第十三章---激素

1第十三章激素G受体AMP环化酶ATPcAMP无活性蛋白激酶有活性蛋白激酶蛋白质+ATP蛋白质—PO4+ADP细胞作出应答质膜细胞质激素第一节激素概述一、激素的概念激素是生物体内特殊组织或腺体产生的、直接分泌到体液中，通过体液运送到特定的作用部位，从而引起特殊生理、生化反应的一类微量的化合物。①产生部位：是由某些特定的组织或细胞合成的信息分子。分泌激素的细胞称为内分泌细胞，产生激素的部位称内分泌腺。②作用部位：一般不在产生部位起作用，而是经体液运输到靶器官或细胞起作用。受激素作用的细胞称为靶细胞。具特异性。③效率：量少，作用力强④功能：调节新陈代谢，协调机体各部位功能⑤调节：分泌量随内外环境变化而增减，激素调控往往是局部性的，直（间）接受到神经系统的控制，激素分子在细胞中的寿命都很短，不会在细胞中积累。2二、激素的类别动物激素植物激素人和脊椎动物激素（按化学本质分）无脊椎动物激素氨基酸衍生物激素肽和蛋白质激素类固醇激素脂肪酸衍生物激素如昆虫激素激素（按生物来源）激素的种类繁多，目前已发现和确定的激素近百种。一般按下列方法分类。人和脊椎动物激素还可以按照溶解性质来分，简单地分为水溶性激素和脂溶性激素。人和脊椎动物激素，按溶解性质分：水溶性激素：这类激素不能通过细胞膜，因此，与靶细胞识别和作用时必需通过细胞膜上的特定蛋白来实现。这些能够识别和结合激素，形成可逆的二元复合物，并且能引起特定的生物学效应的蛋白质，称为激素受体。脂溶性激素：这类激素能通过细胞膜，因此，它们的受体基本在细胞内。3三、人和脊椎动物的内分泌腺及其分泌的激素下丘脑脑垂体甲状腺肾上腺胰腺肾人和哺乳动物的内分泌腺可以分为“上—中—下”三个等级。下丘脑脑垂体其它内分泌腺上一级内分泌腺通过它所分泌的激素控制下一级内分泌腺的活动，下级分泌的激素也上级内分泌腺产生影响。来自环境的感觉信号中枢神经系统下丘脑下丘脑激素（释放因子）垂体前叶垂体后叶促肾上腺皮质激素甲状腺素三碘甲腺元氨酸促甲状腺素甲状腺促卵泡激素促黄体素生长激素促乳素催产素血管升压素血糖水平性腺肾上腺皮质皮质醇醛固酮胰岛细胞胰岛素胰高血糖素生长抑素肾上腺髓质肾上腺素孕酮雌二醇睾酮微动脉肝肌肉心肝肌肉肝、肌肉多种组织生殖器官肝、骨乳腺平滑肌乳腺神经内分泌信号源一级靶二级靶最后靶器官各等级内分泌腺分泌的激素4第二节激素作用的机制激素对靶细胞生理、生化过程的调节是通过与其特异性的受体结合来实现的。一、脂溶性激素的作用机制合成蛋白质细胞作出应答血浆中的结合蛋白激素激素-受体复合物DNAmRNA1、激素受体在细胞核内激素可以跨过靶细胞质膜和核膜，与核内受体结合，形成激素—受体复合物，该复合物可以识别染色体上特定的DNA序列而使相关基因转录。类固醇激素（如性激素）的作用机制图解2、激素受体在细胞质内合成蛋白质细胞作出应答激素-受体复合物DNAmRNA激素激素受体热激蛋白HSP激素只能与细胞质中的受体结合，不能穿过核膜，受体中含有核定位信号，在没有结合激素时被热激蛋白掩盖，当与激素结合后，核定位信号起作用，将复合物带入细胞核。糖皮质激素的作用机制图解5二、水溶性激素的作用机制受体在质膜外表，需要经过信号转导才能发挥作用。由激素和其受体结合后，引发产生的胞内信号物质，称为第二信使（secondmessenger）。激素—受体复合物引起G-蛋白结合GTP，然后激活膜上的相关酶产生第二信使。第二信使不同激素引发的第二信使不完全相同。已知的第二信使有：cAMP——激活依赖cAMP的蛋白激酶（如肾上腺激素作用于肝细胞）cGMP——激活依赖cGMP的蛋白激酶（如心房利钠肽、脑利钠肽）Ca2+——激活钙调蛋白和其它的钙结合蛋白肌醇三磷酸（IP3）——促进从内质网中释放钙离子二酰甘油（DAG）——激活蛋白激酶C以cGMP为第二信使的激素，激素受体本身具有鸟苷酸环化酶的活性。