江苏大学食品与生物工程学院生物化学课件第八章激素

第九章激素一激素()的概述，和提出激素的概念，激素一词源于希腊语，意指。定义：生物体内特殊组织或腺体产生、直接分泌到体液中（动物指血液、淋巴液、脑脊液、肠液），通过体液运送到特定作用部位（靶），引起特殊生理效应的一群微量的有机化合物。人体主要的内分泌腺神经信号靶细胞内分泌信号神经内分泌系统的信号激素的作用不仅控制代谢的各个方面，还有其他功能，如调节细胞和组织的生长、心率、血压、肾功能、胃肠的蠕动、消化酶及其他激素的分泌、生乳和生殖系统活力等。因此激素是生物体内特定细胞制造的微量调节物质，调节和协调机体内各部分的代谢及相互关系，是生物体的生化信使。激素的分类激素按化学本质可分为三大类：含氮激素（包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素）固（甾）醇类激素脂肪酸衍生物激素（二十碳四烯酸）也有分成四类的：肽类激素，—个，包括所有的下丘脑激素、垂体激素、胰（岛）激素（胰岛素、胰高血糖素及生长激素抑制素）。胺类激素，衍生的低分子量化合物（甲状腺素、去甲肾上腺素及甲状腺旁素）。类固醇激素，包括肾上腺皮质激素、形式的激素和性激素。二十碳酸类激素，花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯和凝血恶烷）。下丘脑激素（多肽激素）垂体激素（蛋白或多肽激素）胰岛十二指肠胃黏膜胎盘卵巢黄体激素（多肽激素）肾上腺（皮质、髓质）激素（固醇类激素）睾丸卵巢胎盘激素（固醇类激素）胸腺甲状腺甲状旁腺肾上腺肾激素（含氮激素）二、激素的合成与分泌(一)多肽激素胰岛素（)：正确折叠；保护和贮存(二)氨基酸衍生物类激素的合成甲状腺激素甲状腺素（’’四碘甲腺原氨酸，）三碘甲腺原氨酸（三碘甲腺原氨酸）（）结构（）生物合成肾上腺激素（）结构衍生物（）生物合成(三)固醇类激素的合成(四)脂肪激素前列腺素基本结构：环戊烷与两个脂肪酸侧链的二十碳脂肪酸激素的检测血液中激素浓度通常极低，约为，而葡萄糖的浓度为，因此激素非常难以分离、鉴定及精确测定。放射免疫测定（）酶联免疫分析（）检测方法检测范围生化、常规免疫~μ（~）荧光免疫、酶免疫μ~（~）放射免疫、发光免疫~（~）~（~）酶联免疫分析（）三、重要激素举例(一)氨基酸衍生物激素胺类激素（）水溶性激素，有肾上腺素（）、去甲肾上腺素（）、多巴（）及多巴胺（），是一类胺化合物，被称为儿茶酚胺，是儿茶酚的衍生物。肾上腺素生理功能①肾上腺素主要促使肝糖原分解，使血糖增加。又能促使肌糖原分解，使乳酸增加。去甲肾上腺素也有上述作用，但作用较弱。②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。去甲肾上腺素也能使血压升高，但机制不同，去甲肾上腺素主要使除冠状动脉以外的全身小动脉收缩，所以使血压升高（对血管作用大）总的来讲肾上腺素和去甲肾上腺素使血糖↑，血压↑。甲状腺激素(）下丘脑分泌的促甲状腺素释放激素（）刺激垂体前叶释放促甲状腺素，顺次刺激甲状腺分泌两个特征激素：甲状腺素（）和三碘甲腺原氨酸（），可加快分解代谢速度。基础代谢率()即个体在完全休息状态下的消耗速率(清醒、空腹、静止）。