Молекулярные механизмы гормональной регуляции

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО

Принято на заседании Ученого совета Естественно-географического факультета протокол № ___от «___» _________2006 г.

Декан факультета ________________

Л.В. Кривошеева

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________________________

М.А. Пятин

УЧЕБНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Молекулярные механизмы гормональной регуляции»

для специальности

020208 (012300) – «Биохимия»

Факультет естественно-географический

Кафедра биохимии

Пенза, 2006 год

ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Индекс	Наименование дисциплины и ее основные разделы	Всего часов
ДС.00	Специальные дисциплины и дисциплины специализации
ДС.Ф.00	Федеральный компонент

ДС.Ф.05	Молекулярные механизмы гормональной регуляции Действие гормонов, гормоноподобных веществ и нейромедиаторов; рецепция действия на генную экспрессию, проницаемость мембран, процессы химической модификации белков.	70

КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Подготовка специалиста-биохимика проводится на биологических факультетах или отделениях, на кафедрах биохимии. Реализация основной образовательной программы специалиста биохимика должна обеспечиваться преподавателями, имеющими базовое образование и/или опыт работы и публикации по профилю преподаваемых дисциплин, систематически ведущих научную и научно-методическую работу, подтвержденную публикациями. Доля преподавателей с учеными степенями и званиями должна быть не менее 67%. Преподаватели специальных дисциплин, как правило, должны иметь ученую степень и опыт деятельности в соответствующей профессиональной сфере.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Весьма существенное достижение в современной эндокринологии представляют собой результаты изучения молекулярных механизмов действия гормонов в регуляции обмена веществ. Эти достижения базируются на расшифровке структуры ряда гормонов, на открытии пептидных факторов с гормональным действием, а также клеточных рецепторов и мессенджеров, посредством которых гормоны реализуют свое регуляторное воздействие на метаболизм клетки.

Овладение этими закономерностями способствует формированию представления о фундаментальных достижениях биологической химии в изучении гормональной регуляции процессов, протекающих в организме человека.

Учебный курс «Молекулярные механизмы гормональной регуляции» должен в возможно максимальной степени отразить современное состояние и уровень развития биологической химии. Этот курс занимает важное место в системе подготовки биохимиков, которые должны знать не только общие закономерности регуляторных процессов, но и их особенности.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ И ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

№ семестра	Всего ауд. часов по плану	Из них	Курсовые работы	Консультации	Зачет	Экзамен	Сам. работа
лекции	лабораторные занятия
9	36	36			+		+	+
Итого:	36	36			+		+	+

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

СИСТЕМЫ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОММУНИКАЦИИ

Основные системы межклеточной коммуникации: эндокринная, паракринная, аутокринная. Соединения с сигнальными функциями: гистогормоны, нейромедиаторы, гормоны, антитела. Роль гормонов в системе регуляции метаболизма. Нервная и гуморальная регуляция как единая система регуляции обмена веществ в ответ на изменение условий существования организма человека. Гормоны - первичные посредники в передаче информации. Основные принципы действия гормонов. Регуляция синтеза и секреции гормонов по принципу обратной связи.

Классификация гормонов по химическому строению и биологическим функциям.

Клетки-мишени и клеточные рецепторы гормонов. Функции рецепторов. Типы рецепции гормонов: внутриклеточный и мембранный. Регуляция работы рецепторного аппарата.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ

Механизм действия гормонов I группы. Система ядерного типа рецепции. Структура ядерных рецепторов. Гормончувствительные элементы ДНК. Рецепторный цикл. Основные стадии рецепторного цикла. Механизмы гормональной индукции процессов транскрипции и трансляции. Взаимодействие гормонов с хроматином клеток-мишеней. Активация транскрипции за счет транслокации сАМР-зависимых протеинкиназ из цитоплазмы в ядра клеток-мишеней.

