Реферат : Гормональная регуляция метаболизма 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Медицина, здоровье


Гормональная регуляция метаболизма




Московская медицинская академия имени И.М. Сеченова

Кафедра общей химии

Реферативная работа №1

Гормональная регуляция метаболизма

Студентки 1 курса 9 группы

Факультета ВСО заочного отделения

Ромашковой Екатерины Дмитриевны

Москва 2010

Механизмы регуляции метаболических процессов

А. Основные механизмы регуляции метаболических процессов

Активность всех путей обмена веществ постоянно регулируется, что обеспечивает соответствие синтеза и деградации метаболитов физиологическим потребностям организма. В этом разделе рассматриваются механизмы такой регуляции. Более детально вопросы регуляции клеточного метаболизма представлены на .Поток метаболитов в обмене веществ определяется прежде всего активностью ферментов .Для воздействия на тот или иной путь достаточно регулировать активность фермента, катализирующего наиболее медленную стадию. Такие ферменты, называемые ключевыми ферментами, имеются в большинстве метаболических путей. Активность ключевого фермента регулируется на трех независимых уровнях,

Контроль транскрипции. Контроль за биосинтезом фермента (1) осуществляется на генетическом уровне. Прежде всего речь идет о синтезе соответствующей мРНК (mRNA), а также о транскрипции кодирующего фермент гена, т.е. о регуляции транскрипции .В этом процессе принимают участие регуляторные белки (RP) (факторы транскрипции), действие которых направлено непосредственно на ДНК. К тому же в генах имеются специальные регуляторные участки — промоторы — и участки связывания регуляторных белков (регуляторные элементы). На эффективность действия этих белков влияют метаболиты или гормоны. Если этот механизм усиливает синтез фермента, говорят об индукции, если же снижает или подавляет — о репрессии. Процессы индукции и репрессии осуществляются лишь в определенный отрезок времени.

Взаимопревращение. Значительно быстрее, чем контроль транскрипции, действует взаимопревращение ключевых ферментов (2). В этом случае фермент присутствует в клетке в неактивной форме. При метаболической потребности по сигналу извне и при посредничестве вторичного мессенджера активирующий фермент (E1) переводит ключевой фермент в каталитически активную форму. Если потребность в этом пути обмена веществ отпадает, инактивирующий фермент (E2) снова переводит ключевой фермент в неактивную форму. Процесс взаимопревращения в большинстве случаев состоит в АТФ-зависимом фосфорилировании ферментных белков протеинкиназой и соответственно дефосфорилировании фосфатазой .В большинстве случаев более активна фосфорилированная форма фермента, однако встречаются также и противоположные случаи.

Модуляция лигандами. Важным параметром, контролирующим протекание метаболического пути, является потребность в первом реагенте (здесь это метаболит А). Доступность метаболита А возрастает с повышением активности метаболического пути (3), в котором образуется А, и падает с повышением активности других путей (4), в которых А расходуется. Доступность А может быть ограничена в связи с его транспортом в другие отделы клетки.

Часто лимитирующим фактором является также доступность кофермента (5). Если кофермент регенерируется по второму независимому пути, этот путь может лимитировать скорость основной реакции. Таким образом, например, гликолиз и цитратный цикл регулируются доступностью НАД+.Так как НАД+ регенерируется в дыхательной цепи, последняя регулирует катаболизм глюкозы и жирных кислот .Наконец, активность ключевого фермента может регулироваться лигандом (субстратом, конечным продуктом реакции, коферментом, другим эффектором) как аллостерическим эффектором путем связывания его не в самом активном центре, а в другом месте фермента, и вследствие этого изменением ферментативной активности .Ингибирование ключевого фермента часто вызывается конечными продуктами реакции соответствующей метаболической цепи (ингибирование по типу обратной связи) или метаболитом, участвующим в другом пути. Стимулировать активацию фермента может также первый реагент реакционной цепи.

Гормональная регуляция метаболизма

Катализируемые ферментами активация и соответственно инактивация ключевых ферментов промежуточного метаболизма называются взаимопревращениями. Такие процессы находятся под разнообразным контролем, и том числе и гормональным. В этом разделе рассмотрены процессы взаимопревращений, осуществляющие регуляцию метаболизма гликогена в печени.

