第6章激素化学

第6章激素化学激素（Hormone）音译为荷尔蒙。希腊文原意为“奋起活动”，它对有机体的代谢、生长、发育、繁殖、性别等起重要的调节作用。无毛的激素鸡吃激素的后果多腿多翅的激素鸡一、激素的概念和类别二、激素的分类含氮激素（甲状腺素、肾上腺素、5-羟色胺，垂体激素、胰岛素、甲状旁腺素、肠胃激素和某些组织激素）类固醇激素（肾上腺皮质激素、性激素）脂肪酸衍生物激素（前列腺素）三、激素的作用机制6.1激素的概念和类别一、激素的定义激素是生物体内特殊组织或腺体产生的对某些靶细胞具有刺激作用，从而引起特殊的激动效应的一群微量的有机化合物，——“化学迅息”；激素在机体的代谢过程或生理过程起调控作用。由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理过程起调节作用的物质称为激素。它是我们生命中的重要物质。

激素的生理作用主要是：通过调节蛋白质、糖和脂肪等物质的代谢与水盐代谢，维持代谢的平衡，为生理活动提供能量；促进细胞的分裂与分化，确保各组织、器官的正常生长、发育及成熟，并影响衰老过程；影响神经系统的发育及其活动；促进生殖器官的发育与成熟，调节生殖过程；与神经系统密切配合，使机体能更好地适应环境变化。研究激素不仅可了解某些激素对动物和人体的生长、发育、生殖的影响及致病的机理，还可利用测定激素来诊断疾病。许多激素制剂及其人工合成的产物已广泛应用于临床治疗及农业生产。利用遗传工程的方法使细菌生产某些激素，如生长激素、胰岛素等已经成为现实，并已广泛应用于临床上。

二、激素的特点含量少；在生物体某特定组织细胞产生通过体液的运动被输送到其他组织中发挥作用；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。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：含氮激素：包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。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。脂肪酸衍生物激素：主要由生殖系统及其它组织分泌产生。（一）含氮激素1、氨基酸衍生物激素（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：

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。甲状腺激素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。它们也是酪氨酸的衍生物，为R-构型。肾上腺素的生理功能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。麻黄素和伪麻黄素麻黄素含有二个手性碳原子，其构型为1R2S,与R-构型肾上腺素相似，具有较高的生理活性。伪麻黄素的构型为1S2S,其生理作用则有明显的差异。（3）5-羟色胺5-羟色胺最早是从血清中发现的，又名血清素，广泛存在于哺乳动物组织中，特别在大脑皮层质及神经突触内含量很高，它也是一种抑制性神经递质。在外周组织，5-羟色胺是一种强血管收缩剂和平滑肌收缩刺激剂。5-HT作为神经递质，主要分布于松果体和下丘脑，可能参与痛觉、睡眠和体温等生理功能的调节。中枢神经系统5-HT含量及功能异常可能与精神病和偏头痛等多种疾病的发病有关。2、多肽及蛋白质激素由垂体、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）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。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。脑垂体分泌的激素主要有，如促甲状腺激素（TSH）、促肾上腺皮质激素（ACTH）、促黄体生成激素（LH）、促卵泡成熟激素（FSH）、生乳素（PRH）、生长激素（GH）、促黑激素（MSH）、促脂解素（LPH）、内啡肽等。促甲状腺激素（TSH）由α及β两条肽链（或称亚基）通过非共价键组合而成的糖蛋白激素。TSH与促性腺激素的α-亚基相同而β-亚基各异。它促进甲状腺增生，加强该腺合成和分泌甲状腺激素。体内甲状腺激素分泌不足时，解除其对垂体前叶的负反馈作用，则TSH分泌增强，导致甲状腺肥大。促甲状腺激素释放激素（TRH）三肽，由下丘脑分泌，直接刺激垂体前叶TSH的生成和释放。促肾上腺皮质激素（ACTH）

三十九肽，促进肾上腺皮质的增生和肾上腺皮质激素的生成及分泌。不同种属动物的ACTH的1～24和34～39位氨基酸残基是基本相同的，研究证明此三十九肽1～24顺序为生物活性所必需，并已人工合成此二十四肽，其生理活性与天然ACTH的相同。第25～33顺序则为种属差异的部分及决定免疫特异性的区域。ACTH是α-促黑激素的前体。ACTH临床上可用于治疗某些胶原性疾病、痛风、支气管哮喘等。垂体促性腺激素

