生物化学课件：第7章 激素

动物激素植物激素脊椎动物激素无脊椎动物激素肽和蛋白质激素类固醇激素脂肪酸衍生物激素甲壳类激素昆虫激素激素

氨基酸衍生物激素

Classification

1激素可分为水溶性激素（如肾上腺素）和脂溶性激素（如固醇类激素）

大部分水溶性激素不进入到靶细胞里面，而是通过作用于细胞表面的受体发挥它的效应。但脂溶性激素不仅进入靶细胞，而且是在细胞核内发挥作用。

大多数激素在血液中的半衰期相当短2Hormone

激素的化学本质

ChemicalEssentialityofHormone

激素主要生理功能

PhysiologicalFunctionofHormone

3

一、Conceptandclassofhormone（一）概念

Asubstance,usuallyapeptideorsteroid,producedbyonetissueandconveyedbythebloodstreamtoanothertoeffectphysiologicalactivity,suchasgrowthormetabolism.Anyofvarioussimilarsubstancesfoundinplants,animalsandinsectsthatregulatedevelopment.4ChemicalssecretedintothebloodManyhormonessecretedbyendocrineglandsSecreteproductswithinthebodyAsopposedtoexocrineglandsthatsecreteproductsoutsidethebodyEndocrinehormoneTargetcellbloodstream内分泌腺外分泌腺靶细胞内分泌激素Endocrinecell

5副甲状腺松果腺脑下垂体甲状腺胰腺肾上腺卵巢睾丸61.甲状腺激素2.三碘甲状腺原氨酸3.降钙素4.CGRP肾上腺素、去甲肾上腺素、甾醇类皮质激素和性激素等多种

胰高血糖素,胰岛素多种甾醇类激素主要是雌性激素多种甾醇类激素主要是雄性激素前叶生长激素，促甲状腺激素，促肾上腺皮质激素，催乳激素，促黄体生成激素，促卵泡激素和脂肪酸释放激素

中叶促黑色素细胞激素

后叶

催产素和加压素（抗利尿）分泌调节控制垂体分泌的9种抑制因子和释放因子

部分特殊内分泌腺7内分泌细胞Endocrinecell制造分泌1.内分泌腺

e.g.甲状腺2.内分泌细胞

e.g.胰岛αβ细胞3.神经内分泌细胞

e.g.垂体后叶-ADH、催产素1.内分泌(endocrine):血循环2.旁分泌(paracrine):相邻扩散3.自分泌(autocrine):自身受体

内分泌系统的组织体系

EndocrineCellhormoneTargetcellphysiologicaleffect

（第一信使）

8PinealGlandPrinciplehormone:melatoninStimulatedbydarkness,inhibitedbylightReproductivematuration;bodyrhythms松果腺松果腺

9PituitaryGland垂体腺Anterior（前）:hormonesecretionofthyroid,adrenalcortex（皮质）,gonads(性腺)Posterior（后）:waterbalance,saltbalance脑下垂体

视神经交叉Hypothalamus下丘脑10Thyroid甲状腺Growth,developmentMetabolicrate

11AdrenalGlands肾上腺Cortex(皮质):Salt&carbohydratemetabolismMedulla(髓质):Emotionalarousal（情绪激动）

12Pancreas胰腺Principleproducts:Insulin(βcell),Glucagon(αcell),

somatostatin(δcell，抑生长激素)Sugarmetabolism

13GonadsPrincipleproducts:Estrogens,Progestins,AndrogensBodyDevelopment,maintenanceofreproductiveorgans性腺

雌激素孕酮雄激素14

（二）Class[类别]

Nitrogenoushormones[含氮激素类]

氨基酸衍生物激素，如甲状腺素、肾上腺素；多肽及蛋白质激素，如生长素、催产素、胰岛素；Steroid[类固醇激素]

肾上腺皮质激素，性激素Derivativesoffattyacid[脂肪族衍生物激素]

如前列腺素等15二、Animalhormones[动物激素]

ThyroidHormone[甲状腺素]

Adrenaline[肾上腺素]

5-羟色胺（一）AAderivativeshormones[氨基酸衍生物激素]161、Thyroidhormone[甲状腺素]

