Рис. 13.1. Биологически активные вещества, которые вырабатывают бактерии (V, VI, VII), грибы (III, V, VI, VII), растения (III, V, VI, VIII, IX) и животные (I, II, IV, V, VI)

Витамины являются жизненно необходимыми компонентами сбалансированного питания человека и животных. Их основной источник - продукты питания, в первую очередь растительного происхождения. Но некоторые витамины содержатся лишь в продуктах животного происхождения (например, витамины А и D). Некоторые витамины в незначительном количестве синтезируются в организмах человека и животных из веществ-предшественников - провитаминов (так, витамин D образуется в коже человека под воздействием ультрафиолетового облучения) или симбиотическими микроорганизмами (в частности, в кишечнике человека бактерии синтезируют витамины К, В₆, В₁₂).

Когда еще не были известны химическое строение и механизм действия витаминов, их помечали буквами латинского алфавита - А, В, С, D и др. Теперь применяют и химические названия (например, витамин С также называют аскорбиновой кислотой).

Витамины, в зависимости от того, растворяются они в воде или жирах, делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. К водорастворимым относятся витамины групп В, С и др., а к жирорастворимым - групп A, D, К, витамин Е.

При недостатке определенных витаминов, их полном отсутствии, а также избытке развиваются опасные для здоровья человека и животных заболевания. Например, при недостатке определенных витаминов в организме возникает гиповитаминоз, при их полном отсутствии - авитаминоз, а при избытке - гипервитаминоз (например, избыточное содержание витамина А в организме человека, превышающее норму в 20-30 раз, вызывает отравление). Явления гипо- и авитаминоза могут проявляться и в результате нарушения обмена веществ. Это так называемая вторичная витаминная недостаточность, связанная с невосприятием организмом определенных витаминов.

К другой группе биологически активных веществ, которые играют важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организмов человека и животных, относятся гормоны и нейрогормоны.

• Гормоны - органические вещества, способные включаться в циклы биохимических реакций и регулировать процессы обмена веществ и превращений энергии. Их производят железы внутренней и смешанной секреции человека и животных. Как вы помните из прошлогоднего курса биологии, такие железы еще называют эндокринными.

В особенных нервных (нейросекреторных) клетках синтезируются гормоноподобные вещества - нейромедиаторы (адреналин, норадреналин) и нейрогормоны (окситоцин, вазопрессин) и др. Нейрогормоны синтезируются в некоторых нервных клетках, они влияют на организм так же, как и гормоны. И гормоны, и нейрогормоны поступают в кровь или другие жидкости тела (например, полостную жидкость беспозвоночных животных), которые транспортируют их к разным тканям и органам. Эти биологически активные вещества участвуют в регуляции обмена веществ, деятельности эндокринных желез, поддержании тонуса гладких мышц, гомеостаза внутренней среды организма и т. п.

По химической природе гормоны и нейрогормоны подразделяют на три основные группы:

белковой природы (гормон роста - соматотропин, инсулин, глюкагон);
производные аминокислот (адреналин, норадреналин, тироксин);
липидной природы (половые гормоны, кортикостероиды).

Под контролем гормонов и нейрогормонов происходят все этапы индивидуального развития человека и животных и все процессы их жизнедеятельности. Эти соединения обеспечивают приспособления к изменениям условий внешней и внутренней среды, поддержание постоянства внутренней среды организма, регуляцию активности ферментов. Если определенные гормоны производятся в недостаточном количестве или не производятся вообще, наблюдают нарушения развития и обмена веществ разной степени тяжести. Избыточная выработка определенных гормонов также негативно влияет на организм. Вы помните, что при недостаточном образовании в организме ребенка гормона роста развивается карликовость, а при избыточном - гигантизм.

По сравнению с работой нервной системы, которая обеспечивает передачу сигналов на значительные расстояния за короткое время, действие гормонов отличается меньшей скоростью, но производит более длительный эффект.

Характерные особенности действия гормонов и нейрогормонов - дистанционность, высокие биологическая активность и специфичность действия, короткое время существования.

