第16周激素及其作用机制

第十六周激素及其作用机制Hormonesanditsmechanism生命科学技术学院谢云飞E-mail:课时目标了解：激素特性及分类；细胞内受体作用机制。掌握：受体类型及特点；第二信使的概念及其介导的信号传导过程。熟悉：主要激素的化学本质、结构特点及生理功能；配体-受体结合的特性；相关激酶的信号传导。由内分泌腺或具有内分泌功能的组织细胞产生的分泌到细胞外的微量化学信息分子。通过扩散或血液转运到靶细胞而发挥其调节作用，此物质称激素（hormone）一、激素的定义第一节激素的化学

与生理生化功能内分泌(endocrine)旁分泌(paracrine)自分泌(autocrine)根据作用距离分类激素二、激素的特性自我合成与分泌的可控性：生理状态、内外环境作用特异性：靶组织、器官、细胞作用的微量性含氮类激素在体液中的浓度为10-12～10-10mol/L，固醇类激素的浓度为10-10～10-7mol/L作用通过中间介质级联放大激素作用的“快反应”（酶活性）和“慢反应”（基因表达）脱敏三、激素的化学本质和分类根据化学本质可分为4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；甾体激素

肾上腺皮质激素、性激素脂肪族衍生物激素

如前列腺素等根据溶解性，可分为2类脂溶性激素水溶性激素（一）甲状腺四、主要激素的化学与生理功能1.甲状腺激素(thyroidhormone)（1）结构3,5,3´,5´-四碘甲腺原氨酸，简称T43,5,3´-三碘甲腺原氨酸，简称T3

甲状腺素没有特异的靶细胞，生理作用很广泛，几乎遍及全身各组织。主要生理功能包括：

（2）生理功能

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维持机体的正常生长发育。促进骨骼钙化，促进机体的生长发育。参与物质代谢调节（糖、脂肪、蛋白质）。（3）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甲状腺机能减退：

发生在幼年得呆小病②发生在成年得粘液性水肿分泌受垂体分泌的促甲状腺激素的调节地方性甲状腺肿：食物中长期缺碘引起甲状腺肿甲亢呆小症2.降钙素(calcitonin)降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞（又称C细胞）分泌的多肽类激素。降钙素为小分子多肽，32个氨基酸组成，分子量为3600。不同的降钙素其氨基酸种类有所不同，生理活性也不同。降钙素的分泌直接受血钙浓度的控制，两者呈正相关，即高血钙促进其分泌，低血钙抑制分泌。①滤泡壁②滤泡腔及胶状物③嵌在滤泡壁上的滤泡旁细胞④滤泡间的滤泡旁细胞甲状腺横切面图滤泡细胞分泌甲状腺素和三碘甲腺原氨酸。滤泡旁细胞分泌降钙素阻止骨盐熔解，使钙离子沉淀于骨中抑制钙和磷的重吸收，使尿钙尿磷排泄增加生理浓度时抑制小肠对钙的吸收，大剂量时促进对钙的吸收。治疗某些骨病降钙素的作用：降低血钙和血磷。甲状旁腺素(parathormone，PTH)甲状旁腺素是由甲状旁腺主细胞合成分泌的。不同动物甲状旁腺素的氨基酸组成稍有差别，分子量为9500。PTH的组成中氨基酸末端的34肽即能表现PTH的全部活性。甲状旁腺的作用主要是调节钙磷代谢，使血钙升高，血磷降低。

（二）甲状旁腺

（三）胰腺1.胰岛素(insulin)胰岛素是由胰腺中胰岛β－细胞分泌的一种蛋白质激素。它由A、B两条肽链连接组成，A链含21个氨基酸，B链含30个氨基酸。不同动物来源的胰岛素结构稍有差异，胰岛素的最小分子量为6000左右，常以二聚体形式存在。胰岛素胰岛素在体内的作用时间一般为6～8小时

在制剂上，把含锌胰岛素（pH5.3）与鱼精蛋白（pH12.4）结合成为鱼精蛋白络合物，其等电点为7.3。在人体pH条件下，溶解度降低因而可延长胰岛素的作用时间达24～28小时，称为长效胰岛素。胰岛素的作用降低血糖胰岛素对糖代谢的影响：促进葡萄糖通过心肌、骨骼肌细胞膜；促进葡萄糖的氧化作用；促进糖原合成；抑制糖异生作用。胰岛素对脂肪代谢的影响：抑制脂肪动员；促进脂肪酸和脂肪的合成。促进蛋白质合成。2.胰高血糖素(glucagon)

