第16章 激素 Hormones 激素的分类 激素的作用机制

什么是激素？ 激素是生物体内特定细胞产生的的对某些 靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。 在机体的代谢过程或生理过程起调控作用 化学讯息

激素具有以下几个特点： 1、含量少；在生物体某特定组织细胞产生； 2、通过体液的运动被输送到其他组织中发挥作用； 3、作用很大，效率高，在新陈代谢中起调节控制作用。 4、在医疗上，激素也是一类重要药物。

激素的合成两条途径： 1、基因表达 2、体内酶催化 多肽激素合成后储藏在分泌囊中，分泌囊经过外吐到胞间，然后进入血液运输

一、激素的分类 在生物激素中，动物激素最为重要。植物激素主要为植物生长调节剂。 根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类 （1）含氮激素。包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。 （2）类固醇激素。性腺和肾上腺皮质分泌的激素大多数是类固醇激素。 （3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系统及其它组织分泌产生。

甲状腺素和肾上腺素类激素都是酪氨酸的衍生物 固醇类激素来自于胆固醇 前列腺素来自于脂肪酸类物质 前列腺素本身不是激素，通过激素的调节发挥作用的

二、含氮激素 1．氨基酸衍生物激素 （1）甲状腺激素 （2）肾上腺素 2、多肽及蛋白质激素

（1）甲状腺激素 甲状腺所分泌的激素主要是甲状腺素和少量的三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性约为甲状腺素的5－10倍。二者的结构如下： 天然的甲状腺素是酪氨酸的衍生物，均为L-构型。 甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内70-80%的碘富集在其中。

生理功能 在甲状腺素的合成中，碘化过程并不是发生在游离的酪氨酸上，而是甲状腺球蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。 主要是促进糖、脂及蛋白质的代谢；促进机体的生长发育和组织分化；对中枢神经系统、循环系统、造血过程、肌肉活动及智力和体质的发育等均有显著作用。

幼年动物若甲状腺机能减退或切除甲状腺时，将引起发育迟缓，身材矮小，行动呆笨而缓慢； 成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病，心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。 反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心跳加快，基础代谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高，表现为神经过敏等.

（2）肾上腺素 肾上腺分为髓质和皮质两部分。髓质分泌肾上腺素和少量去甲肾上腺素。去甲肾上腺素主要由交感神经末梢分泌。他们也是酪氨酸的衍生物，为R-构型。

功 能 肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。 功 能 肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。 肾上腺素主要是调节糖代谢, 它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。

2、多肽及蛋白质激素 由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各样的功能。 (1)．脑垂体激素 (2)．下丘脑激素 (3)．胰岛激素 (4).甲状旁腺激素

(1)．脑垂体激素 脑垂体在神经系统的控制下，起调节体内各种内分泌腺作用。垂体可分为前叶、中叶和后叶三个部分。脑垂体分泌的激素共有10多种。 生长激素（GH） 促甲状腺素（TSH） 促肾上腺皮质激素（ACTH） 催乳素（LTH） 促卵泡素（FSH） 黄体生成素（LH） 促黑色细胞素（MSH） 催产素、加压素 垂体前叶和中叶能够合成激素，后叶只能存储和分泌激素。后叶所分泌的激素由下丘脑合成。

(2).下丘脑激素 下丘脑所分泌的激素主要包括一些释放激素（或释放因子）和释放抑制激素。 下丘脑激素经垂体门静脉到达脑垂体，并作用于垂体细胞，起调控作用。

促甲状腺素释放激素（TRH） 促肾上腺皮质激素释放激素（CRH） 促卵泡素释放激素（FRH） 促黄体生成素释放激素（LRH） 生长素释放激素（GRH），生长素释放抑制激素（GRIH） 促黑色细胞激素释放激素（MRH） 促黑色细胞激素抑制释放激素（MRIH） 催乳素释放激素（PRH），催乳素释放抑制激素（PRIH）

(3)．胰岛激素 胰岛是胰脏的内分泌组织。人的胰岛主要由、 和  三种细胞组成。-细胞分泌胰高血糖素，-细胞分泌胰岛素。

（A）胰岛素 胰岛素是由胰腺中胰岛的β-细胞分泌的一种含有51个氨基酸残基的蛋白质激素。 胰岛素由两条多肽链组成胰岛素的生理功能主要是促进细胞摄取葡萄糖；促进肝糖原和肌糖原的合成；抑制肝糖原的分解。 胰岛素具有抑制细胞内腺苷酸环化酶活性作用，使cAMP产生显著减少，导致糖原分解速度减慢。胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。

（B）胰高血糖素 胰高血糖素为胰岛的α-细胞分泌的多肽激素，由29个氨基酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样，其结构如下： His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asp-Thr 胰高血糖素主要是促进肝糖原分解，使血糖升高，与肾上腺素作用相似。其作用原理是激活肝细胞中的腺苷酸环化酶，使cAMP浓度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解.

