激素及其作用機制.ppt

第六章激素及其作用機制,第一節(jié)概述第二節(jié)主要激素第三節(jié)激素作用機制,第一節(jié)、概述,一、概念激素是生物體內特定細胞產生的的對某些靶細胞具有特殊刺激作用的微量化學信息分子。在機體的代謝過程或生理過程起調控作用。,1可調控性。激素的分泌和自我合成都受集體內環(huán)境和外部環(huán)境的影響。2作用特異性。激素作用于特定的組織，并使其產生特有的生理效應。3作用通過中間介質。激素通過一系列生化反應及相關分子的介導來實現生理效應。4作用的高效率性。因為激素的特異性和高親和力，以及級聯(lián)放大的作用機制，所以微量的激素就能使靶組織產生很大的生理效應。5脫敏現象。激素長時間作用時，靶細胞會產生一種降低其應答強度的傾向。在醫(yī)療上，激素也是一類重要藥物。,二、激素具有以下幾個特點：,三、激素的分類,在生物激素中，動物激素最為重要。植物激素主要為植物生長調節(jié)劑。根據激素的化學結構和調控功能，一般可以分為三類（1）含氮激素。包括蛋白質激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。（2）類固醇激素。性腺和腎上腺皮質分泌的激素大多數是類固醇激素。（3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系統(tǒng)及其它組織分泌產生。,四、主要激素,（一）、含氮激素1氨基酸衍生物激素主要有甲狀腺激素和腎上腺激素兩大類。2腎上腺素主要有腎上腺素和去甲腎上腺素兩大類。,（二）、多肽及蛋白質激素,由腦垂體、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激素。這些激素具有各種各樣的功能。其中腦垂體調節(jié)著全身各種內分泌腺，是各種內分泌腺的推動者。,（三）、類固醇激素,類固醇激素是一類脂溶性激素，它們在結構上都是環(huán)戊烷多氫菲衍生物。脊椎動物的類固醇激素可分為腎上腺皮質激素和性激素兩類。,第二節(jié)激素作用機制,一、受體二、細胞膜受體作用機制三、細胞內受體作用機制,一、受體,1概念受體（receptor）是一類能夠識別有生物活性的化學信號物質，并特異性地與之結合，從而引起細胞一系列生物化學反應，最終導致細胞產生特定的生物學效應的生物大分子。配體（effector）是與受體特異性識別并結合的生物活性化學物質。效應器是配體與受體結合后引發(fā)機體細胞產生生物學效應的特定結構。,2受體類型,按受體存在的部位不同可分為：質膜受體與胞內受體。質膜受體：按機制不同，分別有通道性受體、催化性受體、G蛋白偶聯(lián)受體等。胞內受體：固醇類激素與少數含氮激素（如甲狀腺素）的受體位于胞內，根據受體存在位置的不同，分為胞質受體與核內受體,（一）質膜受體,1通道性受體通道性受體（channnel-linkedreceptor）是受神經遞質調節(jié)的離子通道。當神經遞質與之結合后，通道就打開或關閉，通過改變質膜的通透性，控制離子的進出，反應快，主要在神經沖動的快速傳遞中起作用。可分為兩類：一類為配體門控離子通道，有煙堿型乙酰膽堿受體、-氨基丁酸受體、甘氨酸受體、谷氨酸受體等。另一類為電壓門控離子通道，隨著電流的改變而改變，導致離子跨膜流動，產生生理效應。,2G蛋白偶聯(lián)受體,G蛋白偶聯(lián)受體（Gprotein-linkedreceptor）是研究的最為廣泛深入的一類膜受體。它在調節(jié)代謝、傳遞激素信息上具有特殊地位。作用模式：跨膜受體與激素結合，導致受體變構；變構受體在胞漿側與G蛋白集合，改變質膜上酶的活性；改變活性的酶可催化第二信使的產生或減少；第二信使作用與特定蛋白，通過特定蛋白引發(fā)特定的生物學效應。這是一系列連續(xù)的過程。,G蛋白,G蛋白稱為鳥苷酸結合蛋白，是一個界面蛋白，處于細胞膜內側，包括、三個亞基。它在整個信息傳遞過程中作為中間接受體，傳遞受體與效應器之間的信息。非活性狀態(tài)的G蛋白是異源三聚體復合物，GDP結合在亞基上，為G-GDP型，當G蛋白被活化時，GDP在三聚體上被GTP替代，導致三聚體分離，為G-GTP型，、二個亞基脫落，其中亞基攜帶GTP離開，即G-GTP活化環(huán)化酶，但G-GTP型蛋白只有瞬間活性，GTP在適當的條件下水解，三聚體重新聚合并攜帶GDP，以無活狀態(tài)存在。隨著激素量的變化，這種GTP-GDP交換的反應速度隨之變化。