Transcript 第八章激素
第八章 激 素 hormone 主要内容 1、激素的概念和分类 2、含氮激素 3、类固醇激素 4、前列腺素 5、昆虫激素 6、植物激素 §1 激素的概念和分类 一、激素的一般概念 激素——是生物体内特定细胞产生的 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 理过程起调控作用的一类有机物质。 如肾上腺素、胰岛素、甲状腺素等。 二、激素的特点 1.含量少；由生物体某特定组织或细胞 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。 在医疗上，激素也是一类重要药物。 三、激素的分类 在生物激素中，动物激素最为重要。在植物及昆 虫中也发现了一些激素，利用这些激素，可以研制 一些植物生长调节剂和杀虫剂。植物激素主要为 植物生长调节剂。 根据化学结构和组成，脊椎动物激素可以分为三 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。性腺分泌的性激素和肾上腺皮 质分泌的肾上腺皮质激素。 （3）脂肪酸衍生物激素（二十碳四烯酸）。主要 由生殖系统及其它组织分泌产生。 §2 含氮激素 一、氨基酸衍生物类激素 1.甲状腺激素（throid hormone甲状腺素） 1）分泌部位：甲状腺分泌 2）种类和结构：有2种，但一般说的甲状腺素是指T4 3）甲状腺素的生理作用 甲状腺素对动物的作用是多样而强烈的。它刺激糖、蛋白质、脂 肪和盐的代谢；促进机体生长发育和组织分化；对中枢神经系统、 循环系统、造血过程、肌肉活动等都有显著的作用。总的表现是 增强机体新陈代谢，引起耗氧量及生热量的增加，并促进智力与 体质的发育。如果甲状腺机能亢进，由于促进蛋白质的分解，使 得甲亢病人身体消瘦、肌肉萎缩。 甲状腺素能维持骨骼的正常发育，促进骨的钙化。胎儿或婴儿若 甲状腺机能不足时，产生长骨和脑神经发育障碍，导致身材矮小， 智力低下，行动呆笨而缓慢，即‘呆小病’；成年人甲状腺机能 减退时，出现‘黏液性水肿，患者皮肤浮肿，代谢率降低，智力 减退，性机能降低。切除甲状腺的动物逐渐衰弱，最后死去。 甲状腺机能亢进或服用甲状腺素后，动物眼球突出，心博加快， 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。 膳食中缺少碘时，常有甲状腺肿大和甲状腺素分泌不足的症状， 服用碘化油、碘化盐和海带有预防和治疗的作用。 4）甲状腺素的作用方式 一种认为甲状腺素主要作用在细胞的产能体系， 特别是在线粒体中形成ATP的氧化磷酸化过程， 这种作用关系到甲状腺素对基础代谢的生理效 应。 另一种认为甲状腺素的主要作用是增强RNA （包括tRNA、mRNA）的形成，这可能就是甲 状腺素能促进个体生长发育及促进总的代谢效 应的原因。然而，这两种理论都还不能完满地 解释甲状腺素的全部效应。 2、肾上腺素 1）分泌部位： 肾上腺髓质分泌 2）种类和结构：有2种，结构如下： epinephrine norepinephrine 3）酪氨酸转变为肾上腺素 和去甲肾上腺素的过程 4）肾上腺素生理功能 肾上腺素在生理上的作用与交感神经兴奋的效 果相似，都对心脏、血管起作用，可使血管收 缩，心脏活动加强，血压急剧上升，但它对血 管的作用是不持续的。 肾上腺素是促进分解代谢的重要激素。它对糖 代谢影响最大，可以加强肝糖原分解，迅速升 高血糖。这种作用是机体应付意外情况的一种 能力。 它还具有促进蛋白质、氨基酸及脂肪分解，升 高体温等作用。 由于具有以上作用，临床上常用作抗休克药。 肾上腺素的作用与交感神经末梢的主要产物正肾上腺素相比有所不同 作 激 素 肾上腺素 生 理 用 上 代 谢 上 对心脏作用大 对糖代谢作用很大、 升高血糖 强心剂(使心跳加速) 正肾上腺素 对血管作用大 对糖代谢作用比肾 (去甲) 加压剂(使血管收缩) 上腺素弱，只有其 作用的二十分之一 3、5-羟色胺 (5-hydroxy-tryptamine 5-HT) 1）分泌部位：肠道的肠嗜铬细胞分泌 2）结构：是色氨酸的衍生物 3）生理作用 分泌后直接扩散入血液，也广泛分 布于组织。