第6章激素化學(xué)

第6章激素化學(xué)激素（Hormone）音譯為荷爾蒙。希臘文原意為“奮起活動(dòng)”，它對(duì)有機(jī)體的代謝、生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、性別等起重要的調(diào)節(jié)作用。無(wú)毛的激素雞吃激素的后果多腿多翅的激素雞一、激素的概念和類別二、激素的分類含氮激素（甲狀腺素、腎上腺素、5-羥色胺，垂體激素、胰島素、甲狀旁腺素、腸胃激素和某些組織激素）類固醇激素（腎上腺皮質(zhì)激素、性激素）脂肪酸衍生物激素（前列腺素）三、激素的作用機(jī)制6.1激素的概念和類別一、激素的定義激素是生物體內(nèi)特殊組織或腺體產(chǎn)生的對(duì)某些靶細(xì)胞具有刺激作用，從而引起特殊的激動(dòng)效應(yīng)的一群微量的有機(jī)化合物，——“化學(xué)迅息”；激素在機(jī)體的代謝過(guò)程或生理過(guò)程起調(diào)控作用。由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的高效生物活性物質(zhì)，在體內(nèi)作為信使傳遞信息，對(duì)機(jī)體生理過(guò)程起調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)稱為激素。它是我們生命中的重要物質(zhì)。

激素的生理作用主要是：通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、糖和脂肪等物質(zhì)的代謝與水鹽代謝，維持代謝的平衡，為生理活動(dòng)提供能量；促進(jìn)細(xì)胞的分裂與分化，確保各組織、器官的正常生長(zhǎng)、發(fā)育及成熟，并影響衰老過(guò)程；影響神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及其活動(dòng)；促進(jìn)生殖器官的發(fā)育與成熟，調(diào)節(jié)生殖過(guò)程；與神經(jīng)系統(tǒng)密切配合，使機(jī)體能更好地適應(yīng)環(huán)境變化。研究激素不僅可了解某些激素對(duì)動(dòng)物和人體的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖的影響及致病的機(jī)理，還可利用測(cè)定激素來(lái)診斷疾病。許多激素制劑及其人工合成的產(chǎn)物已廣泛應(yīng)用于臨床治療及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。利用遺傳工程的方法使細(xì)菌生產(chǎn)某些激素，如生長(zhǎng)激素、胰島素等已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，并已廣泛應(yīng)用于臨床上。

二、激素的特點(diǎn)含量少；在生物體某特定組織細(xì)胞產(chǎn)生通過(guò)體液的運(yùn)動(dòng)被輸送到其他組織中發(fā)揮作用；作用很大，效率高，在新陳代謝中起調(diào)節(jié)控制作用。在醫(yī)療上，激素也是一類重要藥物。三、激素的分類在生物激素中，動(dòng)物激素最為重要。植物激素主要為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。根據(jù)激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和調(diào)控功能，一般可以分為三類：含氮激素：包括蛋白質(zhì)激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。類固醇激素：性腺和腎上腺皮質(zhì)分泌的激素大多數(shù)是類固醇激素。脂肪酸衍生物激素：主要由生殖系統(tǒng)及其它組織分泌產(chǎn)生。（一）含氮激素1、氨基酸衍生物激素（1）甲狀腺激素甲狀腺所分泌的激素主要是甲狀腺素和少量的三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性約為甲狀腺素的5－10倍。二者的結(jié)構(gòu)如下：

天然的甲狀腺素是酪氨酸的衍生物，均為L(zhǎng)-構(gòu)型。甲狀腺是體內(nèi)吸收碘能力最強(qiáng)的組織，能將體內(nèi)70-80%的碘富集在其中。甲狀腺激素生理功能在甲狀腺素的合成中，碘化過(guò)程并不是發(fā)生在游離的酪氨酸上，而是甲狀腺球蛋白分子中的酪氨酸殘基發(fā)生碘化反應(yīng)。主要是促進(jìn)糖、脂及蛋白質(zhì)的代謝；促進(jìn)機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育和組織分化；對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、造血過(guò)程、肌肉活動(dòng)及智力和體質(zhì)的發(fā)育等均有顯著作用。