,3催化性受體,催化性受體（catalyticreceptor）本身是一種具有跨膜結構的酶蛋白。其胞外域與配體結合而被激活，胞漿面的部分在激活后都具有酪氨酸激酶的活性，通過激酶反應將胞外信號傳至胞內。,酪氨酸激酶受體,只能將ATP上的為磷酸根轉移到靶蛋白的酪氨酸殘基上進行磷酸化，從而改變靶蛋白的構象與功能。這種受體自身的磷酸化能在激素解離之后也仍具有活性。具有酪氨酸激酶活性的催化性受體有胰島素受體、生長因子受體及一些癌基因的表達產物。,絲氨酸-蘇氨酸激酶受體,只能將ATP上的為磷酸根轉移到靶蛋白或靶酶分子的Ser/Thr殘基上。受體鳥苷酸系統(tǒng)中依賴于cGMP的蛋白激酶屬于這類激酶受體，此系統(tǒng)以cGMP為第二信使，但是不需要G蛋白，受體與效應器合為一體。當配體與受體結合后，位于胞漿側的鳥苷酸環(huán)化酶（GC）被激活，催化生成cGMP，cGMP作為第二信使激活依賴于它的PKG，從而導致一系列的特殊的生物學效應。,(二)胞內受體,具有三個功能域：N端的可變域，具有一個非激素依賴的組成性轉錄激活結構，可決定啟動子專一性和細胞專一性；DNA結合域，內含核定位序列或激素應答組分，富含Cys，還有兩個鋅指結構，此區(qū)域有較高的同源性，約60%-95%；激素結合區(qū)，位于C端，能夠結合激素并活化受體。配體與受體結合后引起其構象變化，增加與DNA的親和力，最終起調節(jié)基因轉錄活性的作用，引起長期的細胞效應。,二、細胞膜受體作用機制,水溶性激素不能自由通過細胞膜，當它們與靶細胞膜上相應的受體結合后，激活定位在細胞膜上的酶，一方面被激活的酶可直接引發(fā)細胞產生特定的生理效應；另一方面，通過誘導小分子物質的合成，即第二信使，代替激素引發(fā)特定的生理效應。目前，已發(fā)現的第二信使有：cAMP，cGMP，IP3，Ca2+，DAG，神經酰胺，花生四烯酸，NO等。,（一）第二信使作用途徑,目前大多數的蛋白質、多肽類激素都是通過第二信使級聯(lián)放大作用產生生物學效應的。根據第二信使的不同，主要以腺苷酸環(huán)化酶途徑和磷脂酰肌醇途徑兩種為主。第二信使聯(lián)合體的信息傳遞模式：第一信使受體換能器放大器磷酸化的前體第二信使內部效應器細胞反應,1腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng),此類模式受體調節(jié)系統(tǒng)由三部分組成：受體、G蛋白、腺苷酸環(huán)化酶當激素在膜外與受體結合，通過G蛋白的轉導作用，改變腺苷酸環(huán)化酶的活性，從而調節(jié)cAMP的生成。G蛋白根據其活性的不同分為Gs和Gi，前者為激動性G蛋白，能激活腺苷酸環(huán)化酶，后者為抑制性G蛋白，抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性，與之相連的受體也有不同的類別，Gs與Gi的相互轉換關系如下圖。,Ca：活性腺苷酸活化酶Ci：無活性腺苷酸活化酶,G蛋白的調解作用,cAMP激活蛋白激酶過程示意圖,當腺苷酸環(huán)化酶被激活后，催化ATP形成cAMP，凡有cAMP的細胞，都有一類能催化蛋白質產生磷酸化反應的酶，稱為蛋白激酶，是腺苷酸環(huán)化酶途徑中的關鍵酶，是一個別構酶，含有催化亞基和調節(jié)亞基兩種，如上圖所示。,cAMP形成后立即激活蛋白激酶，蛋白激酶又激活磷酸化酶，使糖原分解，或者通過磷酸化糖原合成酶，抑制糖原合成。cAMP通過這一系列的相關反應，起著信息的傳遞和放大的作用，這種激素的作用方式稱為第二信使學說（secondmessengertheory）.許多激素通過此途徑起作用，但是不同的激素只能與其專一的受體結合，故能引起不同的生理效應。,腎上腺素對肌糖原分解的調節(jié),腎上腺素對肌糖原合成的調節(jié),2磷脂酰肌醇途徑,此途徑中第二信使：肌醇三磷酸（IP3）和甘油二酯（DAG）通過G蛋白來激活效應器-磷脂酶C（磷脂肌醇酶）的催化活性，使磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）酶解產生IP3與DAG。IP3作用于內質網膜受體，打開Ca2+通道，改變鈣調蛋白（CaM）及其他鈣傳感器的構象，改變靶蛋白的生物活性，從而完成激素的磷酸肌醇級聯(lián)放大作用。DAG活化蛋白激酶C，促使靶蛋白的Ser/Thr殘基磷酸化，最終改變一系列酶的活性。,磷脂酸肌醇-Ca2+作用示意圖,三、細胞內受體作用機制,固醇類激素均為脂溶性，能夠進入細胞內，與胞內結合著DNA的蛋白質受體結合