А. Гормональная регуляция расщепления гликогена

Гликоген служит в организме резервом углеводов, из которого в печени и мышцах путем расщепления быстро создается глюкозофосфат .Скорость синтеза гликогена определяется активностью гликоген-синтазы (на схеме внизу справа), в то время как расщепление катализируется гликоген-фосфорилазой (на схеме внизу слева). Оба фермента действуют на поверхности нерастворимых частиц гликогена, где они в зависимости от состояния обмена веществ могут находиться в активной или неактивной форме. При голодании или в стрессовых ситуациях (борьба, бег) возрастает потребность организма в глюкозе. В таких случаях выделяются гормоны адреналин и глюкагон. Они активируют расщепление и ингибируют синтез гликогена. Адреналин действует в мышцах и печени, а глюкагон — только в печени.

Оба гормона связываются с рецепторами на плазматической мембране (1) и активируют при посредничестве G-белков аденилатциклазу (2), которая катализирует синтез 3',5'-цикло-AMФ (цАМФ) из АТФ (АТР). Зеркально противоположным является действие на этот «вторичный мессенджер» фосфодиэстеразы цАМФ (3), гидролизующей цАМФ до АМФ (AMP). В печени диэстераза индуцируется инсулином, который поэтому не препятствует воздействию двух других гормонов (не показано). цАМФ связывается и тем самым активирует протеинкиназу А (4), которая действует по двум направлениям: с одной стороны, с помощью фосфорилирования с участием АТФ в качестве кофермента она переводит в неактивную D-форму гликоген-синтазу и вследствие этого останавливает синтез гликогена (5); с другой, активирует — также путем фосфорилирования — другую протеинкиназу, киназу фосфорилазы (8). Активная киназа фосфорилазы фосфорилирует неактивную b-форму гликоген-фосфорилазы, превращая ее в активную а-форму (7). Это приводит к высвобождению из гликогена глюкозо-1-фосфата (8), который после превращения в глюкозо-6-фосфат с участием фосфоглюкомутазы включается в гликолиз (9). В печени дополнительно образуется свободная глюкоза, которая поступает в кровь (10).

По мере уменьшения уровня цАМФ активируются фосфопротеинфосфатазы (11), которые дефосфорилируют различные фосфопротеины описанного каскада и тем самым останавливают расщепление гликогена и инициируют его синтез. Эти процессы протекают в течение нескольких секунд, так что метаболизм гликогена быстро адаптируется к измененным условиям.

Б. Взаимопревращение гликоген-фосфорилазы

Структурные изменения, которые сопровождают взаимопревращения гликоген-фосфорилазы, были установлены рентгеноструктурным анализом. Фермент представляет собой димер с симметрией второго порядка. Каждая субъединица имеет активный центр, который расположен внутри белка и в b-форме плохо доступен для субстрата. Взаимопревращение начинается с фосфорилирования серинового остатка (Ser-14) вблизи N-конца каждой из субъединиц. С фосфатными группами связываются остатки аргинина соседних субъединиц. Связывание инициирует конформационные перестройки, которые существенно увеличивают сродство фермента к аллостерическому активатору АМФ. Действие АМФ и влияние конформационных изменений на активные центры приводят к возникновению более активной а-формы. После удаления фосфатных остатков фермент самопроизвольно принимает исходную b-конформацию.

Гормональная регуляция метаболизма жирных кислот

метаболизм фермент гормональная регуляция

Адреналин и глюкагон активируют внутриклеточную липазу. Действие этих гормонов опосредовано аденилатциклазным каскадом реакций, начиная с активации аденилатциклазы и заканчивая фосфорилированием липазы, которая при этом переходит в активную форму и расщепляет эфирные связи в ТАГ. Глицерол как растворимое в плазме вещество транспортируется в печень, где используется в реакциях глюконеогенеза. Жирные кислоты транспортируются кровью в виде комплексов с сывороточными альбуминами в разные органы и ткани, где включаются в процесс окисления.

Гормональная регуляция метаболизма белков обеспечивает обеспечивает динамическое равновесие их синтеза и распада.

