激素作用机制

第18章 物质代谢调节及激素的作用机制,第一节 激素的概念,什么是激素？信息？信号？激素是生物体内特定组织或腺体产生的的对某些靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。在机体的代谢过程或生理过程起调控作用。,1，含量少；在生物体某特定组织细胞产生；2，通过体液的移动被输送到其他组织中发挥作用；3，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。,激素具有以下几个特点：,一激素的分泌激素在生命活动中起着重要的作用，它使高等生物机体的细胞及组织器官既分工又合作，形成一个统一的整体。激素的分泌量随内外环境的改变而增减，正常情况下，各种激素的作用是相互平衡的。若破坏这一平衡，就会扰乱代谢影响发育和健康。,激素的分类（1）含氮激素 （蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素）多数激素（2）类固醇激素 性腺和肾上腺皮质分泌的激素（3）脂肪酸衍生物激素 （二十碳四烯酸） 前列腺素等 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。,二、激素的化学本质,第二节、激素的合成与分泌,合成途径：1）由激素的结构基因通过转录与翻译形成2）由其他物质，通过胞内存在的酶系催化合成,一、多肽、蛋白质激素合成后存储于分泌囊中 通常合成的是较大的Pr.前体多肽激素分子又称“激素原”or“原激素”。在需要时进行水解、加工、折叠形成正常的激素。,二、甲状腺 肾上腺激素是氨基酸衍生物,1甲状腺激素由甲状腺球蛋白中Tyr残基的碘化、连接而成2肾上腺激素肾上腺素 正肾上腺素由Tyr 多巴 肾上腺素,多巴 肾上腺素,三、固醇类激素源自胆固醇,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。,四、脂肪族激素前列腺素前列腺素前列腺烷酸：含有一个环戊烷的二十碳脂肪酸，由8，11，14-二十碳三烯酸或花生四烯酸衍生出来。,含氮激素,第三节重要激素举例,1肾上腺激素（AA衍生物） 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，促进蛋白质、氨基酸及脂肪酸分解。,我国的中药麻黄碱（麻黄素）结构与功能都与肾上腺素相似。,含氮激素,2甲状腺素（T3）(T4),甲状腺所分泌的激素主要是甲状腺素和少量的三碘甲状腺原氨酸。T4促进机体新陈代谢，并促进智力与体质的发育。T3甲状腺亢进、基础代谢增高，消瘦。,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。,含氮激素,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。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.,含氮激素,3、胰岛素,胰岛素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。促进糖代谢。 正常情况下，饭后血糖上升、胰岛素的分泌也升高，血糖过低时，肾上腺素，胰高血糖素分泌增高。胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。,含氮激素,胰高血糖素是胰岛细胞分泌的，含29AA，促进肝糖原的分解。通过cAMP 磷酸化酶a(活化),4、胰高血糖素,含氮激素,甲状旁腺素、降钙素,两者作用相反，共同调节钙磷代谢，作用于骨基质及肾脏1，25二羟VitD3; 促进小肠对钙离子的吸收。,含氮激素,二、肾上腺皮质激素（固醇类）,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1）糖皮质激素：抑制糖氧化，pr转化为糖，升高血糖，并能利尿， 大剂量的糖皮质激素还有减轻炎症等作用，如皮质醇，可的松。,消炎痛,celecoxib,固醇类激素,盐皮质激素：主要生理功能是促进体内保留钠及排出钾，调节水、盐代谢。 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。,2）盐皮质激素,固醇类激素,性激素,雌性性激素； 雌二醇，孕酮雄性性激素； 睾酮 雄酮促进性器官发育,固醇类激素,六、脂肪酸衍生物激素,前列腺素（简称PG）是一类具有生理活性物质的总称，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。现在已发现有几十种。主要有E、F、A、B等四类。前列腺素化学结构上微小的差异，引起的生理效应却区别很大。前列腺素对全身各个系统，如生殖、心血管、呼吸、消化及神经系统等均有作用。