, либо замедляется выработка и выделение тропных гормонов гипофиза.

Последние, попав в кровь и достигнув с ней конкретной эндокринной железы, оказывают влияние на синтез требуемого гормона.

На последнем этапе процесса гормон доставляется по системе кровообращения к тем или иным специализированным органам либо тканям (т. н. «мишеням») и вызывает определенные ответные реакции в организме, будь они физиологическими или, к примеру, химическими.

Заключительный этап, связанный с воздействием гормонов на обмен веществ внутри клетки, в течение довольно продолжительного времени являлся наименее изученным из всех составляющих вышеописанного процесса.

Ныне известно, что в соответствующих тканях-мишенях имеются специфические химические структуры с участками, предназначенными для связывания гормонов — т. н. гормональные рецепторы.

В качестве спецучастков выступают, как правило, углеводные фрагменты гликопротеинов и ганглиозидов.

Связывание гормонов рецепторами вызывает определенные биохимические реакции, за счет чего, собственно, и реализуется итоговый эффект гормона.

Локализация рецепторов при этом зависит от природы гормона: в случае стероидной природы рецепторы расположены в ядре, а в случае белковой или пептидной — на наружной поверхности (плазматической мембране). Вне зависимости от расположения между рецептором и гормоном всегда существует четкое структурное и пространственное соответствие.

Пептиды

Пептиды – семейство веществ, молекулы которых построены из двух и более остатков аминокислот, соединенных в цепь пептидными (амидными) связями -С(О)NН- .

Пептиды можно рассматривать как продукты конденсации двух или более молекул аминокислот.

Число пептидов, которые могут быть построены из 20 природных аминокислот, огромно.

Две молекулы аминокислоты могут реагировать друг с другом с отщеплением молекулы воды и образованием продукта, в котором фрагменты связаны пептидной связью –СО-NH- .

Две аминокислоты образуют дипептид:

Например:

Или

Образование трипептидов

Молекула дипептида, подобно аминокислотам, содержит аминогруппу и карбоксильную группу и может реагировать еще с одной молекулой аминокислоты:

Полученное соединение называется трипептидом.

Процесс наращивания пептидной цепи может продолжаться неограниченно и приводит к веществам с очень высокой молекулярной массой (белкам).

Формулы пептидов обычно записываются так, что свободная аминогруппа находится слева, а свободная карбоксильная группа – справа. Основная часть пептидной цепи построена из повторяющихся участков –СН-СО-NН- и боковых групп R, R’ и т.д.

Структуру пептидов, содержащих большое число остатков аминокислот, записывают в сокращенном виде с использованием обозначений.

Например, строение молекулы вазопрессина – пептида, построенного из 9 аминокислотных остатков, можно изобразить следующим образом:

Структурная формула вазопрессина

Эту же структуру можно изобразить в сокращенном виде с использованием трехбуквенных и однобуквенных обозначений аминокислот:

В этом пептиде остатки цистеина связаны дисульфидными мостиками. Правый конец цепи содержит амидную группу –СО-NН₂ вместо карбоксильной.

Номенклатура

При составлении названия дипептида сначала называют аминокислоту, у которой в образовании дипептида участвует группа –СООН. В тривиальном названии этой кислоты последняя буква «н» заменяется буквой «л». Затем прибавляют без изменений тривиальное название аминокислоты, у которой в образовании дипептида участвует группа –NH₂.

Любой дипептид имеет свободные амино- и карбоксильную группы и поэтому может взаимодействовать еще с одной молекулой аминокислоты, образуя трипептид. Таким же путем получают тетрапептиды и т.д.

Биологическое значение

Многие пептиды проявляют биологическую активность. Простейший из них – трипептид глутатион, который относится к классу гормонов – веществ, регулирующих процессы жизнедеятельности. Этот гормон построен из остатков глицина, цистеина и глутаминовой кислоты.

Некоторые пептиды (окситоцин, вазопрессин, инсулин) имеют огромное биологическое значение, являются важными гормонами.

Вазапрессин и окситоцин содержат 9 аминокислотных остатков.

Вазопрессин вырабатывается гипофизом и стимулирует сокращение кровеносных сосудов, повышает кровяное давление, а окситоцин стимулирует выделение молока молочными железами.