幼年動(dòng)物若甲狀腺機(jī)能減退或切除甲狀腺時(shí)，將引起發(fā)育遲緩，身材矮小，行動(dòng)呆笨而緩慢；成年動(dòng)物甲狀腺機(jī)能減退時(shí)，出現(xiàn)厚皮病，心博減慢，基礎(chǔ)代謝降低，性機(jī)能低下。反之，甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)，動(dòng)物眼球突出，心跳加快，基礎(chǔ)代謝增高，消瘦，神經(jīng)系統(tǒng)興奮性提高，表現(xiàn)為神經(jīng)過(guò)敏等。(2)腎上腺素腎上腺分為髓質(zhì)和皮質(zhì)兩部分。髓質(zhì)分泌腎上腺素和少量去甲腎上腺素。去甲腎上腺素主要由交感神經(jīng)末梢分泌。它們也是酪氨酸的衍生物，為R-構(gòu)型。腎上腺素的生理功能腎上腺素具有與交感神經(jīng)興奮相似的作用，使血管收縮，心臟活動(dòng)加強(qiáng)，血壓升高，臨床上被用來(lái)作為升壓藥物，起抗休克作用。腎上腺素主要是調(diào)節(jié)糖代謝,它能夠促進(jìn)肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。麻黃素和偽麻黃素麻黃素含有二個(gè)手性碳原子，其構(gòu)型為1R2S,與R-構(gòu)型腎上腺素相似，具有較高的生理活性。偽麻黃素的構(gòu)型為1S2S,其生理作用則有明顯的差異。（3）5-羥色胺5-羥色胺最早是從血清中發(fā)現(xiàn)的，又名血清素，廣泛存在于哺乳動(dòng)物組織中，特別在大腦皮層質(zhì)及神經(jīng)突觸內(nèi)含量很高，它也是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。在外周組織，5-羥色胺是一種強(qiáng)血管收縮劑和平滑肌收縮刺激劑。5-HT作為神經(jīng)遞質(zhì)，主要分布于松果體和下丘腦，可能參與痛覺(jué)、睡眠和體溫等生理功能的調(diào)節(jié)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)5-HT含量及功能異?？赡芘c精神病和偏頭痛等多種疾病的發(fā)病有關(guān)。2、多肽及蛋白質(zhì)激素由垂體、下丘腦、胰腺、甲狀旁腺、胃腸粘膜以及胸腺等分泌的激素屬于多肽或蛋白質(zhì)激素。這些激素具有各種各樣的功能。（1）垂體激素腦垂體在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，起調(diào)節(jié)體內(nèi)各種內(nèi)分泌腺作用。垂體可分為前葉、中葉和后葉三個(gè)部分。腦垂體分泌的激素共有10多種。垂體前葉和中葉能夠合成激素，后葉只能存儲(chǔ)和分泌激素。后葉所分泌的激素由下丘腦合成。腦垂體分泌的激素主要有，如促甲狀腺激素（TSH）、促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）、促黃體生成激素（LH）、促卵泡成熟激素（FSH）、生乳素（PRH）、生長(zhǎng)激素（GH）、促黑激素（MSH）、促脂解素（LPH）、內(nèi)啡肽等。促甲狀腺激素（TSH）由α及β兩條肽鏈（或稱亞基）通過(guò)非共價(jià)鍵組合而成的糖蛋白激素。TSH與促性腺激素的α-亞基相同而β-亞基各異。它促進(jìn)甲狀腺增生，加強(qiáng)該腺合成和分泌甲狀腺激素。體內(nèi)甲狀腺激素分泌不足時(shí)，解除其對(duì)垂體前葉的負(fù)反饋?zhàn)饔茫瑒tTSH分泌增強(qiáng)，導(dǎo)致甲狀腺肥大。促甲狀腺激素釋放激素（TRH）三肽，由下丘腦分泌，直接刺激垂體前葉TSH的生成和釋放。促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）

