生物化学第17章激素课件.ppt
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- 生物化学 17 激素 课件
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1、第17章 激素(Hormones)一、概述一、概述二、激素的合成与分泌二、激素的合成与分泌三、重要激素举例三、重要激素举例四、激素的作用机制研究四、激素的作用机制研究五、激素分泌的调节五、激素分泌的调节六、植物激素六、植物激素七、昆虫激素七、昆虫激素一、概述 激素是生物体内特殊组织或腺体产生的,激素是生物体内特殊组织或腺体产生的,直接分泌到体液中,通过体液运送到特定作用直接分泌到体液中,通过体液运送到特定作用部位,从而引起特殊激动效应的一群微量的有部位,从而引起特殊激动效应的一群微量的有机化合物。机化合物。可以把这类化合物看成体内的可以把这类化合物看成体内的“化学信化学信息息”。激素分泌的平衡
2、 在正常情况下,生物体内各种激素的作用是在正常情况下,生物体内各种激素的作用是相互平衡的,并且随着体内外环境的改变而增减,相互平衡的,并且随着体内外环境的改变而增减,以适应环境的变化。有些激素的分泌和作用还随以适应环境的变化。有些激素的分泌和作用还随着个体的发育阶段而变化。如果任何一种内分泌着个体的发育阶段而变化。如果任何一种内分泌腺机能发生亢进或减退,都会破坏这种平衡,扰腺机能发生亢进或减退,都会破坏这种平衡,扰乱正常代谢及生理功能,影响机体的正常发育和乱正常代谢及生理功能,影响机体的正常发育和健康,甚至引起死亡。健康,甚至引起死亡。激素的化学本质 激素按其化学本质可以分为激素按其化学本质可
3、以分为3类:类:含氮激素,包括蛋白质、多肽、氨基酸衍生物。含氮激素,包括蛋白质、多肽、氨基酸衍生物。甾醇类激素,也叫固醇类激素。甾醇类激素,也叫固醇类激素。脂肪酸衍生物激素。脂肪酸衍生物激素。二、激素的合成 多肽激素的合成途径就是蛋白质的合成途径,多肽激素的合成途径就是蛋白质的合成途径,通过基因的转录、翻译而合成。许多多肽激素是以通过基因的转录、翻译而合成。许多多肽激素是以其前体的形式合成的。这些前体都是较大的蛋白质,其前体的形式合成的。这些前体都是较大的蛋白质,称为称为“原激素原激素”(prohormone)。就像酶原活化一)。就像酶原活化一样,原激素经过蛋白酶的切割,才加工成分子量较样,原
4、激素经过蛋白酶的切割,才加工成分子量较小的具有生物活性的激素。值得注意的是,有些激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种激素当中。素存在于另一种激素当中。(多肽激素的合成多肽激素的合成)几种多肽激素前体的一级结构示意ACTH:促肾上腺皮质激素:促肾上腺皮质激素CLIP:肾上腺皮质激素样中:肾上腺皮质激素样中 间肽间肽MSH:促黑素细胞激素:促黑素细胞激素牛ACTHLPH前体及其断裂产物的结构示意图LPH:脂肪酸释放激素:脂肪酸释放激素甲状腺激素三碘甲腺原氨酸三碘甲腺原氨酸(T3)甲状腺素(甲状腺素(T4)(Thyroxine)甲状腺激素的合成 甲状腺(甲状腺(thyroid