包括促黄体生成激素（LH）〔又称促间质细胞激素（ICSH）〕与促卵泡成熟激素（FSH）。LH与FSH都是由α-及β-亚基所组成的糖蛋白激素。两者协调作用，促进性腺的正常发育与性激素的合成和分泌。LH对雌性可促使排卵，促进黄体生成并分泌孕酮；对雄性，则促使间质细胞发育，刺激睾丸分泌雄激素。FSH刺激卵巢或睾丸中卵子或精子的生成。生长激素（GH）

含有两个二硫键的单条肽链的蛋白质激素。人类GH由191个氨基酸残基组成，与其他脊椎动物的GH相比，约有1／3氨基酸顺序不同。它具有促进动物生长和发育的功能，并有种属特异性，如猪、牛、羊等的GH对灵长类并不呈现明显的促生长效应。其生物效应包括增加葡萄糖进入细胞的通透性和氧化作用；对糖代谢有抗胰岛素作用，促进糖原异生，使血糖升高；促进脂解作用，使血浆游离脂肪升高；促进脱氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白质的合成；刺激软骨、骨骼、肌肉和淋巴细胞的增生，并加强垂体其他激素的影响。幼年期如GH分泌减退，则妨碍生长发育，引起身材异常矮小的“侏儒症”；若GH分泌过盛会引起巨人症，成年人则引起肢端肥大。垂体前叶分泌GH的活动是受下丘脑内调节肽的双重控制，刺激GH释放的称生长激素释放激素，抑制GH释放的称生长激素释放抑制激素。生乳素（PRH）

含3个二硫键的单条肽链的蛋白质激素。人的PRH由199个氨基酸残基组成，牛、羊、猪等的PRH分子骨架与氨基酸残基数目基本相同，排列顺序有所差异。在哺乳类动物中，其重要的生理功能是促进乳腺生长与发育，还能刺激卵巢黄体分泌孕酮，因而与妊娠有关。怀孕期间PRH的分泌增多，引起乳腺增生，授乳期间，它的分泌更盛，促进乳汁的生成和分泌。禽类如鸽的PRH，则刺激嗉囊（类似于哺乳类的“乳房”）生长。育雏期间，它加速嗉囊发育与“鸽乳”吐泌。PRH对大白鼠等啮齿动物的黄体功能有调节作用。在人体，PRH分泌过盛会引起乳溢和性功能减退，它也能抑制动物的性行为，加强哺育、抚爱幼仔的行为与禽类的筑窝与赖窝行为。两栖类与硬骨鱼的垂体也分泌此蛋白激素。硬骨鱼的PRH参与调控体液平衡。β-促脂解素（β-LPH）仅有微弱促脂肪水解的作用，实际上它是β-促黑激素与内啡肽的前体。羊与猪的β-LPH为九十一肽，牛的为九十三肽，人的为八十九肽。β-内啡肽为三十一肽，即β-LPH的羧端区顺序，具有吗啡样镇痛效应及影响情绪与运动的活性肽，如注射入大白鼠脑室可引起该动物长时间处于僵直状态。α-促黑激素（α-MSH）与β-促黑激素（β-MSH）分别为十三肽与十八肽，主要由垂体中间部分泌。它们的前体则分别为ACTH与β-LPH。两种促黑激素的活性中心区域（-甲硫-谷-组-苯丙-精-色-甘）相同。它们刺激两栖类、爬虫类等动物的黑色素细胞中色素微粒的弥散分布，从而加深皮肤的色泽。内啡肽内啡肽（endorphin）亦称安多芬或脑内啡，是一种内成性（脑下垂体分泌）的类吗啡生物化学合成物激素。它是由脑下垂体和脊椎动物的丘脑下部所分泌的氨基化合物(肽)。它能与吗啡受体结合，产生跟吗啡、鸦片剂一样有止痛和欣快感。等同天然的镇痛剂。利用药物可增加脑内啡的分泌效果。当机体有伤痛刺激时，内源性肽被释放出来以对抗疼痛。在内腓肽的激发下，人的身心处于轻松愉悦的状态中，免疫系统实力得以强化，并能顺利入梦，消除失眠症。内腓肽也被称之为“快感荷尔蒙”或者“年轻荷尔蒙”，意味这种荷尔蒙可以帮助人保持年轻快乐的状态。（2）下丘脑激素下丘脑激素（hypothalamichormones）是下丘脑不同类型的神经核团的细胞产生的一系列肽类激素的总称。它们能有效地调节控制垂体前叶各种激素的合成和分泌，由此而控制全身的一些主要的内分泌腺的活动。已知有10种，如：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。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。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。（二）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。1、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。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。功能糖皮质激素调节糖代谢：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。盐皮质激素调节水盐代谢：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。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。

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。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。6.2植物激素概念：