第17章激素（Hormones）一、概述二、激素的合成與分泌三、重要激素舉例四、激素的作用機制研究五、激素分泌的調(diào)節(jié)六、植物激素七、昆蟲激素一、概述激素是生物體內(nèi)特殊組織或腺體產(chǎn)生的，直接分泌到體液中，通過體液運送到特定作用部位，從而引起特殊激動效應(yīng)的一群微量的有機化合物?？梢园堰@類化合物看成體內(nèi)的“化學(xué)信息”。

激素分泌的平衡在正常情況下，生物體內(nèi)各種激素的作用是相互平衡的，并且隨著體內(nèi)外環(huán)境的改變而增減，以適應(yīng)環(huán)境的變化。有些激素的分泌和作用還隨著個體的發(fā)育階段而變化。如果任何一種內(nèi)分泌腺機能發(fā)生亢進或減退，都會破壞這種平衡，擾亂正常代謝及生理功能，影響機體的正常發(fā)育和健康，甚至引起死亡。

二、激素的合成多肽激素的合成途徑就是蛋白質(zhì)的合成途徑，通過基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯而合成。許多多肽激素是以其前體的形式合成的。這些前體都是較大的蛋白質(zhì)，稱為“原激素”（prohormone）。就像酶原活化一樣，原激素經(jīng)過蛋白酶的切割，才加工成分子量較小的具有生物活性的激素。值得注意的是，有些激素存在于另一種激素當(dāng)中。(多肽激素的合成)幾種多肽激素前體的一級結(jié)構(gòu)示意ACTH：促腎上腺皮質(zhì)激素CLIP：腎上腺皮質(zhì)激素樣中間肽MSH：促黑素細胞激素牛ACTH－β－LPH前體及其斷裂產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)示意圖LPH：脂肪酸釋放激素甲狀腺激素三碘甲腺原氨酸（T3）甲狀腺素（T4）（Thyroxine）甲狀腺激素的合成Ⅱ

碘化的TBG分子在二硫鍵、離子鍵和氫鍵等作用下形成卷曲螺旋狀的二級結(jié)構(gòu)，這樣使碘化酪氨酸殘基互相接近。在甲狀腺過氧化物酶作用下，一個碘化酪氨酸殘基失去兩個電子成為醌式帶正電荷化合物，它再與相鄰的碘化酪氨酸反應(yīng)生成醌醚中間體，生成甲狀腺素的前體。最后通過甲狀腺球蛋白的水解形成三碘甲腺原氨酸（T3）和甲狀腺素（T4）。腎上腺素的合成腎上腺素及正腎上腺素（即去甲腎上腺素）是由腎上腺髓質(zhì)合成和分泌的，其生物合成的前體是酪氨酸。膽固醇的結(jié)構(gòu)式（cholesterol）固醇類激素的合成脂肪族激素（前列腺素）

前列腺素（prostaglandin，PG）是一類結(jié)構(gòu)相似的、具有生物活性物質(zhì)的總稱，目前已發(fā)現(xiàn)了幾十種，它們的基本結(jié)構(gòu)為含有一個環(huán)戊烷及兩個脂肪族側(cè)鏈的二十碳脂肪酸，即前列腺烷酸。

由于環(huán)戊烷上的雙鍵位置或取代基不同，可以將已知的前列腺素分為E、F、A、B四大類。各種前列腺素在側(cè)鏈上的C15處都有一個羥基。除了戊環(huán)上的區(qū)別外，側(cè)鏈上還有雙鍵數(shù)目、位置的區(qū)別。前列腺素的生物合成脂肪族激素（前列腺素）

E1和F1α兩種前列腺素是從Δ8,11,14-二十碳三烯酸衍生而來；而E2和F2α則是從Δ5,8,11,14-二十碳四烯酸衍生而來。α指的是C9上羥基的構(gòu)型。三、重要激素舉例激素功能的研究方法：切除實驗動物的激素分泌器官，觀察有何影響；補充相應(yīng)激素，觀察有何影響。氨基酸衍生物激素（腎上腺激素的作用