甲状腺素（T4）

三碘甲腺原氨酸（T3）

甲状腺分泌

17（1）Structure三碘甲腺原氨酸（3,5,3´-三碘甲腺原氨酸，简称T3）

甲状腺素（3,5,3´,5´-四碘甲腺原氨酸，简称T4）18（2）Biosynthesis

二分子二碘Tyr作用形成甲状腺素（T4）

一碘TyrTyr+活性碘+活性碘

3,5-二碘TyrT4脱碘产生T3一碘Tyr和二碘Tyr连接而成T319食物碘胃肠道I-H2O2甲状腺过氧化物酶活性碘（I2）还原②碘化反应并不发生在游离Tyr，而是在甲状腺球蛋白分子中的Tyr残基。

关于生物合成的二个问题

①活性碘：

20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：

（3）Physiologicalfunction[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。

21

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。

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

甲状腺机能减退

222．Adrenaline[肾上腺素]：由肾上腺髓质分泌

肾上腺素与去甲肾上腺素的结构

（1）Structure

23Tyr羟化CO2羟化正肾上腺素（去甲肾上腺素）+CH3（由Met供给）肾上腺素Tyr羟化酶肾上腺素与去甲肾上腺素由Tyr转化而来

（2）Biosynthesis[生物合成]

24（3）Physiologicalfunction[生理功能]：大同小异

①肾上腺素主要促使肝糖原分解，使血糖增加

。肝糖原血糖（葡萄糖）

分解又能促使肌糖原分解，使乳酸增加

。肌糖原乳酸

分解去甲肾上腺素也有上述作用，但作用较弱。

25②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。（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↑。

26

3、5-羟色胺：是一种组织激素

27

这类激素包括由垂体（腺垂体、神经垂体），下丘脑、胰腺、甲状腺、甲状旁腺、胃肠和胸腺等分泌的激素。

（二）Peptideandproteinhormone[肽和蛋白质激素]

28（1）腺垂体激素：已肯定的有9种

生长激素（GH）、催乳激素（LTH）

促甲状腺素（TSH）、促卵泡激素（FSH）、体生成素（LH）

促肾上腺皮质激素（ACTH）

脂肪酸释放激素（LPH）

促黑激素（MSH）

内啡肽（endophin）

1．垂体激素：

29①生长激素（GH）和催乳激素（LTH）

化学本质：蛋白质。

不同来源的GH，Mr不同，Mr2万～5万，结构差异较大。如人的GHMr21000由191个氨基酸组成，是一条肽链的蛋白质。牛的GHMr46000，由396个氨基酸组成。

不同种属来源的GH结构不同，但有一部分序列是相同的，这相同的序列与生物功能有关。GH：30PituitaryGlandDisordersPsychosocialDwarfismGigantismGeneengineeringGH3132催乳激素（LTH）：

一条肽链的蛋白质，人的LTH约由200个氨基酸组成催乳激素中有一段氨基酸序列与生长激素相似。

功能：GH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RNA的合成，从而促进蛋白质的合成。

LTH的生理功能：刺激乳腺分泌乳汁，还能刺激黄体分泌孕酮。

33化学本质：

都是糖蛋白。都由两条多肽链组成，分别称为α－链，β－链（每条多肽链都含有糖）。比较短的一条是α－链，较长的一条是β链。也称α－亚基，β－亚基。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－链决定的。促甲状腺素（TSH）促卵泡激素（FSH）黄体生成素（LH）推测这三种激素有一个共同的祖先，即从同一个前体分子来的。

②促激素、促性腺激素

34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。雌性：促卵泡成熟、排卵和分泌雌激素。促卵泡激素：促卵泡激素和黄体生成素作用的靶是卵巢、睾丸。雄性：刺激睾丸发育，产生精子。

Physiologicalfunction[功能]：

35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。

黄体生成素：又称促间质细胞激素36ACTH是39个氨基酸组成的多肽，有种属差异生理功能：促使肾上腺皮质发育和促使肾上腺皮质分泌激素。

③促肾上腺皮质激素（ACTH）

37β-脂肪酸释放激素（β-LPH）：由91个氨基酸组成的蛋白质γ-脂肪酸释放激素（γ-LPH）：由58个氨基酸组成的蛋白质功能：促使脂肪水解，释放出脂肪酸。

ACTH族激素和β-LPH族激素很可能来源于同一个前体（ACTH-β-LPH前体）。

④脂肪酸释放激素（lipotropichormones，LPH）

38结构：

MSH有α-MSH和β-MSH，均为肽类化合物α-MSH是13肽，没有种属差异。β-MSH有种属差异，人的β-MSH是22肽，牛、羊的β-MSH是18肽。功能：促使皮肤黑色细胞分泌黑色素，使皮肤颜色加深。

