Важное значение для жизнедеятельности человеческого организма имеет и другой класс веществ — гормоны, которые служат как бы посланцами от одной части тела к другой, перемещающимися с током крови. Гормоны управляют определенными физиологическими процессами. Так, если человек испугался, его надпочечники выделяют вещество, называемое адреналином (оно называется также эпинефрином); надпочечники представляют собой небольшие железы внутренней секреции, расположенные над почками.
Попадая в кровь, адреналин вызывает учащение сердцебиений и сокращение кровеносных сосудов, что приводит к повышению кровяного давления и освобождению в клетках глюкозы, служащей источником дополнительной энергии.
Гормоны характерны для многоклеточных организмов. Одноклеточные организмы в них не нуждаются. Благодаря гормонам осуществляется взаимодействие клеток, расположенных в разных частях тела, обеспечивающее их согласованную работу.
Тироксин — гормон, вырабатываемый щитовидной железой, регулирует процесс обмена веществ. Ниже приведена структурная формула тироксина
(это аминокислота). Он синтезируется в щитовидной железе и, попадая в ток крови, соединяется с белком (тироксинсвязывающим глобулином; молекулярная масса его примерно 45 000) и переносится в клетки, где и ускоряет обмен веществ. В районах, где почва и питьевая вода содержат недостаточное количество иода, население может страдать гипотериозом, или кретинизмом (острая форма гипотериоза), сопровождающимися задержкой роста и умственного развития. В 1820 г., всего лишь через девять лет после открытия элемента иода, было обнаружено, что суточный прием всего лишь нескольких миллиграммов иода предотвращает развитие кретинизма, а вскоре была выработана рекомендация добавлять в указанных целях небольшое количество иодида натрия к столовой соли. Однако против этого возражали медики на том основании, что такие добавки могут быть небезопасными, поскольку иод в больших количествах ядовит (летальная доза составляет 2—3 г). Это привело к тому, что на 100 лет было задержано использование соли, обогащенной иодом.
Белок инсулин (разд. 14.3) представляет собой гормон, вырабатываемый поджелудочной железой и выделяемый непосредственно в кровь. Он стимулирует перенос глюкозы и некоторых других сахаров, так же как и витамина С, через клеточные мембраны.
Половые гормоны — стерины. К важнейшим женским половым гормонам, эстрогенам, относятся эстрадиол, эстрон и эстриол. Эстрадиол имеет структуру
Остальные два гормона имеют аналогичное строение с той лишь разницей, что вместо кольца 
они содержат 
(эстрон) и 
(эстриол). Стильбэстрол (диэтилстильбэстрол) — соединение, полученное синтетическим путем и не относящееся к стероидам, — обладает эстрогенными свойствами. Это соединение имеет такое строение
Представляется весьма вероятным, что эстрогенная активность рассматриваемых гормонов и стильбэстрола (диэтилстильбэстрола) связана с наличием в их молекулах двух гидроксильных групп, находящихся приблизительно на расстоянии 1200 пм; возможно, они образуют водородные связи с каким-либо специфическим белком.
Эстрадиол — гормон, вырабатываемый клетками фолликул в яичниках, содержащих созревшие яйца. Интерстициальные клетки семенников вырабатывают один из мужских половых гормонов — тестостерон. Он превращается в андростерон. Эти соединения имеют формулы
Их образование вызывает появление вторичных мужских половых признаков.
Кортизон — важный стероидный гормон, синтезируемый корой надпочечников. Его формула
Кортизон используют в медицине как мощное противовоспалительное и противоаллергическое средство, однако при длительном приеме он оказывает сильное побочное действие. В медицине применяются и многие другие, родственные ему соединения (кортикостероиды). Адренокортикотропный гормон (АКТГ)—белковый гормон, стимулирующий выработку кортикостероидов корой надпочечников. Молекулярная масса этого гормона 3500; АКТГ крупного рогатого скота содержит 39 аминокислотных остатков. И этот гормон используют в медицине.
Циклическая аденозинмонофосфорная кислота (ЦАМФ)
Значительный вклад в выяснение механизма действия гормонов внес американский биохимик Эрл Уилбур Сазерленд (1915—1973) своими работами по изучению циклической аденозинмонофосфорной кислоты (ЦАМФ). В процессе исследования действия гормона адреналина на клетки печени и мышц он обнаружил новое химическое вещество, действующее в качестве посредника между гормоном и клеткой, передающее инструкцию от гормона к соответствующему ферментативному механизму клетки. Он назвал это вещество «вторым посредником» и идентифицировал как ЦАМФ следующего строения:
Оно очень похоже на АМФ, в отличие от которой имеет вторую связь между фосфатной группой и сахаром, замыкающую кольцо. Образуется это вещество из АТФ при каталитическом действии специфического фермента аденилатциклазы. В 1965 г. Сазерленд показал, что этого фермента нет ни внутри клетки, ни вне ее, а локализован он в клеточной мембране. Сам по себе он не обладает активностью, но становится активным, соединяясь с молекулой адреналина. Активный фермент превращает АТФ в ЦАМФ, которая высвобождается в клетке, оказывая на нее разного рода стимулирующие действия. Таким образом, сам гормон адреналин не проникает в клетку. Позже ЦАМФ превращается ферментативным путем в АМФ.
Было показано, что ЦАМФ, помимо высвобождения глюкозы, участвует, по-видимому, в качестве второго посредника, более чем в сорока клеточных процессах. Она, в частности, повышает сокращаемость сердечной мышцы, увеличивает выделение соляной кислоты железами слизистой оболочки желудка, снижает агглютинацию тромбоцитов крови, усиливает или снижает образование ряда ферментов. Дальнейшее изучение циклической АМФ, а возможно и других вторых посредников, позволит получить значительно более полную информацию о том, каким образом клетки организма взаимодействуют между собой.