复旦大学课件激素详解

复旦大学课件激素详解演示文稿第1页，共80页。优选复旦大学课件激素第2页，共80页。激素的发现I

1853年，ClaudeBernard[法]研究各种动物的胃液，发现肝脏具有多种不可思议的功能。贝尔纳认为应含有一种物质来完成这种功能，就是激素。1880年，FriedrichWilhelmOstwald

[德]从甲状腺中提出大量含碘的物质，确认就是调节甲状腺功能的物质，后来知道这也是一种激素。1889年，巴纳德的学生西夸德发现了另一种激素的功能，他认为动物的睾丸中一定含有活跃身体功能的物质，但一直未能找到。1901年，在美国从事研究的日本人高峰让吉从牛的副肾中提取出调节血压的物质，并做成晶体，命名为肾上腺素--第一个提取到的激素晶体。第3页，共80页。激素的发现II

1902年，StarlingE和BaylissW[英]经长期研究发现，当食物进入小肠时，由于食物在肠壁摩擦，小肠粘膜就会分泌出一种数量极少的物质进入血液，流送到胰腺，胰腺接到此信息后立刻分泌出胰液来。这种物质提取后注入哺乳动物血液，发现动物即使不吃东西也会立刻分泌出胰液来，--“促胰液”。Starling和Bayliss将这类数量极少但有生理作用、可激起生物体内器官反应的物质命名为“激素”（荷尔蒙，Hormone）。第4页，共80页。激素(Hormone)

Bayliss和Starling[1904]提出了激素概念，希腊语horman--tostirup

or

excite--“奋起活动”，对肌体的代谢、生长、发育和繁殖等起重要的调节作用。 由特殊组织或腺体产生

直接分泌到体液

[血液、淋巴液、脑脊液、肠液]

运送到特定作用部位（靶）

引起特殊激素效应的一群微量的有机化合物，是生物体内的“化学信使”。1855年，法国生理学家ClaudeBernard用“内分泌”一词以区别“外分泌”。

第5页，共80页。第6页，共80页。神经与内分泌

哺乳动物各组织、器官间代谢的协调靠激素和神经信号来完成，组织中的个别细胞感受环境变化并通过分泌胞外化学信号作出反应。内分泌细胞分泌激素，神经细胞释放神经递质。激素可以在很远的器官和组织间通过血液很快传递，在作用到靶细胞前可传导1米或更远；神经信号可能仅在反应链中通过突触间隙传到下一个神经元，可能只传递几毫米分之一。

第7页，共80页。神经内分泌

系统的信号神经信号：电信号靶细胞内分泌信号另一神经元肌细胞分泌细胞第8页，共80页。人体主要的内分泌腺及分泌的激素第9页，共80页。松果腺副甲状腺第10页，共80页。松果体腺PinealGlandPrinciplehormone:melatoninStimulatedbydarkness,inhibitedbylightReproductivematuration;bodyrhythms松果体素褪黑激素N-乙酰-5-甲氧基色胺第11页，共80页。甲状腺

ThyroidGrowthanddevelopmentMetabolicrate第12页，共80页。肾上腺

AdrenalGlandsCortex:Salt&carbohydratemetabolismMedulla:Emotionalarousal第13页，共80页。PancreasPrincipleProducts:Insulin,Glucagon,Somatostatin(体抑素，生长激素抑制素）SugarMetabolism，Growthetc.胰腺第14页，共80页。性腺

GonadsPrincipleproducts: Estrogens, Progestins, AndrogensBodyDevelopment,maintenanceofreproductiveorgans.第15页，共80页。HormoneFunctions

控制代谢的各个方面，其他功能涉及细胞和组织的生长、心率、血压、肾功能、胃肠的蠕动、消化酶及其他激素的分泌、生乳和生殖系统活力等。激素是生物体内特定细胞制造的微量调节物质，调节和协调机体内各部分的代谢及相互关系，是生物体的生化信使。第16页，共80页。巨人症呆小症肢端肥大症甲亢

