第一節(jié) 概 論
重點:分泌(來源)、化學(xué)本質(zhì)、作用機理、常見激素的功能。
一、 激素的概念
1、 激素
早期概念:由動物器官產(chǎn)生,通過血液到達靶器官,并產(chǎn)生特異激動效應(yīng)的一類化合物。
現(xiàn)在概念:機體內(nèi)一部分細(xì)胞產(chǎn)生,通過擴散、血液運送至另一部分細(xì)胞,并起代謝調(diào)節(jié)控制作用的一類微量化學(xué)信息分子。
廣義概念:多細(xì)胞生物體內(nèi),協(xié)調(diào)不同細(xì)胞活動的化學(xué)信使。它使高等生物體的細(xì)胞、組織和器官,既分工又協(xié)作。
2、 分泌特點 《顧天爵》 P 314
(1)內(nèi)分泌:內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素,進入血液循環(huán),轉(zhuǎn)運至靶細(xì)胞,產(chǎn)生激動效應(yīng)。
(2)旁分泌:部分細(xì)胞分泌激素,通過擴散,作用于鄰近的細(xì)胞。
(3)自分泌:細(xì)胞分泌的激素對自身或同類細(xì)胞發(fā)揮作用。
(4)外激素:從體內(nèi)分泌,排出體外,通過空氣、水等傳插,引起同種生物產(chǎn)生生理效應(yīng)。
二、 激素分類(按化學(xué)本質(zhì)分類)
P421~423 表8-1、8-2
1、 含氮激素
含氮激素是一大類激素,包括蛋白質(zhì)、肽、兒茶酚等水溶性大分子,不易通過細(xì)胞膜。通過與膜受體結(jié)合,誘導(dǎo)生成第二信使,將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)。
胺類激素: 兒茶酚
a.a衍生物類激素: 甲狀腺素
肽類激素: 抗利尿素
蛋白質(zhì)類激素: 生長素、胰島素、 促卵泡激素(FSH)、黃體生成素(LH)
垂體和下丘腦分泌的激素都是含氮激素(蛋白類、多肽類),甲狀腺、甲狀旁腺、腎上腺髓質(zhì)、胰島、腸黏膜、胃黏膜、等分泌的激素也是含氮激素。
2、 甾體激素(甾醇類激素)
腎上腺皮質(zhì)、性腺、胎盤等分泌的激素都屬此類。類固醇激素、甲狀腺素等小分子脂溶性激素,可通過細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi),與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)受體結(jié)合,然后進入細(xì)胞核發(fā)揮作用。
3、 脂肪族激素(脂肪酸衍生物激素)
主要是前列腺素PG,目前已知有幾十種此類激素。
三、 激素作用的特點
1. 信號傳遞作用
2. 級聯(lián)放大作用
極微量的激素,就可產(chǎn)生強烈的生理效應(yīng)。在體內(nèi)的水平一般在10-7-10-12mol/L(10-9—10-15 mol/L)
3. 相對特異性
激素與受體結(jié)合是專一的,受體在靶細(xì)胞膜表面或細(xì)胞內(nèi)部,甾醇類激素可穿過細(xì)胞膜。
4. 作用的時效性
有些激素到達靶細(xì)胞后,幾秒鐘內(nèi)起作用;另一些需幾小時至幾天才達到最大生理效應(yīng),在血液中壽命較短。
5. 激素間的相互作用
幾種激素之間有時相互協(xié)同,有時相互抑制。
第二節(jié) 激素的分泌與控制
一、 下丘腦分泌的激素(多肽,共有十種)
丘腦下部的神經(jīng)細(xì)胞能分泌多種肽類激素,它們經(jīng)垂體門靜脈系統(tǒng),到達腺垂體,促進或抑制腺垂體某些激素的釋放
下丘腦激素直接控制垂體激素的分泌,通過垂體間接控制其它外周內(nèi)分泌腺的分泌。
