生物化学激素专家讲座

一、概述

激素是生物体内特殊组织或腺体产生，直接分泌到体液中，经过体液运输到特定作用部位，从而引发特殊激动效应一群微量有机化合物。能够把这类化合物看成体内“化学信息”。

生物化学激素专家讲座第1页激素分泌平衡

在正常情况下，生物体内各种激素作用是相互平衡，而且伴随体内外环境改变而增减，以适应环境改变。有些激素分泌和作用还伴随个体发育阶段而改变。假如任何一个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效，影响机体正常发育和健康，甚至引发死亡。

生物化学激素专家讲座第2页激素化学本质

激素按其化学本质能够分为3类：①含氮激素，包含蛋白质、多肽、氨基酸衍生物。②甾醇类激素，也叫固醇类激素。③脂肪酸衍生物激素。

生物化学激素专家讲座第3页二、激素合成

多肽激素合成路径就是蛋白质合成路径，经过基因转录、翻译而合成。许多多肽激素是以其前体形式合成。这些前体都是较大蛋白质，称为“原激素”（prohormone）。就像酶原活化一样，原激素经过蛋白酶切割，才加工成份子量较小含有生物活性激素。值得注意是，有些激素存在于另一个激素当中。(多肽激素合成)生物化学激素专家讲座第4页几个多肽激素前体一级结构示意ACTH：促肾上腺皮质激素CLIP：肾上腺皮质激素样中间肽MSH：促黑素细胞激素生物化学激素专家讲座第5页牛ACTH－β－LPH前体及其断裂产物结构示意图LPH：脂肪酸释放激素生物化学激素专家讲座第6页甲状腺激素三碘甲腺原氨酸（T3）甲状腺素（T4）（Thyroxine）生物化学激素专家讲座第7页甲状腺激素合成Ⅰ

甲状腺（thyroid）是体内吸收碘能力最强组织，能将体内70%～80%碘浓集于其中。在甲状腺过氧化物酶（thyroidperoxidase，TPO）及过氧化氢作用下，碘离子被氧化成活性碘（可能是I2、I+或酶-次碘酸复合物EOI），活性碘与甲状腺球蛋白（TBG）中酪氨酸残基反应产生一碘酪氨酸残基及二碘酪氨酸残基。

TBG分子是一个含有两个亚基糖蛋白，分子量约660,000，约含120～130个酪氨酸残基，其中仅25个左右残基能发生碘化反应。生物化学激素专家讲座第8页甲状腺激素合成Ⅱ

碘化TBG分子在二硫键、离子键和氢键等作用下形成卷曲螺旋状二级结构，这么使碘化酪氨酸残基相互靠近。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，它再与相邻碘化酪氨酸反应生成醌醚中间体，生成甲状腺素前体。最终经过甲状腺球蛋白水解形成三碘甲腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4）。生物化学激素专家讲座第9页甲状腺激素合成II生物化学激素专家讲座第10页肾上腺素合成

肾上腺素及正肾上腺素（即去甲肾上腺素）是由肾上腺髓质合成和分泌，其生物合成前体是酪氨酸。生物化学激素专家讲座第11页固醇类激素合成

各种固醇类激素（steroidhormone）生物合成都是从胆固醇开始。而固醇（sterol）又是由乙酰CoA开始经异戊二烯合成。乙酰CoA生物化学激素专家讲座第12页胆固醇结构式（cholesterol）生物化学激素专家讲座第13页固醇类激素合成生物化学激素专家讲座第14页脂肪族激素（前列腺素）

前列腺素（prostaglandin，PG）是一类结构相同、含有生物活性物质总称，当前已发觉了几十种，它们基本结构为含有一个环戊烷及两个脂肪族侧链二十碳脂肪酸，即前列腺烷酸。

因为环戊烷上双键位置或取代基不一样，能够将已知前列腺素分为E、F、A、B四大类。各种前列腺素在侧链上C15处都有一个羟基。除了戊环上区分外，侧链上还有双键数目、位置区分。生物化学激素专家讲座第15页前列腺素生物合成生物化学激素专家讲座第16页脂肪族激素（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指是C9上羟基构型。生物化学激素专家讲座第17页前列腺素前体是脂肪酸生物化学激素专家讲座第18页三、主要激素举例激素功效研究方法：切除试验动物激素分泌器官，观察有何影响；补充对应激素，观察有何影响。生物化学激素专家讲座第19页氨基酸衍生物激素（肾上腺激素作用

）

肾上腺素在生理上作用与交感神经兴奋效果很相同，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生理效应，如心跳加紧，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。生物化学激素专家讲座第20页肾上腺素与正肾上腺素作用比较生物化学激素专家讲座第21页麻黄素

我国特产药材麻黄所含麻黄碱，其化学结构和生理功效都与肾上腺素相同，在药品上能够代替肾上腺素，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生物化学激素专家讲座第22页甲状腺激素作用