5、)是体内吸收碘能力最强的)是体内吸收碘能力最强的组织,能将体内组织,能将体内70%80%的碘浓集于其中。在的碘浓集于其中。在甲状腺过氧化物酶(甲状腺过氧化物酶(thyroid peroxidase,TPO)及过氧化氢的作用下,碘离子被氧化成活性碘及过氧化氢的作用下,碘离子被氧化成活性碘(可能是(可能是I2、I+或酶或酶-次碘酸复合物次碘酸复合物EOI),活性),活性碘与碘与甲状腺球蛋白(甲状腺球蛋白(TBG)中的酪氨酸残基反应中的酪氨酸残基反应产生一碘酪氨酸残基及二碘酪氨酸残基。产生一碘酪氨酸残基及二碘酪氨酸残基。TBG分子是一种含有两个亚基的糖蛋白,分分子是一种含有两个亚基的糖蛋白,分子量约
6、子量约660,000,约含,约含120130个酪氨酸残基,其个酪氨酸残基,其中仅中仅25个左右的残基能发生碘化反应。个左右的残基能发生碘化反应。甲状腺激素的合成 碘化的碘化的TBG分子在二硫键、离子键和氢键分子在二硫键、离子键和氢键等作用下形成卷曲螺旋状的二级结构,这样使等作用下形成卷曲螺旋状的二级结构,这样使碘化酪氨酸残基互相接近。在甲状腺过氧化物碘化酪氨酸残基互相接近。在甲状腺过氧化物酶作用下,一个碘化酪氨酸残基失去两个电子酶作用下,一个碘化酪氨酸残基失去两个电子成为醌式带正电荷化合物,它再与相邻的碘化成为醌式带正电荷化合物,它再与相邻的碘化酪氨酸反应生成醌醚中间体,生成甲状腺素的酪氨酸反
7、应生成醌醚中间体,生成甲状腺素的前体。最后通过甲状腺球蛋白的水解形成三碘前体。最后通过甲状腺球蛋白的水解形成三碘甲腺原氨酸(甲腺原氨酸(T3)和甲状腺素()和甲状腺素(T4)。)。甲状腺激素的合成I I肾上腺素的合成 肾上腺素及肾上腺素及正肾上腺素(即正肾上腺素(即去甲肾上腺素)去甲肾上腺素)是由肾上腺髓质是由肾上腺髓质合成和分泌的,合成和分泌的,其生物合成的前其生物合成的前体是酪氨酸。体是酪氨酸。固醇类激素的合成 各种固醇类激素(各种固醇类激素(steroid hormone)的)的生物合成都是从胆固醇开始的。而固醇生物合成都是从胆固醇开始的。而固醇(sterol)又是由乙酰)又是由乙酰Co
8、A开始经异戊二烯合开始经异戊二烯合成的。成的。乙酰乙酰CoA胆固醇的结构式(cholesterol)固醇类激素的合成脂肪族激素(前列腺素前列腺素)前列腺素(前列腺素(prostaglandin,PG)是一类结构相)是一类结构相似的、具有生物活性物质的总称,目前已发现了几似的、具有生物活性物质的总称,目前已发现了几十种,它们的基本结构为含有一个环戊烷及两个脂十种,它们的基本结构为含有一个环戊烷及两个脂肪族侧链的二十碳脂肪酸,即前列腺烷酸。肪族侧链的二十碳脂肪酸,即前列腺烷酸。由于环戊烷上的双键位置或取代基不同,可以由于环戊烷上的双键位置或取代基不同,可以将已知的前列腺素分为将已知的前列腺素分为E
9、、F、A、B四大类。各种前四大类。各种前列腺素在侧链上的列腺素在侧链上的C15处都有一个羟基。除了戊环上处都有一个羟基。除了戊环上的区别外,侧链上还有双键数目、位置的区别。的区别外,侧链上还有双键数目、位置的区别。前列腺素的生物合成脂肪族激素(前列腺素前列腺素)E1和和F1两种前列腺素是从两种前列腺素是从8,11,14-二十碳二十碳三烯酸衍生而来;而三烯酸衍生而来;而E2和和F2则是从则是从5,8,11,14-二十碳四烯酸衍生而来。二十碳四烯酸衍生而来。指的是指的是C9上羟基的构上羟基的构型。型。前列腺素的前体是脂肪酸三、重要激素举例激素功能的研究方法:激素功能的研究方法:切除实验动物的激素分
