37.1: Типи гормонів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1610

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Перерахуйте різні типи гормонів
Поясніть їх роль у підтримці гомеостазу

Підтримка гомеостазу всередині організму вимагає координації багатьох різних систем і органів. Зв'язок між сусідніми клітинами, а також між клітинами і тканинами у віддалених частинок тіла відбувається за рахунок викиду хімічних речовин, званих гормонами. Гормони виділяються в рідини організму (як правило, кров), які переносять ці хімічні речовини до їх клітини-мішені. У клітини-мішеней, які є клітинами, які мають рецептор сигналу або ліганду від сигнальної клітини, гормони викликають відповідь. Клітини, тканини та органи, які виділяють гормони, складають ендокринну систему. Приклади залоз ендокринної системи включають надниркові залози, які виробляють такі гормони, як адреналін і норадреналін, які регулюють реакції на стрес, і щитовидна залоза, яка виробляє гормони щитовидної залози, що регулюють швидкість метаболізму.

Хоча в організмі людини багато різних гормонів, їх можна розділити на три класи залежно від їх хімічної структури: ліпідні, отримані з амінокислот, і пептидні (пептиди та білки) гормони. Однією з ключових відмінних рис гормонів, отриманих ліпідів, є те, що вони можуть дифузно через плазматичні мембрани, тоді як амінокислотні та пептидні гормони не можуть.

Гормони, похідні з ліпідів (або ліпідно-розчинні гормони)

Більшість ліпідних гормонів походять з холестерину і, таким чином, структурно схожі з ним, як показано на малюнку\(\PageIndex{1}\). Первинний клас ліпідних гормонів у людини - це стероїдні гормони. Хімічно ці гормони, як правило, кетони або спирти; їх хімічні назви закінчуються на «-ол» для спиртів або «-one» для кетонів. Приклади стероїдних гормонів включають естрадіол, який є естрогеном, або жіночим статевим гормоном, і тестостерон, який є андрогеном, або чоловічим статевим гормоном. Ці два гормони виділяються жіночими і чоловічими репродуктивними органами відповідно. Інші стероїдні гормони включають альдостерон і кортизол, які виділяються наднирковими залозами разом з деякими іншими видами андрогенів. Стероїдні гормони нерозчинні у воді, і транспортуються транспортними білками в крові. В результаті вони залишаються в обігу довше, ніж пептидні гормони. Наприклад, кортизол має період напіврозпаду від 60 до 90 хвилин, тоді як адреналін, амінокислота, що виводиться гормон, має період напіввиведення приблизно одну хвилину.

Частина А показує молекулярну структуру холестерину, який має три шестивуглецевих кільця, прикріплені до п'ятивуглецевого кільця. До першого шестичленного кільця прикріплена гідроксильна група, а до п'ятичленного кільця прикріплена розгалужена вуглецевий ланцюг. Дві метильні групи прикріплені кожна до вуглецю, який пов'язує кільця разом. Частина B показує молекулярну структуру тестостерону, який має гідроксильну групу на місці розгалуженого вуглецевого ланцюга, знайденого на холестерин. До шестичленному кільцю кріпиться кетон замість гідроксильної групи. Частина С показує молекулярну структуру естрадіолу, який, як і тестостерон, має гідроксильну групу замість розгалуженого вуглецевого ланцюга холестерину. Естрадіолу також не вистачає однієї з метильних груп, що містяться в холестерин. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Структури, показані тут, представляють (а) холестерин, плюс стероїдні гормони (б) тестостерон і (с) естрадіол.

Гормони, похідні з амінокислот

Гормони, отримані амінокислотами, є відносно невеликими молекулами, які походять з амінокислот тирозину і триптофану, показаних на малюнку\(\PageIndex{2}\). Якщо гормон похідний амінокислоти, його хімічна назва закінчиться на «-ine». Приклади гормонів, отриманих амінокислотами, включають адреналін і норадреналін, які синтезуються в мозку надниркових залоз, і тироксин, який виробляється щитовидною залозою. Шишкоподібна залоза в мозку виробляє і виділяє мелатонін, який регулює цикли сну.

Частина А показує амінокислоту тирозин зліва і адреналін праворуч. Адреналін за структурою схожий на тирозин, з незначними модифікаціями. Частина В показує амінокислоту триптофан зліва і структурно схожий мелатонін праворуч. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): (а) Гормон адреналін, який запускає реакцію боротьби або польоту, походить з амінокислоти тирозину. (б) Гормон мелатонін, який регулює циркадні ритми, походить з амінокислоти триптофану.