5-HT能刺激平滑肌、 血管、支气管收缩，增高肺动脉血 压，也可能作为哺乳动物的神经体 液传递物质，有助于神经的传导作 用。 二、多肽及蛋白质激素 下丘脑、垂体、胰脏中胰岛素α及β细胞， 甲状旁腺以及肠胃粘膜、胎盘、肾脏、 胸腺等器官分泌的激素。 （一）垂体分泌的激素 （二）下丘脑分泌的激素 （三）胰岛分泌的激素 （四）甲状旁腺分泌的激素 （一）垂体分泌的激素 生长激素 促甲状腺激素 促黄体生成激素 促卵泡激素 催乳激素 促肾上腺皮质激素 脂肪酸释放激素 促黑色细胞素 脑肽 催产素和加压素 垂体前叶分泌 垂体中叶分泌 垂体后叶分泌 1.生长激素（growth hormone GH ） 人的生长激素191个氨基酸残基，分子 量为21500（21700），pI=4.9 生长激素的作用 1）促进生长： 促进RNA的生物合成，从而促进蛋白质的合 成，促进软骨和骨骼的生长。 2）生长激素还参与机体的代谢调控： A. 减少存储于脂肪细胞中的大量油脂 B. 促进细胞内蛋白质分子的聚合 C. 调控血糖水平方面都起着重要作用 2）生长激素的负作用 侏儒症：发育时期缺少导致身材矮小， 智力正常 巨人症：发育时期分泌过多导致人高 马大 肢端肥大症：成年人分泌过多导致手 指、脚趾肥大 垂体性糖尿病：长期分泌过多促进肾 上腺皮质分泌糖皮质激素所致。 2.促甲状腺激素 （thyrotropic hrmone或thyrotropin TSH） 牛的促甲状腺激素已提纯，有α、β两 条肽链， β链有生理功能，其分泌受下 丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的调 节 促甲状腺激素的作用： 促进甲状腺的发育和分泌，影响全身代 谢 3.促肾上腺皮质激素（ ACTH） (adrenocorticotropic hormne 或coricotropin) 促肾上腺皮质激素由39个AA，牛、羊、猪 和人ACTH的1-24个AA相同，25-33不同 促肾上腺皮质激素的作用 促进肾上腺皮质激素的合成和 分泌；促进蛋白质的合成 诊断肾上腺皮质的生理状况； 治疗痛风、气喘和皮肤病等 4.催乳激素（LTH） (luteotropic hormone或prolactin) 垂体激素中最先被制成晶体的，单纯蛋白质， 约200个AA，牛羊催乳素分子量约为26000， pI=5.73 生理功能： 刺激已发育完全的乳腺分泌乳汁 刺激并维持黄体分泌孕酮 促进乳腺中RNA和蛋白质的合成 提高乳腺中糖代谢和脂代谢中许多酶的活性 5. 黄体生成素（luteinizing hormone LH） 卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone FSH） 二者合称为促性腺激素，都是糖蛋白，都 有2条亚基（α和β）组成， β亚基表现生 理功能。 黄体生成素功能： 雌性：促使卵泡发育成黄体；促进胆甾醇 转变成孕酮并分泌，阻止排卵，抑制动情。 雄性：刺激睾丸间质细胞发育，导致雄性 激素的分泌，所以也称做促间质细胞激素。 促卵泡激素的功能 雌性：促进卵巢发育；促进卵泡组织成 熟，准备产生卵子，促进分泌雌性二酮 雄性：刺激睾丸发育；促进精子的生成 和释放 6.脂肪酸释放激素（lipotropin LPH） β-脂肪酸释放激素（ β-LPH ）由91个AA 组成； γ-脂肪酸释放激素（ γ-LPH）由58个AA 组成。 2者氨基酸顺序已清楚，它们可以促进脂 肪水解。 7.促黑色细胞素（MSH） (melanophore stimulating hormone) 垂体中叶分泌，有α、β-MSH两种 α-MSH的氨基酸顺序与促肾上腺皮质激素的 1~13氨基酸完全相同； α、β-MSH二者也有一段 相同的氨基酸残基。 