三十九肽，促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)的增生和腎上腺皮質(zhì)激素的生成及分泌。不同種屬動(dòng)物的ACTH的1～24和34～39位氨基酸殘基是基本相同的，研究證明此三十九肽1～24順序?yàn)樯锘钚运匦瑁⒁讶斯ず铣纱硕碾?，其生理活性與天然ACTH的相同。第25～33順序則為種屬差異的部分及決定免疫特異性的區(qū)域。ACTH是α-促黑激素的前體。ACTH臨床上可用于治療某些膠原性疾病、痛風(fēng)、支氣管哮喘等。垂體促性腺激素

包括促黃體生成激素（LH）〔又稱促間質(zhì)細(xì)胞激素（ICSH）〕與促卵泡成熟激素（FSH）。LH與FSH都是由α-及β-亞基所組成的糖蛋白激素。兩者協(xié)調(diào)作用，促進(jìn)性腺的正常發(fā)育與性激素的合成和分泌。LH對(duì)雌性可促使排卵，促進(jìn)黃體生成并分泌孕酮；對(duì)雄性，則促使間質(zhì)細(xì)胞發(fā)育，刺激睪丸分泌雄激素。FSH刺激卵巢或睪丸中卵子或精子的生成。生長(zhǎng)激素（GH）

含有兩個(gè)二硫鍵的單條肽鏈的蛋白質(zhì)激素。人類GH由191個(gè)氨基酸殘基組成，與其他脊椎動(dòng)物的GH相比，約有1／3氨基酸順序不同。它具有促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和發(fā)育的功能，并有種屬特異性，如豬、牛、羊等的GH對(duì)靈長(zhǎng)類并不呈現(xiàn)明顯的促生長(zhǎng)效應(yīng)。其生物效應(yīng)包括增加葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞的通透性和氧化作用；對(duì)糖代謝有抗胰島素作用，促進(jìn)糖原異生，使血糖升高；促進(jìn)脂解作用，使血漿游離脂肪升高；促進(jìn)脫氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白質(zhì)的合成；刺激軟骨、骨骼、肌肉和淋巴細(xì)胞的增生，并加強(qiáng)垂體其他激素的影響。幼年期如GH分泌減退，則妨礙生長(zhǎng)發(fā)育，引起身材異常矮小的“侏儒癥”；若GH分泌過(guò)盛會(huì)引起巨人癥，成年人則引起肢端肥大。垂體前葉分泌GH的活動(dòng)是受下丘腦內(nèi)調(diào)節(jié)肽的雙重控制，刺激GH釋放的稱生長(zhǎng)激素釋放激素，抑制GH釋放的稱生長(zhǎng)激素釋放抑制激素。生乳素（PRH）