）腎上腺素在生理上的作用與交感神經(jīng)興奮的效果很相似，可使血管收縮、心臟活動加強，血壓急劇上升。在動物可看到類似于格斗和逃跑狀態(tài)時的生理效應(yīng)，如心跳加快，血壓升高，血液由皮膚和胃腸道向骨骼肌轉(zhuǎn)移等，其它效應(yīng)有豎毛、支氣管擴張、瞳孔散大和胃腸道弛緩以及肝糖原被動員和血糖水平升高等。麻黃素我國特產(chǎn)的藥材麻黃所含的麻黃堿，其化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理功能都與腎上腺素相似，在藥物上可以代替腎上腺素，這類物質(zhì)稱為擬腎上腺素。麻黃素腎上腺素甲基苯丙胺冰毒甲狀腺激素的作用甲狀腺激素包括甲狀腺素和三碘甲腺原氨酸，它們的作用是刺激糖、蛋白質(zhì)、脂肪和鹽的代謝，促進機體生長發(fā)育和組織的分化，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、造血過程以及肌肉活動等都有顯著的作用?？偟谋憩F(xiàn)是增強機體新陳代謝，引起耗氧量及產(chǎn)熱量增加，并促進智力與體質(zhì)的發(fā)育。重要的多肽類激素

下丘腦、垂體、胰臟中胰島的α和β細胞、甲狀旁腺等分泌的激素都是多肽或蛋白質(zhì)。粘膜、胎盤、腎臟和胸腺等器官也分泌一些多肽、蛋白質(zhì)類激素。

垂體在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，調(diào)節(jié)著全身各種內(nèi)分泌腺，是各種內(nèi)分泌腺的推動者。高等動物體內(nèi)有一大部分激素屬于“下丘腦神經(jīng)內(nèi)分泌體系”。

垂體分為前葉、后葉及中葉3部分，前葉和中葉能自行合成激素，后葉僅貯存和分泌激素，后葉所分泌的激素是由下丘腦合成，再經(jīng)血液帶到后葉的。垂體前葉激素生長激素（growthhormone）是一種蛋白質(zhì)。不同動物的生長激素分子量從20000到50000不等，人的生長激素分子量為21500，由191個氨基酸殘基組成。

(生長激素)生長激素的作用

生長激素刺激骨及軟骨的生長，促進粘多糖（糖胺聚糖）及膠原的合成，它還影響蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)的代謝，最終影響體重和身高的增長。幼年動物若生長激素分泌不足，則生長矮小，兒童若生長激素分泌不足就成為“侏儒”，但智力不受影響。若生長激素分泌過多，則過度高大，稱為巨人癥。成年動物（即在骨干、骨骺停止生長之后），若發(fā)生垂體機能亢進，因骨干不能對稱生長，某一部分骨骼畸形生長，則患肢端肥大癥。

垂體中葉激素垂體中葉分泌促黑素細胞激素（melanocytestimulatinghormone，MSH），MSH有α和β兩種，均為直鏈多肽類激素。MSH的分泌受下丘腦分泌的促黑素細胞激素釋放因子及促黑素細胞激素釋放抑制因子的調(diào)控。

人患阿狄森氏病時，MSH和ACTH（促腎上腺皮質(zhì)激素）的分泌都過多，使皮膚中色素沉著。(促黑素細胞激素)垂體后葉激素催產(chǎn)素能使多種平滑肌收縮（特別是子宮肌肉），具有催產(chǎn)及使乳腺排乳的作用。

(催產(chǎn)素)加壓素也稱為抗利尿激素，它能使小動脈收縮，從而增高血壓，并有減少排尿的作用。(加壓素)催產(chǎn)素和加壓素的結(jié)構(gòu)C端為酰胺加壓素氨基酸序列催產(chǎn)素氨基酸序列下丘腦激素（1）促甲狀腺激素釋放因子（2）促黃體生成激素釋放因子（3）促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子（4）生長激素釋放抑制因子

腦肽腦肽是在腦和神經(jīng)中樞中發(fā)現(xiàn)的一些具有激素活性的肽，如內(nèi)啡肽、腦腓肽、睡眠肽等。睡眠肽在腦中的積累與高等動物的睡眠要求有關(guān)，趨光肽能改變某些生物避光的習(xí)性。內(nèi)啡肽和腦啡肽都具有類嗎啡作用。內(nèi)啡肽和腦啡肽α、β、γ－內(nèi)啡肽（endorphin）的一級結(jié)構(gòu)分別相當(dāng)于β－LPH的61～67，61～91，61～77的氨基酸序列，它們有很強的類嗎啡活性。

Met－及Leu－腦啡肽也具有類嗎啡作用。Met－腦啡肽：Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu－腦啡肽：Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu。

向腦室中注射內(nèi)啡肽，使實驗動物發(fā)生十分顯著的反應(yīng)：引起全身在幾小時內(nèi)深度地失去痛覺。這些效應(yīng)在幾小時后會消失，動物重新表現(xiàn)出正常的行為。胰島分泌的激素胰島素（insulin）是胰島β細胞基因表達出來的產(chǎn)物，剛翻譯出來是前胰島素原，經(jīng)專一性的蛋白酶水解，失去N端富含疏水性氨基酸的肽段（由20～30個氨基酸殘基組成的信號肽）而成為胰島素原，胰島素原再經(jīng)肽酶激活，失去約30個氨基酸殘基組成的C肽，最后形成具有很高活性的胰島素。胰島素由兩條肽鏈組成，含51個氨基酸殘基。