促黑色细胞素的功能 促进皮肤中黑色素细胞产生黑色素 控制黑色素在细胞中的分布 人患阿狄森氏病（一种慢性肾上腺皮质 机能减退症）时，MSH及ACTH的分泌都 过多，结果使皮肤中色素沉着。 MSH调节鱼类、两栖类、爬虫类动物表 皮细胞色素的增加和减少。 8.脑肽 垂体中叶分泌 1）内啡呔(endophin)：小肽，具有吗啡功 能，α、β、γ 三种，分别相当于β-LPH的 61~71、61~91、61~77，可使人和动物， 麻醉、体温下降。 2）脑啡呔(enkephalins) ：都是5肽，Met脑啡呔和Leu-脑啡呔，结构为Tyr-Gly-GlyPhe-Met ( Leu )，也都具有类吗啡作用的 活性肽（失去知觉、体温降低）。 9.催产素和加压素 垂体后叶分泌 催产素：使平滑肌收缩，催产，促使乳腺排乳 加压素：使小动脉收缩，提高血压，减少排尿 （抗利尿激素） （二）下丘脑分泌的激素 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） 1、促甲状腺激素释放激素（TRH） 结构：焦谷氨酸·组氨酸·脯氨酰胺 功能：促进垂体分泌促甲状腺激素 2、生长素释放激素（GRH）和 生长素释放抑制激素（GRIH） GRH结构：10肽； GRH功能：促进生长素的释放 GRIH结构：14肽； GRIH功能：抑制生长素的释 放；抑制甲状腺素、胰岛素和胰高血糖素的分泌 3、促性腺激素释放激素（GnRH） 结构：10肽 功能：调节促性腺激素分泌，但对FSH 作用弱，对LH作用强，故又称黄体生成 素释放激素（LRH） 4、促黑激素释放激素(MRH)、 促黑激素释放抑制激素(MRIH) 结构：MRH为5肽；MRIH有2种，分别是3 肽 和5肽，3肽作用强。 功能：共同调节促黑激素的释放 （三）胰岛分泌的激素 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 1、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，由两条多肽链组成的蛋白质激 素。 胰岛素的生理功能：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。另 外还有促蛋白质及脂质的合成。 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。 2、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-LeuAsp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-MetAsp-Thr 胰高血糖素功能：促进肝糖原分解，使血糖升高， 与肾上腺素作用相似。 作用原理：激活肝细胞中的腺苷酸环化酶，使cAMP 浓度升高，提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解 （四）甲状旁腺分泌的激素 2种：甲状旁腺素（PTH）和降钙素（CT），都 是多肽激素。牛的PTH含84个氨基酸残基，分 子量9500；CT含32（也有说36）个氨基酸残基， 分子量3600（也有说3800） 二者的生理作用相反，PTH可以促进骨骼脱钙， 升高血钙、抑制肾小管重吸收磷酸离子；而CT 则可以降低血钙，因此都是调节钙磷代谢的激 素。如果甲状旁腺机能亢进，发生脱钙性骨炎 及骨质疏松症 §3 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。 CH2OH C O OH OH O 一、肾上腺皮质激素 肾上腺皮质激素由肾上腺皮质（占肾 上腺全重的2/3）分泌产生。已发现的 肾上腺皮质类固醇化合物有三、四十 种，已知有生物活性的有7种。 按功能可分为2类： 糖皮质激素 盐皮质激素 糖皮质激素 盐皮质激素 糖皮质激素 盐皮质激素 糖皮质激素 糖皮质激素 盐皮质激素 （一）糖皮质激素 4种：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）。