下丘腦激素由下丘腦的某些神經(jīng)細(xì)胞分泌,而這些細(xì)胞的分泌功能則由神經(jīng)作用通過神經(jīng)介質(zhì)來調(diào)節(jié)。
P421
1、 促甲狀腺激素釋放因子(TRF)
由焦谷—組—脯組成的三肽激素。
功能:促進促甲狀腺激素(TSH)的分泌。
2、 促黃體生成激素釋放因子(LRF)
卵巢分泌的雌性激素(孕酮、雌二醇)對LRF的分泌有負(fù)反饋抑制作用。
3、 促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)
促進垂體前葉釋放促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)
4、 生長激素釋放抑制因子(GRIF)
能抑制生長激素的分泌,且抑制胰高血糖素分泌,促進胰島素分泌。
二、 垂體分泌的激素(蛋白質(zhì))
(一) 垂體前葉激素
1、 生長激素(GH)
是蛋白質(zhì),動物的生長激素分子量20000-50000不等,人的GH分子量 21500 ,191個a.a
功能:刺激骨骼生長,促進粘多糖及膠原的合成,影響蛋白質(zhì)、糖、脂代謝,最終影響體重的增長。
2、 促甲狀腺激素(TSH)
功能:促進甲狀腺的發(fā)育及分泌。
促甲狀腺激素的分泌受下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放因子的促進。
3、 促黃體生成激素(LH)
功能:促進卵泡發(fā)育成黃體,促進膽甾醇轉(zhuǎn)變成孕酮并分泌孕酮,阻止排卵,抑制動情。
4、 促卵泡激素(FSH)
功能:促使卵巢(精巢)發(fā)育,促進卵泡(或精子)的生成和釋放。
5、 催乳激素(LTH)
功能,刺激乳腺分泌乳汁,刺激并維持黃體分泌孕酮。
LTH大大促進乳腺中RNA及蛋白質(zhì)的合成,還使乳腺中許多參與糖代謝、脂代謝的酶活力增大。
6、 促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)
功能:促進體內(nèi)儲存的膽甾醇在腎上腺皮質(zhì)中轉(zhuǎn)化成腎上腺皮質(zhì)酮,并刺激腎上腺分泌激素。
(二) 垂體后葉激素(由下丘腦合成,貯存在神經(jīng)垂體中)
1、 催產(chǎn)素
結(jié)構(gòu):P115 圖3-32
功能:使多種平滑肌收縮(特別是子宮收縮)。孕酮可抑制催產(chǎn)素的作用。
2、 加壓素(抗利尿素)
功能:使小動脈收縮,增高血壓,并可減少排尿,調(diào)節(jié)水代謝。
三、 腺體分泌的激素(外周內(nèi)分泌腺)
P422—423
1. 甲狀腺、甲狀旁腺
2. 腎上腺(髓質(zhì))
3. 胰島
4. 腎上腺(皮質(zhì)) 糖皮質(zhì)、鹽皮質(zhì)
四、 激素分泌的調(diào)節(jié)控制
P463
1、 上級對下一級的調(diào)節(jié)
大腦皮層
丘腦下部
促激素釋放(抑制)因子
垂 體
促激素
外周腺體
激素
外圍激素
最終靶細(xì)胞
2、 負(fù)反饋作用
是機體對激素的產(chǎn)生和分泌進行調(diào)節(jié)的基本方式之一。能維持激素濃度的相對穩(wěn)定,保持對激素效應(yīng)的控制。
外圍激素對下丘腦或垂體的調(diào)節(jié)稱長負(fù)反饋,促激素對下丘腦的調(diào)節(jié)稱短負(fù)調(diào)節(jié)。
下丘腦本身產(chǎn)生的激素對下丘腦的調(diào)節(jié)稱超短負(fù)反饋。
3、 酶的分步剪切調(diào)節(jié)
有的激素經(jīng)幾個酶作用,在不同水平上被分步剪切,逐步被激活,激素的效應(yīng)也就因酶的分步剪切而得到調(diào)節(jié)。
4、 多元調(diào)節(jié)
激素通遠(yuǎn)它們之間的相互制約、相互依賴而受到調(diào)控。
