第6章激素和无机物.ppt
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1、第六章,激素和无机物的代谢,第一节激素,各种激素的化学本质,一、激素的概念和类别,(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。,(二)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,二、人类激素,(一)氨基酸衍生物激素,甲状腺素,肾上腺素,5-羟色胺,1、甲状腺素,甲状腺分泌,甲状腺素(T4),三碘甲腺原氨酸(T3),Thyroxine,(1)结构,甲状腺素(3,5,3,5-四碘甲腺原氨酸,
2、简称T4)。,三碘甲腺原氨酸(3,5,3-三碘甲腺原氨酸,简称T3),(2)生物合成,二分子二碘Tyr作用形成甲状腺素(T4),一碘Tyr,关于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:,(3)功能,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。,2肾上腺素:由肾上腺髓质分泌,(1)结构,肾上腺素与去甲肾上腺素的结构,Epinephrine,
3、(2)生物合成,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,(3)生理功能: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。,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,Serotonin、5-hydro
4、xytryptamine,功能:主要分布于松果体和下丘脑,可能参与痛觉、睡眠和体温等生理功能的调节。,(二)肽和蛋白质激素,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。,甲状腺激素分泌的分级调节示意图,寒冷、惊吓等刺激,1垂体激素:,(1)腺垂体激素: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),生长激素(GH)和催乳激素(LTH),化学本质:蛋白质。,不同来源的GH,
5、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(LTH):,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。,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。,功能:,LTH的生理功能:刺激乳腺分泌乳汁,还能刺激黄体分泌孕酮。,化学本质:,都是糖
6、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。,促甲状腺素(TSH),促卵泡激素(FSH),黄体生成素(LH),促激素、促性腺激素,:促激素,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:,促卵泡激素和黄体生成素作用的靶是卵巢、睾丸。,雄性:刺
7、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。,促肾上腺皮质激素(ACTH),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。,脂肪酸释放激素(lipotropic hormones,LPH),-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
8、于同一个前体(ACTH-LPH前体)。,促黑激素(MSH),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,内啡肽(endophin),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,(2)神经垂体激素:催产素、升压素(加压素),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,而是下丘脑神经细胞分
9、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。,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。,功能:,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。,催产素和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
10、祖先很可能是vasotocin升压催产素。,2、下丘脑激素,下丘脑,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),多肽激素的特征:,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。,3脑肽,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-
11、phe-Leu-COO-,功能:镇痛,Met-脑啡肽:H3+N-Tyr-Gly-Gly-phe-Met-COO-,褪黑激素(melatonin):松果体分泌,结构:N-乙酰-5-甲氧色胺,功能:,脑白金,生理时钟,褪黑素讯号是昼夜规律的一部份。褪黑素和松果体有助控制睡眠循环。,4胰岛素和胰高血糖素,(1)胰岛素(insulin),结构:,功能:,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。,(2)胰高血糖素(glucagon),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。,NH2-His-Ser-Gln-Gly-Th
12、r-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH,哪些激素与维持血糖的水平有关?,唯一的一个降血糖的激素:胰岛素。升高血糖的激素:胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素等。,当血糖浓度过高时胰岛B细胞会分泌胰岛素,加速细胞对血糖的摄取,促进其转变为肝糖原肌糖元等物质,同时胰高血糖素会减少,从而抑制了肝糖原的分解和非糖物质的转化,肾上腺素可促进新陈代谢也可加速血糖的利用。当血糖浓度过低时,胰岛A细胞会分泌胰高血糖素,减缓细胞对血糖的摄取,促进肝糖原
13、分解(注:肌糖元不能分解)和非糖物质转化,降肾上腺素(与肾上腺素作用相反)则可抑制新陈代谢。总之血糖的调节是多激素共同作用的结果从血糖的来源和去路两方面进行,保持了人体血糖的平衡!,血糖升高,胰高血糖素分泌增加,血糖平衡生化调节机制,肾上腺素也可参与此过程,5甲状旁腺激素和降钙素,(1)甲状旁腺激素(PTH),结构:蛋白质激素,有种属差异。,Parathyroid hormone,合成场所:甲状旁腺细胞,合成过程:,分泌的调节:血Ca2+和PTH 成反比 1,25-(OH)2D3(-)PTH(通过血钙)降钙素(+)PTH,甲状旁腺素的调节作用,PTH的功能,对肾的作用对骨的作用对小肠的作用总效
14、应,(+)肾远曲小管对钙的重吸收,血Ca2+升高(-)肾近曲小管对磷的重吸收,血P降低(+)骨盐溶解(溶骨作用)通过1,25-(OH)2VitD3,(+)钙磷的吸收升高血Ca2+;降低血P,(2)降钙素(Calcitonin,CT),结构:由32个氨基酸组成的多肽,由甲状腺的滤泡旁细胞(parafollicular cells,又称C细胞)制造,多半是拮抗甲状腺旁腺素的作用,Cys-Gly-Asn-Leu-Ser-Thr-Cys-Met-Leu-Gly-Thr-Tyr-Thr-Gln-Asp-Phe-Asn-Lys-Phe-His-Thr-Phe-Pro-Gln-Thr-Ala-Ile-Gly
15、-Val-Gly-Ala-Pro,化学本质:32肽,分泌的调节:血Ca2+和CT成正比,降钙素的作用,对骨的作用对肾的作用对小肠的作用总效应,(+)骨盐沉积(-)肾近曲小管对磷,远曲小管对钙的重吸收(-)对钙的吸收降低血Ca2+、血磷,其它的肽和蛋白质激素:,肠胃道激素,绒毛膜促性腺激素(Human chorionic gonadotropin,hCG):用于妊娠检测女性体内hCG的合成在受孕后显著提高,血浆和尿液中hCG的存在是怀孕的最早期信号之一,胸腺素:控制幼儿T淋巴细胞的发育,(三)类固醇激素,1肾上腺皮质激素,adrenocortical hormones,由肾上腺皮质分泌,主要有7
16、种,它们是环戊烷多氢菲的衍生物。,皮质激素一般结构式,盐皮质激素glucocorticoids糖皮质激素mineralocorticoids性激素 androgens,(1)糖皮质激素,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。,皮质类固醇在体内的生物合成,(2)盐皮质激素,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
17、钾(保钠排 钾),调节水盐代谢。,2性激素类:,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。,(1)雌(性)激素,卵泡(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,生理功能:促进女性器官发育、排卵。,雌二醇活性最高,黄体激素: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,(2)雄(性)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
18、是睾酮的降解产物。,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。,从胆固醇合成性激素类,(四)脂肪酸衍生物激素 前列腺素(prostaglandin,PG),前列腺烷酸,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,PGE,PGF(天然的),PGF(化学合成),PGA,PGB,前列腺素生物合成,功用: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。PGE和PGF类衍生物可使妇女子宫强烈收缩,可用于终止妊娠和催产。
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