甲状腺激素包含甲状腺素和三碘甲腺原氨酸，它们作用是刺激糖、蛋白质、脂肪和盐代谢，促进机体生长发育和组织分化，对中枢神经系统、循环系统、造血过程以及肌肉活动等都有显著作用。总表现是增强机体新陈代谢，引发耗氧量及产热量增加，并促进智力与体质发育。生物化学激素专家讲座第23页甲状腺激素过多或不足引发病症

甲状腺素分泌过多会引发突眼性甲状腺肿（甲亢）；成人甲状腺激素分泌不足，会引发粘液性水肿，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”。有些地域因为缺乏碘而引发地方性甲状腺肿。生物化学激素专家讲座第24页主要多肽类激素

下丘脑、垂体、胰脏中胰岛α和β细胞、甲状旁腺等分泌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。

垂体在神经系统控制下，调整着全身各种内分泌腺，是各种内分泌腺推进者。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，后叶所分泌激素是由下丘脑合成，再经血液带到后叶。生物化学激素专家讲座第25页垂体前叶激素

生长激素（growthhormone）是一个蛋白质。不一样动物生长激素分子量从0到50000不等，人生长激素分子量为21500，由191个氨基酸残基组成。

(生长激素)生物化学激素专家讲座第26页生长激素作用

生长激素刺激骨及软骨生长，促进粘多糖（糖胺聚糖）及胶原合成，它还影响蛋白质、糖类、脂质代谢，最终影响体重和身高增加。幼年动物若生长激素分泌不足，则生长矮小，儿童若生长激素分泌不足就成为“侏儒”，但智力不受影响。若生长激素分泌过多，则过分高大，称为巨人症。成年动物（即在骨干、骨骺停顿生长之后），若发生垂体机能亢进，因骨干不能对称生长，某一部分骨骼畸形生长，则患肢端肥大症。

生物化学激素专家讲座第27页垂体前叶激素

促甲状腺激素（thyroid-stimulatinghormone，TSH）是一个糖蛋白，牛TSH由一个分子量13600α亚基及一个分子量为14700β亚基组成。TSH功效是促进甲状腺发育及甲状腺激素分泌，从而影响全身代谢。TSH分泌受到下丘脑分泌促甲状腺激素释放因子促进。

(促甲状腺激素)生物化学激素专家讲座第28页垂体中叶激素

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分泌受下丘脑分泌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调控。

人患阿狄森氏病时，MSH和ACTH（促肾上腺皮质激素）分泌都过多，使皮肤中色素从容。(促黑素细胞激素)生物化学激素专家讲座第29页垂体后叶激素

催产素能使各种平滑肌收缩（尤其是子宫肌肉），含有催产及使乳腺排乳作用。

(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，并有降低排尿作用。(加压素)生物化学激素专家讲座第30页催产素和加压素结构C端为酰胺加压素氨基酸序列催产素氨基酸序列生物化学激素专家讲座第31页下丘脑激素（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

生物化学激素专家讲座第32页脑肽

脑肽是在脑和神经中枢中发觉一些含有激素活性肽，如内啡肽、脑腓肽、睡眠肽等。睡眠肽在脑中积累与高等动物睡眠要求相关，趋光肽能改变一些生物避光习性。内啡肽和脑啡肽都含有类吗啡作用。生物化学激素专家讲座第33页内啡肽和脑啡肽α、β、γ－内啡肽（endorphin）一级结构分别相当于β－LPH61～67，61～91，61～77氨基酸序列，它们有很强类吗啡活性。

Met－及Leu－脑啡肽也含有类吗啡作用。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，使试验动物发生十分显著反应：引发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行为。生物化学激素专家讲座第34页胰岛分泌激素

胰岛素（insulin）是胰岛β细胞基因表示出来产物，刚翻译出来是前胰岛素原，经专一性蛋白酶水解，失去N端富含疏水性氨基酸肽段（由20～30个氨基酸残基组成信号肽）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C肽，最终形成含有很高活性胰岛素。胰岛素由两条肽链组成，含51个氨基酸残基。

（胰岛素）生物化学激素专家讲座第35页前胰岛素原活化信号序列前胰岛素原胰岛素原胰岛素

Preproinsulinproinsulininsulin生物化学激素专家讲座第36页胰岛素作用

胰岛素能提升组织摄取葡萄糖能力，另首先抑制肝糖原分解，并促进肝糖原及肌糖原合成。所以胰岛素有降低血糖作用。在正常情况下，当出现血糖增高信号时，胰岛素分泌在短时间内增加；而当出现血糖过低信号时，肾上腺素、胰高血糖素（还有糖皮质激素和生长激素）分泌增多，促进血糖增加。当胰岛受到严重破坏，胰岛素分泌量显著降低时，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。

生物化学激素专家讲座第37页胰岛分泌激素

胰高血糖素是胰岛α细胞分泌多肽激素，由29个氨基酸残基组成。胰高血糖素含有促进肝糖原分解，增高血糖作用。

（胰高血糖素）生物化学激素专家讲座第38页主要固醇类激素

各种固醇类激素分别是妊娠烃（孕烃）、雄烃或雌烃衍生物，上述3种烃核结构均为带有不一样侧链基团环戊烷多氢菲衍生物。

孕烃（含21碳）雄烃（含19

碳）雌烃（含18

碳）生物化学激素专家讲座第39页肾上腺皮质激素

肾上腺皮质激素是孕烃衍生物，7种皮质激素都含有21个碳原子。皮质激素按其生理功效能够分为糖皮质激素和盐皮质激素两类，这两类激素化学结构相同，其调整糖代谢及水盐代谢生理活性有所交叉。生物化学激素专家讲座第40页皮质激素普通结构式生物化学激素专家讲座第41页7种肾上腺皮质激素生物化学激素专家讲座第42页卵泡雌激素结构