第三節(jié) 激素作用機理
一、 受體及特點 胞外受體、胞內(nèi)受體
1、 受體:
細(xì)胞中能識別配體(神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子)并與其特異結(jié)合,引起各種生物效應(yīng)的分子,均稱為受體。
受體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),在細(xì)胞表面的受體大多為糖蛋白。
激素、細(xì)胞因子和神經(jīng)遞質(zhì)的濃度都很低,激素在10-9—10-15mol/L(10-7—10-12 mol/L)之間,而血液循環(huán)中具有相似結(jié)構(gòu)的化合物(蛋白、氨基酸、固醇等)的濃度為10-3—10-5mol/L之間。
正是依賴高親和力和特異性的受體,激素才能與特異靶細(xì)胞結(jié)合并發(fā)揮作用,而受體則成為細(xì)胞接受及傳遞信息的裝置,在細(xì)胞間信息傳遞過程中起重要作用。
2、 激素與受體結(jié)合的特點(細(xì)胞因子)
①高親和力 HR=H+R
激素(H)與受體(R)的親和力可用其解離常數(shù)Kd 表示
Kd在10-9—10-11 mol/L
Kd越小,表明親和力越高,激素的濃度很低也能與受體結(jié)合,引起生物效應(yīng)。
②高特異性
此特性由受體的結(jié)合域與配體的結(jié)構(gòu)部位,以及受體與配體的構(gòu)象決定。只有有相應(yīng)受體的靶細(xì)胞,才對激素起反應(yīng)。沒有相應(yīng)受體的細(xì)胞,同樣也接觸激素,但不會引起反應(yīng)。細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)與其受體產(chǎn)關(guān)系與此相似。
內(nèi)分泌腺細(xì)胞 血液 靶細(xì)胞
圖
③激素與受體結(jié)合是非共價的、可逆的
當(dāng)激素與受體分離后,激素的信使作用即中止。
=常數(shù) 當(dāng)[H]↓時則[HR]↓
④細(xì)胞的受體數(shù)目很大
一般有數(shù)百至數(shù)千個,甚至數(shù)萬個。激素生物效應(yīng)的強弱通常與同受體結(jié)合激素的量成正比,但是當(dāng)激素濃度升高至一定濃度時,由于受體的數(shù)目有限,激素與受體的結(jié)合曲線呈飽和狀態(tài)。受體飽和以后,激素的生物效應(yīng)就不再隨激素濃度升高而增強。
圖
3、 受體的結(jié)構(gòu)與功能
激素與受體結(jié)合,是信息傳遞至細(xì)胞的第一步。隨后,由受體構(gòu)象的變化引起一系列信息傳遞過程,因此,所有受體包含二個功能部分。一個是與配體結(jié)合的結(jié)合域,結(jié)合域的構(gòu)象或活性基團,決定其結(jié)合配體的特異性,另一個是功能部分,參與轉(zhuǎn)導(dǎo)信息。
①受體—離子通道型
受體本身構(gòu)成離子通道,當(dāng)其結(jié)合域與配體(激素)結(jié)合后,受體變構(gòu),使通道開放或關(guān)閉,引起或切斷離子流動,從而傳遞信號。
例如:乙酰膽堿受體
神經(jīng)元的乙酰膽堿受體,由5個亞基在細(xì)胞膜內(nèi)呈五邊形排列,圍成離子通道壁。當(dāng)它與乙酰膽堿結(jié)合時,膜通道開放,膜外陽離子(Na+為主)內(nèi)流,引起突觸后膜電位變化。
②受體—G蛋白—效應(yīng)蛋白型
許多信息物質(zhì)與細(xì)胞膜受體結(jié)合后,受體變構(gòu),激活相應(yīng)的效應(yīng)蛋白(如酶或其它功能蛋白)。酶被激活后,可催化生成一些小分子化學(xué)物質(zhì),后者進入胞液內(nèi),引起細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的生物效應(yīng),稱為第二信使。