思考题：

ACTH、α-MSH和β-MSH这三者的结构上有何异同？

⑤促黑激素（MSH）

39从垂体分离出的一族具有吗啡功能的小肽，有α、β、γ-三种，α-内啡肽为16肽，β-内啡肽为32肽，γ-内啡肽为17肽。

功能：镇痛

⑥内啡肽（endophin）

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过去认为催产素和升压素是神经垂体产生的，实际上并不是神经垂体产生的，而是下丘脑神经细胞分泌的，然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存和释放这二种激素的器官。

结构：

催产素（oxytocin）和升压素（也称加压素vasopressin）是含S-S键的9肽。

（2）神经垂体激素：催产素、升压素（加压素）

41催产素升压素

催产素无种属差异，升压素有种属差异.这两种激素肽链骨架相似，都为含二硫键的二十元环，差别在第3位和第8位氨基酸不相同。42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，很可能有一个共同的祖先。它们的祖先很可能是vasotocin升压催产素。

功能：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。43UterineContractions

Oxytocin

催产素++子宫收缩正反馈作用

PositiveFeedback44总结：垂体很小，但分泌的激素很多，这些激素的分泌受下丘脑的控制。

45下丘脑释放因子/抑制因子腺垂体神经垂体促激素腺体激素靶细胞催产素升压素

2、下丘脑激素

46

下丘脑至少分泌10种激素，这10种激素的化学本质都属肽类，而且是Mr较小的多肽。

促黑激素释放抑制因子

促黑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促卵泡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因子生长激素释放抑制因子（somatostatin）生长激素释放因子释放抑制因子

(RIF)释放因子

(RF)47②

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。

多肽激素的特征：

③大多数激素在血液中的半衰期相当短①许多激素的第一个氨基酸往往是焦谷氨酸，C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。481975年有人从猪脑中分离出两种具有吗啡活性的肽:Leu-脑啡肽:H3+N-Tyr-Gly-Gly-phe-Leu-COO-

功能：镇痛

Met-脑啡肽:H3+N-Tyr-Gly-Gly-phe-Met-COO-

3．脑肽

49褪黑色素激素（melatonin）:

松果体分泌结构：N-乙酰-5-甲氧色胺Melatonin:FormedprincipallyinpinealglandSynthesiscontrolledbylight,amongotherfactorsInducesskinlighteningSuppressesovarian卵巢functionPossibleuseinsleepdisorders50生长激素释放抑制因子（1）胰岛素（insulin）