的测定对诊断甲状腺机能障碍是一种有用的手段，个体甲状腺机能亢进()，过分分泌甲状腺素，则提高；甲状腺机能减退()甲状腺素分泌不足，则降低。甲状腺素释放激素（）的结构甲状腺素没有特异的靶细胞，它的生理作用很广泛，几乎遍及全身各组织，它的主要生理功能有两方面：甲状腺素生理功能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。甲状腺素的分泌量维持在一定水平，甲状腺机能亢进，甲状腺素分泌过多得甲亢。甲状腺机能减退①发生在幼年得呆小病②发生在成年得粘液性水肿甲状腺激素的分泌受腺垂体分泌的促甲状腺激素的调节。还有一种由于食物中长期缺碘引起地方性甲状腺肿(二)重要多肽类激素垂体前叶(）激素垂体前叶产生六种促激素（），刺激下一级的内分泌腺，包括：()促肾上腺皮质激素()个氨基酸组成的多肽(=)，有种属差异。促使肾上腺皮质发育和促使肾上腺皮质分泌激素。()促甲状腺激素（）(=)，作用于甲状腺；()促卵泡激素（）(=)作用于性腺；()促黄体（生成）激素（）(=)作用于性腺；都是糖蛋白由两条多肽链组成，分别称为α链，β链（每条多肽链都含有糖）。这三种激素α链结构很相似，不同的在β链。推测不同激素特有的生理活性是由β链决定。促甲状腺激素：靶腺是甲状腺，促使甲状腺发育以及分泌甲状腺激素，从而影响全身代谢。促卵泡激素和黄体生成素:作用部位是卵巢、睾丸促卵泡激素：雌性：促卵泡成熟、排卵和分泌雌激素。雄性：刺激睾丸发育，产生精子。黄体生成素：又称促间质细胞激素雌性：刺激卵巢间质细胞排卵，生成黄体和分泌黄体激素。雄性：刺激睾丸间质细胞发育，分泌雄性激素。()生长激素（）不同来源的，结构差异较大万～万。如人的由个氨基酸组成，牛的由个氨基酸组成。不同种属来源的结构不同，保守区域与生物功能有关。的生理功能：功能很广泛，可直接作用于全身的组织细胞，主要功能是促进骨和软骨的生长，此外促进的合成，从而促进蛋白质的合成。()催乳（激）素（）(=)，作用于乳腺刺激乳腺分泌乳汁，还能刺激黄体分泌孕酮。垂体中叶激素促黑素细胞激素()有α和β，均为肽类化合物。α是肽，没有种属差异；β有种属差异，人的β是肽，牛、羊的β是肽。α肽β肽（牛）激素前体的水解加工促肾上腺皮质激素促脂解素促黑素细胞激素肾上腺皮质激素样中间肽垂体后叶激素由较长的前体肽形成，包括催产素（）和后叶加压素（）。催产素（=）作用于子宫及乳腺的平滑肌，引起分娩时的子宫收缩和哺乳期间的泌乳。加压素（=）又叫抗利尿激素（），可增加肾对水的重吸收，刺激血管收缩、增加血压。下丘脑和垂体腺的分布两者结构很相似，可能来源共同祖先。下丘脑激素下丘脑是脑部的一个特化组织，是内分泌系统的协调中心，分泌一系列的调控激素（释放因子），刺激垂体前叶分泌特定的激素并作用于下一级腺体，包括肾上腺皮质、甲状腺、卵巢、睾丸和胰（腺)。下丘脑垂体系统下丘脑垂体后叶垂体前叶下丘脑下丘脑至少分泌种激素，这种激素的化学本质都属肽类，而且是较小的多肽。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释放抑制因子()释放因子()结构特征①许多激素的第一个氨基酸往往是焦谷氨酸，端为酰胺。即没有游离的氨基端和羧基端，这样可防止氨肽酶、羧肽酶的降解。