生物化学第17章激素课件

第17（Hormones）一、概述二、激素的合成与分泌三、重要激素举例四、激素的作用机制研究五、激素分泌的调节六、植物激素七、昆虫激素一、概述激素是生物体内特殊组织或腺体产生的，直接分泌到体液中，通过体液运送到特定作用部位，从而引起特殊激动效应的一群微量的有机化合物。可以把这类化合物看成体内的“化学信息”。

激素分泌的平衡在正常情况下，生物体内各种激素的作用是相互平衡的，并且随着体内外环境的改变而增减，以适应环境的变化。有些激素的分泌和作用还随着个体的发育阶段而变化。如果任何一种内分泌腺机能发生亢进或减退，都会破坏这种平衡，扰乱正常代谢及生理功能，影响机体的正常发育和健康，甚至引起死亡。

二、激素的合成多肽激素的合成途径就是蛋白质的合成途径，通过基因的转录、翻译而合成。许多多肽激素是以其前体的形式合成的。这些前体都是较大的蛋白质，称为“原激素”（prohormone）。就像酶原活化一样，原激素经过蛋白酶的切割，才加工成分子量较小的具有生物活性的激素。值得注意的是，有些激素存在于另一种激素当中。(多肽激素的合成)几种多肽激素前体的一级结构示意ACTH：促肾上腺皮质激素CLIP：肾上腺皮质激素样中间肽MSH：促黑素细胞激素牛ACTH－β－LPH前体及其断裂产物的结构示意图LPH：脂肪酸释放激素甲状腺激素三碘甲腺原氨酸（T3）甲状腺素（T4）（Thyroxine）甲状腺激素的合成Ⅱ

碘化的TBG分子在二硫键、离子键和氢键等作用下形成卷曲螺旋状的二级结构，这样使碘化酪氨酸残基互相接近。在甲状腺过氧化物酶作用下，一个碘化酪氨酸残基失去两个电子成为醌式带正电荷化合物，它再与相邻的碘化酪氨酸反应生成醌醚中间体，生成甲状腺素的前体。最后通过甲状腺球蛋白的水解形成三碘甲腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4）。甲状腺激素的合成II固醇类激素的合成

各种固醇类激素（steroidhormone）的生物合成都是从胆固醇开始的。而固醇（sterol）又是由乙酰CoA开始经异戊二烯合成的。乙酰CoA胆固醇的结构式（cholesterol）固醇类激素的合成前列腺素的生物合成脂肪族激素（前列腺素）

E1和F1α两种前列腺素是从Δ8,11,14-二十碳三烯酸衍生而来；而E2和F2α则是从Δ5,8,11,14-二十碳四烯酸衍生而来。α指的是C9上羟基的构型。前列腺素的前体是脂肪酸氨基酸衍生物激素（肾上腺激素的作用

）肾上腺素在生理上的作用与交感神经兴奋的效果很相似，可使血管收缩、心脏活动加强，血压急剧上升。在动物可看到类似于格斗和逃跑状态时的生理效应，如心跳加快，血压升高，血液由皮肤和胃肠道向骨骼肌转移等，其它效应有竖毛、支气管扩张、瞳孔散大和胃肠道弛缓以及肝糖原被动员和血糖水平升高等。肾上腺素与正肾上腺素的作用比较麻黄素我国特产的药材麻黄所含的麻黄碱，其化学结构和生理功能都与肾上腺素相似，在药物上可以代替肾上腺素，这类物质称为拟肾上腺素。麻黄素肾上腺素甲基苯丙胺冰毒甲状腺激素过多或不足引起的病症甲状腺素分泌过多会引起突眼性甲状腺肿（甲亢）；成人甲状腺激素分泌不足，会引起粘液性水肿，出现性机能和记忆力减退等症状（甲减）；幼年时甲状腺激素分泌不足，则会因生长发育受阻而得“呆小病”。有些地区由于缺乏碘而引起地方性甲状腺肿。重要的多肽类激素

下丘脑、垂体、胰脏中胰岛的α和β细胞、甲状旁腺等分泌的激素都是多肽或蛋白质。粘膜、胎盘、肾脏和胸腺等器官也分泌一些多肽、蛋白质类激素。

垂体在神经系统的控制下，调节着全身各种内分泌腺，是各种内分泌腺的推动者。高等动物体内有一大部分激素属于“下丘脑神经内分泌体系”。

垂体分为前叶、后叶及中叶3部分，前叶和中叶能自行合成激素，后叶仅贮存和分泌激素，后叶所分泌的激素是由下丘脑合成，再经血液带到后叶的。垂体前叶激素

促甲状腺激素（thyroid-stimulatinghormone，TSH）是一种糖蛋白，牛的TSH由一个分子量13600的α亚基及一个分子量为14700的β亚基组成。TSH的功能是促进甲状腺的发育及甲状腺激素分泌，从而影响全身代谢。TSH的分泌受到下丘脑分泌的促甲状腺激素释放因子的促进。