在真核細(xì)胞中,鳥苷三磷酸(GTP)結(jié)合蛋白(簡稱G蛋白)在聯(lián)系細(xì)胞膜受體與效應(yīng)蛋白質(zhì)中起重要作用。
③受體—酪氨酸蛋白激酶型
胰島素及一些細(xì)胞生長因子的受體,本身具有酪氨酸蛋白激酶活性。這些受體是跨膜糖蛋白,胞外部分構(gòu)成結(jié)合域以結(jié)合配體,中間有20多個疏水a(chǎn)a,構(gòu)成跨膜區(qū),胞內(nèi)有較多可以被磷酸化的酪氨酸殘基。
④受體—轉(zhuǎn)錄因子型
類固醇激素及甲狀腺激素的受體位于細(xì)胞內(nèi),它們進入細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合后,生成活化的激素—受體復(fù)合物,該復(fù)合物轉(zhuǎn)移入核內(nèi),與所調(diào)控基因的特定部位結(jié)合,然后啟動轉(zhuǎn)錄。
二、 激素的作用機理
(一) cAMP—蛋白激酶A途徑
反應(yīng)快,幾分鐘。通過環(huán)核苷酸而起作用,大部分含氮激素都以這種方式起作用。
要點:
P424 圖8-1 激素通過cAMP起作用的示意圖
含氮激素作為第一信使與靶細(xì)胞膜上的特異受體結(jié)合,引發(fā)已結(jié)合在受體上的G蛋白生成Gs蛋白—GTP,Gs蛋白活化膜上的腺苷酸環(huán)化酶,活化的腺苷酸環(huán)化酶催化ATP轉(zhuǎn)化成cAMP。cAMP自由擴散到整個細(xì)胞,對代謝酶起活化或抑制作用,間接控制細(xì)胞的代謝過程。cAMP激活依賴cAMP的蛋白激酶(蛋白激酶A、PKA),蛋白激酶A催化一些蛋白質(zhì)的Ser、Thr的羥基磷酸化,從而改變這些酶的活性,調(diào)節(jié)代謝。
激素被稱為第一信使。
cAMP被稱為第二信使。
對一些關(guān)鍵酶的磷酸化是調(diào)節(jié)代謝途徑的快速方式,蛋白激酶A能磷酸化的酶很多。
被磷酸化的酶 活性改變 代謝調(diào)節(jié)
磷酸化酶b激酶 激活 糖原分解,抑制糖原合成。
糖原合成酶 抑制 抑制糖原合成
丙酮酸激酶 抑制 抑制糖酵解
(二) IP3、Ca2+—鈣調(diào)蛋白激酶途徑
此途徑的第二信使是:三磷酸肌醇IP3及Ca2+。
要點:激素(兒茶酚胺、血管舒張素Ⅱ、抗利尿素、5-羥色胺等)與細(xì)胞膜上相應(yīng)受體結(jié)合,激活G蛋白,通過G蛋白介導(dǎo),激活磷脂酶C(PLC,磷酸肌醇酶)。后者可將磷脂酰肌醇—4.5—二磷酸(PIP2)水解成二脂酰甘油DAG及IP3,這二者都是第二信使。
DAG可激活蛋白激酶C,活化的蛋白激酶C可將多種靶蛋白中的Ser、Thr殘基磷酸化,調(diào)節(jié)酶活性。
IP3是小分子化合物,進入細(xì)胞液內(nèi),從而將信息傳導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面有IP3受體,IP3受體是四聚體,其亞基的羧基部分構(gòu)成鈣通道。IP3與IP3受結(jié)合后,變構(gòu),鈣通道打開,貯于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2+釋放入細(xì)胞質(zhì)內(nèi),使胞質(zhì)Ca2+濃度升高。Ca2+升高可激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(CaM激酶)。CaM有4個結(jié)合Ca2+位點,當(dāng)結(jié)合Ca2+后變構(gòu),一些依賴Ca2+/CaM的蛋白激酶就被激活,從而可使許多蛋白質(zhì)的Ser、Thr殘基磷酸化,使酶激活或失活。Ca2+/CaM復(fù)合物也可以直接地與靶酶起作用。