Инсулин – биологически важный пептид, который построен из двух цепей, состоящих из 21 и 30 α-аминокислотных остатков, которые связаны между собой дисульфидными мостиками. Вырабатывается поджелудочной железой и снижает содержание сахара в крови.

Химические свойства

Основное свойство пептидов – способность к гидролизу. При гидролизе происходит полное или частичное расщепление пептидной цепи и образуются более короткие пептиды с меньшей молекулярной массой или α-аминокислоты, составляющие цепь.

Анализ продуктов полного гидролиза позволяет установить аминокислотный состав пептида. Полный гидролиз происходит при длительном нагревании пептида с концентрированной соляной кислотой.

Последовательность аминокислот в цепи может быть установлена путем частичного гидролиза пептида. Для этого необходимо последовательно, одну за другой, отщеплять аминокислоты от одного из концов цепи и устанавливать их структуру.

Гидролиз пептидов может происходить в кислой или щелочной среде, а также под действием ферментов. В кислой и щелочной средах образуются соли аминокислот.

Ферментативный гидролиз важен тем, что протекает селективно, т.е. позволяет расщеплять строго определенный участки пептидной цепи. Селективный гидролиз может протекать и под действием неорганических реагентов. Так, бромистый циан (BrCN) расщепляет полипептидную цепь только по пептидной связи, образованной карбоксильной группой метионина.

Рубрики: Пептиды

Биологическая роль тирозина

1. Синтетическая
2. Регуляторная

Тирозин является субстратом для синтеза белков, он входит в активный центр многих ферментов, участвует в образовании водородных связей, стабилизируя третичную структуру белков. В молекуле гемоглобина, белка, транспортирующего кислород в крови, остаток тирозина в 140 и 145 положении обеспечивает связывание кислорода с транспортером. Ковалентная модификация тирозина в структуре белков ведет к изменению их физиологической активности.

Эта аминокислота необходима для нормальной работы следующих органов:

1. щитовидной железы, которая изготавливает из нее гормоны тироксин и трийодтиронин
2. головного мозга, где из нее вырабатывается нейромедиатор дофамин
3. гипофиза, где он вызывает усиленный выброс гормонов роста, что способствует удержанию азота в организме
4. надпочечников, где он необходим для синтеза гормонов стресса – катехоламинов адреналина и норадреналина.
5. для синтеза красных и белых кровяных телец, т.е. тирозин необходим для профилактики анемии и иммунодефицитов.
6. Для синтеза пигмента меланина

Синтез адреналина

Из норадреналина в мозговом слое надпочечников и только там образуется стресс-гормон адреналин.

К аминной голове норадреналина под воздействием фермента метилтрансферазы присоединяется метильный радикал СН_3.

Сделать это не так-то просто. Донором метильной группы выступает S-аденозилметионин. В реакции, кроме норадреналина, задействованы аминокислота метионин, АТФ, ионы магния Mg2+ , витамин B12 (цианкобаламин) и витамин В9 (фолиевая кислота).

Под воздействием фермента S-аденозил-метионин-синтетазы аминокислота метионин соединяется с АТФ, образуя активную форму S-аденозилметионин. В качестве побочки выделяется 3 молекулы фосфорной кислоты.

Образовавшийся S-аденозилметионин передает активную метильную группу норадреналину. Метилированный норадреналин уже называется адреналином, а S-аденозилметионин, лишившись активной метильной группы, становится S-аденазил-гомоцистеином.

Адреналин получен, но чтобы биохимический конвейер работал необходимо восстановить метионин. Для этого образовавшийся монстр S-аденозил-гомоцистеин гидролизуется с образованием гомоцистеина и аденозина при участии фермента гидролазы.

Запомните это имя – гомоцистеин, о его приключениях я расскажу дальше.

Итак, образовался гомоцистеин, но биохимический конвейер запускает метионин. В дело вступает витамин B12 (цианкобаломид) и активная форма витамина В9 (5метил-тетра-гидро-фолиевая кислота). Они на пару преобразуют гомоцистеин в метионин, а 5-метил-тетра-гидрофолиевая кислота превращается в тетрагидрофолиевую кислоту. Конвейер можно запускать вновь.

