第40章激素与细胞信号12

1、第第4040章章 激素与细胞信号激素与细胞信号Chapter 40. Hormone and CellChapter 40. Hormone and Cell Signalling Signalling一、一、 概述概述 （一）概念（一）概念 激素（激素（hormonehormone）一词于）一词于19041904年由年由Bayliss Bayliss 和和StarlingStarling首先提出的。首先提出的。 是生物体内特殊的腺体或组织产生的，直接是生物体内特殊的腺体或组织产生的，直接分泌到体液中，通过体液运送到特定的部位，从分泌到体液中，通过体液运送到特定的部位，从而引起定生理反应的一群

2、微量的有机化合物。而引起定生理反应的一群微量的有机化合物。激激 素素 分泌腺分泌腺w 甲状腺甲状腺w 甲状旁腺甲状旁腺w 胰岛胰岛w 肾上腺肾上腺w 性腺性腺w 脑垂体脑垂体w 下丘脑下丘脑w 松果体松果体w 胸腺胸腺下丘脑垂体（二）激素作用的一般特征（二）激素作用的一般特征w 特异性特异性w 高效性高效性w 微量微量w 需要受体需要受体（三）激素的类别（三）激素的类别 动物激素动物激素植物激素植物激素脊椎动物激素脊椎动物激素无脊椎动物激素无脊椎动物激素氨基酸衍生物激素氨基酸衍生物激素肽和蛋白质激素肽和蛋白质激素类固醇激素类固醇激素脂肪酸衍生物激素脂肪酸衍生物激素甲壳类激素甲壳类激素昆虫激素昆

3、虫激素激素激素IAAIAACytCytGAGAEthEthABAABABrBr、JAJA、SA.SA.二、动物激素二、动物激素（一）氨基酸衍生物激素（一）氨基酸衍生物激素 u 甲状腺素甲状腺素 u 肾上腺素肾上腺素u 5- 5-羟色胺羟色胺1 1、甲状腺素、甲状腺素 甲状腺分泌甲状腺分泌 u 甲状腺素（甲状腺素（T T4 4） u 三碘甲腺原氨酸（三碘甲腺原氨酸（T T3 3） （1 1）结构）结构 甲状腺素（甲状腺素（3,5,33,5,3 ,5,5 - -四碘甲腺原氨酸，简称四碘甲腺原氨酸，简称T T4 4）三碘甲腺原氨酸（三碘甲腺原氨酸（3,5,33,5,3 - -三碘甲腺原氨酸，简称三碘

4、甲腺原氨酸，简称T T3 3） OIIIICH2HOCHCOOHNH23535OIIICH2HOCHCOOHNH23535（2 2）生物合成）生物合成 二分子二碘二分子二碘TyrTyr作用形成甲状腺素（作用形成甲状腺素（T T4 4） 一碘一碘TyrTyrTyrTyr+ +活性碘活性碘+ +活性碘活性碘 3,5- 3,5-二碘二碘TyrTyrT T4 4脱碘产生脱碘产生T T3 3一碘一碘TyrTyr和二碘和二碘TyrTyr连接而成连接而成T T3 3关于生物合成的二个问题关于生物合成的二个问题 活性碘：活性碘： 食物碘食物碘 (I(I- -) )H H2 2O O2 2甲状腺过氧化物酶甲状腺

5、过氧化物酶 过氧化氢酶过氧化氢酶活性碘（活性碘（I I2 2） 碘化反应并不发生在游离碘化反应并不发生在游离TyrTyr，而是在甲状腺，而是在甲状腺 球蛋白分子中的球蛋白分子中的TyrTyr残基残基, ,碘化碘化TyrTyr之间进一步之间进一步 反应，并通过甲状腺球蛋白分水解生成反应，并通过甲状腺球蛋白分水解生成T T3 3或或T T4 4甲状腺素没有特异的靶细胞，它的生理作用很广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泛，几乎遍及全身各组织，它的主要生理功能有两方面：两方面： （3 3）生理功能）生理功能 促进体内各物质的代谢，增加代谢率；另外增加

6、耗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。氧量和产热量。 维持机体的正常生长发育。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，甲状腺素分泌甲状腺素的分泌量维持在一定水平，甲状腺素分泌过多得甲状腺机能亢进。过多得甲状腺机能亢进。 甲状腺机能减退：甲状腺机能减退： 发生在幼年得呆小病，体型小、智力低、性不成熟发生在幼年得呆小病，体型小、智力低、性不成熟 发生在成年得粘液性水肿，面部、手肿大发生在成年得粘液性水肿，面部、手肿大 甲状腺激素的分泌受腺垂体分泌的促甲状腺激素的调节。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

7、状腺肿还有一种由于食物中长期缺碘引起地方性甲状腺肿甲状腺机能亢进：甲状腺机能亢进： 基础代谢率高、消瘦、神经紧张、心跳加快、出汗、眼球突出。基础代谢率高、消瘦、神经紧张、心跳加快、出汗、眼球突出。 甲状腺机能减退甲状腺机能减退 甲亢甲亢2 2肾上腺素：由肾上腺髓质分泌肾上腺素：由肾上腺髓质分泌 （1 1）结构）结构 肾上腺素与去甲肾上腺素的结构肾上腺素与去甲肾上腺素的结构 HOHOCHCH2OHNHCH3HOHOCHCH2OHNH2肾上腺素去甲肾上腺素（2 2）生物合成）生物合成 Tyr羟化羟化COCO2 2羟化羟化正肾上腺素（去甲肾上腺素）正肾上腺素（去甲肾上腺素）+ CH+ CH3 3（由

