第7章　激素化學

7.1　復(fù)習筆記

一、激素的概念

1激素的廣義概念

激素是指由活細胞所分泌的、對某些靶細胞有特殊激動作用的一群微量有機物質(zhì)，為多細胞生物體內(nèi)協(xié)調(diào)不同細胞活動的化學信使。

2激素的狹義概念

（1）動物激素

動物激素是指由動物腺體細胞和非腺體組織細胞所分泌的一切激素。腺體細胞分泌的稱腺體激素，非腺體組織細胞分泌的稱組織激素。腺體激素中由無管腺分泌的稱內(nèi)分泌激素。

（2）植物激素

植物激素又稱植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，指一些對植物的生理過程起促進或抑制作用的物質(zhì)。

二、激素分類

1脊椎動物激素（圖7-1，表7-1）

圖7-1　脊椎動物激素的具體分類

表7-1　肽和蛋白質(zhì)激素類的分類

2垂體激素

表7-2　垂體激素的類別、本質(zhì)、作用對象及生理效應(yīng)

3類固醇激素

表7-3　垂體激素的類別、來源、本質(zhì)及生理效應(yīng)

4無脊椎動物激素

（1）昆蟲激素

昆蟲體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有很多與生殖、發(fā)育及體色有關(guān)的激素。如腦激素、蛻皮激素、保幼激素、性激素及性誘素、變色激素。

（2）甲殼類動物激素

包括生長激素、性激素（主要是促性腺激素）、變色激素。

三、植物激素

植物激素或稱植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，是指一些有控制植物生長、發(fā)育和其他某些生理作用的有機化合物。

1天然植物激素的化學本質(zhì)和生理功能

主要有植物生長素類、赤霉素類、細胞分裂素類、脫落酸和乙烯5類（表7-4）。

表7-4　天然植物激素的生物學功用

2合成植物激素（表7-5）

表7-5　幾種合成植物激素的生物學功用

四、激素的作用機制

激素只對靶細胞發(fā)生作用，幾乎不涉及其他的細胞，這是因為靶細胞膜上或靶細胞內(nèi)有激素的受體。

1通過環(huán)核苷酸（主要為cAMP）而起作用

（1）作用機制

激素（大部分氨基酸衍生物、多肽和蛋白質(zhì)激素如腎上腺素、胰高血糖素）到達靶細胞后，首先和靶細胞膜上的特異性受體（具有特征的7段跨膜的α螺旋區(qū)域）相結(jié)合，活化的受體刺激與之偶聯(lián)G蛋白，使G蛋白活化，刺激腺苷酸環(huán)化酶（AC）活性，使細胞內(nèi)的ATP轉(zhuǎn)變成cAMP，提高靶細胞cAMP水平。cAMP與無活性的蛋白激酶A（PKA）的上調(diào)節(jié)亞基（R）結(jié)合釋放出催化亞基（C），使得PKA獲得活性，進一步催化下游靶蛋白磷酸化，發(fā)揮生物學作用。

激素被稱為第一信使，cAMP則被稱為第二信使。這種激素的作用機制稱為第二信使學說。

（2）G蛋白

G蛋白，又稱GTP結(jié)合蛋白或鳥苷酸結(jié)合蛋白，是含鳥苷酸結(jié)合位的蛋白質(zhì)。

（3）依賴cAMP的蛋白激酶

依賴cAMP的蛋白激酶又稱蛋白激酶A（PKA），通過使Ser或Thr殘基磷酸化，從而引起細胞反應(yīng)。

2對酶合成起誘導作用

屬于這一類的激素有如甲狀腺素、生長激素等類固醇激素和少數(shù)氨基酸衍生物或蛋白質(zhì)激素。本質(zhì)是激素激活的基因調(diào)控蛋白。在細胞內(nèi)，受體處于非活化狀態(tài)，當激素與受體結(jié)合，將導致抑制蛋白從復(fù)合物上解離下來，從而受體通過暴露它的DNA結(jié)合位點而被激活。

（1）類固醇激素的作用機理

類固醇激素是疏水的，可自由通過細胞膜進入細胞，在細胞質(zhì)中與專一的受體結(jié)合，釋放抑制蛋白，激素-受體復(fù)合物被激活。激活的復(fù)合物進入細胞核，識別并結(jié)合到特異的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)（增強子區(qū)域），從而增強基因的轉(zhuǎn)錄，形成專一的mRNA，再合成特異的酶蛋白，因而調(diào)控代謝反應(yīng)。

（2）特點

通過基因轉(zhuǎn)錄形成mRNA，再合成酶蛋白，作用過程比較慢。

3通過磷酸肌醇酶起作用

某些氨基酸衍生物或多肽激素如加壓素、促甲狀腺激素釋放因子等是通過這種途徑。

（1）作用機理

氨基酸衍生物或多肽類激素與GPCR結(jié)合，活化G蛋白，進而激活磷脂酶C（PLC），催化PIP₂水解生成IP₃和DAG兩個第二信使。DAG進一步活化蛋白激酶C（PKC），促使蛋白質(zhì)或酶中的蘇氨酸或絲氨酸殘基磷酸化，從而使一系列蛋白質(zhì)或酶的活性發(fā)生改變。

（2）肌醇1,4,5-三磷酸（IP₃）

IP₃結(jié)合并開啟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上IP₃敏感的Ca^2＋通道，引起Ca^2＋釋放進入細胞質(zhì)基質(zhì)，Ca^2＋結(jié)合鈣調(diào)蛋白生成Ca^2＋·CaM復(fù)合物，再以兩種方式發(fā)揮作用：①直接與靶酶結(jié)合；②通過活化依賴于Ca^2＋·CaM復(fù)合物的蛋白激酶，磷酸化許多靶蛋白或靶酶，間接影響其活性。這類效應(yīng)又稱為磷酸肌醇級聯(lián)效應(yīng)。

4通過酪氨酸激酶起作用

胰島素通過刺激其受體的酪氨酸激酶的活性來完成作用。胰島素受體是一個具有酪氨酸激酶活性的跨膜糖蛋白。無胰島素結(jié)合時，受體的酪氨酸蛋白激酶沒有活性。

當胰島素與受體的α鏈結(jié)合，改變β鏈構(gòu)象，受體酪氨酸激酶被活化，使受體β鏈中特異位點的酪氨酸殘基磷酸化，即自身磷酸化，受體的自磷酸化又進一步促進酪氨酸激酶的活性。活化的自磷酸化的胰島素受體將胰島素受體底物-1（IRS-1）的多個酪氨酸殘基磷酸化。磷酸化的IRS-1再結(jié)合并激活下一個效應(yīng)物，引起一系列級聯(lián)反應(yīng)，最終引起細胞內(nèi)的胰島素效應(yīng)。

5激素與受體的結(jié)合特點：

（1）高度的專一性

每一種激素只能與專一于這種激素的受體結(jié)合。如生長激素有生長激素的受體，胰島素有胰島素的受體。

（2）高度的親和力

（3）可逆性

激素與受體之間以非共價鍵可逆結(jié)合，當生理效應(yīng)發(fā)生后，激素即與受體解離。

（4）可飽和性

受體與激素的結(jié)合可達到飽和。

（5）具有放大信息的效應(yīng)

激素與受體結(jié)合，通過產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)，可將信息進行放大。