Образовавшийся в результате этих сложных преобразований адреналин – гормон страха, как его еще называют, помогает организму преодолеть стресс. Его содержание повышается при усиленной мышечной работе, а также при любых экстремальных ситуациях, которые организм расценивает, как угрозу своей безопасности. Это он суживает сосуды кожи, но расширяет сосуды головного мозга, заставляя бледнеть, но при этом мгновенно оценивать ситуацию. Это он нагоняет давление, и заставляет учащенно биться сердце, подготавливая организм к мышечной работе (бей-беги). Это он гонит в кровь жиры из жировых клеток и нагоняет глюкозу в кровь, усиливая расщепление гликогена в печени и перегоняя мышечные аминокислоты на сахар. Он же оказывает расслабляющее действие на кишечник и мочевой пузырь, с чем связана «медвежья болезнь» при сильном испуге.  Он тормозит выброс серотонина, а также медиаторов воспаления. Это он вздергивает нервную систему головного мозга, вызывая ощущения тревоги и страха. Но также он дает пьянящее чувство победы, превосходства над жизненными трудностями, собственной крутости.

Обратите внимание, как в организме удовольствие (дофамин) превращается в гнев (норадреналин) и страх (адреналин). Соответственно, боль и страх (выброс адреналина) блокируют удовольствие и любовь (выброс дофамина)

Постоянный стресс пережигает дофаминовое удовольствие в адреналовой топке, и привет, депрессия.

Основные функции

Если вкратце, то норадреналин отвечает за психическое состояние стресса. При этом его функции не ограничивается психологической стороной, затрагиваются другие аспекты:

• активность головного мозга;
• подвижность;
• тактильные ощущения;
• эмоциональное состояние;
• память и др.

Медиатор отвечает за активацию ЦНС путем торможения сна. Поэтому при напряжении человек активен, хуже засыпает, его мучает бессонница из-за бесконечных переживаний.

Следующая функция заключается в торможении сенсорных ощущений, в итоге мы можем сосредоточиться на важных сигналах. Вещество служит как обезболивающее в случае экстремальных условий. В состоянии аффекта можно не заметить серьезные повреждения тканей и травмы.

Нейромедиатор участвует в регуляции двигательной активности, которая выражается в повышении подвижности, увеличении скорости бега. Поэтому во время стресса человек постоянно двигается и не способен усидеть на месте продолжительное время.

Норадреналин играет важную роль в контроле и регулировании динамики различных потребностей и мотиваций действий. Центры активности расположены в гипоталамусе и миндалинах. Воздействуя на эти точки он снижает тревогу и агрессивность. Чем больше активно голубое пятно, тем больше выражены черты темперамента, присущие холерикам, в экстренных ситуациях выбор падает на вариант решения проблемы любой ценой. Мозг подвержен более импульсивным действиям, характерны внезапные вспышки агрессии.

В конечном итоге гормон активно регулирует эмоциональное поведение, а именно позитивное настроение при напряжении (радость победы, азарт, порция эмоций от ощущения риска и т. д.).

Регуляция синтеза гормонов в организме

ПРЕПАРАТЫ ГОРМОНОВ И ИХ АНАЛОГОВ. Часть 1

Гормоны – это химические субстанции, являющиеся биологически активными веществами, продуцируемые железами внутренней секреции, поступающие в кровь и действующие на органы или ткани-мишени.

Термин “гормон” происходит от греческого слова “hormao” – возбуждать, заставлять, побуждать к активности. В настоящее время удалось расшифровать структуру большинства гормонов и синтезировать их.

По химическому строению гормональные препараты, как и гормоны классифицируются:

а) гормоны белковой и пептидной структуры ( препараты гормонов гипоталамуса, гипофиза, паращитовидной и поджелудочной желез, кальцитонин);

б) производные аминокислот (йодсодержащие производные тиронина – препараты гормонов щитовидной железы, мозгового слоя надпочечников) ;

в) стероидные соединения (препараты гормонов коры надпочечников и половых желез) .

В целом, эндокринология сегодня изучает уже более 100 химических веществ, синтезируемых в различных органах и системах организма специализированными клетками.