激素分泌不足或过多导致的症状侏儒症GH过多甲状腺素过少甲状腺素过多成人后GH过多GH过少第17页，共80页。Neuralvs.HormonalCommunicationSystemsProduct-storageGlandsandcellsbothproduceproductasaresultof

stimulationBothsystemsrelyon

bindingmechanismsBothutilize

second-messengersystemsSimilarities第18页，共80页。Neuralvs.HormonalCommunicationSystemsChannel-specificFastAll-or-NonePartialvoluntarycontrolBroadcastSlowGradedNovoluntarycontrolNeuralHormonalDifferences第19页，共80页。激素作用的一般特性（一）激素的信息传递

内分泌系统是机体的生物信息传递系统，以化学的形式，即依靠激素在细胞与细胞之间进行信息传递。不论什么激素，它只对靶细胞的生理生化过程起加强或减弱的作用，调节其功能。如生长素促进生长发育，甲状腺激素增强代谢过程，胰岛素降低血糖等。激素既不能添加成分，也不能提供能量，仅仅起着“信使”的作用，将生物信息传递给靶组织，发挥增强或减弱靶细胞内原有的生理生化进程的作用。第20页，共80页。（二）激素作用的相对特异性

激素只作用于某些器官、组织和细胞-激素作用的特异性。被激素选择作用的器官、组织和细胞，分别称为靶器官、靶组织和靶细胞。激素作用的特异性与靶细胞上存在能与该激素发生特异性结合的受体有关。肽类和蛋白质激素的受体存在于靶细胞膜上，而类固醇激素与甲状腺激素的受体则位于细胞浆或细胞核内。激素与受体相互识别并发生特异性结合，经过细胞内复杂的反应，从而激发出一定的生理效应。有些激素作用的特异性很强，只作用于某一靶腺，如促甲状腺激素只作用于甲状腺，促肾上腺皮质激素只作用于肾上腺皮质，而垂体促性腺激素只作用于性腺等。有些激素没有特定的靶腺，其作用比较广泛，如生长素、甲状腺激素等，它们几乎对全身的组织细胞的代谢过程都发挥调节作用。第21页，共80页。（三）激素的高效能生物放大作用

激素在血液中的浓度都很低，一般在nM甚至pM，含量甚微，但作用显著，如1mg的甲状腺激素可使机体增加产热4200kJ。激素与受体结合后在细胞内发生一系列酶促放大作用-逐级放大，形成一个级联放大作用。一分子的胰高血糖素使一个分子的腺苷酸环化酶激活后，通过cAMP-蛋白激酶，可激活10000个分子的磷酸化酶。一个分子的促甲状腺激素释放激素，可使腺垂体释放十万个分子的促甲状腺激素。0.1μg的促肾上腺皮质激素释放激素，可引起腺垂体释放1μg促肾上腺皮质激素，后者能引起肾上腺皮质分泌40μg糖皮质激素，放大了400倍。第22页，共80页。（四）激素间的相互作用

当多种激素共同参与某一生理活动的调节时，激素与激素之间往往存在着协同作用或拮抗作用，这对维持其功能活动的相对稳定起着重要作用。如生长素、肾上腺素、糖皮质激素及胰高血糖素，虽然使用的环节不同，但均能提高血糖，在升糖效应上有协同作用。相反胰岛素则以降低血糖，与上述激素的升糖效应有拮抗作用。甲状旁腺激素与1，12-二羟维生素D3对血钙的调节是相辅相成的，而降钙素则有拮抗作用。激素之间的协同作用与拮抗作用的机制比较复杂，可以发生在受体水平，也可以发生在受体后信息传递过程，或者是细胞内酶促反应的某一环节。第23页，共80页。第一信使研究与诺贝尔奖 诺贝尔医学奖曾15次、化学奖曾3次颁发给第一信使的发现者。其中内分泌激素的研究7次荣获诺贝尔医学奖，3次诺贝尔化学奖；神经递质的研究4次获得诺贝尔医学奖；免疫系统的第一信使荣膺2次诺贝尔医学奖；一氧化氮成为第一信使的发现获取1998年的诺贝尔医学奖(美国人FeridMurad,RobertF.Furchgott,LouisJ.Ignarro)；20世纪80年代后发现一些药物可以充当第一信使，导致β受体阻滞的发明(英国人JamesBlack,1988)、抗癌药物的发现（美国人GertrudeElion,GeorgeHitchings,1988）及伟哥(Viagra,1998)的诞生。第24页，共80页。EmilKocher（瑞士)，1909年发现甲状腺素功能FrederickBanting,JohnMacleod（加拿大），1923年发现胰岛素CarlCori,GertyCori(美国),BernardoHoussay(阿根廷)，1974年