Дистанционность действия: гормоны и нейрогормоны с током крови или других жидкостей могут перемещаться на значительные расстояния от мест своего биосинтеза к клеткам-мишеням, на деятельность которых они влияют.

Высокая биологическая активность состоит в том, что эти соединения влияют на клетки, ткани и органы в незначительных концентрациях.

Высокая специфичность действия заключается в том, что гормоны и нейрогормоны влияют лишь на определенные биохимические процессы, происходящие в тех или иных тканях и органах. Гормоны «узнают» клетки-мишени, которые имеют особенные молекулы-рецепторы. Гормоны разной химической природы по-разному взаимодействуют с клетками-мишенями. Стероидные гормоны могут достаточно легко проникать через мембраны внутрь клетки. В цитоплазме они образуют комплексные соединения с белками-рецепторами. Дальше этот комплекс проникает в ядро клетки, связывается с молекулой ДНК и активизирует один или несколько генов, что вызывает синтез необходимых соединений (ферментов и др.).

Гормоны белковой природы или производные аминокислот связываются с рецепторами, расположенными на поверхности мембран клеток-мишеней. Образованный комплекс активирует особый фермент, связанный с внутренней поверхностью клеточной мембраны. Под воздействием этого фермента в цитоплазме клетки запускается цепь биохимических реакций. Как следствие могут изменяться интенсивность обмена веществ, частота сокращений сердечной мышцы, напряжение неисчерченных мышечных волокон и т. п. Некоторые клетки одновременно обладают рецепторами к различным гормонам, то есть находятся под множественным гормональным контролем. Кроме того, у клеток разных типов есть рецепторы к одному и тому же гормону, что обеспечивает его множественное действие.

Для гормонов характерно относительно короткое время существования в организме: несколько минут или часов, после чего вещество теряет свою активность под воздействием специфического фермента.

В отличие от нервной системы, которая обеспечивает передачу сигнала на значительные расстояния за короткое время, работа гормональной системы характеризуется меньшей скоростью, однако вызванные ею эффекты более продолжительны.

• Медиаторы - биологически активные вещества, которые обеспечивают межклеточные взаимодействия в нервной системе. В частности, они участвуют в передаче нервного импульса между двумя нейронами или между нейроном и мышечной клеткой. Их производят нервные и рецепторные клетки. Молекулы медиатора выделяются в пространство синаптической щели. Интенсивность их выделения регулируют разные концентрации катиона Са²⁺. Разные медиаторы могут осуществлять различные синаптические эффекты, например, ускорять или замедлять прохождение нервного импульса через синапс. Роль медиаторов могут исполнять различные вещества: ацетилхолин, норадреналин, адреналин, серотонин и др.

• Факторы роста клетки представляют собой полипептиды с молекулярной массой 5 • 10³ - 10⁴ дальтон. Подобно гормонам, они стимулируют или подавляют деление, дифференциацию, подвижность, метаболизм, другие проявления жизнедеятельности и гибель клеток. В отличие от гормонов, факторы роста продуцируют неспециализированные клетки, которые можно встретить во всех тканях. Эти факторы поступают в кровь и попадают в другие клетки. Факторы роста взаимодействуют с рецепторными молекулами в составе клеточных мембран.

Если нервно-гуморальный контроль над развитием и ростом клеток утерян или нарушено взаимодействие между разными клетками, то это может повлечь развитие злокачественных опухолей.

Один фактор роста может влиять на разные клетки, а различные - на одну. Фактор роста, синтезированный в клетке, может не выделяться наружу и влиять на ее функции. Один и тот же фактор роста может по-разному влиять на клетки разных типов: например, стимулировать дифференциацию одних и тормозить деление других.

На уровень синтеза факторов роста влияют гормон роста, инсулин, половые гормоны и др. В частности, инсулин и половые гормоны повышают уровень выработки факторов роста клетками печени, а глюкокортикоиды (гормоны коры надпочечников), напротив, его снижают.

Ключевые термины и понятия. Биологически активные вещества, витамины, гормоны, нейрогормоны, медиаторы, факторы роста.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