雌二醇是卵泡激素最主要一个，它活性最高，雌二醇、雌三醇和雌酮在体内能够互变。

18碳生物化学激素专家讲座第43页雌激素主要生理功效

雌激素主要生理功效为：促进雌性动物性器官发育，使子宫肥大、动情、发生性欲，促进副性器官（乳腺）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。

生物化学激素专家讲座第44页孕激素结构孕酮在体内可还原成无活性孕二醇。21碳生物化学激素专家讲座第45页雄性性激素

睾丸间质细胞分泌雄激素为睾酮，这是体内最主要雄激素。它主要代谢产物是雄酮和脱氢异雄酮。肾上腺皮质也分泌一个雄激素，称为肾上腺雄酮。生物化学激素专家讲座第46页雄性性激素结构19碳生物化学激素专家讲座第47页雄激素功效

雄激素生理功效为：促进雄性器官发育，促进精子生成和第二性征显现，并维持雄性特征。阉割公畜、公禽睾丸，阻止其雄激素产生，能够显著地减慢代谢氧化过程，从容体脂，到达育肥目标。生物化学激素专家讲座第48页雄激素和雌激素平衡

不论雄性和雌性动物体内都存在着一定百分比雄激素和雌激素，雄性动物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雄激素。生物化学激素专家讲座第49页脂肪族激素

前列腺素广泛存在于哺乳动物各种组织中（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）组织中也发觉有不一样种类前列腺素或前列腺素前体。不过除了在人和羊精液中含量较高外（人：300μg/ml），在其它组织中含量均很低（约1μg/ml）。（前列腺素）生物化学激素专家讲座第50页前列腺素作用

近几十年来研究发觉，前列腺素是人体中分布最广、效应最大生物活性物质之一。同一个前列腺素在不一样组织中作用不一样，同一个组织对不一样前列腺素反应也不一样。前列腺素在机体内，并不作为激素起作用，而是经过对一些激素调整来起作用。在机体各组织中，前列腺素是腺苷酸环化酶抑制剂或激活剂。生物化学激素专家讲座第51页3种主要前列腺素生物学作用比较功效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无作用生物化学激素专家讲座第52页四、激素作用机制研究激素作用普通机理

激素必须经过与受体相结合而发挥作用。受体能够分为两类，一类存在于细胞质膜上，一类存在于细胞内部，激素受体都是蛋白质。蛋白质、多肽类激素和前列腺素普通是首先与靶细胞质膜上受体结合，经过受体构象改变，改变膜内侧某种酶活性，此酶催化反应产生一个可移动化学物质，这种化学物质又能够调整其它酶活性，从而造成一系列生理生化效应。生物化学激素专家讲座第53页激素作用普通机理

细胞内因激素作用而产生这种可移动化学物质称为第二信使。现在了解第二信使有cAMP、cGMP、肌醇三磷酸、二酰甘油、钙离子等。类固醇激素能经过细胞膜进入细胞内，这类激素受体存在于细胞内，类固醇激素与细胞内受体结合后，进入细胞核，调整基因表示，产生激素作用效应。生物化学激素专家讲座第54页膜受体经过腺苷酸环化酶作用路径

这种作用反应快（几分钟），经过生成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。这类激素常引发各种生理效应。生物化学激素专家讲座第55页肾上腺素作用机理

当肾上腺素以10－8～10－10mol/L浓度抵达肝细胞表面时，快速地与肝细胞表面肾上腺素受体结合，使受体发生构象改变，激活膜内侧腺苷酸环化酶，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，葡萄糖进入糖酵解路径。

在整个反应过程中，信号经逐层放大，放大了300万倍，这种作用称为级联放大。

生物化学激素专家讲座第56页激素经过形成cAMP作用路径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结合亚基。无激素时，几乎全部G蛋白都处于无活性GDP结合状态。有激素时，G蛋白发生构象改变，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，它迟缓地水解GTP成为GDP，G蛋白恢复无活性状态。生物化学激素专家讲座第57页激素经过形成cAMP作用路径生物化学激素专家讲座第58页β－肾上腺素受体结构图含有7个跨膜α螺旋区生物化学激素专家讲座第59页钙及肌醇三磷酸路径DAG：二酯酰甘油PS：磷脂酰丝氨酸生物化学激素专家讲座第60页I

P3及DAG形成生物化学激素专家讲座第61页钙调蛋白作用方式

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复合物能够以两种方式调整代谢：①直接刺激靶酶活性；②经过活化依赖于Ca2+-CaM复合物蛋白激酶起作用。生物化学激素专家讲座