（胰島素）前胰島素原的活化信號序列前胰島素原胰島素原胰島素

Preproinsulinproinsulininsulin胰島素的作用胰島素能提高組織攝取葡萄糖的能力，另一方面抑制肝糖原分解，并促進肝糖原及肌糖原的合成。因此胰島素有降低血糖的作用。在正常情況下，當(dāng)出現(xiàn)血糖增高的信號時，胰島素的分泌在短時間內(nèi)增加；而當(dāng)出現(xiàn)血糖過低的信號時，腎上腺素、胰高血糖素（還有糖皮質(zhì)激素和生長激素）的分泌增多，促進血糖增加。當(dāng)胰島受到嚴重破壞，胰島素分泌量顯著減少時，血糖增高，尿中有糖排出，發(fā)生糖尿病。若胰島機能亢進，則出現(xiàn)血糖過低現(xiàn)象。

胰島分泌的激素胰高血糖素是胰島α細胞分泌的多肽激素，由29個氨基酸殘基組成。胰高血糖素具有促進肝糖原分解，增高血糖的作用。

（胰高血糖素）重要的固醇類激素各種固醇類激素分別是妊娠烴（孕烴）、雄烴或雌烴的衍生物，上述3種烴核的結(jié)構(gòu)均為帶有不同側(cè)鏈基團的環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。

孕烴（含21碳）雄烴（含19

碳）雌烴（含18

碳）腎上腺皮質(zhì)激素腎上腺皮質(zhì)激素是孕烴的衍生物，7種皮質(zhì)激素都含有21個碳原子。皮質(zhì)激素按其生理功能可以分為糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素兩類，這兩類激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，其調(diào)節(jié)糖代謝及水鹽代謝的生理活性有所交叉。皮質(zhì)激素的一般結(jié)構(gòu)式7種腎上腺皮質(zhì)激素卵泡雌激素的結(jié)構(gòu)

雌二醇是卵泡激素最重要的一個，它的活性最高，雌二醇、雌三醇和雌酮在體內(nèi)可以互變。

18碳雌激素的主要生理功能雌激素的主要生理功能為：促進雌性動物性器官的發(fā)育，使子宮肥大、動情、發(fā)生性欲，促進副性器官（乳腺）的發(fā)育及產(chǎn)生月經(jīng)等。卵巢切除后，輸卵管、子宮、乳腺等器官即行萎縮。

孕激素的結(jié)構(gòu)孕酮在體內(nèi)可還原成無活性的孕二醇。21碳雄性性激素睪丸的間質(zhì)細胞分泌的雄激素為睪酮，這是體內(nèi)最重要的雄激素。它的主要代謝產(chǎn)物是雄酮和脫氫異雄酮。腎上腺皮質(zhì)也分泌一種雄激素，稱為腎上腺雄酮。雄性性激素的結(jié)構(gòu)19碳雄激素的功能雄激素的生理功能為：促進雄性器官的發(fā)育，促進精子生成和第二性征的顯現(xiàn)，并維持雄性特征。閹割公畜、公禽的睪丸，阻止其雄激素的產(chǎn)生，可以顯著地減慢代謝氧化過程，沉著體脂，達到育肥的目的。雄激素和雌激素的平衡不論雄性和雌性動物體內(nèi)都存在著一定比例的雄激素和雌激素，雄性動物的腎上腺皮質(zhì)及睪丸除了產(chǎn)生雄激素外，也能產(chǎn)生雌激素；雌性動物的腎上腺皮質(zhì)及卵巢也能產(chǎn)生雄激素和雌激素。這兩類激素之間存在著一定的平衡。在雄性中，平衡偏向于雄激素方面，在雄畜尿中排出較多的雌激素；而在雌性中，平衡偏向于雌激素，在雌畜尿中排出較多的雄激素。脂肪族激素前列腺素廣泛存在于哺乳動物的各種組織中（如前列腺、子宮內(nèi)膜、卵巢和臍帶等），一些植物（如海藻、香蕉、甘蔗和椰子等）組織中也發(fā)現(xiàn)有不同種類的前列腺素或前列腺素前體。不過除了在人和羊的精液中含量較高外（人：300μg/ml），在其它組織中含量均很低（約1μg/ml）。（前列腺素）前列腺素的作用近幾十年來的研究發(fā)現(xiàn)，前列腺素是人體中分布最廣、效應(yīng)最大的生物活性物質(zhì)之一。同一種前列腺素在不同組織中作用不同，同一種組織對不同的前列腺素反應(yīng)也不同。前列腺素在機體內(nèi)，并不作為激素起作用，而是通過對某些激素的調(diào)節(jié)來起作用。在機體各組織中，前列腺素是腺苷酸環(huán)化酶的抑制劑或激活劑。3種主要前列腺素生物學(xué)作用的比較功能PGEPGFPGA血管擴張＋＋＋＋－－－＋＋＋＋心輸出量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋子宮活動－－－＋＋＋0輸尿管運動－－－＋＋＋0胃腸道運動＋＋＋＋＋＋0胃液分泌－－－－0－－支氣管擴張＋＋＋＋－－－0神經(jīng)系統(tǒng)－－－－0抗脂肪分解＋＋＋00＋促進，－抑制，0無作用四、激素的作用機制研究激素作用的一般機理