  • Анаболизм белков контролируется гормонами аденогипофиза (соматотропин), поджелудочной железы (инсулин), мужских половых желез (адроген). Усиление анаболической фазы метаболизма белков при избытке этих гормонов выражается в усиленном росте и увеличении массы тела. Недостаток анаболитических гормонов вызывает задержку роста у детей.

  • Катаболизм белков регулируется гормонами щитовидной железы (тироксин и трийодтиронон), коркового (клюкокортикоиды) и мозгового (адреналин) вещества надпочечников. Избыток этих гормонов усиливает распад белков в тканях, что сопровождается истощением и отрицательным азотистым балансом. Недостаток гормонов, например, щитовидной железы сопровождается ожирением.

Похожие работы:

  • Гормональная регуляция обмена углеводов при мышечной деятельности

    Реферат >> Медицина, здоровье
    Гормональная регуляция обмена углеводов при ... глюкагон и инсулин – гормоны, регулирующие метаболизм углеводов. Эти гормоны обладают противоположным ... облучение головы и шеи. Особенности гормональной регуляции обмена углеводов при мышечной деятельности ...
  • Молекулярные механизмы гормональной регуляции

    Учебное пособие >> Медицина, здоровье
    ... о фундаментальных достижениях биологической химии в изучении гормональной регуляции процессов, протекающих в организме человека. Учебный ... гормонов в системе регуляции метаболизма. Нервная и гуморальная регуляция как единая система регуляции обмена веществ в ...
  • Нарушение гормональной регуляции основных физиологических процессов

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... тему: НАРУШЕНИЕ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ОСНОВНЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Патофизиология нарушения гормональной регуляции роста Важнейшей ... в динамическом равновесии. Наряду с регуляцией кальциевого метаболизма околощитовидные железы оказывают сильное влияние ...
  • Функциональная система. Гормональная регуляция функций

    Реферат >> Биология
    ... результатом, удовлетворяющим доминирующую потребность. Гормональная регуляция функций Гуморальная регуляция функций обеспечивается с участием ... гуморальной, за счет продуктов метаболизма) и специфической, гормональной. Гормонами называются вещества высокой ...
  • Гормональная система организма

    Реферат >> Биология
    ... . Онтогенез человека протекает в постоянном единстве с гормональной регуляцией функции. Рост и развитие организма, обмен ... нейдокринные механизмы регуляции. железы внутренней секреции вырабатывают гормоны – регуляторы метаболизма, которые обладают ...
  • Основные механизмы регуляции активности эндокринных желез

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... эндокринной железы; компенсация нарушенных процессов метаболизма и физиологических функций, регулируемых в организме эндокринной ... гормонов на биосинтез и секрецию других. Гормональную регуляцию эндокринных функций осуществляет несколько групп ...
  • Взаимосвязь и регуляция процессов

    Реферат >> Биология и химия
    ... большинство ферментов, участвующих в промежуточных реакциях метаболизма, не проявляет своей максимальной активности ... роль в регуляции какого-либо процесса. НЕРВНАЯ И ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ Нервная и гормональная системы осуществляют ...
  • Нарушения метаболизма углеводов

    Учебное пособие >> Медицина, здоровье
    ... глюкагон, адреналин (эпинефрин) и кортизол Гормональная регуляция гликогенолиза Гормон Место образования Инициатор ... субстратную, нервную, почечную, гормональную. Субстратная регуляция. Основным фактором, определяющим метаболизм глюкозы, является уровень ...
  • Нейроэндокринная регуляция иммунного ответа

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... - циклических нуклеотидов - изменяют метаболизм и функциональную активность лимфоцитов. ... головного мозга более реальной. Гормональная регуляция иммунного ответа. Как ... тропные гормоны способны изменять активность метаболизма и функции различных клеток, ...
  • Роль ЦНС в регуляции жизнедеятельности

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... обеспечивает единство нейро-гуморально-гормональных регуляций. Передняя доля гипофиза, находясь ... таким образом глюкозу для метаболизма мозга. Ключевую роль может ... были выделены гормонально-активные вещества, участвующие в регуляции других эндокринных желез ...