由肾上腺皮质的束壮带分泌。 生理功能： 能促进肝内糖原异生作用，即由糖以外的物质 （蛋白质、脂肪）转化为糖原，使肝内糖原的 储存量增加；同时还可抑制组织对葡萄糖的摄 取，使血糖升高；并且能利尿，故糖尿病人慎 用。大剂量的糖皮质激素还有减轻炎症及过敏 反应的功能而作为药物。 （二）盐皮质激素 3种： 11-脱氧皮质酮、17-羟-11-脱氧皮质酮、 醛皮质酮（醛固酮）。 生理功能： 促使体内保留钠离子及排出过多的钾离子，调节 水盐代谢。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。 肾上腺皮质部机能减退或病变，将引起糖代谢及 无机盐代谢紊乱而出现阿狄森病。肾上腺皮质机 能亢进的病人，其临床症状与前者相反，且常导 致身体肥胖。对青少年病人可引起性早熟。 二、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（LH 和FSH）调节。 （一）雄（性）激素 主要由睾丸的间质细胞分泌，但肾上腺皮质及卵巢也 分泌少量的雄性激素。 种类：睾酮、雄酮、雄烯二酮、脱氢异雄酮，其中只 有睾酮是睾丸分泌的，它的生理功效最大，其它是睾 酮的降解产物。肾上腺皮质分泌的是肾上腺雄酮。 生理功能： 刺激男性性器官发育，促精子生成，促进 男性的第二性征（人长胡须、公鸡长冠、 公羊长角）。促进蛋白质的生物合成。在 性成熟以后，能刺激动物发情，并维持雄 性特征。在畜牧业中，普遍采用甲基睾酮 作为天然的代用品，以治疗雄畜性机能不 足等疾病。阉割公畜的睾丸，去除雄激素 的分泌，可显著地减慢代谢氧化过程，沉 着体脂，达到育肥的目的。 （二）雌（性）激素 主要由卵巢产生，但人类的胎盘、肾上 腺皮质甚至睾丸也产生少量雌激素。 种类： 卵泡激素——雌素酮、雌素二醇（又称 求偶素、动情素）、雌素三醇 黄体激素——黄体酮（又称孕酮） ① 卵泡（激）素 结构： O OH OH OH HO HO HO 雌酮 雌二醇 雌三醇 雌二醇 雌酮 雌三醇 雌二醇活性最高 生理功能：促进雌性动物性器官生长、发 育，排卵，使动物动情、发生性欲。 ② 黄体激素(孕酮) CH 3 结构： 生理功能： C O O 孕酮 促进子宫和乳腺发育，抑制排卵，抑制 动情，对全身代谢也有显著影响。 （三）两类性激素的相互关系 两类性激素虽然在机体中的作用不同， 但结构相似。二者可以互变，机体内 转变后由尿排出。不论雄性还是雌性 动物，体内都存在一定比例的雄性和 雌性激素，它们存在着一种平衡，雄 性动物中的平衡偏向于雄激素，所以 在雄性动物的尿中排出较多的雌激素； 反之亦然。 三、肾上腺皮质与性激素的关联 1.除睾丸、卵巢产生性激素以外，肾上腺皮质 也产生性激素。在人体及脊椎动物性别上发生 的反常现象（如：男人女性化、女人男性化） 都与肾上腺皮质功能紊乱有关。青年女性如肾 上腺皮质功能亢进，产生过多雄激素，其生理、 形态即会出现男性第二性征：如长胡须和生殖 器官变态等。同理，青年男性如肾上腺皮质功 能紊乱产生过量雌激素，其生理、形态即会出 现女性特征。正常情况下，肾上腺皮质不会产 生过量的性激素。 2.肾上腺皮质之所以产生性激素，是因 为肾上腺皮质激素和男女性激素都同是 由胆固醇衍变而来的。在人体及高等动 物体内，经特殊酶类催化，胆固醇可以 转变为肾上腺皮质激素和性激素。 3.雌激素、雄激素、肾上腺皮质激素的 化学结构均极相似，仅分子中某些部分 （双键、化学基团）略有不同，但生理 作用差别极大，说明激素分子结构与其 生理功能有密切关系。 §4 前列腺素(prostaglandin, PG) 一、分泌部位和化学结构： 分泌部位：精囊、肺、脑、胰等组织产生 化学结构：脂肪酸衍生物激素（前列腺烷 1 酸） COOH 9 8 10 14 CH3 12 11 13 15 前列腺烷酸 前列腺素(简称PG)。