8、（由MetMet供给）供给）肾上腺素肾上腺素TyrTyr羟化酶羟化酶（3 3）生理功能：大同小异）生理功能：大同小异 肾上腺素主要促使肝糖原分解，使血糖增加肾上腺素主要促使肝糖原分解，使血糖增加 。肝糖原肝糖原 血糖（葡萄糖）血糖（葡萄糖） 分解分解又能促使肌糖原分解，使乳酸增加又能促使肌糖原分解，使乳酸增加 。肌糖原肌糖原 乳酸乳酸 分解分解去甲肾上腺素也有上述作用，但作用较弱。去甲肾上腺素也有上述作用，但作用较弱。 肾上腺素可使血管收缩；并能刺激心脏，使心肌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。收缩力增加，心跳加快，所以使血压升高。 （对心脏作用

9、大对心脏作用大） 去甲肾上腺素也能使血压升高，但机制不同，去甲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，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（所以使血压升高（对血管作用大对血管作用大） 总的来讲肾上腺素和去甲肾上腺素使血糖总的来讲肾上腺素和去甲肾上腺素使血糖，血压，血压。 麻黄碱的结构与生理功能与肾上腺素相似，用于缓麻黄碱的结构与生理功能与肾上腺素相似，用于缓解哮喘和鼻充血。解哮喘和鼻充血。（二）肽和蛋白质激素（二）肽和蛋白质激素 这类激素包括由垂体这类激素包括由垂体( (腺垂体、神经垂体）腺垂体、神经垂体）, ,下丘下丘

10、脑、胰腺、甲状腺、甲状旁腺、胃肠和胸腺等分泌的脑、胰腺、甲状腺、甲状旁腺、胃肠和胸腺等分泌的激素。激素。 1 1垂体激素：垂体激素： （1 1）腺垂体激素）腺垂体激素：u 生长激素（生长激素（GHGH）、催乳激素（）、催乳激素（LTHLTH） u 促甲状腺素（促甲状腺素（TSHTSH）、促卵泡激素（）、促卵泡激素（FSHFSH）、黄体生成素（）、黄体生成素（LHLH） u 促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTHACTH） u 脂肪酸释放激素（脂肪酸释放激素（LPHLPH） u 促黑激素（促黑激素（MSHMSH） u 内啡肽（内啡肽（endophinendophin） 生长激素（生长激素（

11、GHGH）和催乳激素（）和催乳激素（LTHLTH） 化学本质：蛋白质。化学本质：蛋白质。 不同来源的不同来源的GHGH，MrMr不同，不同，MrMr 2 2万万5 5万，结构差异较万，结构差异较 大。如人的大。如人的GH GH MrMr 21000 21000由由191191个氨基酸组成，是一条个氨基酸组成，是一条 肽链的蛋白质。牛的肽链的蛋白质。牛的GH GH MrMr 46000 46000，由，由396396个氨基酸组成。个氨基酸组成。 生长激素：生长激素：催乳激素（催乳激素（LTHLTH）：）：v 催乳激素中有一段氨基酸序列与生长激素相似催乳激素中有一段氨基酸序列与生长激素相似 v 一

12、条肽链的蛋白质，人的一条肽链的蛋白质，人的LTHLTH约由约由200200个氨基酸组成。个氨基酸组成。 GHGH的生理功能：的生理功能： 功能很广泛，可直接作用于全身的组织细胞功能很广泛，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，此外促进主要功能是促进骨和软骨的生长，此外促进 RNARNA的合成，从而促进蛋白质的合成。的合成，从而促进蛋白质的合成。 幼年分泌不足：侏儒症；幼年分泌不足：侏儒症； 分泌过多：巨人症分泌过多：巨人症 功能：功能：LTHLTH的生理功能：刺激乳腺分泌乳汁，还能刺激黄体分泌孕酮。的生理功能：刺激乳腺分泌乳汁，还能刺激黄体分泌孕酮。化学本质化学本质： v

13、都是糖蛋白都是糖蛋白。v 都由两条多肽链组成，分别称为都由两条多肽链组成，分别称为-链，链，-链链 （每条多肽链都含有糖）。比较短的一条是（每条多肽链都含有糖）。比较短的一条是-链，链， 较长的一条是较长的一条是链。也称链。也称-亚基，亚基，-亚基。亚基。v 这三种激素这三种激素-链结构很相似，不同的在链结构很相似，不同的在-链。链。 推测不同激素特有的生理活性是由推测不同激素特有的生理活性是由链决定的。链决定的。促甲状腺素（促甲状腺素（TSHTSH）促卵泡激素（促卵泡激素（FSHFSH）黄体生成素（黄体生成素（LHLH）促激素、促性腺激素促激素、促性腺激素促甲状腺激素：促甲状腺激素：靶腺是甲

14、状腺靶腺是甲状腺，促使甲状腺发育以及，促使甲状腺发育以及 分泌甲状腺激素，从而影响全身代谢分泌甲状腺激素，从而影响全身代谢。 功能功能：促卵泡激素和黄体生成素作用的靶是促卵泡激素和黄体生成素作用的靶是卵巢、睾丸卵巢、睾丸。雄性：刺激睾丸发育，产生精子。雄性：刺激睾丸发育，产生精子。雌性：促卵泡成熟、排卵和分泌雌激素。雌性：促卵泡成熟、排卵和分泌雌激素。促卵泡激素：促卵泡激素： 黄体生成素：又称促间质细胞激素黄体生成素：又称促间质细胞激素 雄性：刺激睾丸间质细胞发育，分泌雄性激素。雄性：刺激睾丸间质细胞发育，分泌雄性激素。雌性：刺激卵巢排卵，生成黄体和分雌性：刺激卵巢排卵，生成黄体和分 泌黄体激