可被CaM 激酶磷酸化的酶有:
糖原合成酶、磷酸化酶激酶、丙酮酸羧化酶、丙酮酸脫氫酶等幾十種! 鈣調(diào)蛋白 EF手
P451 圖8-20 EF手構(gòu)象
螺旋區(qū)—泡區(qū)一螺旋區(qū)結(jié)構(gòu)的鈣傳感器家族成員之一。
鈣離子與許多生理活動有關(guān),是許多信號傳導(dǎo)途徑中的細(xì)胞內(nèi)信使,與細(xì)胞收縮、胞吐、胞飲、糖元代謝、神經(jīng)遞質(zhì)釋放、染色體運動、細(xì)胞死亡等都有密切關(guān)系。
★ 為什么選擇鈣離子:
①細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度可以大幅度地發(fā)生變化,胞內(nèi)有大量的磷酸酯,因此胞內(nèi)Ca2+ 濃度很低。未被激動的細(xì)胞內(nèi),胞質(zhì)中Ca2+ 水平為0.1 umol/L,比環(huán)境中的濃度低幾個數(shù)量級。 種十分懸殊的濃度差為細(xì)胞提供了接受信號的機會:
為達到傳遞信號的目的,可瞬間打開質(zhì)膜或細(xì)胞內(nèi)膜中的鈣通道,速迅升高胞質(zhì)中Ca2+濃度。
②Ca2+ 與帶負(fù)電荷的氧(Glu、Asp側(cè)鏈)和不帶電荷的氧(主鏈C=0)都能結(jié)合,可與6~8個氧原子配位結(jié)合,使Ca2+能和一個蛋白質(zhì)的不同片段發(fā)生交聯(lián),誘導(dǎo)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化。
★ 鈣調(diào)蛋白的結(jié)構(gòu)特點
①帕佛清蛋白(12kd)
有8個氧原子(三個Asp提供4個羧基氧,一個Glu提供2個羧基氧,一個主鏈羰基提供一個羰基氧,一分子水提供一個 氧),等同地與每個Ca2+結(jié)合。此蛋白具有兩個相似的 Ca2+ 結(jié)合位點,在二級結(jié)構(gòu)中,這種位點由此蛋白的E區(qū)(α-螺旋)和F區(qū)(α-螺旋)及結(jié)合Ca2+的泡區(qū)構(gòu)成,它們的位置象右手的大姆指與食指夾著一個結(jié)合鈣的泡區(qū)。這種螺旋區(qū)—泡區(qū)一螺旋區(qū)結(jié)構(gòu)稱為EF手
P451 圖8—20
②牛腦的鈣調(diào)蛋白
148個a.a殘基,有4個可結(jié)合Ca2+的結(jié)構(gòu)域。
當(dāng) Ca2+結(jié)合到E區(qū)和F區(qū)之間的泡區(qū)時,引起每個α-螺旋在它的軸線附近旋轉(zhuǎn)并移位,這使鈣調(diào)蛋白轉(zhuǎn)變成一種對靶蛋白具有很高親合力的構(gòu)象。
★ 鈣調(diào)蛋白只在結(jié)合Ca2+ ,形成Ca2+ .CaM復(fù)合物后才能有生物活性。
①直接與靶酶起作用(蛋白激酶C)。
②活化依賴于Ca2+.CaM復(fù)合物的蛋白激酶,使靶酶磷酸化。
(三) 受體—酪氨酸蛋白激酶途徑
激素與受體—酪氨酸蛋白激酶(TPK)結(jié)合后,使原來無活性的TPK變?yōu)橛谢钚缘腡PK,TPK催化受體分子自身Tyr殘基磷酸化,并進一步提高TPK的活性,使其它底物蛋白磷酸化。
(四) 細(xì)胞內(nèi)受體途徑(基因表達學(xué)說)
反應(yīng)慢,幾小時到幾天,這類激素的受體是DNA結(jié)合蛋白。
甾醇類激素及少數(shù)含氮激素,先進入細(xì)胞,在胞質(zhì)中與各自的受體結(jié)合,生成激素—受體復(fù)合物,此復(fù)合物穿過核膜,與各自特定的基因調(diào)控序列結(jié)合,使DNA轉(zhuǎn)錄出大量的mRNA,并合成出大量的特異蛋白質(zhì)(酶)。