4．胰岛素和胰高血糖素

5152②促进蛋白质及脂类的合成代谢。

糖原葡萄糖CO2+H2OInsulin功能：

①促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧化，降低血糖。

③

GeneengineeringInsulin

53结构：29肽

功能：在许多方面与胰岛素相反。

①主要促使肝糖原分解，使血糖↑

②促使脂肪分解。

（2）胰高血糖素（glucagon）

54思考题：哪些激素与维持血糖的水平有关？

55（1）甲状旁腺激素（PTH）

结构：蛋白质激素，有种属差异。

功能：靶器官是骨和肾脏血钙↑，血磷↓。

5．甲状旁腺激素和降钙素

56结构：由32个氨基酸组成的多肽

功能：靶器官也是骨和肾脏血钙↓血磷↓

（2）降钙素（CT）

57

甲状旁腺激素：血钙↑，血磷↓

降血钙素：血钙↓，血磷↓

1,25-二羟胆钙化醇：血钙↑，血磷↑

58

肠胃道激素

绒毛膜促性腺激素：HCG用于检测受孕

胸腺素：控制幼儿T淋巴细胞的发育其它的肽和蛋白质激素：59由肾上腺皮质分泌，主要有7种，它们是环戊烷多氢菲的衍生物。

皮质激素一般结构式（三）类固醇激素

1．肾上腺皮质激素

60

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。

主要功能：①调节糖代谢，抑制糖的氧化，促使蛋白质转化为糖，升高血糖。②可减轻过敏反应，减轻炎症。

（1）糖皮质激素

包括皮质酮、皮质醇和可的松

61

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。

主要生理功能：促使体内保留钠，排出钾（保钠排钾），调节水盐代谢。

（2）盐皮质激素

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强。

62

卵泡激素黄体激素(孕酮)主要由卵巢产生，但人类的胎盘、肾上腺皮质和睾丸也产生少量雌激素。

2．性激素类：（1）雌（性）激素

63雌二醇雌三醇雌酮①卵泡（激）素：雌二醇，雌三醇、雌酮，可看作雌烃的衍生物。64生理功能：促进女性器官发育、排卵。

雌二醇雌酮雌三醇雌二醇活性最高65孕酮②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，抑制动情，对全身代谢也有显著影响。

66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。

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。

（2）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

67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对全身代谢也有影响68前列腺烷酸

所有的PG在C-13和C-14之间有1个反式双键，C-15有1个羟基。（四）脂肪酸衍生物激素前列腺素(prostaglandin,PG）

前列腺烷酸

69PGFα

（天然的）PGFβ（化学合成）PGAPGBPGE70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殖、心血管、呼吸和消化及神经系统等均有作用，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产。

公羊精囊中含有高活性的前列腺素合成酶，可用于合成前列腺素71

激素可分为水溶性激素（如肾上腺素）和脂溶性激素（如固醇类激素）。

大部分水溶性激素不进入到靶细胞里面，而是通过作用于细胞表面的受体发挥它的效应。但脂溶性激素不仅进入靶细胞，而且是在细胞核内发挥作用。72靶细胞膜上或靶细胞内有激素的受体

三、激素的作用机理

激素为什么只对“靶”起作用？73激素的受体（receptor）1.化学本质2.存在部位蛋白质靶细胞质膜靶细胞内靶细胞质膜和靶细胞内激素与受体的关系很像酶与底物的关系743.特点（1）高度的特异性（2）高度的亲和（3）结合的可逆性（4）生物学效应激素1-受体1非共价键结合（可逆）和结合量成正比

1.血中激素的量

2.靶细胞上的受体的量

3.激素与受体的亲和力激素的受体（receptor）75激素的作用机理[Actionmechanismofhormone]

通过cAMP而起作用磷脂酰肌醇途径活化酪氨酸激酶途径激素诱导酶的合成

76通过cAMP而起作用

Theadenylyl

cyclase

SignalingPathway77G蛋白ATPcAMP无活性的蛋白激酶有活性的蛋白激酶蛋白质磷酸化酶酶或蛋白质酶－或蛋白质－PPPi磷酸酶生理效应腺苷酸环化酶

cAMP78

肾上腺素在促进糖原分解中的级联放大作用79

第二信使学说由Sutherland提出，因此他荣获1971年国际生理学诺贝尔奖金80G蛋白（Receptor）的种类G蛋白：GTP结合蛋白，依赖于GTP的调节蛋白。

α－亚基：45KDβ－亚基：35KDγ－亚基：7KDαβγGDPG－GDP（无活性状态）GTPα

G－GTP（活性状态）βγGβγGTPGDPPiH2O81

2.磷脂酰肌醇途径TheInositol–Phospholipid

SignalingPathway

82R

G蛋白磷脂酶

CDAGPKCIP4IP3HCa↑

内质网2．磷脂酰肌醇途径

PIP2：磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸DG：二脂酰甘油IP3：肌醇-1，4，5-三磷酸IP4：肌醇-1，3，4，5-四磷酸

PIP2使酶的活性发生改变酶－或蛋白质－酶或蛋白质PP改变钙调蛋白及其他钙传感器的构象→

产生生理效应838485磷脂酰肌醇（PI）+2ATPTargetProteinsare

phosphorylated(Activation)IP3bindswithreceptoronERandformsIP3-Rcomplex.OpenCa2+channelCellularresponse(Active)(Inactive)DAGactivatesKinaseCα-GTP(αsubunit-GTPcomplex,Active)Βγsubunit(Inactive)86