含3個(gè)二硫鍵的單條肽鏈的蛋白質(zhì)激素。人的PRH由199個(gè)氨基酸殘基組成，牛、羊、豬等的PRH分子骨架與氨基酸殘基數(shù)目基本相同，排列順序有所差異。在哺乳類動(dòng)物中，其重要的生理功能是促進(jìn)乳腺生長(zhǎng)與發(fā)育，還能刺激卵巢黃體分泌孕酮，因而與妊娠有關(guān)。懷孕期間PRH的分泌增多，引起乳腺增生，授乳期間，它的分泌更盛，促進(jìn)乳汁的生成和分泌。禽類如鴿的PRH，則刺激嗉囊（類似于哺乳類的“乳房”）生長(zhǎng)。育雛期間，它加速嗉囊發(fā)育與“鴿乳”吐泌。PRH對(duì)大白鼠等嚙齒動(dòng)物的黃體功能有調(diào)節(jié)作用。在人體，PRH分泌過(guò)盛會(huì)引起乳溢和性功能減退，它也能抑制動(dòng)物的性行為，加強(qiáng)哺育、撫愛(ài)幼仔的行為與禽類的筑窩與賴窩行為。兩棲類與硬骨魚(yú)的垂體也分泌此蛋白激素。硬骨魚(yú)的PRH參與調(diào)控體液平衡。β-促脂解素（β-LPH）僅有微弱促脂肪水解的作用，實(shí)際上它是β-促黑激素與內(nèi)啡肽的前體。羊與豬的β-LPH為九十一肽，牛的為九十三肽，人的為八十九肽。β-內(nèi)啡肽為三十一肽，即β-LPH的羧端區(qū)順序，具有嗎啡樣鎮(zhèn)痛效應(yīng)及影響情緒與運(yùn)動(dòng)的活性肽，如注射入大白鼠腦室可引起該動(dòng)物長(zhǎng)時(shí)間處于僵直狀態(tài)。α-促黑激素（α-MSH）與β-促黑激素（β-MSH）分別為十三肽與十八肽，主要由垂體中間部分泌。它們的前體則分別為ACTH與β-LPH。兩種促黑激素的活性中心區(qū)域（-甲硫-谷-組-苯丙-精-色-甘）相同。它們刺激兩棲類、爬蟲(chóng)類等動(dòng)物的黑色素細(xì)胞中色素微粒的彌散分布，從而加深皮膚的色澤。內(nèi)啡肽內(nèi)啡肽（endorphin）亦稱安多芬或腦內(nèi)啡，是一種內(nèi)成性（腦下垂體分泌）的類嗎啡生物化學(xué)合成物激素。它是由腦下垂體和脊椎動(dòng)物的丘腦下部所分泌的氨基化合物(肽)。它能與嗎啡受體結(jié)合，產(chǎn)生跟嗎啡、鴉片劑一樣有止痛和欣快感。等同天然的鎮(zhèn)痛劑。利用藥物可增加腦內(nèi)啡的分泌效果。當(dāng)機(jī)體有傷痛刺激時(shí)，內(nèi)源性肽被釋放出來(lái)以對(duì)抗疼痛。在內(nèi)腓肽的激發(fā)下，人的身心處于輕松愉悅的狀態(tài)中，免疫系統(tǒng)實(shí)力得以強(qiáng)化，并能順利入夢(mèng)，消除失眠癥。內(nèi)腓肽也被稱之為“快感荷爾蒙”或者“年輕荷爾蒙”，意味這種荷爾蒙可以幫助人保持年輕快樂(lè)的狀態(tài)。（2）下丘腦激素下丘腦激素（hypothalamichormones）是下丘腦不同類型的神經(jīng)核團(tuán)的細(xì)胞產(chǎn)生的一系列肽類激素的總稱。它們能有效地調(diào)節(jié)控制垂體前葉各種激素的合成和分泌，由此而控制全身的一些主要的內(nèi)分泌腺的活動(dòng)。已知有10種，如：促甲狀腺素釋放激素（TRH） 促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRH） 促卵泡素釋放激素（FRH）促黃體生成素釋放激素（LRH） 生長(zhǎng)素釋放激素（GRH），生長(zhǎng)素釋放抑制激素（GRIH）促黑色細(xì)胞激素釋放激素（MRH） 促黑色細(xì)胞激素抑制釋放激素（MRIH）催乳素釋放激素（PRH），催乳素釋放抑制激素（PRIH）（3）胰島激素胰島是胰臟的內(nèi)分泌組織。人的胰島主要由、和三種細(xì)胞組成。-細(xì)胞分泌胰高血糖素，-細(xì)胞分泌胰島素。胰島素胰島素是由胰腺中胰島的β-細(xì)胞分泌的一種含有51個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì)激素。胰島素由兩條多肽鏈組成胰島素的生理功能主要是促進(jìn)細(xì)胞攝取葡萄糖；促進(jìn)肝糖原和肌糖原的合成；抑制肝糖原的分解。