15、素。泌黄体激素。 促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTHACTH） ACTHACTH是是3939个氨基酸组成的多肽，有种属差异。个氨基酸组成的多肽，有种属差异。 生理功能：生理功能： 促使肾上腺皮质发育和促使肾上腺皮质分泌激素。促使肾上腺皮质发育和促使肾上腺皮质分泌激素。 脂肪酸释放激素（脂肪酸释放激素（lipotropic hormoneslipotropic hormones，LPHLPH） -脂肪酸释放激素（脂肪酸释放激素（-LPH-LPH）：由）：由9191个氨基酸组成的蛋白质个氨基酸组成的蛋白质 -脂肪酸释放激素（脂肪酸释放激素（-LPH-LPH）：由）：由5858个氨基酸组成

16、的蛋白质个氨基酸组成的蛋白质 功能：促使脂肪水解，释放出脂肪酸。功能：促使脂肪水解，释放出脂肪酸。 ACTHACTH族激素和族激素和-LPH-LPH族激素很可能来源于同一个前体族激素很可能来源于同一个前体（ACTH-LPHACTH-LPH前体）。前体）。 促黑激素（促黑激素（MSHMSH） 结构：结构： vMSHMSH有有-MSH-MSH和和-MSH-MSH，均为肽类化合物。，均为肽类化合物。 v-MSH-MSH是是1313肽，没有种属差异。肽，没有种属差异。 v-MSH-MSH有种属差异，人的有种属差异，人的-MSH-MSH是是2222肽，牛、羊肽，牛、羊 的的-MSH-MSH是是1818肽

17、。肽。 功能：促使皮肤黑色细胞分泌黑色素，使皮肤功能：促使皮肤黑色细胞分泌黑色素，使皮肤颜色加深。颜色加深。 内啡肽（内啡肽（endophinendophin） 从垂体分离出的一族具有吗啡功能的小肽，有从垂体分离出的一族具有吗啡功能的小肽，有、-三种，三种，-内啡肽为内啡肽为1616肽，肽，-内啡肽为内啡肽为3232肽，肽，-内啡肽为内啡肽为1717肽。肽。 功能：镇痛功能：镇痛（2 2）神经垂体激素：催产素、升压素（加压素）神经垂体激素：催产素、升压素（加压素） 过去认为过去认为催产素和升压素催产素和升压素是神经垂体产生的，实际上并是神经垂体产生的，实际上并不是神经垂体产生的，不是神经垂体产

18、生的，而是下丘脑神经细胞分泌的而是下丘脑神经细胞分泌的，然，然后顺着神经纤维运送到神经垂体，并贮存在那里，在受后顺着神经纤维运送到神经垂体，并贮存在那里，在受到适当刺激时再分泌入血液。所以神经垂体实际上是贮到适当刺激时再分泌入血液。所以神经垂体实际上是贮存和释放这二种激素的器官。存和释放这二种激素的器官。 结构：结构： 催产素（催产素（oxytocinoxytocin）和升压素（也称加压素）和升压素（也称加压素vasopressinvasopressin）是）是含含S-SS-S键的键的9 9肽。肽。 这两种激素肽链骨架相似，都为含二硫键的二十这两种激素肽链骨架相似，都为含二硫键的二十元环，差别

19、在元环，差别在第第3 3位位和和第第8 8位位氨基酸不相同。氨基酸不相同。催产素无种属差异，升压素有种属差异。催产素无种属差异，升压素有种属差异。 催产素：使子宫平滑肌收缩，用于催产，还可使催产素：使子宫平滑肌收缩，用于催产，还可使 乳腺平滑肌收缩，排出乳汁。乳腺平滑肌收缩，排出乳汁。功能：功能：升压素：使毛细血管收缩，增加血压；并有减少升压素：使毛细血管收缩，增加血压；并有减少 排尿的作用，即抗利尿作用，所以升压排尿的作用，即抗利尿作用，所以升压 素也称抗利尿激素。素也称抗利尿激素。 催产素和升压素由于它们结构十分相似，很可能催产素和升压素由于它们结构十分相似，很可能有一个共同的祖先。它们的

20、祖先很可能是有一个共同的祖先。它们的祖先很可能是vasotocinvasotocin升压催产素。升压催产素。 2 2、下丘脑激素、下丘脑激素 下丘脑下丘脑 释放因子释放因子/ /抑制因子抑制因子 腺垂体腺垂体神经垂体神经垂体促激素促激素腺体腺体激素激素靶细胞靶细胞催产素催产素升压素升压素 下丘脑至少分泌下丘脑至少分泌1010种激素，这种激素，这1010种激素的化学种激素的化学本质都属肽类，而且是本质都属肽类，而且是MrMr较小的多肽。较小的多肽。 促黑激素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因子促肾上腺皮质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黄体生成

21、素释放因子促卵泡激素释放因子促卵泡激素释放因子促甲状腺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抑制因子催乳激素释放因子催乳激素释放因子生长激素释放抑制因子（生长激素释放抑制因子（somatostatinsomatostatin）生长激素释放因子生长激素释放因子释放抑制因子释放抑制因子 (RIF)(RIF)释放因子释放因子 (RF)(RF)多肽激素的特征：多肽激素的特征： 许多激素的许多激素的第一个氨基酸往往是焦谷氨酸第一个氨基酸往往是焦谷氨酸，C C端端 为酰胺为酰胺。即没有游离的氨基端和羧基端，这样。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。可防止

22、氨肽酶、羧肽酶的降解。 多肽激素的原始祖先数目是有限的，即许多激多肽激素的原始祖先数目是有限的，即许多激 素来源于同一前体，从同一祖先来。素来源于同一前体，从同一祖先来。 3 3脑肽脑肽 19751975年有人从猪脑中分离出两种具有吗啡活性的肽年有人从猪脑中分离出两种具有吗啡活性的肽: :Leu-Leu-脑啡肽脑啡肽: H: H3 3+ +N-Tyr-Gly-Gly-phe-N-Tyr-Gly-Gly-phe-LeuLeu-COO-COO- - 功能：镇痛功能：镇痛 Met-Met-脑啡肽脑啡肽: H: H3 3+ +N-Tyr-Gly-Gly-phe-N-Tyr-Gly-Gly-phe-Me

