复旦生物化学课件19-激素1

激素[Hormone]与信号传导(SignalTransduction)主要内容•激素的概念、作用及简史•人体主要内分泌腺及分泌的激素•激素的作用特性•激素的分类及常见人类激素的生物化学•激素的作用机制•激素的检测•激素分泌及作用的复杂阶层•几种激素的作用及作用机制（信号传导）•有关期末考试激素，亦称“荷尔蒙”，hormone来自希腊文Homaein，原意为“奋起活动”，它对肌体的代谢、生长、发育和繁殖等起重要的调节作用。激素的发现I1853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，贝尔纳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。实验病理学创始人(法国生理学家)-ClaudeBernardClaudeBernard(1813～1878)•1853年3月取得巴黎大学动物学博士学位。•1854年被选为法兰西科学院院士。•1854～1868年任巴黎大学理学院生理学教授，1868年转任自然博物馆的生理学教授。•1869年任法兰西科学院院长。肝脏：糖原-血糖胰液：脂肪消化氧化：不是氧和碳的直接化合，不在肺部1857正式提出“内环境”1865《实验医学导论》，生理学发展的里程碑。激素的发现II1902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）。激素(Hormone)Bayliss和Starling[1904]提出了激素概念，希腊语horman--tostiruporexcite--“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”。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。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人体主要的内分泌腺及分泌的激素松果腺副甲状腺松果体腺PinealGland•Principlehormone:melatonin•Stimulatedbydarkness,inhibitedbylight•Reproductivematuration;bodyrhythms松果体素褪黑激素N-乙酰-5-甲氧基色胺松果体素褪黑激素N-乙酰-5-甲氧基色胺甲状腺Thyroid•Growthanddevelopment•Metabolicrate自然状态下是L-型，是甲状腺球蛋白组分之一。白色针状晶体。无臭无味，遇光变质。它在235～236℃分解。由于甲状腺瘤等引起甲状腺素分泌过多时造成代谢加快，多食消瘦，心率及呼吸频率加快，眼球突出等症状，称甲状腺机能亢进。某些地方性饮食缺碘，能引起甲状腺素分泌不足，造成发育不良，动作迟缓，颈部粗肿，称作地方性甲状腺肿。医疗上用以治疗甲状腺机能减退，粘液性水肿和克汀病等。可由牛、羊、猪等的甲状腺中提取，也可由人工合成。肾上腺AdrenalGlands•Cortex:Salt&carbohydratemetabolism•Medulla:Emotionalarousal酪氨酸→多巴→多巴胺→去甲肾上腺素→肾上腺素Pancreas•PrincipleProducts:Insulin,Glucagon,Somatostatin(体抑素，生长激素抑制素）•SugarMetabolism，Growthetc.胰腺性腺Gonads•Principleproducts:Estrogens,Progestins,Androgens•BodyDevelopment,maintenanceofreproductiveorgans.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。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Neuralvs.HormonalCommunicationSystems•Product-storage•Glandsandcellsbothproduceproductasaresultofstimulation•Bothsystemsrelyonbindingmechanisms•Bothutilizesecond-messengersystemsSimilaritiesNeuralvs.HormonalCommunicationSystems•Channel-specific•Fast•All-or-None•Partialvoluntarycontrol•Broadcast•Slow•Graded•NovoluntarycontrolNeuralHormonalDifferences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。如生长激素促进生长发育，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。（二）激素作用的“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。（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。1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。1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。（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受体阻滞剂的发明(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。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]。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）。脑啡肽激素的种类下丘脑激素[多肽激素]促进或抑制激素的分泌垂体激素[含氮激素]抗利尿激素，[后叶]加压素胰岛-十二指肠-胃黏膜-胎盘-卵巢黄体激素[多肽激素]human肾上腺皮质激素[固醇类激素]肾上腺皮质睾丸-卵巢-胎盘激素[固醇类激素]胸腺-甲状腺-甲状旁腺-肾上腺-肾