第7章 激素化学
7.1 复习笔记
一、激素的概念
1激素的广义概念
激素是指由活细胞所分泌的、对某些靶细胞有特殊激动作用的一群微量有机物质，为多细胞生物体内协调不同细胞活动的化学信使。
2激素的狭义概念
（1）动物激素
动物激素是指由动物腺体细胞和非腺体组织细胞所分泌的一切激素。腺体细胞分泌的称腺体激素，非腺体组织细胞分泌的称组织激素。腺体激素中由无管腺分泌的称内分泌激素。
（2）植物激素
植物激素又称植物生长调节物质，指一些对植物的生理过程起促进或抑制作用的物质。
二、激素分类
1脊椎动物激素（图7-1，表7-1）
图7-1 脊椎动物激素的具体分类
表7-1 肽和蛋白质激素类的分类
2垂体激素
表7-2 垂体激素的类别、本质、作用对象及生理效应
3类固醇激素
表7-3 垂体激素的类别、来源、本质及生理效应
4无脊椎动物激素
（1）昆虫激素
昆虫体内已发现有很多与生殖、发育及体色有关的激素。如脑激素、蜕皮激素、保幼激素、性激素及性诱素、变色激素。
（2）甲壳类动物激素
包括生长激素、性激素（主要是促性腺激素）、变色激素。
三、植物激素
植物激素或称植物生长调节物质，是指一些有控制植物生长、发育和其他某些生理作用的有机化合物。
1天然植物激素的化学本质和生理功能
主要有植物生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸和乙烯5类（表7-4）。
表7-4 天然植物激素的生物学功用
2合成植物激素（表7-5）
表7-5 几种合成植物激素的生物学功用
四、激素的作用机制
激素只对靶细胞发生作用，几乎不涉及其他的细胞，这是因为靶细胞膜上或靶细胞内有激素的受体。
1通过环核苷酸（主要为cAMP）而起作用
（1）作用机制
激素（大部分氨基酸衍生物、多肽和蛋白质激素如肾上腺素、胰高血糖素）到达靶细胞后，首先和靶细胞膜上的特异性受体（具有特征的7段跨膜的α螺旋区域）相结合，活化的受体刺激与之偶联G蛋白，使G蛋白活化，刺激腺苷酸环化酶（AC）活性，使细胞内的ATP转变成cAMP，提高靶细胞cAMP水平。cAMP与无活性的蛋白激酶A（PKA）的上调节亚基（R）结合释放出催化亚基（C），使得PKA获得活性，进一步催化下游靶蛋白磷酸化，发挥生物学作用。
激素被称为第一信使，cAMP则被称为第二信使。这种激素的作用机制称为第二信使学说。
（2）G蛋白
G蛋白，又称GTP结合蛋白或鸟苷酸结合蛋白，是含鸟苷酸结合位的蛋白质。
（3）依赖cAMP的蛋白激酶
依赖cAMP的蛋白激酶又称蛋白激酶A（PKA），通过使Ser或Thr残基磷酸化，从而引起细胞反应。
2对酶合成起诱导作用
属于这一类的激素有如甲状腺素、生长激素等类固醇激素和少数氨基酸衍生物或蛋白质激素。本质是激素激活的基因调控蛋白。在细胞内，受体处于非活化状态，当激素与受体结合，将导致抑制蛋白从复合物上解离下来，从而受体通过暴露它的DNA结合位点而被激活。
（1）类固醇激素的作用机理
类固醇激素是疏水的，可自由通过细胞膜进入细胞，在细胞质中与专一的受体结合，释放抑制蛋白，激素-受体复合物被激活。激活的复合物进入细胞核，识别并结合到特异的基因转录调控区（增强子区域），从而增强基因的转录，形成专一的mRNA，再合成特异的酶蛋白，因而调控代谢反应。
（2）特点
通过基因转录形成mRNA，再合成酶蛋白，作用过程比较慢。
3通过磷酸肌醇酶起作用
某些氨基酸衍生物或多肽激素如加压素、促甲状腺激素释放因子等是通过这种途径。
（1）作用机理
氨基酸衍生物或多肽类激素与GPCR结合，活化G蛋白，进而激活磷脂酶C（PLC），催化PIP2水解生成IP3和DAG两个第二信使。DAG进一步活化蛋白激酶C（PKC），促使蛋白质或酶中的苏氨酸或丝氨酸残基磷酸化，从而使一系列蛋白质或酶的活性发生改变。
（2）肌醇1,4,5-三磷酸（IP3）
IP3结合并开启内质网膜上IP3敏感的Ca2＋通道，引起Ca2＋释放进入细胞质基质，Ca2＋结合钙调蛋白生成Ca2＋·CaM复合物，再以两种方式发挥作用：①直接与靶酶结合；②通过活化依赖于Ca2＋·CaM复合物的蛋白激酶，磷酸化许多靶蛋白或靶酶，间接影响其活性。这类效应又称为磷酸肌醇级联效应。
4通过酪氨酸激酶起作用
胰岛素通过刺激其受体的酪氨酸激酶的活性来完成作用。胰岛素受体是一个具有酪氨酸激酶活性的跨膜糖蛋白。无胰岛素结合时，受体的酪氨酸蛋白激酶没有活性。
当胰岛素与受体的α链结合，改变β链构象，受体酪氨酸激酶被活化，使受体β链中特异位点的酪氨酸残基磷酸化，即自身磷酸化，受体的自磷酸化又进一步促进酪氨酸激酶的活性。活化的自磷酸化的胰岛素受体将胰岛素受体底物-1（IRS-1）的多个酪氨酸残基磷酸化。磷酸化的IRS-1再结合并激活下一个效应物，引起一系列级联反应，最终引起细胞内的胰岛素效应。
5激素与受体的结合特点：
（1）高度的专一性
每一种激素只能与专一于这种激素的受体结合。如生长激素有生长激素的受体，胰岛素有胰岛素的受体。
（2）高度的亲和力
（3）可逆性
激素与受体之间以非共价键可逆结合，当生理效应发生后，激素即与受体解离。
（4）可饱和性
受体与激素的结合可达到饱和。
（5）具有放大信息的效应
激素与受体结合，通过产生级联效应，可将信息进行放大。