其信号不需要经G-蛋白转导。（如促性腺激素释放因子）61、cAMP介导的激素作用机制G受体AMP环化酶ATPcAMP无活性蛋白激酶有活性蛋白激酶蛋白质+ATP蛋白质—PO4+ADP细胞作出应答质膜细胞质激素2、IP3-Ca2+介导的激素作用机制G蛋白蛋白激酶质膜细胞质激素受体αβγ磷脂酶CGTPGDP膜脂IP3DAG蛋白激酶C靶蛋白靶蛋白-PO4ATP内质网腔Ca2+Ca2+—钙调蛋白复合物Ca2+Ca2+Ca2++钙调蛋白激活靶蛋白靶蛋白-PO4ATP细胞应答7第三节人和脊椎动物激素举例一、氨基酸衍生物激素1、肾上腺素HOHOCHCH2OHNHCH3肾上腺素HOHOCHCH2OHNHCH3肾上腺素CHCH3麻黄素HOHOCHCH2OHNH2去甲肾上腺素H2NClCl-CH(CH3)2瘦肉精HOHOCHCH2OHNH2去甲肾上腺素肾上腺素由Tyr衍生而来，是肾上腺髓质分泌的激素。肾上腺素可使血管收缩，并能刺激心脏，使心肌收缩力增加，心跳加快，所以使血压升高，能够迅速升高血糖。（对心脏作用大，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用）麻黄素的结构与肾上腺素相似，称为拟肾上腺素。具有相似的生理功能。被用于缓解哮喘和鼻充血。瘦肉精可以促进脂肪代谢，曾经用作饲料添加剂，来提高动物的瘦肉率。我国现在已经禁用。上海曾经发生过因食用含瘦肉精的猪内脏的集体中毒现象（引起抽搐、心率不齐）。82、甲状腺素和三碘甲腺原氨酸甲状腺素和三碘甲腺原氨酸合称为甲状腺激素。甲状腺激素由甲状腺分泌。生理功能：①促进体内各物质的代谢，增加代谢率；另外增加耗氧量和产热量。②维持机体的正常生长发育。OIIIICH2HOCHCOOHNH2353'5'甲状腺素（3,5,3´,5´-四碘甲腺原氨酸，简称T4）OIIICH2HOCHCOOHNH2353'5'三碘甲腺原氨酸（3,5,3´-三碘甲腺原氨酸，简称T3）3、褪黑激素褪黑激素(Melatonin)主要是由哺乳动物和人类大脑的松果体产生的一种胺类激素。由色氨酸衍生而来。褪黑激素在体内含量极小，以pg(1×10-12g)水平存在。近年来，国内外对褪黑激素的生物学功能，尤其是作为膳食补充剂的保健功能进行了广泛的研究，表明其具有促进睡眠、调节时差（所以俗称脑白金）、抗衰老、调节免疫、抗肿瘤等多项生理功能。核桃中含有较多的褪黑激素N-乙酰基-5-甲氧基色胺（褪黑激素）9二、重要的多肽和蛋白质激素人和脊椎动物的大多数激素都是蛋白质或多肽，所以属于这一类的激素种类很多。6）促肾上腺皮质激素：含39个氨基酸残基的直链多肽；刺激肾上腺皮质分泌激素。2）促甲状腺素：糖蛋白，有两个亚基（牛）；促进甲状腺的发育和分泌。4）促卵泡激素：也是由两个亚基组成的糖蛋白；促使卵巢发育，促进卵泡生成。3）促黄体（生成激）素：由两个亚基组成的糖蛋白；促进卵泡发育成黄体，促进孕酮分泌，阻止排卵，抑制动情。1）生长激素：191个氨基酸（人）；刺激软骨的生长，促进蛋白质和RNA的生成，调节糖和脂肪代谢。5）催（促）乳素：单条多肽链；刺激乳汁分泌。1、垂体前叶激素2、下丘脑激素下丘脑至少分泌10种激素，这10种激素的化学本质都属肽类，而且是Mr较小的多肽。下丘脑分泌的激素是调控其它激素的分泌。所以，下丘脑分泌的这些激素称为激素释放因子或释放抑制因子。促黑激素释放抑制因子促黑激素释放因子促黑激素释放抑制因子促黑激素释放因子促肾上腺皮质激素释放因子黄体生成素释放因子促卵泡激素释放因子促甲状腺激素释放因子催乳激素释放抑制因子催乳激素释放因子催乳激素释放抑制因子催乳激素释放因子生长激素释放抑制因子生长激素释放因子生长激素释放抑制因子生长激素释放因子释放抑制因子(RIF)释放因子(RF)103、其它多肽和蛋白类激素1）胰岛素：蛋白质激素，由两条多肽链构成。