作用過程: P425 圖8-2 P458 圖8-25
此種作用方式的激素有:糖皮質(zhì)激素、鹽皮質(zhì)激素(醛甾酮)、雌激素(雌二醇、孕酮)、雄激素(睪酮)、甲狀腺素等。
受類固醇激素調(diào)控的基因中,與激素—受體復(fù)合物結(jié)合的部位稱激素應(yīng)答元件(hormone response element HRE)。
HRE往往是類似回文結(jié)構(gòu)的序列
糖皮質(zhì)激素—受體復(fù)合物所結(jié)合的HRE,位于轉(zhuǎn)錄起始點上游幾百個bp處。
P425 表8-3 一些激素的作用方式
第四節(jié) 激素作用舉例
一、 腎上腺素 cAMP方式
屬兒茶酚胺類化合物,生成后在囊泡內(nèi)儲存,在驚恐、低氧、血壓降低等應(yīng)激狀態(tài)時,囊泡通過泡吐作用釋放。
靶細(xì)胞:肌肉、脂肪、肝臟
滅 活:肝細(xì)胞
1、 結(jié)構(gòu)與功能
腎上腺素及去甲腎上腺素均由Tyr轉(zhuǎn)化而來(由腎上腺髓質(zhì)分泌),對心臟、血管起作用時,可使心跳加快、血管收縮、血壓上升。
它對糖代謝影響最大,在肝細(xì)胞中可加強肝糖元分解,迅速升高血糖。
此外,還能促進蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪分解。
P426 結(jié)構(gòu)式
2、 G蛋白(鳥苷酸結(jié)合蛋白)
G蛋白與激素受體偶連,將信息傳遞給腺苷酸環(huán)化酶(cAMP途徑)或磷脂酶(Ca2+途徑),從而產(chǎn)生胞內(nèi)信使(第二信使:cAMP,Ca2+),因此,G蛋白是偶連胞外信使和胞內(nèi)信使的橋梁。
G蛋白的活化與去活化過程: P428 圖8-3、8-4
G蛋白是一個界面蛋白,處于細(xì)胞膜的內(nèi)緣,與跨膜的激素受體偶連,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程就發(fā)生在細(xì)胞膜上,當(dāng)細(xì)胞外的激素與跨膜的受體結(jié)合后引起受體構(gòu)象變化,然后激素—受體復(fù)合物激活膜內(nèi)的G蛋白。
無活性的G蛋白(G β γ α —GDP)發(fā)生GTP—GDP交換,形成有活性的G蛋白(Gs),其催化亞基Gα—GTP解離出來,擴散到細(xì)胞內(nèi),激活其效應(yīng)子(腺苷酸環(huán)化酶、PLC、K+通道等)
每一個激素—受體復(fù)合物可以形成許多個分子Gα—GTP,由此給出“放大”的效應(yīng)。
當(dāng)激素停止分泌時,結(jié)合在受體上的激素就逐漸解離下來。Gα—GTP緩慢水解,釋放掉GTP,Gα失去催化活性,與β γ 亞基重新形成無活性的G蛋白(G β γ α —GDP)。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)停止。
結(jié)合態(tài)GTP水解,表明G蛋白是一個GTPase,即這個調(diào)節(jié)蛋白具有一種內(nèi)藏式的脫活作用,缺乏激素時,GTP 、 GDP交換反應(yīng)速度降低,最終幾乎所有的G 蛋白均以結(jié)合著GDP的無活性形式存在。β-腎上腺素受體的構(gòu)象——跨膜七螺旋區(qū)
P 430 β-腎上腺素受體結(jié)構(gòu)
許多與G蛋白偶連的受體都是跨膜蛋白,跨膜螺旋區(qū)結(jié)構(gòu)是激活G蛋白的跨膜受體所具有的普遍特征。
4、 蛋白激酶A
凡有cAMP的細(xì)胞,都有一類蛋白激酶(PKA),cAMP通過蛋白激酶A發(fā)揮它的作用。