23、tMet-COO-COO- - 褪黑激素（褪黑激素（melatoninmelatonin）: : 松果体分泌松果体分泌结构：结构：N-N-乙酰乙酰-5-5-甲氧色胺甲氧色胺 功能：通过使黑素颗粒凝集而逆转促黑素的变黑效应，功能：通过使黑素颗粒凝集而逆转促黑素的变黑效应， 其分泌率与环境光照量呈负相关。其分泌率与环境光照量呈负相关。 4 4胰岛素和胰高血糖素胰岛素和胰高血糖素 （1 1）胰岛素（）胰岛素（insulininsulin） 胰岛（胰岛（islets of Langerhansislets of Langerhans） 细胞：细胞：胰高血糖素（胰高血糖素（glycagonglycago

24、n） 细胞：胰岛素（细胞：胰岛素（insulin)insulin) 细胞：生长激素抑制素（细胞：生长激素抑制素（somatostatinsomatostatin）结构：结构： 具有防止糖尿病患者微血管病变具有防止糖尿病患者微血管病变 和神经紊乱的作用和神经紊乱的作用 功能：功能： 促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧化，降促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧化，降 低血糖。低血糖。 促进蛋白质及脂类的合成代谢。促进蛋白质及脂类的合成代谢。 糖原糖原葡萄糖葡萄糖CO2 + H2OInsulin（2 2）胰高血糖素（）胰高血糖素（glucagonglucagon） 结构：结构：2929肽肽 功能：在许多方

25、面与胰岛素相反。功能：在许多方面与胰岛素相反。 主要促使肝糖原分解，使血糖主要促使肝糖原分解，使血糖 促使脂肪分解。促使脂肪分解。 5 5甲状旁腺激素和降钙素甲状旁腺激素和降钙素 （1 1）甲状旁腺激素（）甲状旁腺激素（PTHPTH） 结构：蛋白质激素，有种属差异。结构：蛋白质激素，有种属差异。 功能：靶器官是骨和肾脏功能：靶器官是骨和肾脏血钙血钙，血磷，血磷。 （2 2）降钙素（）降钙素（CTCT） 结构：由结构：由3232个氨基酸组成的多肽个氨基酸组成的多肽 功能：靶也是骨和肾脏功能：靶也是骨和肾脏 血钙血钙 血磷血磷 v 甲状旁腺激素：血钙甲状旁腺激素：血钙，血磷，血磷。 v 降血钙素：

26、血钙降血钙素：血钙，血磷，血磷。 v 1,25- 1,25-二羟胆钙化醇：血钙二羟胆钙化醇：血钙，血磷，血磷。 其它的肽和蛋白质激素：其它的肽和蛋白质激素： 肠胃道激素肠胃道激素 绒毛膜促性腺激素绒毛膜促性腺激素( (胎盘中胎盘中）：）： HCGHCG用于检测受孕用于检测受孕 胸腺素：控制幼儿胸腺素：控制幼儿T T淋巴细胞的发育淋巴细胞的发育（三）类固醇激素（三）类固醇激素 1 1肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素 由肾上腺皮质分泌，主要有由肾上腺皮质分泌，主要有7 7种，它们是环戊烷种，它们是环戊烷多氢菲的衍生物。多氢菲的衍生物。 OCH3R1R2COCH2OH CHOor CH3111317皮质

27、激素一般结构式皮质激素一般结构式（1 1）糖皮质激素）糖皮质激素 包括皮质酮、皮质醇和包括皮质酮、皮质醇和可的松可的松 这类激素对糖代谢影响很大，而对水盐代谢影响很这类激素对糖代谢影响很大，而对水盐代谢影响很小，所以称糖皮质激素。小，所以称糖皮质激素。 主要功能：调节糖代谢，抑制糖的氧化，促使蛋白主要功能：调节糖代谢，抑制糖的氧化，促使蛋白 质转化为糖，升高血糖。另外可减轻过质转化为糖，升高血糖。另外可减轻过 敏反应，敏反应，减轻炎症减轻炎症。 （2 2）盐皮质激素）盐皮质激素 包括醛固酮、脱氧皮质醇、脱氧皮质酮、脱氢皮质包括醛固酮、脱氧皮质醇、脱氧皮质酮、脱氢皮质酮，其中以醛固酮的生理效应最

28、强。酮，其中以醛固酮的生理效应最强。 这类激素对水、盐代谢影响较大，对糖和蛋白质代谢这类激素对水、盐代谢影响较大，对糖和蛋白质代谢影响较小。影响较小。 主要生理功能：促使体内保留钠，排出钾（保钠排主要生理功能：促使体内保留钠，排出钾（保钠排 钾），调钾），调节水盐代谢。节水盐代谢。 2 2性激素类：性激素类：n 卵泡激素卵泡激素 黄体激素黄体激素 主要由主要由卵巢卵巢产生，但人类的胎盘、肾上腺皮质甚产生，但人类的胎盘、肾上腺皮质甚至睾丸也产生少量雌激素。至睾丸也产生少量雌激素。 （1 1）雌（性）激素）雌（性）激素 卵泡（激）素：雌二醇，雌三醇、雌酮，可卵泡（激）素：雌二醇，雌三醇、雌酮，可

29、看作雌烃的衍生物。看作雌烃的衍生物。HOOH雌二醇雌二醇HOOHOH雌三醇雌三醇HOO雌酮雌酮生理功能：促进女性器官发育、排卵。生理功能：促进女性器官发育、排卵。 雌二醇活性最高雌二醇活性最高雌二醇雌二醇雌酮雌酮雌三醇雌三醇 黄体激素：主要为孕酮黄体激素：主要为孕酮 生理功能：促进子宫和乳腺发育，抑制排卵，抑生理功能：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。制动情，对全身代谢也有显著影响。 OCOCH3孕酮孕酮（2 2）雄（性）激素）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。分泌少量的