②许多激素来源于同一前体，从同一祖先来。脑肽年有人从猪脑中分离出两种具有吗啡活性的肽:脑啡肽:功能：镇痛脑啡肽:α脑肽胰岛素和胰高血糖素胰（腺）有两个主要生化功能：分泌细胞制造消化酶释放到肠道中；内分泌细胞制造和分泌肽类激素。胰岛的细胞分泌胰高血糖素、细胞分泌胰岛素、细胞分泌促生长素。胰岛素和胰高血糖素对血糖的作用：血糖浓度增加会导致胰岛素分泌增加和胰高血糖素分泌减少，胰岛素刺激肌肉吸收血糖转变为肌糖原，激活糖原合成酶和钝化糖原磷酸化酶，表现为糖原合成，胰岛素还刺激多余能量物质转变为脂肪以降低血糖。糖尿病（）世纪后期，狗胰腺手术切割，引起与人类糖尿病一致的临床症状；年，和分离获得了胰岛素，并很快用于糖尿病的治疗。糖尿病是由于患者胰岛素分泌的缺陷或胰岛素作用缺乏或减退引起的，有两类糖尿病，胰岛素依赖型，发病早，病情重，需胰岛素治疗，终身需要；非胰岛素依赖型，发病慢，温和，常不知病因。糖尿病除典型的“三多一少”，酮体代谢增多，还伴有酮尿症和酸中毒。较低的血糖浓度促发胰高血糖素分泌的增加和胰岛素释放的减少。与肾上腺素相似，胰高血糖素通过活化糖原磷酸化酶和钝化糖原合成酶来刺激肝糖原的降解，不同的是胰高血糖素抑制肝脏中由酵解引起的葡萄糖的降解，并通过糖原异生刺激葡萄糖合成。另外，胰高血糖素还影响脂肪组织，激活甘油三酯酶活性，动员脂肪分解，减少血糖的消耗。胰高血糖素对血糖的作用肝脏产生和释放葡萄糖饥饿状态下肝脏燃料代谢饥饿过夜，几乎所有肝糖元和肌糖元被用完，小时后，血糖下降，胰岛素分泌降低，胰高血糖素分泌增加，引起甘油三酯动用，成为肌肉及肝脏的主要能量物质。为给脑组织供应葡萄糖，肝脏降解蛋白质，生糖氨基酸碳架异生葡萄糖供脑需要，氨转变为尿素排出。脂肪动员产生乙酰，转变为酮体也可为脑组织供能。（三）类固醇激素（）类固醇激素包括肾上腺皮质激素、性激素及衍生的激素，均为脂溶性激素，通过进入核内调控基因表达起作用。皮质固醇激素包括糖皮质激素（调节碳水化合物代谢）和盐皮质激素（调节血液电解质浓度）。性激素分雄性激素和雌性激素，由睾丸和卵巢合成，影响性的发育、性行为及其他各种生殖及非生殖功能。雌激素雄激素维生素激素（)（四）脂肪激素缺乏引起肥胖（五）瘦素（）的作用：年发现，为个氨基酸小蛋白；控制饮食和能量消耗，控制哺乳动物体重。信号通过机制进入细胞::水溶性激素激素作用的两个基本机制脂溶性激素四激素的作用机制激素在血液中存在时间短，不需要时会在酶的作用下钝化。有些激素产生瞬时生理或生化反应，如肾上腺素；而有些激素如性激素需数小时或数天才对其靶组织产生作用。通常快速作用的激素通过变构作用或共价修饰一个或多个预先存在的酶而改变酶的活性；慢作用的激素通常通过改变基因的表达，引起一些调控蛋白的生物合成。所有激素都是通过与对激素敏感的靶细胞存在的特异受体结合发挥作用，结合是高特异高亲和的。（一）腺苷酸环化酶作用途径水溶性激素（肽类和胺类激素）与膜上的特异受体结合，受体产生变构作用，改变酶的构象，或引起胞内信号分子的形成。这种胞内信号分子被称为第二信使（），如，或调控特异的酶反应，或改变一种（类）基因表达水平。