Пептидні гормони

Структура пептидних гормонів - це поліпептидний ланцюг (ланцюжок амінокислот). Пептидні гормони включають молекули, які є короткими поліпептидними ланцюгами, такими як антидіуретичний гормон і окситоцин, що виробляються в мозку і виділяються в кров у задній гіпофізі. Цей клас також включає в себе невеликі білки, як гормони росту, що виробляються гіпофізом, і великі глікопротеїни, такі як фолікулостимулюючий гормон, що виробляється гіпофізом. \(\PageIndex{3}\)На малюнку зображені ці пептидні гормони.

Секретовані пептиди, такі як інсулін, зберігаються всередині бульбашок в клітині, які їх синтезують. Потім вони вивільняються у відповідь на подразники, такі як високий рівень глюкози в крові у випадку інсуліну. Похідні з амінокислот і поліпептидні гормони є водорозчинними і нерозчинними в ліпідах. Ці гормони не можуть проходити через плазматичні мембрани клітин, тому їх рецептори знаходяться на поверхні клітин-мішеней.

Окситоцин, гормон росту та фолікулостимулюючий гормон - все це великі, зі складними тривимірними структурами. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Показані структури пептидних гормонів (а) окситоцину, (б) гормону росту та (в) фолікулостимулюючого гормону. Ці пептидні гормони набагато більше, ніж ті, що отримані з холестерину або амінокислот.

Кар'єрний зв'язок: Ендокринолог

Ендокринолог - це лікар, який спеціалізується на лікуванні порушень роботи ендокринних залоз, гормональних систем, шляхів метаболізму глюкози та ліпідів. Ендокринний хірург спеціалізується на хірургічному лікуванні ендокринних захворювань і залоз. Деякі захворювання, якими керують ендокринологи: розлади підшлункової залози (цукровий діабет), порушення гіпофіза (гігантизм, акромегалія і карликовість гіпофіза), порушення щитовидної залози (зоб і хвороба Грейвса), розлади надниркових залоз (хвороба Кушинга та Аддісона) хвороби).

Ендокринологи зобов'язані проводити оцінку пацієнтів і діагностувати ендокринні порушення шляхом широкого використання лабораторних аналізів. Багато ендокринні захворювання діагностуються за допомогою тестів, що стимулюють або пригнічують функціонування ендокринних органів Потім беруться зразки крові, щоб визначити вплив стимулювання або придушення ендокринного органу на вироблення гормонів. Наприклад, для діагностики цукрового діабету пацієнтам потрібно голодування протягом 12 - 24 годин. Потім їм дають солодкий напій, який стимулює підшлункову залозу виробляти інсулін для зниження рівня глюкози в крові. Зразок крові береться через одну-дві години після вживання цукрового напою. Якщо підшлункова залоза функціонує належним чином, рівень глюкози в крові буде знаходитися в межах норми. Інший приклад - тест A1C, який можна виконати під час скринінгу крові. Тест A1C вимірює середній рівень глюкози в крові за останні два-три місяці, вивчаючи, наскільки добре глюкоза в крові контролюється протягом тривалого часу.

Після того, як захворювання було діагностовано, ендокринологи можуть призначити зміни способу життя та/або ліки для лікування захворювання. Деякі випадки цукрового діабету можна керувати фізичними вправами, втратою ваги та здоровою дієтою; в інших випадках можуть знадобитися ліки для посилення вивільнення інсуліну. Якщо захворювання неможливо контролювати цими засобами, ендокринолог може призначити ін'єкції інсуліну.

Крім клінічної практики, ендокринологи також можуть бути залучені до первинної науково-дослідної та дослідницької діяльності. Наприклад, поточні дослідження трансплантації острівців досліджують, як здорові клітини острівців підшлункової залози можуть бути пересаджені пацієнтам з діабетом. Успішна пересадка острівців може дозволити пацієнтам припинити прийом ін'єкцій інсуліну.

Резюме

Існує три основні типи гормонів: похідні ліпідів, амінокислоти, отримані, і пептид. Гормони, отримані ліпідів, структурно схожі на холестерин і включають стероїдні гормони, такі як естрадіол і тестостерон. Гормони, отримані амінокислотою, є відносно невеликими молекулами і включають гормони надниркових залоз адреналін і норадреналін. Пептидні гормони - це поліпептидні ланцюги або білки і включають гормони гіпофіза, антидіуретичний гормон (вазопресин) та окситоцин.

Глосарій

амінокислотний гормон: гормон, отриманий з амінокислот

гормон, похідний від ліпідів: гормон, отриманий в основному з холестерину

пептидний гормон: гормон, що складається з поліпептидного ланцюга