前列腺素在机体中能调节某些激素起作用。如对胰高血糖素和肾上腺素的作用。, 前列腺素,脂肪酸激素,前列腺素的基本结构为含有一个环戊烷和两个脂肪侧链的二十碳脂肪酸。,脂肪酸激素,前列腺素功能,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。,脂肪酸激素,相互关系糖、脂类、蛋白质、核酸代谢,糖代谢与蛋白质代谢的相互关系脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系（有限）糖代谢与脂类代谢的相互关系核酸代谢与糖、脂及蛋白质代谢的相互关系,糖与蛋白质代谢,脂类与糖代谢,AA，糖，脂肪代谢的关系,磷酸甘油脂肪酸,脂肪,磷酸丙糖,脂类与蛋白质代谢的相互关系（有限）,氨基酸与糖、脂代谢,糖、脂、核酸与蛋白质代谢,ATP是通用的能量载体,ATP是通用的能量载体,代谢调控,复杂的物质代谢总是彼此配合，保持高度的协调统一，是因为机体内存在一个完善的自我调控系统。单细胞生物： 细胞或酶水平的调控复杂的高等生物：细胞水平的调控 体液（激素）水平的调控 神经系统的调控,一、神经系统（整体水平）的调控,神经系统的调节具有整体性，协调全部代谢，而且作用非常快。神经系统的调节既能直接影响代谢活动，又能影响激素分泌来间接控制新陈代谢。,代谢调控,二、体液（激素）水平的调控,激素由细胞分泌出来，由体液运往各靶器官和靶细胞起作用。高等动物的激素分三类；含氮类激素、类固醇激素、脂肪酸衍生物激素。作用机制： 含氮类激素的作用机制第二信使学说 类固醇激素的作用机制调节基因表达,代谢调控,三、细胞或酶水平的调控,细胞内的调控主要是通过酶来实现的，所以又称酶水平的调控或分子水平的调控。一般代谢体系的调节是通过某些关键酶限速酶的调节达到的。不管是激素调节，还是神经系统的调节最终都要体现到细胞水平酶水平的调节上。,代谢调控,三、细胞或酶水平的调控,1、区域定位的调节不同酶分布于细胞的不同部位酶分布的分隔性决定了细胞内不同部位（细胞器）进行着不同的代谢，这种隔离分布为细胞或酶水平代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可以专一地影响某一细胞部分的酶活性，而不影响其他部分的酶活。,代谢调控,三、细胞或酶水平的调控,1、区域定位的调节不同酶分布于细胞的不同部位细胞浆：EMP HMS 脂肪酸合成线粒体：TCA 氧化 氧化磷酸化细胞核：核酸生物合成内质网：蛋白生物合成溶酶体：水解酶,代谢调控,三、细胞或酶水平的调控,酶水平的调节方式：酶活力的调节（快） 酶量的调节（缓）2、酶活力的调节变构 酶活力的调节有产物（最终）的调节 其他代谢物调节3、酶量的调节酶合成的调节 酶量的调节主要体现在基因表达的调节 如诱导和阻遏的调节,代谢调控,第四节激素作用机制,激素；低浓度、短寿命，但有很高的组织特异性和效应特异性。 激素受体：靶细胞上和激素特异结合的物质。 细胞膜受体根据激素受体存在部位 细胞内受体,一、膜受体cAMP作用途径,激素与膜受体结合后，首先活化G蛋白 ，G将信息传给腺苷酸环化酶 活化的腺苷酸环化酶催化ATP形成cAMP。作为第二信使的cAMP先激活细胞内的蛋白激酶，再诱发各种相关反应。在此cAMP起着信息的传递和放大作用。激素的这种作用方式称第二信使学说。,膜受体cAMP作用途径,酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。,调控部位 Regulatory site,级联放大作用,如肾上腺素10-8-10-10 mol/L 肝细胞，在细胞内cAMP最高浓度可达10-6 mol/L 引起了强烈的效应，能产生5mmol/L葡萄糖。整个过程（几秒钟）的信号逐级放大了约几万倍，这种作用称级联放大作用。,蛋白激酶,磷酸化酶激酶,磷酸化酶,二、钙及肌醇三磷酸作用途径,胞内信使；是磷酯酰肌醇4,5二磷酸（PIP2）的两个酶解产物：肌醇1,4,5三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DAG） 膜受体磷酯酰肌醇级联反应 膜受体Ca2+作用方式,钙及肌醇三磷酸作用途径,激素与膜受体结合后，活化G蛋白，G蛋白开启磷酸肌醇酶（磷脂酶C），磷脂酶C催化PIP2生成IP3和DAG。DAG Ca2+ 活化蛋白激酶C,产生级联放大作用IP3 内质网及线粒体，打开Ca2+通道，胞质Ca2+上升，启动钙调蛋白（M） 激活蛋白激酶，产生级联放大作用。,钙及肌醇三磷酸作用途径,PIP2,DAG,IP3,三、受体酪氨酸酶途径,激素结合到实质为酪氨酸激酶的受体上，产生自身磷酸化激活作用。酪氨酸激酶再产生级联放大效应。如；胰岛素，表皮生长因子EGF也起类似作用，但胰岛素也能通过cAMP级联反应起作用，可能兼有不只一种作用方