(4).甲状旁腺激素 甲状旁腺主要分泌甲状旁腺素（PTH）和降钙素（CT），它们都是多肽激素。

三、类固醇激素 类固醇激素是一类脂溶性激素，它们在结构上都是环戊烷多氢菲衍生物。 脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和性激素两类。

1、肾上腺皮质激素 肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌产生。目前从肾上腺皮质提取液中分离的类固醇化合物有30余种

功 能 糖皮质激素 （1）调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖升高；促进蛋白质转化为糖。具有这种功能的包括皮质酮、11-脱氢皮质酮、17-羟皮质酮（氢化可的松）和17-羟-11-脱氢皮质酮（可的松）。这类激素还具有良好的抗炎，抗过敏作用，是常用的激素药物。

盐皮质激素 （2）调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排出过多的钾离子，调节水盐代谢。这类激素包括11-脱氧皮质酮、17-羟-11-脱氧皮质酮和醛皮质酮。其中醛皮质酮对水盐代谢的调节作用比脱氧皮质酮大30-120倍。 肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢紊乱而出现病症。

2．性激素 性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素和雌性激素两类。它们与动物的性别及第二性征的发育有关。 性激素的分泌受垂体的促性腺激素（LHF 和 SH）调节。

四、脂肪酸衍生物激素  前列腺素 前列腺素（简称PG）是一类具有生理活性物质的总称，现在已发现有几十种。这类激素广泛存在于生殖系统和其它组织中。 前列腺素的基本结构为含有一个环戊烷及两个脂肪侧链的二十碳脂肪酸。其中主要有E、F、A、B等四类。

E型：C-9为酮基、C-11含有羟基。F型：C-9和C-11均含有羟基。A型：C-9为酮基、C-10和C-11之间有双键。 B型：C-9为酮基，C-8和C-12之间有双键。 所有的前列腺素在侧链的C-13和C-14之间有双键，C-15含有一个羟基。

功 能 不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前列腺素具有复杂的生理功能。 功 能 不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前列腺素具有复杂的生理功能。 已经证明，前列腺素对生殖、心血管、呼吸、消化和神经系统等都有显著影响作用。 例如，能使子宫及输卵管收缩，使血管扩张或收缩，可抑制胃酸分泌等。 人体前列腺素的产生和分泌异常是导致许多疾病的重要原因。

五、激素的作用机制 生物信息分子分为第一信使与第二信使 第一信使：细胞间信息分子 激素、神经递质、NO等 第二信使：细胞内信息分子 由胞间信使刺激产生 如钙离子、三磷酸肌醇、二酰甘油、cAMP等

激素的作用机制：激素与受体蛋白的专一性结合 受体可位于细胞膜上，（大多数） 也可位于胞质中（固醇类激素）

1、CAMP信号通路 激素 cAMP信号通路：细胞外信号与相应受体结合，导致细胞内的第二信使cAMP的水平变化，引起细胞反应的信号通路。cAMP可被磷酸脂酶限制性地降解清除通路。 G蛋白偶联的受体 G蛋白 C-cyclase c-AMP c-AMP依赖的蛋白激酶A 基因调控蛋白 Gene transcription

胞外：结合信号分子 胞内：推动胞内反应

质膜上的五种成分 刺激型激素受体（Rs） 抑制型激素受体(Ri) 与GTP结合的刺激型调节蛋白(Gs) 与GTP结合的抑制型调节蛋白(Gi) 催化成分（C）：腺苷酸环化酶 R   C 

受体 Rs、Ri位于质膜的外表面，有两个结合位点； 一个与细胞外信号分子结合，另一个与G蛋白结合。 都有7个跨膜螺旋 受体-G蛋白-偶联酶 称蛇行受体

联结 G－ 蛋白的受体(跨膜七次)

调节蛋白（信号转化蛋白） G蛋白有三个亚基：、、 ; 鸟苷酸结合蛋白 Gi、Gs的、 亚基基本相同； 亚基有两个结合位点，一个是与GTP结合位点，具有GTP酶活性，能水解GTP；另一个是修饰位点，能被细胞毒素ADP核糖基化修饰。 Gs（  s）:被霍乱毒素ADP核糖基化，Gi（  i）:被百日咳毒素ADP核糖基化；

Gs的调节过程： 1、激素不和受体结合时，Gs蛋白的、、三亚基呈结合状态， 亚基与GDP结合，腺苷酸环化酶没有活性，（此时R、G、C三者分开）； 2、激素与受体结合，导致受体构象改变，并与G蛋白结合； 3、GTP取代与G结合的GDP，导致G蛋白亚基、解离， 亚基与腺苷酸环化酶结合，使ATP转化成cAMP；

4、 －GTP具有GTP酶活性，将GTP水解为GDT，使与C分离，腺苷酸环化酶C失去活性，  、、重新结合，受体恢复到为活化状态。 ATP cAMP 蛋白激酶A（无活性） 蛋白激酶A（有活性） 蛋白酶（无活性） 蛋白酶（有活性）