蛋白()蛋白参与的生理过程是一系列调控分子的第二信使肾上腺素只不过是许多激素中的一种，事实上生长因子及其他的调控分子也是通过改变胞内水平而改变依赖的蛋白激酶活性，以为第二信使的激素有：胰高血糖素、肾上腺素、促（肾上腺）皮质（激）素、甲状旁腺（激）素、甲状腺刺激素、促滤泡激素、促黄体（生成）激素等，穿梭蛋白是。也有一些激素通过抑制腺苷酸环化酶降低水平，抑制蛋白磷酸化起作用，如促生长素、前列腺素等，穿梭蛋白是。也是一种第二信使在一些细胞中也作为第二信使起作用，包括肠衬细胞、心脏、血管、脑、肾的集合管。携带的信息依作用组织的不同而不同，在肾和肠中，它引起离子运输及吸水潴留的改变，在心脏平滑肌中是肌肉舒张的信号，在脑中可与发育过的成人功能及发育中的脑功能有关。蛋白激酶()级联式放大系统()依赖的磷酸化作用调控的酶(二)钙及肌醇三磷酸作用途径激素和受体结合后，通过蛋白与质膜上特异的磷脂酶相偶联。被激活的磷脂酶将磷脂酰肌醇二磷酸分解成二脂酰甘油和肌醇三磷酸。磷脂酰肌醇二磷酸的分解和合成促进从内质网中释放出来肾上腺能兴奋剂血管生成素生长素胃泌素释放肽促性腺释放激素组胺乙酰胆碱（毒蕈碱）谷氨酸类催产素血小板衍生的生长因子羟色胺促甲状腺释放激素血管加压素在许多信号传导中起第二信使作用在对激素敏感的细胞中，神经元、肌细胞及许多对胞外信号起反应的细胞中，作为第二信使激发胞内的反应。激发的过程有神经和内分泌细胞的胞吐作用及肌肉的收缩。激发细胞反应的一种方法是激活各种依赖的酶，包括一种蛋白激酶，酶结合亚基是结合蛋白—钙调蛋白。钙调蛋白（)有两个球状结构域，二者由α螺旋连接，每个球状结构域有两个手结构，共结合个:::钙离子和钙调蛋白调控的蛋白(三)受体的酪氨酸激酶途径αβ抽提脂肪细胞膜蛋白质，再用亲和层析分离受体蛋白质胰岛素与靶细胞（肌肉、脂肪细胞）接触以后促进葡萄糖分子向细胞渗入胰岛素受体的酪氨酸激酶活性胰岛素受体本身就是一个蛋白质激酶，把的磷酸基转移给、或的。非胰岛素依赖糖尿病有些就是激酶突变，胰岛素与突变受体结合不产生效应。甲状腺激素和类固醇激素发挥作用的机制与其他激素的不同，由于其疏水特征，在血液中与载体结合运输。在靶组织中，激素通过简单扩散通过质膜，与核内特异受体蛋白结合，激素受体复合物通过结合到高度特异的序列（）上改变基因的表达。（四）类固醇和甲状腺激素等的作用机制五、激素分泌的调节人体内分泌系统及激素的分泌和作用存在一个复杂的作用及调控层次，外界刺激（包括一些体内信号）作用于中枢神经系统；中枢神经的神经冲动作用于下一个层次下丘脑或肾上腺髓质；下丘脑或分泌下丘脑激素（释放因子）作用于垂体前叶分泌各种促激素，或直接作用于垂体后叶分泌催产素和加压素；垂体前叶分泌的各种促激素作用于各腺体分泌激素，进而作用于各自的靶组织。主要内分泌腺及靶组织下丘脑垂体前叶垂体后叶三级信使，，，，)六、植物激素植物生长素：即吲哚乙酸及其类似物，可促进生长和结实。赤霉素：可促进发芽、生长、开花和结实。细胞分裂素：是一类嘌啉衍生物，可促进植物细胞的分裂和分化。脱落酸：是植物生长的抑制剂，可引起器官脱落。乙烯：可降低植物的生长速度，促进器官的脱落。七、昆虫激素（一）昆虫的内激素保幼激素可防止昆虫的器官分化和变态，可引起害虫不孕；蜕皮激素促进昆虫的器官分化和变态；脑激素调节保幼激素和蜕皮激素的分泌。（二）昆虫的外激素昆虫的性外激素是性引诱剂，可用于防治害虫。