类固醇激素

第16章激素Hormones激素的分类激素的作用机制什么是激素？激素是生物体内特定细胞产生的的对某些靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。在机体的代谢过程或生理过程起调控作用化学讯息激素具有以下几个特点：1、含量少；在生物体某特定组织细胞产生；2、通过体液的运动被输送到其他组织中发挥作用；3、作用很大，效率高，在新陈代谢中起调节控制作用。4、在医疗上，激素也是一类重要药物。激素的合成两条途径：1、基因表达2、体内酶催化多肽激素合成后储藏在分泌囊中，分泌囊经过外吐到胞间，然后进入血液运输一、激素的分类在生物激素中，动物激素最为重要。植物激素主要为植物生长调节剂。根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类（1）含氮激素。包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。（2）类固醇激素。性腺和肾上腺皮质分泌的激素大多数是类固醇激素。（3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系统及其它组织分泌产生。甲状腺素和肾上腺素类激素都是酪氨酸的衍生物固醇类激素来自于胆固醇前列腺素来自于脂肪酸类物质前列腺素本身不是激素，通过激素的调节发挥作用的二、含氮激素1．氨基酸衍生物激素（1）甲状腺激素（2）肾上腺素2、多肽及蛋白质激素（1）甲状腺激素•甲状腺所分泌的激素主要是甲状腺素和少量的三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性约为甲状腺素的5－10倍。二者的结构如下：OIHOINH2II-CH2-CH-COOH-CH2-CH-COOHIINH2HOIO甲状腺素三碘甲腺原氨酸天然的甲状腺素是酪氨酸的衍生物，均为L-构型。甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内70-80%的碘富集在其中。生理功能•在甲状腺素的合成中，碘化过程并不是发生在游离的酪氨酸上，而是甲状腺球蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。•主要是促进糖、脂及蛋白质的代谢；促进机体的生长发育和组织分化；对中枢神经系统、循环系统、造血过程、肌肉活动及智力和体质的发育等均有显著作用。•幼年动物若甲状腺机能减退或切除甲状腺时，将引起发育迟缓，身材矮小，行动呆笨而缓慢；•成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病，心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。•反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心跳加快，基础代谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高，表现为神经过敏等.（2）肾上腺素•肾上腺分为髓质和皮质两部分。髓质分泌肾上腺素和少量去甲肾上腺素。去甲肾上腺素主要由交感神经末梢分泌。他们也是酪氨酸的衍生物，为R-构型。HOHOCHCH2OHNHCH3HOHOCHCH2OHNH2肾上腺素去甲肾上腺素•肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。•肾上腺素主要是调节糖代谢,它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。功能2、多肽及蛋白质激素•由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各样的功能。(1)．脑垂体激素(2)．下丘脑激素(3)．胰岛激素(4).甲状旁腺激素(1)．脑垂体激素•脑垂体在神经系统的控制下，起调节体内各种内分泌腺作用。垂体可分为前叶、中叶和后叶三个部分。脑垂体分泌的激素共有10多种。•生长激素（GH）促甲状腺素（TSH）•促肾上腺皮质激素（ACTH）催乳素（LTH）•促卵泡素（FSH）黄体生成素（LH）•促黑色细胞素（MSH）催产素、加压素•垂体前叶和中叶能够合成激素，后叶只能存储和分泌激素。后叶所分泌的激素由下丘脑合成。(2).下丘脑激素•下丘脑所分泌的激素主要包括一些释放激素（或释放因子）和释放抑制激素。