将细胞外的信号转化为细胞内信号 Rs Ri Gi Gs - + C 磷酸二酯酶 ATP cAMP AMP 蛋白质 蛋白质－P

cAMP 的 产 生

级联放大使得激素巨大的效应

2、磷脂酰肌醇信号通路 PLC IP3 DG PKC Ca 2+ Gene expression

肌醇磷脂： 主要分布在质膜内侧，其总量约占膜磷脂总量的10％ 主要有三种： 磷脂酰肌醇（PI） 磷脂酰肌醇－4－磷酸（PIP）

信号通路（双信使系统 IP3 / Ca2+、DG / PKC） 外界信号分子 质膜上受体肌醇酯 （磷脂酰肌醇－4、5－二磷酸PIP2） 磷脂酶水解 1、4、5三磷酸肌醇IP3 二酰基甘油DG + 蛋白激酶C 动员细胞内源钙到细胞质中 蛋白质磷酸化（Ser等） 钙离子作用钙调素形成钙调素－酶复合物 细胞反应

钙离子作为第二信使的原因 1.内外环境的浓度差异大 2.钙离子可与蛋白质的不同部位交联，结合强 钙结合蛋白 有些蛋白质与钙离子的结合能力强，如钙调蛋白 有共同结构域：EF手 螺旋-泡区-螺旋，泡区是蛋白质与钙离子结合部位

钙调蛋白结合Ca2+后活化起来，进而调节另一个酶。

3、受体酶 受体结合区在外侧，催化区在内侧 受体酪氨酸激酶及RTK-RAS途径 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 受体酪氨酸/磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶 酪氨酸蛋白激酶联系的受体及JAK-STAT途径 受体结合区在外侧，催化区在内侧

经典的细胞信号转导途径： 受体接受刺激 跨膜机制 产生第二信使 蛋白质可逆磷酸化模式传递信息，调节细胞反应。 非经典跨质膜与胞内信号途径： 受体接受刺激 跨膜机制 产生第二信使 蛋白质可逆磷酸化模式传递信息，调节细胞反应。 非经典跨质膜与胞内信号途径： 受体可以单独完成跨膜信号传递； 胞内信号传递不产生经典意义上的第二信使； 受体胞内域具有磷酸化等酶活性或募集胞质酶蛋白能力； 以级联磷酸化反应为主的跨胞质信号转导； 最终调节基因表达和细胞反应。

RTK途径 RTK为细胞表面一大类重要受体家族。 受体的二聚化是一次跨膜受体被激活的普遍机制。 Receptor RTK Raf MAPK级联反应 Gene调控蛋白

具有受体功能的酪氨酸蛋白激酶（receptor tyrosine protein kinase,RTKs） 目前对该受体的结构域功能了解最为清楚； RTKs已有50多种，包括：生长因子受体、胰岛素受体等； 胞内结构域具有酪氨酸激酶（TPK）催化结构；

1）RTKs家族的基本结构： RTKs类除胰岛素受体外，其余受体都由一条单跨膜肽链组成。 可分为三个结构区： 细胞外的配体结合区 细胞内部具有酪氨酸激酶活性区 连接这两个区的跨膜结构 N ATP 底物结合区 C

2）以表皮生长因子受体 （EGF-R为例） EGF受体在膜上以无活性的单体形式存在； 与配体EGF结合后，结聚合成寡聚体，同时被活化； 被激活的受体往往发生自身磷酸化，继而对其他蛋白质底物进行磷酸化； 被激活的受体可因与其配体的解离而钝化，回到无活性的单体状态。

单体EGF受体无活性 P 底物磷酸化 下游细胞传递途径

细胞信号传递的基本特征

胞内受体：是固醇类激素激活的基因调控蛋白。 4、通过细胞内受体介导的信号传递 胞内受体：是固醇类激素激活的基因调控蛋白。 有三个结构域： C端：激素结合位点； 中部：锌指结构的DNA结合位点或者抑制性 蛋白Hsp90结合位点； N端：转录激活结构域。

脂溶性激素的信号传递途径 ——通过细胞内受体传递信息 固醇类激素的受体在细胞质中/细胞核内。固醇类激素直接进入细胞，和受体结合，受体活化后，能结合到DNA 的特定位置，调节基因表达——次级应答 固醇类激素的受体是一种转录调节因子。 相同的激素与不同靶细胞受体结合，反应不同

传递过程： 该通路的细胞外界信号分子为亲脂性的小分子，分子量在300Da左右，如：甾类激素，可通简单扩散跨越质膜进入细胞内，在膜上没有特异的受体； 激素与胞质受体结合形成复合体，能穿过核孔膜；

激素－受体复合体进入细胞核，与核内受体结合，形成激素－胞质受体－核质受体复合物，核内受体是一种依赖于激素的转录增强子，进而启动DNA的转录； 甾类激素可以诱导原初反应和次级反应；即： A：直接诱导少数特殊基因转录的原初反应阶段； B：基因产物再活化其他基因，产生一种延迟的次级反应。这种反应对激素原初作用起放大效应。 次级反应 原初反应 mRNA mRNA 蛋白质 蛋白质

1、CAMP信号通路 2、磷脂酰肌醇信号通路 3、受体酶 4、固醇类激素通过细胞内受体 介导的信号传递