30、雄性激素。 雄性激素：睾酮、雄酮、雄烯二酮，可看作雄烃的衍生物雄性激素：睾酮、雄酮、雄烯二酮，可看作雄烃的衍生物 三种激素中只有睾酮是睾丸分泌的，它的生理功效三种激素中只有睾酮是睾丸分泌的，它的生理功效最大，雄酮和雄烯二酮是睾酮的降解产物。最大，雄酮和雄烯二酮是睾酮的降解产物。 生理功能：刺激男性性器官发育，促精子生成生理功能：刺激男性性器官发育，促精子生成 及促进男性的第二性征。另外对全及促进男性的第二性征。另外对全 身代谢也有影响。身代谢也有影响。（四）脂肪酸衍生物激素（四）脂肪酸衍生物激素 前列腺素前列腺素(prostaglandin,PG(prostaglandin,PG） COOHC

31、H3189101112131415前列腺烷酸前列腺烷酸所有的所有的PGPG在在C-13C-13和和C-14C-14之间有之间有1 1个反式双键，个反式双键，C-15C-15有有1 1个羟基。个羟基。 前列腺烷酸前列腺烷酸 911OHOPGE911OHOHPGF （天然的）（天然的）HOHOPGF （化学合成）（化学合成）OPGAOPGB功用：前列腺素是人体分布最广，也是效应最大的功用：前列腺素是人体分布最广，也是效应最大的 生物活性物质之一，它对全身各个系统如生生物活性物质之一，它对全身各个系统如生 殖、心血管、呼吸和消化及神经系统等均有殖、心血管、呼吸和消化及神经系统等均有 作用，并对代谢过

32、程发生影响，例如：它能作用，并对代谢过程发生影响，例如：它能 刺激子宫平滑肌收缩，可用于引产或人工流刺激子宫平滑肌收缩，可用于引产或人工流 产。产。 细胞信号传导细胞信号传导 一、概述一、概述单细胞生物单细胞生物 直接作出反应直接作出反应多细胞生物多细胞生物 通过细胞间复杂的信号传递系统来通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。传递信息，从而调控机体活动。外界（内部）环境变化时外界（内部）环境变化时1.1.细胞信息转导方式细胞信息转导方式 通过相邻细胞的直接接触通过相邻细胞的直接接触 通过细胞分泌各种化学物质来通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能调节其他细胞的代

33、谢和功能具有调节细胞生命活动的化学物质称具有调节细胞生命活动的化学物质称为为信息物质信息物质2.2.跨膜信号转导的一般步骤跨膜信号转导的一般步骤特定的细胞释放信息物质特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应靶细胞产生生物学效应3. 3.细胞间信息物质细胞间信息物质 是是由细胞分泌的调节靶细胞生由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，命活动的化学物质的统称，又称作又称作第一信使（如激素）。第一信使（如

34、激素）。神经递质神经递质又称突触分泌信号又称突触分泌信号特点：特点：由由神经元细胞神经元细胞分泌；（神经元突触前膜释放）分泌；（神经元突触前膜释放）通过通过突触间隙突触间隙到达下一个神经细胞；到达下一个神经细胞；作用时间较短。作用时间较短。例如：例如： 乙酰胆碱、去甲肾上腺素等乙酰胆碱、去甲肾上腺素等4.4.分分 类类（根据细胞的分泌方式）（根据细胞的分泌方式）内分泌激素内分泌激素又称内分泌信号又称内分泌信号特点：特点：由特殊分化的内分泌细胞分泌由特殊分化的内分泌细胞分泌 ；通过血液循环到达靶细胞通过血液循环到达靶细胞 ；大多数作用时间较长。大多数作用时间较长。 例如例如: :胰岛素、甲状腺素

35、、肾上腺素等胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等局部化学介质局部化学介质又称又称旁分泌信号旁分泌信号特点：特点：由体内某些普通细胞分泌；由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞；附近的靶细胞；一般作用时间较短。一般作用时间较短。例如：例如：生长因子、前列腺素等。生长因子、前列腺素等。气体信号气体信号 例如：例如：* NO合酶（合酶（NOS）通过氧化）通过氧化L-精氨酸精氨酸 的胍基而产生的的胍基而产生的NO。 NO是心血管系统是心血管系统 中至关重要的信号分子。中至关重要的信号分子。其它其它有些细胞间信息物质能对同种细有些细胞间信息物质能对同种

36、细胞或分泌细胞自身起调节作用，称为胞或分泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号自分泌信号有些细胞间信息物质可在不同的有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息，如昆虫的性激素。个体间传递信息，如昆虫的性激素。1.1.神经传递神经传递2.2.内分泌内分泌3.3.旁分泌旁分泌4.4.气体分子（扩散）气体分子（扩散）5.5.自分泌自分泌第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传递细胞调控信号的化学物质递细胞调控信号的化学物质:如：如：Ca2+、DAG、IP3、cAMP、cGMP等等。第二信使第二信使cAMP起着信号传递和放大的作用，激起着信号传递和放大的作用，激素的这种作

37、用方式称第二信使学说（素的这种作用方式称第二信使学说（second messenger theory），由），由Sutherland提出，因此他荣获提出，因此他荣获1971年国年国际生理学诺贝尔奖金际生理学诺贝尔奖金靶细胞膜上或靶细胞内有激素的受体靶细胞膜上或靶细胞内有激素的受体 激素为什么只对激素为什么只对“靶靶”起作用？起作用？受体：受体：是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应的特殊蛋白质大并传递到细胞内部，