胰高血糖素是由胰腺中胰岛α－细胞分泌的一种多肽激素。是由29AA组成的单链多肽，分子量3485。

天然胰高血糖素的等电为7.5～8.5，在4℃，pH2.3～3.0的水溶液中，可保存3个月。一般医用胰高血糖素与锌结合，溶解度较小。作用时间延长。

促进糖原分解与促进糖异生，抑制糖酵解使组织中蛋白质含量降低，促进肝合成尿素促进脂肪分解胰高血糖素的的作用:和胰岛素相反拮抗作用：通过拮抗作用，实现对血糖的调节，保持血糖含量相对稳定。血糖低时分泌胰高血糖素血糖高时分泌胰岛素分泌减少糖尿病3.89-6.11mmol/L1.肾上腺髓质激素在肾上腺髓质嗜格细胞内合成，属于儿茶酚胺类物质，都是氨基酸衍生物。（四）肾上腺由中枢神经系统的信号促使肾上腺髓质释放这两种激素。肾上腺素对糖代谢的影响与胰岛素有拮抗作用促进肝糖原分解和肌糖原酵解。使血乳糖和血糖升高，增强糖异生作用。

促进蛋白质分解，抑制脂肪合成，增强脂肪动员与氧化。麻黄中所含的麻黄碱（麻黄素）其化学结构和生理功能与肾上腺素相似。2.肾上腺皮质激素肾上腺皮质分泌的激素本质为甾体类化合物。糖皮质激素盐皮质激素性激素由皮质束状带分泌主要调节糖、蛋白质与脂肪代谢。由皮质球状带分泌主要调节组织中电解质的转运和水的分布。由卵巢或睾丸分泌，皮质网状带主要影响第二性征。肾上腺皮质的内分泌皮质（adrenalcortex）：根据其内分泌细胞的形状、排列和功能的不同，由外向内可分为三个带，即球状带、束状带和网状带。各带分别占皮质体积的15%、80%和5%球状带束状带网状带肾上腺糖皮质激素的作用（例如皮质醇）它们的主要作用是使血糖升高，与胰岛素有拮抗作用，减轻炎症及过敏反应。肾上腺盐皮质激素的作用（例如醛固酮）促进Na+

、Cl-的重吸收和K+、H+的排出维持人体内环境的体液量和血容量。其作用的靶组织是肾。性激素包括男性睾丸所分泌的雄性激素和女性卵巢所分泌的雌性激素的控制。性激素雄激素和雌激素的分泌均受脑垂体分泌的促性腺激素控制。（五）性腺1.雄性激素(androgen)雄性激素的作用促进核酸和蛋白质的合成，氨基酸分解减弱促进骨骼增长，钙盐沉淀刺激红细胞生成促进肾远曲小管重吸收Na+

、Cl-2.雌性激素(estrogen)雌性激素主要由雌激素和孕激素两种。卵巢的卵泡和黄体分泌雌激素活性：雌二醇＞雌酮＞雌三醇黄体和胎盘分泌孕激素，如孕酮雌激素的作用增强核酸及蛋白质合成有关酶系的活性。促进肝合成一些血浆蛋白质促进骨骼钙的沉积，加速骨垢闭合。降低血胆固醇，有防止动脉粥样硬化的作用。孕激素的作用保证受精卵着床，维持妊娠，抑制排卵，抑制动情，减少子宫收缩。产热作用。（六）脑1.下丘脑

下丘脑激素量很少，处于微微克(pg)

水平，但发挥很显著的作用。2.垂体3.松果腺2．垂体激素：

（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）、黄体生成素（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）（2）神经垂体激素：催产素、加压素

过去认为催产素和升压素是神经垂体产生的，实际上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。

（七）其它1.多不饱和脂肪酸2.胸腺激素3.胃肠道激素4.激肽5.血管紧张肽6.心钠素1.多不饱和脂肪酸主要指20碳四烯酸，即花生四烯酸。(1)前列腺素（PGs）

是一类具有五元环20碳的不饱和羟基脂肪酸，其基本骨架为前列腺酸。

PGs根据环上取代基和双键位置不同，可分为A,B,C,D,E,F,G,H,I等类，每类又根据侧链上双键数的多少分为3类，PGE1、PGE2、PGE3。前列腺烷酸前列腺素的生理功能

收缩平滑肌，使卵巢黄体分泌的孕酮减少对胃肠道环肌有松弛作用,松弛支气管平滑肌促进血管扩张，利钠利尿的作用，降低血压。影响血小板凝集使血管壁和溶酶体膜通透性增加，引起炎症疼痛调节免疫系统功能，抑制淋巴细胞产生。(2)白三烯(LTs)是一类无环的20碳羟酸，具有四个双键，其中三个共轭双键。由于化学结构不同，LTs有LTA4,LTB4,LTC4,LTD4,LTF4.白三烯的生理功能引起支气管痉挛的介质对心血管系统的作用，增加心肌对组胺所致的心率失常作用对血管通透性的作用，引起血管痉挛局部缺血对白细胞的趋化作用，引起皮肤炎症。2.胸腺激素促进T细胞的分化和成熟3.心钠素由心肌细胞分泌的一种调节肽。心钠素的发现奠定了心脏内分泌学的重要基础。人体的心钠素有3种，α-心钠素、β-心钠素、γ-心钠素。