10、泌器官,观察有切除实验动物的激素分泌器官,观察有何影响;何影响;补充相应激素,观察有何影响。补充相应激素,观察有何影响。氨基酸衍生物激素(肾上腺激素的作用肾上腺激素的作用)肾上腺素在生理上的作用与交感神经兴奋的肾上腺素在生理上的作用与交感神经兴奋的效果很相似,可使血管收缩、心脏活动加强,血效果很相似,可使血管收缩、心脏活动加强,血压急剧上升。在动物可看到类似于格斗和逃跑状压急剧上升。在动物可看到类似于格斗和逃跑状态时的生理效应,如心跳加快,血压升高,血液态时的生理效应,如心跳加快,血压升高,血液由皮肤和胃肠道向骨骼肌转移等,其它效应有竖由皮肤和胃肠道向骨骼肌转移等,其它效应有竖毛、支气管扩张、
11、瞳孔散大和胃肠道弛缓以及肝毛、支气管扩张、瞳孔散大和胃肠道弛缓以及肝糖原被动员和血糖水平升高等。糖原被动员和血糖水平升高等。肾上腺素与正肾上腺素的作用比较麻黄素 我国特产的药材麻黄所含的麻黄碱,其化学结我国特产的药材麻黄所含的麻黄碱,其化学结构和生理功能都与肾上腺素相似,在药物上可以代构和生理功能都与肾上腺素相似,在药物上可以代替肾上腺素,这类物质称为拟肾上腺素。替肾上腺素,这类物质称为拟肾上腺素。麻黄素麻黄素 肾上腺素肾上腺素 甲基苯丙胺甲基苯丙胺冰毒冰毒甲状腺激素的作用 甲状腺激素包括甲状腺素和三碘甲腺原氨甲状腺激素包括甲状腺素和三碘甲腺原氨酸,它们的作用是刺激糖、蛋白质、脂肪和盐酸,它们
12、的作用是刺激糖、蛋白质、脂肪和盐的代谢,促进机体生长发育和组织的分化,对的代谢,促进机体生长发育和组织的分化,对中枢神经系统、循环系统、造血过程以及肌肉中枢神经系统、循环系统、造血过程以及肌肉活动等都有显著的作用。总的表现是增强机体活动等都有显著的作用。总的表现是增强机体新陈代谢,引起耗氧量及产热量增加,并促进新陈代谢,引起耗氧量及产热量增加,并促进智力与体质的发育。智力与体质的发育。甲状腺激素过多或不足引起的病症 甲状腺素分泌过多会引起突眼性甲状腺肿甲状腺素分泌过多会引起突眼性甲状腺肿(甲亢);成人甲状腺激素分泌不足,会引起粘(甲亢);成人甲状腺激素分泌不足,会引起粘液性水肿,出现性机能和记
13、忆力减退等症状(甲液性水肿,出现性机能和记忆力减退等症状(甲减);幼年时甲状腺激素分泌不足,则会因生长减);幼年时甲状腺激素分泌不足,则会因生长发育受阻而得发育受阻而得“呆小病呆小病”。有些地区由于缺乏碘。有些地区由于缺乏碘而引起地方性甲状腺肿。而引起地方性甲状腺肿。重要的多肽类激素 下丘脑、垂体、胰脏中胰岛的下丘脑、垂体、胰脏中胰岛的和和细胞、甲细胞、甲状旁腺等分泌的激素都是多肽或蛋白质。粘膜、状旁腺等分泌的激素都是多肽或蛋白质。粘膜、胎盘、肾脏和胸腺等器官也分泌一些多肽、蛋白胎盘、肾脏和胸腺等器官也分泌一些多肽、蛋白质类激素。质类激素。垂体在神经系统的控制下,调节着全身各种垂体在神经系统的
14、控制下,调节着全身各种内分泌腺,是各种内分泌腺的推动者。高等动物内分泌腺,是各种内分泌腺的推动者。高等动物体内有一大部分激素属于体内有一大部分激素属于“下丘脑神经内分泌体下丘脑神经内分泌体系系”。垂体分为前叶、后叶及中叶垂体分为前叶、后叶及中叶3部分,前叶和部分,前叶和中叶能自行合成激素,后叶仅贮存和分泌激素,中叶能自行合成激素,后叶仅贮存和分泌激素,后叶所分泌的激素是由下丘脑合成,再经血液带后叶所分泌的激素是由下丘脑合成,再经血液带到后叶的。到后叶的。垂体前叶激素 生长激素(生长激素(growth hormone)是一种蛋白质。)是一种蛋白质。不同动物的生长激素分子量从不同动物的生长激素分子