(促甲状腺激素)垂体中叶激素垂体中叶分泌促黑素细胞激素（melanocytestimulatinghormone，MSH），MSH有α和β两种，均为直链多肽类激素。MSH的分泌受下丘脑分泌的促黑素细胞激素释放因子及促黑素细胞激素释放抑制因子的调控。

人患阿狄森氏病时，MSH和ACTH（促肾上腺皮质激素）的分泌都过多，使皮肤中色素沉着。(促黑素细胞激素)垂体后叶激素催产素能使多种平滑肌收缩（特别是子宫肌肉），具有催产及使乳腺排乳的作用。

(催产素)加压素也称为抗利尿激素，它能使小动脉收缩，从而增高血压，并有减少排尿的作用。(加压素)催产素和加压素的结构C端为酰胺加压素氨基酸序列催产素氨基酸序列下丘脑激素（1）促甲状腺激素释放因子（2）促黄体生成激素释放因子（3）促肾上腺皮质激素释放因子（4）生长激素释放抑制因子

脑肽脑肽是在脑和神经中枢中发现的一些具有激素活性的肽，如内啡肽、脑腓肽、睡眠肽等。睡眠肽在脑中的积累与高等动物的睡眠要求有关，趋光肽能改变某些生物避光的习性。内啡肽和脑啡肽都具有类吗啡作用。内啡肽和脑啡肽α、β、γ－内啡肽（endorphin）的一级结构分别相当于β－LPH的61～67，61～91，61～77的氨基酸序列，它们有很强的类吗啡活性。

Met－及Leu－脑啡肽也具有类吗啡作用。Met－脑啡肽：Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu－脑啡肽：Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu。

向脑室中注射内啡肽，使实验动物发生十分显著的反应：引起全身在几小时内深度地失去痛觉。这些效应在几小时后会消失，动物重新表现出正常的行为。胰岛分泌的激素胰岛素（insulin）是胰岛β细胞基因表达出来的产物，刚翻译出来是前胰岛素原，经专一性的蛋白酶水解，失去N端富含疏水性氨基酸的肽段（由20～30个氨基酸残基组成的信号肽）而成为胰岛素原，胰岛素原再经肽酶激活，失去约30个氨基酸残基组成的C肽，最后形成具有很高活性的胰岛素。胰岛素由两条肽链组成，含51个氨基酸残基。

（胰岛素）前胰岛素原的活化信号序列前胰岛素原胰岛素原胰岛素

Preproinsulinproinsulininsulin胰岛素的作用胰岛素能提高组织摄取葡萄糖的能力，另一方面抑制肝糖原分解，并促进肝糖原及肌糖原的合成。因此胰岛素有降低血糖的作用。在正常情况下，当出现血糖增高的信号时，胰岛素的分泌在短时间内增加；而当出现血糖过低的信号时，肾上腺素、胰高血糖素（还有糖皮质激素和生长激素）的分泌增多，促进血糖增加。当胰岛受到严重破坏，胰岛素分泌量显著减少时，血糖增高，尿中有糖排出，发生糖尿病。若胰岛机能亢进，则出现血糖过低现象。

胰岛分泌的激素胰高血糖素是胰岛α细胞分泌的多肽激素，由29个氨基酸残基组成。胰高血糖素具有促进肝糖原分解，增高血糖的作用。

（胰高血糖素）重要的固醇类激素各种固醇类激素分别是妊娠烃（孕烃）、雄烃或雌烃的衍生物，上述3种烃核的结构均为带有不同侧链基团的环戊烷多氢菲的衍生物。

孕烃（含21碳）雄烃（含19

碳）雌烃（含18

碳）肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素是孕烃的衍生物，7种皮质激素都含有21个碳原子。皮质激素按其生理功能可以分为糖皮质激素和盐皮质激素两类，这两类激素的化学结构相似，其调节糖代谢及水盐代谢的生理活性有所交叉。皮质激素的一般结构式7种肾上腺皮质激素卵泡雌激素的结构

雌二醇是卵泡激素最重要的一个，它的活性最高，雌二醇、雌三醇和雌酮在体内可以互变。

18碳雌激素的主要生理功能雌激素的主要生理功能为：促进雌性动物性器官的发育，使子宫肥大、动情、发生性欲，促进副性器官（乳腺）的发育及产生月经等。卵巢切除后，输卵管、子宫、乳腺等器官即行萎缩。