蛋白激酶A的活化 P430 圖8-6 cAMP激活蛋白激酶A
5、 腎上腺素的作用方式(在促進糖元分解中的級聯(lián)放大作用)
P 431 圖8-7 腎上腺素對提高血糖的級聯(lián)放大作用。
當(dāng)腎上腺素以10-8—10-10mol/L的濃度到達肝細(xì)胞表面時,迅速與肝細(xì)胞表面的腎上腺素受體結(jié)合,使此局部構(gòu)象變化,激活與受體偶連的G蛋白,從而激活膜上的腺苷酸環(huán)化酶,產(chǎn)生cAMP。
少量的腎上腺素(10-8-10-10mol/L),能引起強烈反應(yīng),產(chǎn)生5mmol/L葡萄糖。反應(yīng)過程中信號逐級放大,共約300萬倍,它在幾秒鐘內(nèi)就可使磷酸化酶的活性達到最大。
一旦腎上腺素停止分泌,結(jié)合在肝細(xì)胞膜上的腎上腺素就解離下來,產(chǎn)生一系列變化:
cAMP不再生成,遺留的cAMP被磷酸二酯酶分解。蛋白激酶A的兩種亞基又聯(lián)結(jié)成無活性的復(fù)合體(催化亞基和調(diào)節(jié)亞基),有活性的磷酸化酶激酶的磷酸化形式遭到脫磷酸作用,變成無活性形式,磷酸化酶a受到磷酸酶作用,脫去磷酸變成無活性的磷酸化酶b,糖元分解停止。同時無活性的磷酸化形式的糖元合成酶經(jīng)過脫磷酸作用,又變得活躍起來,繼續(xù)合成糖元。
二、 甲狀腺素
1、 結(jié)構(gòu)
含碘落氨酸衍生物。
在甲狀腺中合成甲狀腺球蛋白,每分子此球蛋白含2-4個T4分子。
當(dāng)受促甲狀腺激素刺激時,溶酶體中的蛋白酶水解甲狀腺球蛋白,放出T4和T3。血漿中T3和T4絕大部分與血漿中的蛋白質(zhì)結(jié)合運輸,可防止T3、T4經(jīng)腎丟失。
T3、T4在肝中失活,肝中有一種與甲狀腺素親合力極強的蛋白質(zhì),血流經(jīng)過肝臟時,1/3的甲狀腺素被肝細(xì)胞攝取,與葡萄糖醛酸或硫酸反應(yīng)后失活,由膽汁排出。
還可脫氨、脫羧、脫碘而失活。
2、 功能
增強新陳代謝,引起耗氧量及產(chǎn)熱量增加,促進智力與體質(zhì)發(fā)育。
缺乏癥:幼年 發(fā)育遲緩,行動呆笨等
成年 厚皮病、基礎(chǔ)代謝降低
過量:甲亢、基礎(chǔ)代謝增高、眼球突出、心跳加快、消瘦、
神經(jīng)系統(tǒng)興奮提高,表現(xiàn)為神經(jīng)過敏。
3、 作用方式
在線粒體中促進ATP氧化磷酸化過程,增加基礎(chǔ)代謝。
增加RNA(tRNA、mRNA)的合成,促進個體生長發(fā)育。
三、 胰島素及胰高血糖素
1、 結(jié)構(gòu)
P128圖3-38
①β-細(xì)胞 胰島素 A鏈21 a.a殘基 B鏈30 a.a殘基
②α-細(xì)胞 胰高血糖素 29 a.a殘基
2、 功能
①胰島素:提高組織攝取葡萄糖的能力,抑制肝糖元分解,促進肝糖元及肌糖元合成,因此可降低血糖。
缺乏:血糖升高,尿中有糖,糖尿病。
過量:血糖過低,能量供應(yīng)不足,影響大腦機能。
②胰高血糖素:增高血糖含量,促進肝糖元分解。
3、 作用方式:
(1)、 胰島素:受體—酪氨酸蛋白激酶途徑
P442 圖8-14 P443 圖8-15
胰島素的受體是跨膜的酪氨酸激酶,由α 2β 2組成,α 鏈處在細(xì)胞膜的外側(cè),β 鏈穿過細(xì)胞膜。
胰島素結(jié)合到受體的膜外部分上時是如何誘導(dǎo)處受體的膜內(nèi)部分的酪氨酸激酶的活性的?活化的受體對靶細(xì)胞中的哪些蛋白質(zhì)進行磷酸化?磷酸化的靶蛋白如何地具有多重的促進生長效應(yīng)和多沖的代謝效應(yīng)?都不清楚
(2)、 胰高血糖素:cAMP途徑
與腎上腺素類似,通過cAMP途徑,提高肝糖元磷酸化酶活性,促進肝糖原分解(并不
促使肌糖原分解)。