15、量从20000到到50000不等,不等,人的生长激素分子量为人的生长激素分子量为21500,由,由191个氨基酸残个氨基酸残基组成。基组成。(生长激素生长激素)生长激素的作用 生长激素刺激骨及软骨的生长,促进粘多糖生长激素刺激骨及软骨的生长,促进粘多糖(糖胺聚糖)及胶原的合成,它还影响蛋白质、(糖胺聚糖)及胶原的合成,它还影响蛋白质、糖类、脂质的代谢,最终影响体重和身高的增长。糖类、脂质的代谢,最终影响体重和身高的增长。幼年动物若生长激素分泌不足,则生长矮小,儿幼年动物若生长激素分泌不足,则生长矮小,儿童若生长激素分泌不足就成为童若生长激素分泌不足就成为“侏儒侏儒”,但智力,但智力不受影响。若
16、生长激素分泌过多,则过度高大,不受影响。若生长激素分泌过多,则过度高大,称为巨人症。成年动物(即在骨干、骨骺停止生称为巨人症。成年动物(即在骨干、骨骺停止生长之后),若发生垂体机能亢进,因骨干不能对长之后),若发生垂体机能亢进,因骨干不能对称生长,某一部分骨骼畸形生长,则患肢端肥大称生长,某一部分骨骼畸形生长,则患肢端肥大症。症。垂体前叶激素 促甲状腺激素(促甲状腺激素(thyroid-stimulating hormone,TSH)是一种糖蛋白,牛的)是一种糖蛋白,牛的TSH由一个分子量由一个分子量13600的的亚基及一个分子量为亚基及一个分子量为14700的的亚基组亚基组成。成。TSH的功
17、能是促进甲状腺的发育及甲状腺激的功能是促进甲状腺的发育及甲状腺激素分泌,从而影响全身代谢。素分泌,从而影响全身代谢。TSH的分泌受到下的分泌受到下丘脑分泌的促甲状腺激素释放因子的促进。丘脑分泌的促甲状腺激素释放因子的促进。(促甲状腺激素促甲状腺激素)垂体中叶激素 垂体中叶垂体中叶分泌促黑素细胞激素(分泌促黑素细胞激素(melanocyte stimulating hormone,MSH),),MSH有有和和两种,两种,均为直链多肽类激素。均为直链多肽类激素。MSH的分泌受下丘脑分泌的分泌受下丘脑分泌的促黑素细胞激素释放因子及促黑素细胞激素释的促黑素细胞激素释放因子及促黑素细胞激素释放抑制因子的
18、调控。放抑制因子的调控。人患阿狄森氏病时,人患阿狄森氏病时,MSH和和ACTH(促肾上(促肾上腺皮质激素)的分泌都过多,使皮肤中色素沉着。腺皮质激素)的分泌都过多,使皮肤中色素沉着。(促黑素细胞激素促黑素细胞激素)垂体后叶激素 催产素能使多种平滑肌收缩(特别是子宫肌催产素能使多种平滑肌收缩(特别是子宫肌肉),具有催产及使乳腺排乳的作用。肉),具有催产及使乳腺排乳的作用。(催产素催产素)加压素也称为抗利尿激素,它能使小动脉收加压素也称为抗利尿激素,它能使小动脉收缩,从而增高血压,并有减少排尿的作用。缩,从而增高血压,并有减少排尿的作用。(加压素加压素)催产素和加压素的结构C端为酰胺端为酰胺加压素
19、氨基酸序列加压素氨基酸序列催产素氨基酸序列催产素氨基酸序列下丘脑激素(1 1)促甲状腺激素释放因子)促甲状腺激素释放因子(2 2)促黄体生成激素释放因子)促黄体生成激素释放因子(3 3)促肾上腺皮质激素释放因子)促肾上腺皮质激素释放因子(4)生长激素释放抑制因子)生长激素释放抑制因子 脑 肽 脑肽是在脑和神经中枢中发现的一些具有激脑肽是在脑和神经中枢中发现的一些具有激素活性的肽,如内啡肽、脑腓肽、睡眠肽等。素活性的肽,如内啡肽、脑腓肽、睡眠肽等。睡眠肽在脑中的积累与高等动物的睡眠要求睡眠肽在脑中的积累与高等动物的睡眠要求有关,趋光肽能改变某些生物避光的习性。有关,趋光肽能改变某些生物避光的习性
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