38、进而引起生物学效应的特殊蛋白质（个别是糖脂）。（个别是糖脂）。 能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称为能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称为配体配体。一、概述一、概述二、受体二、受体激素与受体的关系很像酶与底物的关系，有几个特点激素与受体的关系很像酶与底物的关系，有几个特点 （1 1）有高度的专一性）有高度的专一性 （2 2）有高度的亲和力）有高度的亲和力 （3 3）非共价键可逆结合）非共价键可逆结合 （4 4）激素与受体的结合量与其生物效应成正比。）激素与受体的结合量与其生物效应成正比。 根据细胞定位：膜受体、细胞内受体根据细胞定位：膜受体、细胞内受体二、受体的分类、一般结构与功能二、受

39、体的分类、一般结构与功能存在于存在于细胞质膜细胞质膜上的受体，绝大部分是镶上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：为三大类：n离子通道受体离子通道受体nG G蛋白偶联受体蛋白偶联受体n单个跨膜单个跨膜 螺旋受体螺旋受体（一）膜受体（一）膜受体1. 环状受体环状受体 配体依赖性离子通道配体依赖性离子通道 乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体当当AChACh与与nAChR(nAChR(烟碱型乙酰胆碱受体烟碱型乙酰胆碱受体) )结合后，会使结合后，会使nAChRnAChR的构象发生改变，使离子的构象发生改变，使离子通道开放。这样，由于细胞膜

40、内外通道开放。这样，由于细胞膜内外NaNa+ +离子的浓度差，导致离子的浓度差，导致NaNa+ +内流，膜去极化，骨内流，膜去极化，骨骼肌收缩。骼肌收缩。 -银环蛇毒素银环蛇毒素( (-bungarotoxin)-bungarotoxin)是一种小分子的蛋白质，能够选择性地并且几乎是一种小分子的蛋白质，能够选择性地并且几乎是不可逆地同乙酰胆碱受体结合。这些毒素能够阻止乙酰胆碱同受体相互作用，导是不可逆地同乙酰胆碱受体结合。这些毒素能够阻止乙酰胆碱同受体相互作用，导致呼吸麻痹和死亡。致呼吸麻痹和死亡。2. G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体l RodbellRodbell 等在等在 20 20 世纪世

41、纪 70 70 年代发现跨膜年代发现跨膜 信号转导需要信号转导需要 GTP GTP 存在。存在。l19771977年，年，GilmanGilman发现了发现了G(guanylG(guanyl- -nucleotide-binding protein)nucleotide-binding protein)蛋白。蛋白。l19811981年，年，GilmanGilman纯化了纯化了G G蛋白。蛋白。l19941994年，年，Gilman Gilman 和和 RodbellRodbell 获医学和生理获医学和生理 学诺贝尔奖。学诺贝尔奖。The Nobel Prize in Physiology or

42、 Medicine 1994Alfred G. GilmanMartin Rodbell1941 -1925 - 1998University of Texas, Southwestern Medical Center Dallas, TX, USA National Institute of Environmental Health Sciences Research Triangle Park, NC, USA for their discovery of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in

43、 cells2. G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体又称七个跨膜又称七个跨膜 螺旋受体螺旋受体/蛇型受体蛇型受体 G蛋白偶联受体的结构蛋白偶联受体的结构 此类受体的信息转导可归纳为此类受体的信息转导可归纳为 激素激素 受体受体蛋白蛋白酶酶 第二信使第二信使蛋白激酶蛋白激酶酶或其他功能蛋白酶或其他功能蛋白 生物学效应生物学效应G蛋白蛋白是一类和是一类和GTP或或GDP相结合、位于细胞膜胞浆相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由面的外周蛋白，由 、 、 三个亚基组成三聚体调三个亚基组成三聚体调节蛋白节蛋白(trimeric GTP-binding regulatory protein), 简简称称G蛋白

44、。蛋白。G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，当当亚基与亚基与GDP结合时处于关闭状态，与结合时处于关闭状态，与GTP结合结合时处于开启状态。时处于开启状态。 w GsGs：细胞表面受体与：细胞表面受体与GsGs（stimulating stimulating adenylate cyclase G protein,Gsadenylate cyclase G protein,Gs）偶联，）偶联，激活腺苷酸环化酶，产生激活腺苷酸环化酶，产生cAMPcAMP第二信使，继第二信使，继而激活而激活cAMPcAMP依赖的蛋白激酶。依赖的蛋白激酶。w GiGi：

45、细胞表面受体同：细胞表面受体同GiGi（inhibitory inhibitory adenylate cyclase G protein,Giadenylate cyclase G protein,Gi）偶联，）偶联，则产生与则产生与GsGs相反的生物学效应，抑制腺苷酸相反的生物学效应，抑制腺苷酸环化酶。环化酶。w GtGt：可以激活：可以激活cGMPcGMP磷酸二酯酶，同视觉有关。磷酸二酯酶，同视觉有关。G蛋白的种类蛋白的种类w Gg :Gg :是味蕾组织中的一种是味蕾组织中的一种 G G 蛋白，与味觉的蛋白，与味觉的信号转导有关。信号转导有关。w Go: Go: 存在于脑组织中，能调节磷

46、脂代谢，可存在于脑组织中，能调节磷脂代谢，可能与肌醇磷酸信号转导有关。能与肌醇磷酸信号转导有关。w GqGq：同：同PLC(PLC(磷脂酶磷脂酶c c）偶联，在磷脂酰肌醇代）偶联，在磷脂酰肌醇代谢途径信号谢途径信号 传递过程中发挥重要作用。传递过程中发挥重要作用。G G蛋白有两种构象：蛋白有两种构象：n 非活化型非活化型n 活化型活化型l亚基与亚基与GDPGDP结合时处于关闭状态结合时处于关闭状态( (非活化型非活化型) )l亚基亚基与与GTPGTP结合时处于开启状态结合时处于开启状态( (活化型活化型) )RHACGDPGTP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶ACATPcAMP 通过通过亚基与腺苷酸环