垂体前叶激素调控糖代谢WalterHess(瑞士)，1949年

下丘脑激素调节内脏功能

EdwardKendall,PhilipHench(美国),TadeusReiehstein(瑞士)，1950年

肾上腺皮质激素的分离和鉴定SuneBergstrom,BengtSamuelsson(瑞典)，JohnVone(英国)，1982年

前列腺素的释明StanleyCohen(美国),RitaLevi-Montalcini(意大利)，1986年生长因子的发现第25页，共80页。AdolfButenandt(德国)，LeopoldRuzicka(瑞士),1939年雌、雄激素的发现VincentdeVigneaud(美国),1955年脑垂体后叶催产素和加压素等多肽激素的合成FrederickSanger(英国),1958年

胰岛素分子结构的确定第26页，共80页。类别

激素动物激素植物激素脊椎动物激素无脊椎动物激素氨基酸衍生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第27页，共80页。ClassificationofHormonesI按化学本质分为三大类：含氮激素[包括蛋白质类激素、肽类激素、氨基酸衍生物类激素]；固[甾]醇类激素[VitD、糖皮质激素、盐皮质激素和性激素等]；脂肪酸衍生物激素[二十碳四烯酸，前列腺素、白三烯、凝血恶烷等]。

第28页，共80页。ClassificationofHormonesII也有将激素分成四类：肽类激素，3-200个AAs，包括所有的下丘脑激素、垂体激素、胰（岛）激素（胰岛素、胰高血糖素及生长激素抑制素）;胺类激素，Tyr(或Trp)衍生的低分子量化合物（甲状腺素、去甲肾上腺素及甲状腺旁素）;类固醇激素，包括肾上腺皮质激素、VitD形式的激素和性激素;二十碳酸类激素，花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯和凝血恶烷）。第29页，共80页。ClassificationofHormonesBasedonTheirStructureDerivedfrom

aminoacidsSingleAAs:

thyroxine

(Tyr),

epinephrine

(Phe),

5-HT(TrP)Peptides:ACTH,GH,insulin,parathyroidhormone,etcGlycoproteins:LH,FSH,TSH,etcDerivedfrom

cholesterolSteroidhormones:cortisol,aldosterone,testosterone,estrogens,progesteroneVitaminDderivatives:activemetabolitessynthesizedfromdietaryvitaminD第30页，共80页。脑啡肽激素的种类第31页，共80页。下丘脑激素[多肽激素]促进或抑制激素的分泌第32页，共80页。垂体激素[含氮激素]第33页，共80页。抗利尿激素，[后叶]加压素第34页，共80页。胰岛-十二指肠-胃黏膜-胎盘-

卵巢黄体激素[多肽激素]human第35页，共80页。肾上腺皮质激素[固醇类激素]肾上腺皮质第36页，共80页。睾丸-卵巢-胎盘激素[固醇类激素]第37页，共80页。胸腺-甲状腺-甲状旁腺-

肾上腺-肾激素[含氮激素]肾上腺髓质第38页，共80页。促甲状腺素释放激素[因子]