激素必須通過與受體相結(jié)合而發(fā)揮作用。受體可以分為兩類，一類存在于細胞質(zhì)膜上，一類存在于細胞內(nèi)部，激素的受體都是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)、多肽類激素和前列腺素一般是首先與靶細胞質(zhì)膜上的受體結(jié)合，通過受體的構(gòu)象變化，改變膜內(nèi)側(cè)的某種酶的活性，此酶催化反應(yīng)產(chǎn)生一種可移動的化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)又可以調(diào)節(jié)其它酶的活性，從而導(dǎo)致一系列的生理生化效應(yīng)。激素作用的一般機理

細胞內(nèi)因激素的作用而產(chǎn)生的這種可移動的化學(xué)物質(zhì)稱為第二信使?，F(xiàn)在了解的第二信使有cAMP、cGMP、肌醇三磷酸、二酰甘油、鈣離子等。類固醇激素能通過細胞膜進入細胞內(nèi)，此類激素的受體存在于細胞內(nèi)，類固醇激素與細胞內(nèi)的受體結(jié)合后，進入細胞核，調(diào)節(jié)基因的表達，產(chǎn)生激素作用的效應(yīng)。膜受體通過腺苷酸環(huán)化酶作用途徑

這種作用反應(yīng)快（幾分鐘），通過生成cAMP而立刻作用于機體組織，大部分含氮激素都以這種方式起作用，如腎上腺素及胰高血糖素。這類激素常引起多種生理效應(yīng)。腎上腺素的作用機理當(dāng)腎上腺素以10－8～10－10mol/L的濃度到達肝細胞表面時，迅速地與肝細胞表面的腎上腺素受體結(jié)合，使受體發(fā)生構(gòu)象變化，激活膜內(nèi)側(cè)的腺苷酸環(huán)化酶，腺苷酸環(huán)化酶催化ATP反應(yīng)生成cAMP，cAMP激活蛋白激酶A，后者使磷酸化酶激酶b磷酸化，產(chǎn)生有活性的磷酸化酶激酶a；磷酸化酶激酶a再使磷酸化酶b磷酸化，產(chǎn)生有活性的磷酸化酶a，磷酸化酶a催化糖原轉(zhuǎn)化成1－磷酸葡萄糖，再轉(zhuǎn)變成葡萄糖，葡萄糖進入糖酵解途徑。

在整個反應(yīng)過程中，信號經(jīng)逐級放大，放大了300萬倍，這種作用稱為級聯(lián)放大。

激素通過形成cAMP的作用途徑G蛋白（GTP結(jié)合蛋白）由α、β、γ3個亞基組成，其中α亞基是GDP或GTP的結(jié)合亞基。無激素時，幾乎所有的G蛋白都處于無活性的GDP結(jié)合狀態(tài)。有激素時，G蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，改與GTP結(jié)合，α亞基脫離β和γ亞基，去活化腺苷酸環(huán)化酶。G蛋白同時又是GTP酶，它緩慢地水解GTP成為GDP，G蛋白恢復(fù)無活性狀態(tài)。激素通過形成cAMP的作用途徑β－腎上腺素受體的結(jié)構(gòu)圖含有7個跨膜的α螺旋區(qū)鈣及肌醇三磷酸途徑DAG：二酯酰甘油PS：磷脂酰絲氨酸I

P3及DAG的形成鈣調(diào)蛋白的作用方式

鈣調(diào)蛋白只有與鈣結(jié)合，形成Ca2+-CaM復(fù)合物后，才有生物活性。Ca2+-CaM復(fù)合物可以以兩種方式調(diào)節(jié)代謝：①直接刺激靶酶的活性；②通過活化依賴于Ca2+-CaM復(fù)合物的蛋白激酶起作用。鈣調(diào)蛋白的重要性受鈣調(diào)蛋白調(diào)控的酶目前已知至