47、化酶结合，直接抑制酶的活性；亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性； 通过通过亚基复合物与游离亚基复合物与游离Gs的的亚基结合，阻断亚基结合，阻断Gs的的 亚基对腺苷酸环化酶的活化。亚基对腺苷酸环化酶的活化。GiGi调节模型调节模型促肾上腺皮质激素 肾上腺素 霍乱毒素霍乱毒素: :能催化能催化ADPADP核糖基共价结合到核糖基共价结合到GsGs的的 亚基上，致使亚基上，致使 亚基丧失亚基丧失GTPGTP酶的活性，使酶的活性，使 亚基处于持续活化状态，腺苷酸环化酶永久亚基处于持续活化状态，腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内性活化。导致霍乱病患者细胞内NaNa+ +和水持续和水持续外流

48、，产生严重腹泻而脱水。外流，产生严重腹泻而脱水。 百日咳毒素百日咳毒素: :能催化能催化GiGi 发生发生ADPADP核糖基化，核糖基化，致使致使 亚基的亚基的GTPGTP与与GDPGDP交换抑制，使交换抑制，使 亚基处亚基处于持续非活化状态，因此不能抑制于持续非活化状态，因此不能抑制ACAC，使，使cAMPcAMP浓度升高。导致患儿阵发性痉挛性咳嗽，浓度升高。导致患儿阵发性痉挛性咳嗽，即百日咳即百日咳(whooping cough)(whooping cough)。cAMP - 蛋白激酶途径蛋白激酶途径组成组成 胞外信息分子、受体、胞外信息分子、受体、G蛋白、腺苷酸蛋白、腺苷酸环化酶环化酶

49、(AC)、 cAMP、蛋白激酶、蛋白激酶A( PKA)（1） cAMP 的合成与分解的合成与分解PPiATPACMg2+cAMP5 -AMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶H2OMg2+（2）cAMP的作用机理的作用机理PKA的激活的激活R 调节亚基调节亚基 C 催化亚基催化亚基PKA的作用的作用I. 对代谢的调节作用对代谢的调节作用通过对效应蛋白的磷酸化作用，实通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调节功能。现其调节功能。腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶ATPcAMP（第二信使）（第二信使） 无活性无活性PKA 有活性有活性PKA ATP Mg 2+ 无活性的磷无活性的磷酸化酶酸化酶b激酶激酶 有活性的磷有活性的

50、磷酸化酶酸化酶b激酶激酶-P-P 无活性的无活性的磷酸化酶磷酸化酶b 有活性的有活性的磷酸化酶磷酸化酶a-P-PATP Mg 2+糖原磷酸化酶的激活与失活糖原磷酸化酶的激活与失活肾上腺素肾上腺素受受体体102104106 糖原糖原 葡萄糖葡萄糖108肾上腺素促进肝糖原分解级联放大效应肾上腺素促进肝糖原分解级联放大效应10-8-10-10mmol/L5mmol/L受受cAMP调控的基因中，在其转录调控区调控的基因中，在其转录调控区有一共同的有一共同的DNA序列序列(TGACGTCA)，称为，称为cAMP应答元件应答元件(CRE)。可与可与cAMP应答元件结合蛋白应答元件结合蛋白 (CREB)相相

51、互作用而调节此基因的转录。互作用而调节此基因的转录。II. 对基因表达的调节作用对基因表达的调节作用GsACATPcAMPCCRRCC 蛋蛋 白白 磷磷 酸酸 化化RR 2cAMP2cAMPCREBNPi Pi Pi 转录活化域转录活化域DNA结合域结合域细胞膜细胞膜核核 膜膜结构基因结构基因细细胞胞核核PiPiPiPiDNA蛋白质蛋白质ATPcAMP蛋白激酶蛋白激酶A蛋白质或蛋白质或酶磷酸化酶磷酸化酶活性改变酶活性改变膜通透性改变膜通透性改变基因转录加快基因转录加快蛋白质合成加速蛋白质合成加速信息效应信息效应AMP磷酸二酯酶磷酸二酯酶cAMP-蛋白激酶途径总结蛋白激酶途径总结RGACCa2+

52、及肌醇三磷酸作用途径及肌醇三磷酸作用途径(1) Ca2+ 磷脂依赖性蛋白激酶途径磷脂依赖性蛋白激酶途径组成组成n细胞外信息分子，受体，细胞外信息分子，受体，G蛋白蛋白n蛋白激酶蛋白激酶C (PKC)n磷脂酶磷脂酶C(PLC)n甘油二脂甘油二脂(DAG)n三磷酸肌醇三磷酸肌醇( IP3 )I. DAG，IP3的生物合成和功能的生物合成和功能CDP-二酯酰基甘油二酯酰基甘油+肌醇肌醇磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇（IP）PLCIP+ DAG 除除PLC能特异性地水解能特异性地水解PIP2（磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇4，5-二二磷酸）生成磷酸）生成DAG外，还可通过下面途径生成外，还可通过下面途径生成DAG 。

53、磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(PC) 磷脂酸磷脂酸(PA)+胆碱胆碱 DAG 磷脂酶磷脂酶D(PLD) PIP22ATP IP （短寿命）（短寿命）DAG I+P磷酸酶磷酸酶甘油甘油+2脂肪酸脂肪酸水解水解磷酸化磷酸化磷脂酸磷脂酸CDP-二酯酰甘油磷酸二酯酰甘油磷酸CTP DAG、IP3的的 功功 能能DAG：在磷脂酰丝氨酸在磷脂酰丝氨酸(PS)和和Ca2+协同下激活协同下激活PKCIP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，与内质网和肌浆网上的受体结合，促使内质网和肌浆网内促使内质网和肌浆网内 Ca2+释放释放Ca2+ 磷脂依赖性蛋白激酶途径磷脂依赖性蛋白激酶途径DAGPKCGa2+PSII. PKC