Thyrotropin-releasinghormone(TRH)第39页，共80页。

下丘脑促甲状腺素释放激素的分泌与作用体温下降

下丘脑分泌TRH

TRH促进前叶分泌TSH。TSH

甲状腺

甲状腺素分泌量增加

增进细胞的代谢活动

产生能量

体温升高。血液中过多的甲状腺素以及过高的体温都会抑制下丘脑与脑垂体分泌上述两种激素，以免体温继续升高。

促甲状腺素释放激素促甲状腺素第40页，共80页。激素的检测

激素的浓度极低，在10-6M~10-12M范围（葡萄糖在血液中的浓度为4

10-3M），激素难以分离、鉴定及精确测定。RosalynYalow和SolomonA.Berson发展起来的放射免疫测定（radioimmunoassay,RIA）可在痕量水平定量和特异测定。这一方法进一步发展为酶联免疫吸附测定（试验）（Enzyme-linked

Immunosorbent

Assay,ELISA）。

第41页，共80页。HormoneMeasurementTheProblemverysmallamounts/inaverycomplexmixturePre-immunoassaycomplex/insensitivemethods(chemicalmethods,wholeanimalortissuebioassay)insensitiveimpreciseinaccurateImmunoassayfirstdescribedin1960veryrapidexpansionsinceearly1970sadvantages(simplicity,speed,precision,accuracy,sensitivity)第42页，共80页。放射免疫测定（Radioimmunoassay,RIA)第43页，共80页。LimitedReagentImmunoassay++++++Includelabelledantigen(fixedamount)toindicatethedistributionofboundandfreeanalyteCountboundfractionafterseparationandwashing.50%boundSolidphaseantibodyAntigenBoundantigenFreeantigen25%bound12.5%bound第44页，共80页。2-siteImmunometricAssay+++Solidphaseantibody(excess)AntigenLabelledantibody(excess)Separateandcountactivityboundtosolidphase第45页，共80页。TypesofLabelRadioactive(125I,3H,32Petc)Fluorescence(Direct,time-resolved)Enzyme(colorimetry,fluorimetry,enhancedchemiluminescence)Luminescence(bioluminescence,phosphorescence)MicroparticleStreptavidin/avidin-biotinAmplification第46页，共80页。激素的作用方式（机理）

激素在血液中存在时间短，不需要时在酶的作用下钝化。有些激素产生即时生理或生化反应，如肾上腺素；而有些激素如性激素需数小时或数天才对其靶组织产生作用。通常快速作用的激素通过变构作用或共价修饰一个或多个已经存在的酶而改变酶的活性；慢作用的激素通常通过改变基因的表达，调控一些调控蛋白的生物合成。所有激素都通过与对激素敏感的靶细胞的特异受体结合发挥作用，结合是高特异高亲和的。

第47页，共80页。激素作用的两个

基本机制[模式]水溶性激素脂溶性激素第48页，共80页。水溶性激素的作用机理

水溶性激素（肽类和胺类激素）不能通过细胞膜，它们的受体位于靶细胞膜的外表面，激素与膜上的特异受体结合，受体产生变构作用，改变酶的构象，或产生或引起胞内信号分子的形成。这种胞内信号分子被称为第二信使（thesecondmessenger），如cAMP，或调控特异的酶反应，或改变一个特异的或一套特异基因翻译形成蛋白质的速度。第49页，共80页。脂溶性（类固醇）激素

的作用机理

类固醇激素和甲状腺激素作用中，激素-受体复合物自身携带信使，改变基因表达。由于脂溶性激素可通过细胞膜，它们进入细胞或与胞内受体结合、或与核内受体结合，两种情况都进入核内，调控特异基因的表达。第50页，共80页。类固醇激素的

作用模式第51页，共80页。类固醇激素和甲状腺激素的作用是在核中调控基因的表达

甲状腺激素和类固醇激素发挥作用的机制与其他激素的不同，它们在血液中疏水，有特异的运输载体，在靶组织中，这些激素通过简单扩散通过质膜，与胞内或核内特异受体蛋白结合，激素-受体复合物通过结合到高度特异的DNA序列（被称为hormoneresponseelements,HREs）上调控基因的表达。