Механизм действия гормонов II группы. Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство одноцепочечных рецепторных гликопротеинов, структурно разобщенных с акцепторами. Семейство рецепторов с тирозинкиназной активностью. Семейство рецепторов со свойством ионных каналов. Семейство рецепторов лимфокининов. Механизм передачи гормональных сигналов в клетки. Механизмы трансдукции сигналов рецепторами мембран. G белки. Циклические АМФ и ГМФ как вторичные посредники. Биосинтез циклических гуанозинмонофосфата и аденозимонофосфата. Аденилатциклаза и гуанилатциклаза. Расщепление циклических нуклеотидмонофосфатов фосфодиэстеразами. Циклические нуклеотиды, активация протеинкиназ и фосфорилирование белков, ответственных за проявление эффекта. Процессы химической модификации белков. Фосфатидилинозитольный цикл как механизм внутриклеточной коммуникации, инозитол 1,4,5-трифосфат, инозитол 1,3,4-трифосфат и диацилглицерол - вторичные посредники передачи сигнала. Ионы кальция - вторичный посредник, регуляция уровня кальция в цитоплазме клетки, биологическая роль кальция, кальмодулин, Са-каналы.

ГОРМОНЫ ГИПОФИЗА И ГИПОТАЛАМУСА

Гормоны гипоталамуса: кортикотропинрилизинг-гормон, тиреотропинрилизинг-гормон, гонадотропинрилизинг-гормон, соматолиберин, соматостатин, пролактин-ингибирующий гормон; их роль в регуляции секреции некоторых гормонов.

Гормоны передней доли гипофиза. Гормон роста, пролактин, хорионический соматомаммотропин; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие. Гликопротеиновые гормоны: фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, хорионический гонадотропин человека, тиреотропный гормон; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие. Семейство пептидов проопиомеланокортина. Процессинг и функции продуктов гена проопиомеланокортина. Регуляция синтеза проопиомеланокортина. Адренокортикотропный гормон: структура и механизм действия, регуляция секреции. β-липотропин, эндорфины, меланоцит-стимулирующий гормон.

Гормоны задней доли гипофиза. Вазопрессин, окситоцин; их структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие.

ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин); строение, механизм действия. Биосинтез тиреоидных гормонов. Метаболизм тиреоглобулина: биосинтез, гидролиз. Метаболизм иодида: концентрирование иодида, окисление иодида, иодирование тирозина, конденсация иодтирозинов. Транспорт и метаболизм гормонов щитовидной железы. Регуляция синтеза и высвобождения гормонов щитовидной железы. Патофизиология: зоб, гипотиреоз, гипертиреоз.

ГОРМОНЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ МЕТАБОЛИЗМ КАЛЬЦИЯ

Паратиреоидный гормон, кальцитриол, кальцитонин; строение, участие в минеральном гомеостазе, механизм действия, регуляция синтеза, метаболизма и секреции. Патофизиология гормонов.

ГОРМОНЫ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ

Классификация стероидных гормонов коры надпочечников. Биосинтез стероидных гормонов надпочечников: предшественники стероидов, основные этапы ферментативных превращений. Синтез минералокортикоидов, синтез глюкокортикоидов, синтез андрогенов. Регуляция синтеза глюкокортикоидов. Регуляция синтеза минералокортикоидов: система ренин – ангиотензин, калий, адренокортикотропный гормон, натрий. Секреция, транспорт, метаболизм и экскреция стероидных гормонов надпочечников. Влияние глюкокортикоидов на глюконеогенез, синтез гликогена, липидный обмен, иммунологический ответ, противовоспалительный процесс. Роль глюкокортикоидов в стрессовых реакциях. Влияние минералокортикоидов на метаболизм. Механизм действия. Патофизиология.

ГОРМОНЫ МОЗГОВОГО ВЕЩЕСТВА НАДПОЧЕЧНИКОВ

Классификация и механизм действия катехоламинов. Биосинтез катехоламинов: тирозин-гидроксилаза, ДОФА-декарбоксилаза, дофамин-β-гидроксилаза, фенилэтаноламин-N-метилтрансфераза. Запасание и секреция катехоламинов. Патофизиология.