54、的结构与生理功能的结构与生理功能结构：结构： 其氨基酸序列有四个保守区（其氨基酸序列有四个保守区（C1、C2、C3、C4 )和可和可变区（），分为变区（），分为调节域调节域和和催化域催化域。C1：富含：富含 Cys，DAG、 结合部位结合部位C2：Ca2+ 结合部位结合部位 调节域调节域C3：ATP 结合部位结合部位C4：结合底物并进行磷酸化转移的场所：结合底物并进行磷酸化转移的场所 催化域催化域 PKC的生理功能的生理功能 调节代谢调节代谢活化的活化的PKC引起一系列靶蛋白的丝引起一系列靶蛋白的丝 、苏氨酸残基磷酸化而改变功能蛋白的活性苏氨酸残基磷酸化而改变功能蛋白的活性和性质和性质, 影响

55、细胞内信息的传递影响细胞内信息的传递,启动一系启动一系列生理、生化反应。列生理、生化反应。靶蛋白包括：靶蛋白包括： 质膜受体、膜蛋白和多质膜受体、膜蛋白和多种酶。种酶。 对基因表达的调节作用对基因表达的调节作用 PKC能使立早基因（能使立早基因（immediate-early gene）的反式作用因子）的反式作用因子磷酸化，加速立早基因的表达。立早基因多数为细胞原癌基因磷酸化，加速立早基因的表达。立早基因多数为细胞原癌基因（如（如c-fos、AP1/jun），它们表达的蛋白质寿命短暂（半寿期为），它们表达的蛋白质寿命短暂（半寿期为1-2小时）具有跨越核膜传递信息之功能，因此称为小时）具有跨越核

56、膜传递信息之功能，因此称为第三信使第三信使。 第三信使受磷酸化修饰后，最终活化晚期反应基因并导致细第三信使受磷酸化修饰后，最终活化晚期反应基因并导致细胞增生或核型变化。促癌剂胞增生或核型变化。促癌剂-佛波酯佛波酯（phorbol ester，由巴豆油转，由巴豆油转变生成的多聚环状醇）正是作为变生成的多聚环状醇）正是作为PKC的强激活剂而引起细胞持续的强激活剂而引起细胞持续增生，诱导癌变。增生，诱导癌变。 佛波酯类似于佛波酯类似于DAG的作用，但又不像的作用，但又不像DAG那样易于降解，所那样易于降解，所以其激活作用是持久的。以其激活作用是持久的。(2) Ca2+钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径钙调蛋

57、白依赖性蛋白激酶途径受体、受体、G蛋白、蛋白、PLC、IP3、Ca2+、钙调蛋白、钙调蛋白、CaM激酶激酶( Ca2+ CaM激酶途径激酶途径 )钙调蛋白钙调蛋白(CaM)有四个有四个Ca2+结合位点。与结合位点。与Ca2+一起一起激活激活CaM依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶，磷酸化多种磷酸化多种功能蛋白质功能蛋白质（丝、苏氨基酸残基）。（丝、苏氨基酸残基）。组成组成EFEF手基序手基序钙调蛋白的钙结合位点的螺旋区钙调蛋白的钙结合位点的螺旋区- -泡区泡区- -螺旋区结构螺旋区结构 Ca2+ Ehelix FhelixEFEFEF手基序手基序为什么自然界选择为什么自然界选择Ca2+受介入如此多的

58、生理受介入如此多的生理反应的信号传递过程？反应的信号传递过程？l 细胞内细胞内 Ca2+ 可以大幅度变化可以大幅度变化 含有结和钙的磷酸酯含有结和钙的磷酸酯 排挤排挤Ca2+的运输系统的运输系统l 蛋白质上带负电的氧（蛋白质上带负电的氧（Glu,Asp侧链侧链)和和 不带电荷的氧（主链羰基氧）易于结合不带电荷的氧（主链羰基氧）易于结合Ca2+ 受体受体 Gp磷脂酶磷脂酶CDAG内质网内质网钙调蛋白（钙调蛋白（CaM）Ca2+-CaM PKCDAG-PKC特异性钙调特异性钙调蛋白激酶蛋白激酶 多功能钙调多功能钙调蛋白激酶蛋白激酶 蛋白质蛋白质磷酸蛋白质磷酸蛋白质其他蛋白质其他蛋白质生理效应生理效

59、应Ca2+依赖性蛋白激酶途径总结依赖性蛋白激酶途径总结代谢变化代谢变化IP3Ca2+Ca2+PIP2质膜质膜胞浆胞浆胞外胞外Ligand 与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，既可导致受体自身磷酸化既可导致受体自身磷酸化,又可催化底物蛋白又可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化，如胰岛素受体的特定酪氨酸残基磷酸化，如胰岛素受体 IGF-R 表皮生长因子受体表皮生长因子受体(EGF-R)。与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。素受体。非酪氨酸蛋白激酶受

60、体型非酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）(3) 单个跨膜单个跨膜 螺旋受体螺旋受体 含含TPK结构域的受体结构域的受体EGF:表皮生长因子表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子PDGF:血小板衍生生长因子血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子成纤维细胞生长因子 当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型受体大多数发生二聚化，二聚体的酪化型受体大多数发生二聚化，二聚体的酪氨酸蛋白激酶氨酸蛋白激酶(TPK)被激活，彼此使对方被激活，彼此使对方的某些酪氨酸残基磷酸化，这一过程称为的某些酪氨酸残