第52页，共80页。类固醇和甲状腺激素等的作用机制第53页，共80页。胰腺激素

（PancreaticHormones）

胰腺在胰脏上皮细胞团中象埋在有管腺胰脏中的“孤岛”,可多达一百万个，体积只占胰脏的1-3%。主要分泌有胰岛素[Insulin]、胰高血糖素[Glucagon]和生长激素抑制素[Somatostatin]。胰[腺]有两个主要生化功能，分泌细胞制造消化酶释放到肠道中、内分泌细胞制造和分泌调节燃料物质代谢的肽类激素。胰岛的

-细胞分泌胰高血糖素、

-细胞分泌胰岛素、

-细胞分泌生长激素抑制素。

第54页，共80页。胰脏内分泌系统第55页，共80页。胰岛素（Insulin)的加工和分泌第56页，共80页。胰岛素的作用①促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧化，降低血糖。糖原葡萄糖CO2+H2OInsulin②促进蛋白质及脂类的合成代谢，抑制脂肪动用。第57页，共80页。胰高血糖素（Glucagon）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及糖原异生，使血糖升高。②促使脂肪分解。第58页，共80页。生长激素抑制素（

Somatostatin）又称生长抑素或体抑素，14肽或28肽，内生性生长抑制剂。主要作用是抑制垂体生长激素的分泌，有时抑制泌乳激素等多种激素的分泌。临床上用于治疗消化道出血，胰腺疾病、胃肠道瘘管、肢端肥大症、突眼性甲亢症，与消化系内分泌有关的疾病，如血管活性肠肽瘤、胃泌素瘤、胰升糖素瘤、类癌综合症、艾滋病相关性腹泻等。

第59页，共80页。肽类激素前体的水解加工促脂素阿黑皮素原基因促黑素细胞激素脑啡肽内啡肽第60页，共80页。胺类激素

（AmineHormones）

水溶性激素，有肾上腺素[epinephrine]、去甲肾上腺素[norepinephrine]、多巴[dopa]及多巴胺[dopamine]，是一类胺类化合物，被称为儿茶酚胺，是儿茶酚的衍生物。5-羟色胺是色氨酸的衍生物。第61页，共80页。肾上腺素：由肾上腺髓质分泌第62页，共80页。肾上腺素的生成第63页，共80页。肾上腺素和去甲肾上腺素作用比较激素作用生理上代谢上肾上腺素对心脏作用大强心剂（使心速加快）对糖代谢作用大，升高血糖正肾上腺素对血管作用大加压剂（使血管收缩）对糖代谢作用较肾上腺素弱，是其作用的二十分之一

第64页，共80页。甲状腺激素

（ThyroidHormones,TH）

下丘脑分泌的促甲状腺素释放激素[TRH]刺激垂体前叶释放促甲状腺素[TSH]，顺次刺激甲状腺分泌两个特征激素：甲状腺素[L-thyroxine,T4]和三碘甲腺原氨酸[L-triiodothyroxine,T3]，刺激能量产生机制，促进代谢速度。第65页，共80页。甲状腺素（3,5,3´,5´-四碘甲腺原氨酸，T4）结构

三碘甲腺原氨酸（3,5,3´-三碘甲腺原氨酸，T3）第66页，共80页。甲状腺激素

（ThyroidHormones)甲状腺球蛋白合成甲状腺素的碘是活性碘，食物碘在肠道被还原为碘离子，再经甲状腺过氧化物酶[过氧化氢存在]转化为活性碘非游离Tyr第67页，共80页。甲状腺激素作用1、化学本质：I+氨基酸2、生理功能⑴促进分解代谢⑵促进生长发育⑶提高神经系统的兴奋3、分泌异常症⑴分泌过多——甲亢⑵幼年分泌过少——呆小症⑶成年分泌过少——甲状腺肿大

第68页，共80页。基础代谢率

(BasalMetabolicRate,BMR)

个体在完全休息状态下O2的消耗速率