ГОРМОНЫ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ

Гормоны семенников. Синтез тестостерона, секреция и транспорт. Метаболизм и экскреция тестостерона. Регуляция стероидогенеза. Механизм действия тестостерона. Роль гормонов семенников в образовании мужских половых клеток.

Гормоны яичников. Синтез эстрогенов, секреция, транспорт, метаболиз и выделение. Физиологическое действие эстрогенов и прогестинов. Механизм действия.

ГОРМОНЫ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Инсулин: строение, химические свойства. Биосинтез инсулина: предшественники инсулина; субклеточная локализация синтеза инсулина и формирование гранул. Свойства проинсулина и С-пептида. Ген инсулина человека, аномальные продукты гена инсулина человека. Регуляция секреции инсулина: глюкоза, гормоны, фармакологические препараты, внутриклеточные медиаторы секреции. Метаболизм инсулина. Физиологические эффекты: влияние на транспорт глюкозы через мембрану, влияние на утилизацию глюкозы, влияние на образование глюкозы, влияние на метаболизм глюкозы, влияние на метаболизм белков, влияние на размножение клеток. Механизм действия инсулина: рецептор инсулина, внутриклеточные медиаторы, фосфорилирование – дефосфорилирование белка, влияние на трансляцию м-РНК, влияние на экспрессию генов. Патофизиология. Инсулиноподобные факторы роста.

Глюкагон; строение, химические свойства, биосинтез и метаболизм, реуляция секреции, физиологические эффекты. Соматостатин, панкреатический полипептид.

ГОРМОНЫ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА

Семейство секретина: секретин, желудочный ингибиторный полипептид, вазоактивный интестинальный полипептид.

Семейство гастрин – холецистокинин: гастрин, холецистокинин.

Строение гормонов ЖКТ, физиологические эффекты, локализация синтеза, предшественники, механизм действия.

НЕЙРОМЕДИАТОРЫ

Ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, гистамин, глутаминовая кислота, γ-аминомасляная кислота, глицин; строение, механизм действия, физиологический эффект.

Примерное распределение часов по темам

Тема	Кол-во часов
Лекц.	Самост.
Системы межклеточной коммуникации	2	2
Рецепторы гормонов	2	4
Механизм действия гормонов I группы	4	2
Механизм действия гормонов II группы	6	2
Гормоны гипофиза и гипоталамуса	4	4
Гормоны щитовидной железы	2	2
Гормоны, регулирующие метаболизм кальция	2	4
Гормоны коры надпочечников	2	2
Гормоны мозгового вещества надпочечников	2	2
Гормоны половых желез	4	4
Гормоны поджелудочной железы	4	2
Гормоны желудочно-кишечного тракта	2	2
Нейромедиаторы		4
Всего	36	36

ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ – ЭКЗАМЕН

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ

Основные системы межклеточной коммуникации. Соединения с сигнальными функциями.

Гормоны - первичные посредники в передаче информации. Свойства гормонов. Основные принципы функционирования гормонов.

Концепция ткани-мишени. Регуляция синтеза и секреции гормонов.

Рецепторы гормонов. Строение рецепторов. Основные стадии рецепции гормонов.

Типы рецепции гормонов. Функции рецепторов.

Система ядерного типа рецепции. Структура ядерных рецепторов.

Гормончувствительные элементы ДНК. Рецепторный цикл.

Механизм действия гормонов I группы. Основные стадии рецепторного цикла.

Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство одноцепочечных рецепторных гликопротеинов, структурно разобщенных с акцепторами.

Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство рецепторов с тирозинкиназной активностью.

Мембранные рецепторы. Классификация мембранных рецепторов. Семейство рецепторов со свойством ионных каналов. Семейство рецепторов лимфокининов.

G белки: строение, регуляция активности.

Аденилатциклазный путь передачи гормональных сигналов в клетки.

Гуанилатциклазный путь передачи гормональных сигналов в клетки.

Фосфоинозитидный путь передачи гормональных сигналов в клетки.

Тирозинкиназный путь передачи гормональных сигналов в клетки.