Различают следующие виды гормональной фармакотерапии:

1) заместительная терапия (например, введение инсулина больным сахарным диабетом);

2) ингибирующая, угнетающая терапия с целью подавления продукции собственных гормонов при их избытке (например, при тиреотоксикозе);

Эндокринная система вместе с ЦНС и иммунной и под их влиянием регулируют гомеостаз организма.

Взаимосвязь ЦНС и эндокринной системы осуществляется через гипоталамус, нейросекреторные клетки которого (реагирующие на ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин) синтезируют и выделяют различные рилизинг-факторы и их ингибиторы, так называемые либерины и статины, усиливающие или блокирующие высвобождение соответствующих тропных гормонов из передней доли гипофиза (то есть аденогипофиза). Таким образом, рилизинг-факторы гипоталамуса, воздействуя на аденогипофиз, изменяют синтез и выделение гормонов последнего. В свою очередь, гормоны передней доли гипофиза стимулируют синтез и выделение гормонов органов-мишеней.

В аденогипофизе (передней доле) синтезируются соответственно следующие гормоны:

– адренокортикотропный (АКТГ);

– соматотропный (СТГ);

– фолликулостимулирующий и лютеотропный гормоны (ФСГ, ЛТГ);

– тиреотропный гормон (ТТГ).

В отсутствии гормонов аденогипофиза железы-мишени не только прекращают функционировать, но и атрофируются.

С другой стороны, при снижении в плазме крови уровня гормонов желез-мишеней, усиливается выделение рилизинг-фактора и соответствующего тропного гормона.

Таким образом, продукция гормонов регулируется по принципу обратной связи: чем меньше концентрация гормонов желез-мишеней в крови, тем больше выработка гормонов-регуляторов гипоталамуса и гормонов передней доли гипофиза

Об этом очень важно помнить при проведении гормональной терапии, так как гормональные препараты в организме больного тормозят синтез его собственных гормонов. В этой связи, назначая гормональные препараты, следует произвести полную оценку состояния больного во избежание непоправимых ошибок

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ (ПРЕПАРАТОВ)

Гормоны, в зависимости от химического строения, могут оказывать действие на генетический материал клетки (на ДНК ядра), или на специфические рецепторы, расположенные на поверхности клетки, на ее мембране, где они нарушают активность аденилатциклазы или изменяют проницаемость клетки для мелких молекул (глюкозы, кальция), что ведет к изменению функционального состояния клеток.

Стероидные гормоны, связавшись с рецептором, мигрируют в ядро, связываются со специфическими участками хроматина и, таким образом, увеличивают скорость синтеза специфической м-РНК в цитоплазму, где увеличивается скорость синтеза специфического белка, например, фермента.

Катехоламины, полипептиды, белковые гормоны изменяют активность аденилатциклазы, повышают содержание цАМФ, в резултате чего меняется активность ферментов, мембранная проницаемость клеток и пр.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Выработка тироксина

Тироксин вырабатывается фолликулярными клетками щитовидной железы под контролем тиреотропного гормона (ТТГ). Тироксин имеет свойство накапливаться в ткани щитовидной железы

Этот гормон оказывает более длительное действие, чем многие другие гормоны, поэтому поддержание его постоянного уровня имеет жизненно важное значение для организма. Механизм высвобождения тироксина из щитовидной железы в кровь регулируется его концентрацией в крови

Избыток тироксина подавляет его собственное выделение, тормозя выделение тиреолиберина (ТРГ) гипоталамусом и тиреотропного гормона (ТТГ) аденогипофизом. При снижении в крови уровня тироксина снимается его тормозящее влияние на секрецию ТРГ и ТТГ. Продолжительное охлаждение организма, влияя на центр терморегуляции гипоталамуса, приводит к производству тиреолиберина в гипоталамусе, тиреолиберин действует на аденогипофиз, который вырабатывает тиреотропный гормон (ТТГ), а этот гормон действует на щитовидную железу, в которой усиливается синтез и секреция тироксина.

Небольшая часть тироксина циркулирует по крови в свободной форме. В большинстве случаев транспорт тироксина осуществляется в связанном виде.