孕激素的结构孕酮在体内可还原成无活性的孕二醇。21碳雄性性激素睾丸的间质细胞分泌的雄激素为睾酮，这是体内最重要的雄激素。它的主要代谢产物是雄酮和脱氢异雄酮。肾上腺皮质也分泌一种雄激素，称为肾上腺雄酮。雄性性激素的结构19碳雄激素的功能雄激素的生理功能为：促进雄性器官的发育，促进精子生成和第二性征的显现，并维持雄性特征。阉割公畜、公禽的睾丸，阻止其雄激素的产生，可以显著地减慢代谢氧化过程，沉着体脂，达到育肥的目的。雄激素和雌激素的平衡不论雄性和雌性动物体内都存在着一定比例的雄激素和雌激素，雄性动物的肾上腺皮质及睾丸除了产生雄激素外，也能产生雌激素；雌性动物的肾上腺皮质及卵巢也能产生雄激素和雌激素。这两类激素之间存在着一定的平衡。在雄性中，平衡偏向于雄激素方面，在雄畜尿中排出较多的雌激素；而在雌性中，平衡偏向于雌激素，在雌畜尿中排出较多的雄激素。脂肪族激素前列腺素广泛存在于哺乳动物的各种组织中（如前列腺、子宫内膜、卵巢和脐带等），一些植物（如海藻、香蕉、甘蔗和椰子等）组织中也发现有不同种类的前列腺素或前列腺素前体。不过除了在人和羊的精液中含量较高外（人：300μg/ml），在其它组织中含量均很低（约1μg/ml）。（前列腺素）前列腺素的作用近几十年来的研究发现，前列腺素是人体中分布最广、效应最大的生物活性物质之一。同一种前列腺素在不同组织中作用不同，同一种组织对不同的前列腺素反应也不同。前列腺素在机体内，并不作为激素起作用，而是通过对某些激素的调节来起作用。在机体各组织中，前列腺素是腺苷酸环化酶的抑制剂或激活剂。3种主要前列腺素生物学作用的比较功能PGEPGFPGA血管扩张＋＋＋＋－－－＋＋＋＋心输出量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋子宫活动－－－＋＋＋0输尿管运动－－－＋＋＋0胃肠道运动＋＋＋＋＋＋0胃液分泌－－－－0－－支气管扩张＋＋＋＋－－－0神经系统－－－－0抗脂肪分解＋＋＋00＋促进，－抑制，0无作用四、激素的作用机制研究激素作用的一般机理

激素必须通过与受体相结合而发挥作用。受体可以分为两类，一类存在于细胞质膜上，一类存在于细胞内部，激素的受体都是蛋白质。蛋白质、多肽类激素和前列腺素一般是首先与靶细胞质膜上的受体结合，通过受体的构象变化，改变膜内侧的某种酶的活性，此酶催化反应产生一种可移动的化学物质，这种化学物质又可以调节其它酶的活性，从而导致一系列的生理生化效应。激素作用的一般机理

细胞内因激素的作用而产生的这种可移动的化学物质称为第二信使。现在了解的第二信使有cAMP、cGMP、肌醇三磷酸、二酰甘油、钙离子等。类固醇激素能通过细胞膜进入细胞内，此类激素的受体存在于细胞内，类固醇激素与细胞内的受体结合后，进入细胞核，调节基因的表达，产生激素作用的效应。膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径

这种作用反应快（几分钟），通过生成cAMP而立刻作用于机体组织，大部分含氮激素都以这种方式起作用，如肾上腺素及胰高血糖素。这类激素常引起多种生理效应。肾上腺素的作用机理当肾上腺素以10－8～10－10mol/L的浓度到达肝细胞表面时，迅速地与肝细胞表面的肾上腺素受体结合，使受体发生构象变化，激活膜内侧的腺苷酸环化酶，腺苷酸环化酶催化ATP反应生成cAMP，cAMP激活蛋白激酶A，后者使磷酸化酶激酶b磷酸化，产生有活性的磷酸化酶激酶a；磷酸化酶激酶a再使磷酸化酶b磷酸化，产生有活性的磷酸化酶a，磷酸化酶a催化糖原转化成1－磷酸葡萄糖，再转变成葡萄糖，葡萄糖进入糖酵解途径。

在整个反应过程中，信号经逐级放大，放大了300万倍，这种作用称为级联放大。

激素通过形成cAMP的作用途径G蛋白（GTP结合蛋白）由α、β、γ3个亚基组成，其中α亚基是GDP或GTP的结合亚基。无激素时，几乎所有的G蛋白都处于无活性的GDP结合状态。有激素时，G蛋白发生构象变化，改与GTP结合，α亚基脱离β和γ亚基，去活化腺苷酸环化酶。G蛋白同时又是GTP酶，它缓慢地水解GTP成为GDP，G蛋白恢复无活性状态。激素通过形成cAMP的作用途径β－肾上腺素受体的结构图含有7个跨膜的α螺旋区钙及肌醇三磷酸途径DAG：二酯酰甘油PS：磷脂酰丝氨酸I

P3及DAG的形成钙调蛋白的作用方式

钙调蛋白只有与钙结合，形成Ca2+-CaM复合物后，才有生物活性。Ca2+-CaM复合物可以以两种方式调节代谢：①直接刺激靶酶的活性；②通过活化依赖于Ca2+-CaM复合物的蛋白激酶起作用。钙调蛋白的重要性受钙调蛋白调控的酶目前已知至少有15种，另外还有许多生理活动受它的协调，有人称它为细胞代谢调