Механизмы Са2+ сигнализации в клетках

Гормоны гипоталамуса. Их роль в регуляции секреции некоторых гормонов.

Гликопротеиновые гормоны: фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон, хорионический гонадотропин человека, тиреотропный гормон; их синтез и структура, регуляция секреции, физиологическое и биохимическое действие.

Семейство пептидов проопиомеланокортина. Процессинг и функции продуктов гена проопиомеланокортина. Регуляция синтеза проопиомеланокортина. Адренокортикотропный гормон: структура и механизм действия, регуляция секреции. β-липотропин, эндорфины, меланоцит-стимулирующий гормон.

Трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин); строение, механизм действия.

Биосинтез тиреоидных гормонов. Метаболизм тиреоглобулина: биосинтез, гидролиз. Метаболизм иодида: концентрирование иодида, окисление иодида, иодирование тирозина, конденсация иодтирозинов.

Транспорт и метаболизм гормонов щитовидной железы. Регуляция синтеза и высвобождения гормонов щитовидной железы. Патофизиология: зоб, гипотиреоз, гипертиреоз.

Классификация стероидных гормонов коры надпочечников.

Биосинтез стероидных гормонов надпочечников: предшественники стероидов, основные этапы ферментативных превращений.

Регуляция синтеза минералокортикоидов: система ренин – ангиотензин, калий, адренокортикотропный гормон, натрий.

Секреция, транспорт, метаболизм и экскреция стероидных гормонов надпочечников.

Влияние глюкокортикоидов на глюконеогенез, синтез гликогена, липидный обмен, иммунологический ответ, противовоспалительный процесс.

Влияние минералокортикоидов на метаболизм. Механизм действия. Патофизиология.

Инсулин: строение, химические свойства.

Биосинтез инсулина: предшественники инсулина; субклеточная локализация синтеза инсулина и формирование гранул.

Свойства проинсулина и С-пептида. Ген инсулина человека, аномальные продукты гена инсулина человека.

Регуляция секреции инсулина: глюкоза, гормоны, фармакологические препараты, внутриклеточные медиаторы секреции.

Метаболизм инсулина.

Физиологические эффекты: влияние на транспорт глюкозы через мембрану, влияние на утилизацию глюкозы, влияние на образование глюкозы, влияние на метаболизм глюкозы, влияние на метаболизм белков, влияние на размножение клеток.

Механизм действия инсулина: рецептор инсулина, внутриклеточные медиаторы, фосфорилирование – дефосфорилирование белка, влияние на трансляцию м-РНК, влияние на экспрессию генов. Патофизиология. Инсулиноподобные факторы роста.

Строение гормонов ЖКТ, физиологические эффекты, локализация синтеза, предшественники, механизм действия.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2002

Колыхая Я., Ремк К. Наглядная биохимия. Пер. с англ. М.: Мир, 2000

Ленинджер А. Биохимия. Т. 1 – 3. М.: Мир, 1985

Мари Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993

Стайлер А. Биохимия. Т. 1 – 3. М.: Мир, 1984

Кучеренко Н.Е. Молекулярные механизмы гормональной регуляции обмена веществ. – Киев: Вища школа, 1986

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Крутецкая З.И. Механизмы внутриклеточной сигнализации: Монография. – СПб.: СПбГУ, 2003

Учебная рабочая программа по дисциплине «Молекулярные механизмы гормональной регуляции» для специальности 020208 (012300) – «Биохимия» обсуждена и одобрена на заседании кафедры биохимии

Протокол № _____ от «____»_____________ 2006 года

Зав. кафедрой биохимии

д.б.н., профессор _________________________________ М.Т. Генгин

(подпись)

Одобрено методическим советом Естественно-географического факультета

Протокол №____________ от «_____ » ___________ 2006 года

Председатель Методического совета

Естественно-географического факультета,

к.т.н., доцент ___________________________ О.В. Зорькина

(подпись)

Составитель:

Канд. биол. наук, доцент Бардинова Ж.С. ________________________

(подпись)

Молекулярные механизмы гормональной регуляции

Тема