生物化学-激素的概念和类别.ppt

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1、主要内容,各种激素的化学本质，主要生理功能以及激素的作用机理。,第五章 激素化学,（一）概念,激素（hormone）是生物体内特殊的腺体或组织产生的，直接分泌到体液中，通过体液运送到特定的部位，从而引起特殊激动作用的一群微量的有机化合物。,一、激素的概念和类别,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,激素,（二）类别,甲状腺素,肾上腺素,5-羟色胺,二、动物激素（一）氨基酸衍生物激素,甲状腺分泌,甲状腺素（T4）,三碘甲腺原氨酸（T3）,1、甲状腺素,甲状腺素（3,5,3,5-四碘甲腺原氨酸，简称T

2、4）。,三碘甲腺原氨酸（3,5,3-三碘甲腺原氨酸，简称T3）,（1）结构,二分子二碘Tyr作用形成甲状腺素（T4）,一碘Tyr,（2）生物合成,活性碘生物合成的二个问题,活性碘：,食物碘,胃肠道,I-,H2O2,甲状腺过氧化物酶,活性碘（I2）,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。,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：,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。,（3）生理功能,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

3、能减退:,发生在幼年得呆小病,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,:由肾上腺髓质分泌,肾上腺素与去甲肾上腺素的结构,2肾上腺素（1）结构,Tyr,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,（2）生物合成,：大同小异,肾上腺素主要促使肝糖原分解，使血糖增加。,又能促使肌糖原分解，使乳酸增加。,去甲肾上腺素也有上述作用，但作用较弱。,（3）生理功能,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

4、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。,3、5-羟色胺：是一种组织激素,功能：,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）肽和蛋白质激素,: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）,1.垂体激素(1)腺垂体激素,化学本质：蛋白质。,生长激素

5、（GH）和催乳激素（LTH）,不同来源的GH，Mr不同，Mr 2万5万，结构差异 较大。如人的GH Mr 21000由191个氨基酸组成，是一条肽链的蛋白质。牛的GH Mr 46000，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。,生长激素:,催乳激素中有一段氨基酸序列与生长激素相似。,一条肽链的蛋白质，人的LTH约由200个氨基酸组成。,催乳激素(LTH):,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

6、，还能刺激 黄体分泌孕酮。,功能：,化学本质：,都是糖蛋白。,都由两条多肽链组成,分别称为链,链(每条多肽链都含有糖)。比较短的一条是链,较长的一条是链。也称亚基,亚基。,这三种激素链结构很相似,不同的在链。推测不同激素特有的生理活性是由链决定的。,（TSH）（FSH）（LH）,促激素、促性腺激素,促激素,促甲状腺素 促卵泡激素 黄体生成素,结构总结：,糖蛋白，-，-链两条多肽链组成。-链结构 相似，-链结构不同，不同的生理活性是由-链决定。,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。,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。,功能：

7、,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。,雌性：促卵泡成熟、排卵和分泌雌激素。,促卵泡激素：,黄体生成素：又称促间质细胞激素,雄性：刺激睾丸间质细胞发育,分泌雄性激素。,雌性：刺激卵巢间质细胞排卵,生成黄体 和分泌黄体激素。,ACTH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。,促肾上腺皮质激素(ACTH),-脂肪酸释放激素(-LPH):由91个氨基酸组成的蛋白质,-脂肪酸释放激素(-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-LPH族激素很可能来源 于同一个

8、前体（ACTH-LPH前体）。,脂肪酸释放激素（lipotropic hormones，LPH）,结构：,MSH有-MSH和-MSH，均为肽类化合物。,-MSH是13肽，没有种属差异。,-MSH有种属差异，人的-MSH是22肽，牛、羊 的-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。,将ACTH、-MSH和-MSH这三者的结构比较,促黑激素（MSH）,从垂体分离出的一族具有吗啡功能的小肽，有、-三种，-内啡肽为16肽，-内啡肽为32肽，-内啡肽为17肽。,功能：镇痛,内啡肽（endophin）,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

9、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）,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。,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。,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。,功能：,催产素和

10、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。,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。,下丘脑,2、下丘脑激素,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,释放抑制因子(RIF),释放因子(RF),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。,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

11、素的特征：,1975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,褪黑激素（melatonin）:松果体分泌,结构：N-乙酰-5-甲氧色胺,功能：,4胰岛素和胰高血糖素(1)胰岛素（insulin）,结构：,促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧化，降低血糖。,促进蛋白质及脂类的合成代谢。,功能：,结构：29肽,功能：在许多方面与胰岛素相反。,主要促使肝糖原分解，使血糖,促使脂肪分解。,（2）胰高血糖素（glucagon）,结构

12、：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（1）甲状旁腺激素（PTH）,结构：由32个氨基酸组成的多肽,功能：靶也是骨和肾脏,血钙 血磷,（2）降钙素（CT）,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。,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,6其它的肽和蛋白质激素,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,包括皮质酮、皮质醇和可的松,这类激素对糖代谢影响很大，而对水盐代谢影响很小，所

13、以称糖皮质激素。,主要功能：调节糖代谢，抑制糖的氧化，促使 蛋白质转化为糖，升高血糖。另外 可减轻过敏反应，减轻炎症。,（1）糖皮质激素,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。,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,卵泡激素,黄体激素,主要由卵巢产生，但人类的胎盘、肾上腺皮质甚至睾丸也产生少量雌激素。,2性激素类：（1）雌（性）激素,雌二醇，雌三醇、雌酮，可看作雌烃的衍生物。,雌二醇,雌三醇,雌酮,卵泡（激）素,生理功能：促进女性器官发育、排卵。,雌二

14、醇活性最高,: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。,孕酮,黄体激素,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。,雄性激素：睾酮、雄酮、雄烯二酮，可看作雄烃的衍生物,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,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。另外对全身代谢也有影响。,(prostaglandin,PG）,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。,前列腺烷酸,（四）脂肪酸衍生物激素 前列腺素,PGE,PG

15、F（天然的）,PGF（化学合成）,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。,功能：,Positive Feedback,Uterine,Contractions,Oxytocin,+,+,靶细胞膜上或靶细胞内有激素的受体,激素为什么只对“靶”起作用？,三、激素的作用机理,很像酶与底物的关系，有几个特点,（1）有高度的专一性,（2）有高度的亲和力,（3）非共价键可逆结合,（4）激素与受体的结合量与其生物效应成正比。,激素与受体的关系,激

16、素的作用机理:1.通过cAMP而起作用,G 蛋 白,R,Sutherland,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,G蛋白：GTP结合蛋白，依赖于GTP的调节蛋白。,亚基：45KD 亚基：35KD 亚基：7KD,+,G蛋白的种类,R,G 蛋 白,DG,PKC,IP4,IP3,H,Ca,内质网,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,酶 或蛋白质,酶或蛋白质,P,P,改变钙调蛋白及其他钙传感器的构象产生生理效应，使酶的活性发生改变。,2.磷脂酰肌醇途径,磷 脂 酶 C,3活化酪氨酸激酶途径,类固醇激素,R,R,核膜,mRNA,mRNA,酶蛋白,4激素诱导酶的合成,cAMP，cGMP，IP3，DG，Ca2+,神经酰胺，花生四烯酸，NO等。,第二信使：,The discovery of NO as a signaling molecule Robert F.Furchgott,Louis J.Ignarro,Ferid Murad(1998 Nobel Laureate),Synthesis,Diagram,NO System,