胰島素具有抑制細(xì)胞內(nèi)腺苷酸環(huán)化酶活性作用，使cAMP產(chǎn)生顯著減少，導(dǎo)致糖原分解速度減慢。胰島素的生理功能與腎上腺素的作用相反。胰高血糖素胰高血糖素為胰島的α-細(xì)胞分泌的多肽激素，由29個(gè)氨基酸組成，人和豬的胰高血糖素的氨基酸序列完全一樣，其結(jié)構(gòu)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進(jìn)肝糖原分解，使血糖升高，與腎上腺素作用相似。其作用原理是激活肝細(xì)胞中的腺苷酸環(huán)化酶，使cAMP濃度升高，從而提高磷酸化酶活性，促進(jìn)肝糖原分解。（4）甲狀旁腺激素甲狀旁腺主要分泌甲狀旁腺素（PTH）和降鈣素（CT），它們都是多肽激素。二者的生理作用相反，PTH可以升高血鈣，而CT則可以降低血鈣，因此都是調(diào)節(jié)鈣磷代謝的激素。（二）類固醇激素類固醇激素是一類脂溶性激素，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上都是環(huán)戊烷多氫菲衍生物。脊椎動(dòng)物的類固醇激素可分為腎上腺皮質(zhì)激素和性激素兩類。1、腎上腺皮質(zhì)激素腎上腺皮質(zhì)激素由腎上腺皮質(zhì)分泌產(chǎn)生。目前從腎上腺皮質(zhì)提取液中分離的類固醇化合物有30余種。腎上腺皮質(zhì)激素分泌失常，將引起糖代謝及無(wú)機(jī)鹽代謝紊亂而出現(xiàn)病癥。功能糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)糖代謝：抑制糖的氧化，使血糖升高；促進(jìn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖。具有這種功能的包括皮質(zhì)酮、11-脫氫皮質(zhì)酮、17-羥皮質(zhì)酮（氫化可的松）和17-羥-11-脫氫皮質(zhì)酮（可的松）。這類激素還具有良好的抗炎，抗過(guò)敏作用，是常用的激素藥物。鹽皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)水鹽代謝：促使體內(nèi)保留鈉離子及排出過(guò)多的鉀離子，調(diào)節(jié)水鹽代謝。這類激素包括11-脫氧皮質(zhì)酮、17-羥-11-脫氧皮質(zhì)酮和醛皮質(zhì)酮。其中醛皮質(zhì)酮對(duì)水鹽代謝的調(diào)節(jié)作用比脫氧皮質(zhì)酮大30-120倍。2、性激素性激素屬于類固醇類激素，可分為雄性激素和雌性激素兩類。它們與動(dòng)物的性別及第二性征的發(fā)育有關(guān)。性激素的分泌受垂體的促性腺激素（LHF和SH）調(diào)節(jié)。（四）脂肪酸衍生物激素前列腺素前列腺素（簡(jiǎn)稱PG）是一類具有生理活性物質(zhì)的總稱，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有幾十種。這類激素廣泛存在于生殖系統(tǒng)和其它組織中。前列腺素的基本結(jié)構(gòu)為含有一個(gè)環(huán)戊烷及兩個(gè)脂肪側(cè)鏈的二十碳脂肪酸。其中主要有E、F、A、B等四類。

E型：C-9為酮基、C-11含有羥基。F型：C-9和C-11均含有羥基。A型：C-9為酮基、C-10和C-11之間有雙鍵。B型：C-9為酮基，C-8和C-12之間有雙鍵。所有的前列腺素在側(cè)鏈的C-13和C-14之間有雙鍵，C-15含有一個(gè)羥基。功能不同結(jié)構(gòu)的前列腺素，其功能也不相同，說(shuō)明前列腺素具有復(fù)雜的生理功能。已經(jīng)證明，前列腺素對(duì)生殖、心血管、呼吸、消化和神經(jīng)系統(tǒng)等都有顯著影響作用。例如，能使子宮及輸卵管收縮，使血管擴(kuò)張或收縮，可抑制胃酸分泌等。人體前列腺素的產(chǎn)生和分泌異常是導(dǎo)致許多疾病的重要原因。6.2植物激素概念：