•下丘脑激素经垂体门静脉到达脑垂体，并作用于垂体细胞，起调控作用。•促甲状腺素释放激素（TRH）•促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）•促卵泡素释放激素（FRH）•促黄体生成素释放激素（LRH）•生长素释放激素（GRH），生长素释放抑制激素（GRIH）•促黑色细胞激素释放激素（MRH）•促黑色细胞激素抑制释放激素（MRIH）•催乳素释放激素（PRH），催乳素释放抑制激素（PRIH）(3)．胰岛激素•胰岛是胰脏的内分泌组织。人的胰岛主要由、和三种细胞组成。-细胞分泌胰高血糖素，-细胞分泌胰岛素。（A）胰岛素•胰岛素是由胰腺中胰岛的β-细胞分泌的一种含有51个氨基酸残基的蛋白质激素。•胰岛素由两条多肽链组成胰岛素的生理功能主要是促进细胞摄取葡萄糖；促进肝糖原和肌糖原的合成；抑制肝糖原的分解。•胰岛素具有抑制细胞内腺苷酸环化酶活性作用，使cAMP产生显著减少，导致糖原分解速度减慢。胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。（B）胰高血糖素•胰高血糖素为胰岛的α-细胞分泌的多肽激素，由29个氨基酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样，其结构如下：•His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asp-Thr•胰高血糖素主要是促进肝糖原分解，使血糖升高，与肾上腺素作用相似。其作用原理是激活肝细胞中的腺苷酸环化酶，使cAMP浓度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解.(4).甲状旁腺激素•甲状旁腺主要分泌甲状旁腺素（PTH）和降钙素（CT），它们都是多肽激素。•二者的生理作用相反，PTH可以升高血钙，而CT则可以降低血钙，因此都是调节钙磷代谢的激素。三、类固醇激素•类固醇激素是一类脂溶性激素，它们在结构上都是环戊烷多氢菲衍生物。•脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和性激素两类。OCOHOCH2OHOH1、肾上腺皮质激素•肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌产生。目前从肾上腺皮质提取液中分离的类固醇化合物有30余种功能•（1）调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖升高；促进蛋白质转化为糖。具有这种功能的包括皮质酮、11-脱氢皮质酮、17-羟皮质酮（氢化可的松）和17-羟-11-脱氢皮质酮（可的松）。这类激素还具有良好的抗炎，抗过敏作用，是常用的激素药物。糖皮质激素•（2）调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排出过多的钾离子，调节水盐代谢。这类激素包括11-脱氧皮质酮、17-羟-11-脱氧皮质酮和醛皮质酮。其中醛皮质酮对水盐代谢的调节作用比脱氧皮质酮大30-120倍。•肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢紊乱而出现病症。盐皮质激素2．性激素•性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素和雌性激素两类。它们与动物的性别及第二性征的发育有关。•性激素的分泌受垂体的促性腺激素（LHF和SH）调节。四、脂肪酸衍生物激素•前列腺素（简称PG）是一类具有生理活性物质的总称，现在已发现有几十种。这类激素广泛存在于生殖系统和其它组织中。•前列腺素的基本结构为含有一个环戊烷及两个脂肪侧链的二十碳脂肪酸。其中主要有E、F、A、B等四类。前列腺素•E型：C-9为酮基、C-11含有羟基。F型：C-9和C-11均含有羟基。A型：C-9为酮基、C-10和C-11之间有双键。•B型：C-9为酮基，C-8和C-12之间有双键。•所有的前列腺素在侧链的C-13和C-14之间有双键，C-15含有一个羟基。COOHOOHOHPGE1PGF1aCOOHOHOHOHPGE2COOHOOHOHCOOHOHOHOHPGF2aCOOHOOHOHPGE3PGF2aCOOHOHOHOH功能•不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前列腺素具有复杂的生理功能。