促进糖原合成，降低血糖含量。2）胰高血糖素：是由29个氨基酸组成的小肽。具有升高血糖的生理功能。3）甲状旁腺激素和降钙素：这两种激素是一对作用相反的激素，两者共同调节磷钙代谢。牛的甲状旁腺激素由84个氨基酸组成。降钙素分子较小，由32个氨基酸组成。三、类固醇（甾类）激素类固醇激素是由肾上腺皮质、性腺（卵巢和睾丸）以及胎盘产生和分泌。胆固醇是所有类固醇激素的前体。1、肾上腺皮质激素OCH3R1R2COCH2OHCHOorCH3111317皮质激素一般结构式1）醛固酮（醛甾酮）——盐皮质激素，调节钠钾代谢。2）皮质醇（氢化可的松）3）皮质酮4）脱氢表雄酮5）雄烯二酮糖皮质激素，对葡萄糖、脂和蛋白质的代谢都有调节作用。雄性激素，但比睾丸分泌的睾酮活性要低得多。肾上腺皮质分泌的激素主要有5种。112、性激素HOOH雌二醇OCOCH3孕酮OCOCH3睾酮OH1）雄激素：主要是由睾丸分泌的睾酮活性最强。肾上腺分泌的两种雄性激素也有活性。卵巢也能合成睾酮，但大部分被转化为雌二醇。2）雌激素：包括雌二醇、雌酮和雌三醇。雌二醇分泌量最大，活性最强。3）孕激素：卵巢和胎盘都分泌孕激素。孕激素的主要成员是孕酮，也称黄体酮。孕酮是许多甾类激素的前体。四、脂肪酸衍生物激素1、前列腺素前列腺素是一类物质的总称，已发现的前列腺素有数十种。从化学本质上看，前列腺素是脂肪酸的衍生物，前列腺素的基本结构是前列烷酸。不同的前列腺素都是前列烷酸的衍生物，其结构差别主要是侧链取代基和主链双键的数目不同。COOH18121020前列烷酸前列腺素首先在动物精液中发现，并误认为来自前列腺，所以称为前列腺素。前列腺素和一般的内分泌激素不同，它不是由特定的腺体细胞产生的。哺乳动物的许多种细胞均可合成前列腺素。精囊合成的活性最强，其次是肾髓质、肺和胃肠道。其合成原料是花生四烯酸等不饱和脂肪酸。必需脂肪酸的生理功能之一就是合成前列腺素的原料。12第三节昆虫激素和植物激素一、昆虫激素昆虫激素内激素外激素——也叫信息素。如性信息素，雌性昆虫引诱雄性昆虫的信息素。脑激素——促进昆虫分泌蜕皮激素。保幼激素——抑制成虫特征的出现。蜕皮激素——控制昆虫变态，促进幼虫蜕皮化蛹。二、植物激素1、生长素：天然的是吲哚乙酸。促进茎和果实的生长，抑制根的生长。2、赤霉素：一类物质，促进茎叶生长、打破休眠、促进萌发、防止果实脱落等。3、细胞激动素（细胞分裂素）：是一类能够刺激细胞分裂的化合物的统称。4、脱落酸：促进脱叶、脱果、存在于衰老和休眠的器官中。5、乙烯：引发果实成熟和其它衰老过程。13本学期《生物化学》课程的内容糖类——糖的基本结构、单糖、寡糖、多糖、杂多糖、糖蛋白脂质——概念分离、三酰甘油、磷脂、糖脂、类固醇、脂蛋白蛋白质酶维生素与辅酶——脂溶性维生素和水溶性维生素激素——激素的分类、人和动物的激素（主要）及其作用机理氨基酸——20种氨基酸的结构和性质蛋白质的共价结构——肽键、肽、蛋白质的一级结构蛋白质的三维结构——二、三、四级结构、纤维状蛋白蛋白质的结构与功能的关系——肌红蛋白、血红蛋白蛋白质的分离纯化和特性——沉淀、电泳、等电点酶通论——酶的基本概念、特性、命名和分类酶促反应动力学——底物浓度、抑制剂等各种因素的影响酶的作用机制与酶的调节——高效催化的机制及其实例核酸核酸通论——核酸的种类、分布和功能核酸的结构——核苷酸、DNA双螺旋结构、各种RNA的结构核酸的性质——酸碱性、紫外吸收、变性、复性和杂交核酸的研究方法——分离、测定、电泳、离心、测序、扩增