心钠素的作用

提高肾小球的滤过率，利钠利尿。扩张血管，降低血压影响与水盐代谢有关的激素参与心血管系统和体液平衡的中枢调节第二节激素的作用机制信号分子受体生理效应AB提供通讯信号产生应答反应一、受体与配体1.定义受体（receptor）：存在于细胞内或细胞膜上，能够识别并特异性地结合有生物活性的化学信号物质，从而引发一系列生物化学反应，最终导致该细胞产生特定的生物效应的一类生物大分子。受体主要是蛋白质，特别是糖蛋白。配体(ligand)：对受体有选择性结合能力的生物活性化学信号物质。效应器：配体与受体结合后引发机体细胞某一特定结构产生生物效应，这一特定结构称为效应器。2.配体的类型激动剂agonist:产生生物效应拮抗剂antagonist：拮抗激动剂的作用部分激动剂partialagonist：既有激动作用，又有拮抗作用反向激动剂inverseagonist3.受体的功能

结合配体

向细胞内传递信号

4.受体配体结合的特性结合的饱和性结合的高亲和性高度的专一性结合的可逆性结合可产生强大的生物学效应体外重组受体的功能再现二、受体类型细胞膜受体细胞内受体受体G蛋白偶联受体离子通道受体具有内在酶活性的受体无活性但直接与细胞浆内的酪氨酸蛋白激酶相联系的受体细胞膜受体1.G蛋白偶联受体这类受体需要与G蛋白偶联才能使靶细胞内产生第二信使，再将配体作用的信号传到靶细胞内。G蛋白即鸟苷酸结合蛋白，在信号传导系统中作为间接受体，发挥作用。G蛋白是由α、β、γ亚基组成的异源三聚体复合物，在非活性形式时与GDP结合。G蛋白的种类：Gs、Gi、Gq、G12等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）GTPαG－GTP（活性状态）βγGβγGTPGDPPiH2OG蛋白偶联受体受体激素受体复合物激素G蛋白活化α与βγ二聚体解离GTP取代GDP产生第二信使

cAMP信号与糖原降解2.离子通道受体此类受体的是由多亚基组成受体/离子通道复合体，除具有信号接受部位外，本身又是离子通道。跨膜信号转导速度快。配体门控离子通道电压门控离子通道乙酰胆碱受体3.具有内在酶活性的受体酪氨酸受体激酶

丝氨酸/苏氨酸受体激酶受体鸟苷酸环化酶系统受体NO系统此类受体是一种具有跨膜结构的酶蛋白，其胞外域与配体结合而被激活，通过胞内侧激酶反应将胞外信号传至胞内。（1）酪氨酸受体激酶

受体本身具有酪氨酸蛋白激酶的活性。受体分子分为3个结构区：细胞外的配体结合区细胞内具有激酶活性的结构区连接这两个部分的跨膜结构区。受体酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化受体配体受体多聚化激活激酶自磷酸化受体被激活磷酸化下游靶分子生理效应Ser／ThrPK（2）丝氨酸/苏氨酸受体激酶此类受体的信号转导需要受体多聚化。激活Ⅱ型受体结合Ⅰ型受体丝氨酸残基磷酸化激活磷酸化下游靶分子配体（3）受体鸟苷酸环化酶系统受体鸟苷酸环化酶系统也称PKG系统，该系统以cGMP为第二信使。与第二信使cAMP相比较：不需要G蛋白受体和效应器融为一体配体PKG系统受体构象改变鸟苷酸环化酶激活GTPcGMP激活另一种PKG靶蛋白磷酸化修饰生理效应（4）受体NO系统一氧化氮是一种性质活波、具有毒性的气体分子。Arg+O2+NADPH+H+瓜氨酸＋NO+H2O+NADP在体内由一氧化氮合成酶（NOS）催化4.与酪氨酸酶活性相关的受体受体配体受体二聚化受体自身磷酸化JAKs交互信号转导和转录活化蛋白STATsSTATs磷酸化STATs二聚化进入细胞核调节转录生理功能作为调节因子三、激素作用机制1.细胞膜受体作用机制2.细胞内受体作用机制第二信使学说由Sutherland提出，1971年荣获诺贝尔生理学或医学奖.小分子或离子：cAMP，cGMP，IP3，DAG，Ca2+,神经酰胺，花生四烯酸，NO等。

细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使(secondmessengers)。（1）通过第二信使介导的信号传导G蛋白偶联产生的第二信使腺苷酸环化酶系统：cAMP

磷脂酰肌醇系统：DAG、IP3

第二信使-Ca2+离子第二信使cGMP、一氧化氮腺苷酸环化酶系统腺苷酸环化酶

蛋白激酶膜受体激素-受体复合物激素G蛋白活化腺苷酸环化酶ATPcAMP蛋白激酶蛋白激酶（有活性）生理效应R

G蛋白磷脂酶

CDGPKCIP4IP3HCa↑

内质网PIP2：磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸DAG：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