•已经证明，前列腺素对生殖、心血管、呼吸、消化和神经系统等都有显著影响作用。•例如，能使子宫及输卵管收缩，使血管扩张或收缩，可抑制胃酸分泌等。•人体前列腺素的产生和分泌异常是导致许多疾病的重要原因。五、激素的作用机制生物信息分子分为第一信使与第二信使第一信使：细胞间信息分子激素、神经递质、NO等第二信使：细胞内信息分子由胞间信使刺激产生如钙离子、三磷酸肌醇、二酰甘油、cAMP等激素的作用机制：激素与受体蛋白的专一性结合受体可位于细胞膜上，（大多数）也可位于胞质中（固醇类激素）1、CAMP信号通路激素G蛋白偶联的受体G蛋白C-cyclasec-AMPc-AMP依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白GenetranscriptioncAMP信号通路：细胞外信号与相应受体结合，导致细胞内的第二信使cAMP的水平变化，引起细胞反应的信号通路。cAMP可被磷酸脂酶限制性地降解清除通路。胞外：结合信号分子胞内：推动胞内反应质膜上的五种成分•刺激型激素受体（Rs）•抑制型激素受体(Ri)•与GTP结合的刺激型调节蛋白(Gs)•与GTP结合的抑制型调节蛋白(Gi)•催化成分（C）：腺苷酸环化酶CR受体•Rs、Ri位于质膜的外表面，有两个结合位点；•一个与细胞外信号分子结合，另一个与G蛋白结合。•都有7个跨膜螺旋•受体-G蛋白-偶联酶称蛇行受体联结G－蛋白的受体(跨膜七次)•G蛋白有三个亚基：、、;•鸟苷酸结合蛋白•Gi、Gs的、亚基基本相同；•亚基有两个结合位点，一个是与GTP结合位点，具有GTP酶活性，能水解GTP；另一个是修饰位点，能被细胞毒素ADP核糖基化修饰。•Gs（s）:被霍乱毒素ADP核糖基化，Gi（i）:被百日咳毒素ADP核糖基化；调节蛋白（信号转化蛋白）1、激素不和受体结合时，Gs蛋白的、、三亚基呈结合状态，亚基与GDP结合，腺苷酸环化酶没有活性，（此时R、G、C三者分开）；2、激素与受体结合，导致受体构象改变，并与G蛋白结合；3、GTP取代与G结合的GDP，导致G蛋白亚基、解离，亚基与腺苷酸环化酶结合，使ATP转化成cAMP；Gs的调节过程：4、－GTP具有GTP酶活性，将GTP水解为GDT，使与C分离，腺苷酸环化酶C失去活性，、、重新结合，受体恢复到为活化状态。腺苷酸环化酶ATPcAMP蛋白激酶A（无活性）蛋白激酶A（有活性）蛋白酶（无活性）蛋白酶（有活性）RsRiGsGiC-+ATPcAMPAMP磷酸二酯酶蛋白质蛋白质－P将细胞外的信号转化为细胞内信号cAMP的产生级联放大使得激素巨大的效应2、磷脂酰肌醇信号通路PLCIP3DGCaPKCGeneexpression2+肌醇磷脂：•主要分布在质膜内侧，其总量约占膜磷脂总量的10％•主要有三种：磷脂酰肌醇（PI）磷脂酰肌醇－4－磷酸（PIP）磷脂酰肌醇－4、5－二磷酸（PIP2）信号通路（双信使系统IP3/Ca2+、DG/PKC）外界信号分子质膜上受体肌醇酯（磷脂酰肌醇－4、5－二磷酸PIP2）磷脂酶水解1、4、5三磷酸肌醇IP3二酰基甘油DG动员细胞内源钙到细胞质中钙离子作用钙调素形成钙调素－酶复合物蛋白激酶C蛋白质磷酸化（Ser等）细胞反应+钙结合蛋白有些蛋白质与钙离子的结合能力强，如钙调蛋白有共同结构域：EF手螺旋-泡区-螺旋，泡区是蛋白质与钙离子结合部位钙离子作为第二信使的原因1.内外环境的浓度差异大2.钙离子可与蛋白质的不同部位交联，结合强钙调蛋白结合Ca2+后活化起来，进而调节另一个酶。3、受体酶受体酪氨酸激酶及RTK-RAS途径受体丝氨酸/苏氨酸激酶受体酪氨酸/磷酸酯酶受体鸟苷酸环化酶酪氨酸蛋白激酶联系的受体及JAK-STAT途径受体结合区在外侧，催化区在内侧经典的细胞信号转导途径：受体接受刺激跨膜机制产生第二信使蛋白质可逆磷酸化模式传递信息，调节细胞反应。非经典跨质膜与胞内信号途径：•受体可以单独完成跨膜信号传递；•胞内信号传递不产生经典意义上的第二信使；•受体胞内域具有磷酸化等酶活性或募集胞质酶蛋白能力；•以级联磷酸化反应为主的跨胞质信号转导；•最终调节基因表达和细胞反应。RTK途径ReceptorRTKRafMAPK级联反应Gene调控蛋白•RTK为细胞表面一大类重要受体家族。•受体的二聚化是一次跨膜受体被激活的普遍机制。具有受体功能的酪氨酸蛋白激酶（receptortyrosineproteinkinase,RTKs）目前对该受体的结构域功能了解最为清楚；RTKs已有50