所有的PG在C-13 和C-14之间有1个反式双键，C-15有1 个羟基 根据分子中五元脂环上取代基(主要 是羟基及氧)的不同将PG分为A、B、C、 D、E、F等类型，用PGA、PGB……PGF 表示。分子中侧链的双键数则标在右 下角。再根据脂环上9位的立体情况 在命名时在数字后加α、β。例如： PGF2α O O O 9 PGE PGB PGA 11 OH HO OH PGFα 9 （天然的） 11 PGFβ （化学合成） OH 前列腺素的不同类型 HO 二、前列腺素的生理功能 人体分布最广，也是效应最大的生物活性物质之一 1.作为激素的调节物: 可调节某些激素的活性，使之不致偏高。 2.能使平滑肌起强烈收缩作用： 能刺激子宫平滑肌收缩，用于引产或人工流产；使支气管 扩张和脑血管收缩；抑制胃酸的分泌等。 3.抗凝血作用： PGI2能起抗凝血作用，可控制肺动脉高血压。 4.许多不良反应： 可引起炎症、红肿、发烧和使痛觉敏感。 总而言之，前列腺素的作用极为复杂，目前知道的有限， 人体前列腺素产生的不平衡可能是导致许多疾病的原因。 §5 激素作用的机理 一、激素分泌的调节 1.上级内分泌对下级内分泌腺的调节以 及神经系统与内分泌的关系 2.负反馈作用 3.酶的分步剪裁调控 4多元调控 二、激素与受体结合的特征 靶组织、靶细胞具有能够识别激素并与 激素特异结合、从而启动各种生物效应 的分子，这些分子称为激素的受体。 1.结合有特异性 2.结合有高级的亲和力 3.二者结合是非共价结合的，是可逆的 4.结合曲线呈饱和状态 5.具有放大信息的效应 三、激素作用的方式（机理） 激素受体分为膜受体和细胞受体 1.膜受体——环腺苷酸作用模式 2.细胞内受体作用模式 3.膜受体——磷脂酰肌醇级联反应 4.激活酶的活性 激素的作用机理（作用途径） 1.膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径：通过激活G蛋白而激活 腺苷酸环化酶产生cAMP。 2.固醇类激素受体调节基因转录速度：激素作用于细胞核中的受体蛋 白，形成对转录起增强作用的转录增强物，是特定基因转录增强。 3.膜受体通过钙及肌醇三磷酸作用途径：通过激活G蛋白的一系列 作用，使磷脂酰肌醇4、5-二磷酸分解产生肌醇三磷酸，打开Ca2+ 通道，释放的Ca2+与钙调蛋白结合，激活钙调蛋白。 4.受体的酪氨酸激酶途径：受体本身含酪氨酸激酶，使受体本身 的酪氨酸残基磷酸化，并进一步促进酪氨酸激酶的活性。 §6 昆虫激素 一.昆虫的内激素： 返幼激素(保幼激素) 保持幼年时期的特性；防止出现成虫的性状 蜕皮激素(变态蜕皮激素) 使幼虫的内部器官分化、变态和蜕皮 二.昆虫的外激素 昆虫性外激素(信息素) 传递性行为、集结和追踪等作用 三.昆虫激素的应用 1.防治农业害虫 一般情况下，根据昆虫激素的结构，化学合成 一种带有气味的引诱剂（性诱素），将昆虫引 诱到一定的区域，再以适当的方法集中杀灭。 2.蚕丝生产 用极少量的保幼激素类似物处理家蚕幼虫，可 适当延长幼虫龄期，使蚕体肥大，体内的绢丝 腺相应增大而增加吐丝量。 §7 植物激素 植物生长素 赤霉素 细胞分裂（激动）素 脱落酸 乙烯 一.植物生长素类 促使细胞分裂，植株伸长，长出新根 低浓度促进生长；高浓度抑制生长 防止果树落叶落果和棉花脱桃 二.赤霉素类 促进茎叶生长、加速发育过程 打破休眠，促进萌发 促进果实生长，形成无子果实，防止果 实脱落 云苔素效力比赤霉素更高 矮壮素“抗赤霉素物质” 三.细胞分裂（激动）素类 6-呋喃甲氨嘌呤（酵母） 玉米素（玉米） 6-氨基嘌呤的衍生物 促进细胞分裂，细胞生长和分化所必需 促进核酸和蛋白质的合成 促进物质的转运 延迟和防止器官老化 四.脱落酸（离层酸） 植物生长抑制剂，促使植物离层细胞成熟， 引起器官脱落 促进脱叶、脱果、诱导 休眠和抑制侧芽生长 与生长素、赤霉素拮抗 五.乙烯 降低植物生长速度，催促果实早熟 乙烯利是最为广泛应用的一种。乙烯利 在pH值为4以下是稳定的，当植物体内 pH值达5~6时，它慢慢降解，释放出乙 烯气体。