维生素与激素

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渡灞刁
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1 维生素辅酶和激素张志勇,Tel: ; 1

2 维生素与辅酶 (Vitamin and coenzyme) 一维生素概论二脂溶性维生素三水溶性维生素四作为辅酶的金属离子 2

3 维生素概论 ( 维生素的概念 ) 维生素是参与生物生长发育和代谢, 维持生命现象所必需的一类微量小分子有机物质动物体内或者不能合成维生素, 或者合成量不足, 所以必须从食物中摄取有些维生素可以由动物肠道内的细菌合成, 合成量可以满足动物的需要动物细胞可将色氨酸转变成烟酸 ( 一种 B 族维生素 ), 但量不足需要除灵长类动物 ( 包括人类 ) 及豚鼠外, 其它动物都可以自身合成维生素 C 植物和多数微生物都能自己合成维生素 3

4 维生素的作用维生素在生物体内的作用不同于糖类脂肪和蛋白质, 不作为能量来源, 不是结构物质, 但它们在调节代谢中起着非常重要的作用已知绝大多数维生素是作为辅酶或辅基的组成成分起作用机体缺乏维生素时, 会产生各种相应的维生素缺乏症生物对维生素的需要量非常小 4

5 维生素的命名维生素的命名一般是按发现的先后顺序在维生素后面加 A B C 等字母来命名有些维生素在初发现时以为是一种, 后来发现是多种维生素的混合物, 又在相应的字母下加下标等加以区分每一种维生素还有一个化学名称, 如维生素 C 又叫抗坏血酸 5

6 维生素的分类各种维生素在化学结构上没有共同性通常按其溶解性质分为脂溶性和水溶性两大类脂溶性的维生素有维生素 A D E K 等, 水溶性的维生素有维生素 B 1 B 2 烟酸和烟酰胺 B 6 泛酸生物素叶酸 B 12 ( 它们都属于 B 族维生素 ) 和维生素 C 等 6

7 维生素与辅酶的关系见 P434 表

8 脂溶性维生素维生素 A 维生素 A 又名视黄醇 (retinol), 通常以脂肪酸酯的形式存在, 其氧化态为视黄醛 (retinene) 视黄醇是一种类异戊二烯分子 8

9 维生素 A 视黄醇从动物类食品中吸收, 或从植物类食品中吸收 β- 胡萝卜素后自身合成 β- 胡萝卜素是维生素 A 合成的前体维生素 A 包括 A 1 和 A 2 两种, A 2 的生理活性只有 A 1 的一半 9

10 视黄醛的顺反异构体维生素 A 的侧链含有 4 个双键, 可形成 8 种顺反异构体

11 β- 胡萝卜素的结构 11

12 维生素 A 的生理功能维生素 A 是构成视觉细胞内感光物质的成分眼球视网膜上有两类感觉细胞, 即圆锥细胞和杆细胞圆锥细胞对强光及颜色敏感, 杆细胞对弱光敏感, 对颜色不敏感杆细胞内含有感光物质视紫红质 (rhodopin) 视紫红质在光中分解, 在暗中再合成视紫红质是由 9,11- 顺视黄醛和视蛋白中赖氨酸残基的 ε- 氨基通过 schiff 碱缩合而成的一种缀合蛋白质眼睛对弱光的感光性取决于视紫红质的合成当维生素 A 缺乏时, 视紫红质合成受阻, 暗中的视力下降, 严重时可出现夜盲症 12

13 维生素 A 的来源和需要量维生素 A 主要来自动物性食品, 以肝脏乳制品和蛋黄中含量最多维生素 A 原 (β- 胡萝卜素 ) 主要来自植物性食品, 以胡萝卜绿叶蔬菜和玉米等含量较多正常人每日维生素 A 的需要量为 2600~ 3300 国际单位, 过多摄入维生素 A 可引起中毒症状 1 个国际单位的维生素 A 为 0.3μg 维生素 A 13

14 维生素 D 维生素 D 为类甾醇衍生物它与动物骨骼的钙化有关, 故又称为钙化醇 (calciferol), 具有抗佝偻病的作用维生素 D 家族最重要的成员是麦角钙化醇 ( 维生素 D 2 ) 及胆钙化醇 ( 维生素 D 3 ) 植物或酵母中所含的麦角甾醇经紫外线激活后可转化为维生素 D 2, 动物皮下的 7- 脱氢胆甾醇经紫外线照射也可以转化为维生素 D 3 因此麦角甾醇和 7- 脱氢胆甾醇被称为维生素 D 原 14

15 维生素 D 2 与 D 3 的结构 15

16 维生素 D 的活性形式与生理作用维生素 D 3 经过肝和肾中的羟基化, 最终形成高活性的 1,25- 二羟胆钙化醇 1,25- 二羟胆钙化醇的生理功能是促进钙磷的吸收, 减少钙磷从尿中排出, 提高血钙血磷浓度, 有利于新骨的生成与钙化孕妇婴儿和青少年对维生素 D 的需要量大, 如果此时维生素 D 不足, 会出现骨骼变软及畸形, 发生在儿童身上称为佝偻病, 在孕妇身上为骨质软化症 16

17 维生素 D 治疗佝偻病 17

18 人体维生素 D 3 的来源及需要量人体中的维生素 D 主要是 D 3, 除了从食物中摄取外, 多晒太阳是预防维生素 D 缺乏的主要方法之一肝奶及蛋黄中维生素 D 含量较高, 尤以鱼肝油中含量最丰富 1 克维生素 D 为 4 千万国际单位婴儿青少年孕妇及哺乳者每日需要量为 400~800 单位长期过量服用会造成中毒 18

19 维生素 E 维生素 E 与动物的生育有关, 故称生育酚 (tocopherol) 天然的生育酚共有 8 种, 在化学结构上, 均系苯骈二氢吡喃的衍生物根据其化学结构分为生育酚及生育三烯酚两类, 每类又可根据甲基数目和位置的不同, 分为 α β γ 和 δ 四种 19

20 维生素 E 结构式 R1 R2 不同则成为不同的种类 20

21 维生素 E 的功能维生素 E 与动物的生殖功能有关, 并有抗氧化作用动物缺乏维生素 E 时, 其生殖器官受损而不育维生素 E 中以 α- 生育酚的生理活性最高, 但 δ- 生育酚的抗氧化作用最强 21

22 维生素 E 的抗氧化作用 22

23 维生素 E 的需要量维生素 E 一般不易缺乏成人每天对维生素 E 的需要量尚不清楚, 但动物实验结果表明, 每天食物中有 50 毫克即可满足需要, 妊娠及哺乳期需要量略增维生素 E 以麦胚油大豆油玉米油和葵花籽油中含量最为丰富, 豆类及蔬菜中也含量较多 23

24 维生素 K 维生素 K 具有促进凝血的功能, 故又称为凝血维生素天然的维生素 K 有两种 :K 1 和 K 2 K 1 在绿叶植物及动物肝中含量较丰富,K 2 是人体肠道细菌的代谢产物它们都是 2- 甲基 -1,4- 萘醌的衍生物另外还有人工合成的 K 3 和 K 4, 它们的活性比天然维生素 K 还高 K 3 和 K 4 是水溶性的 24

25 维生素 K 的结构式个异戊二烯碳骨架,1 个双键 6 个异戊二烯碳骨架,6 个双键 25

26 维生素 K 的生理功能维生素 K 的主要生理功能是促进肝脏合成凝血酶原, 还能调节另外 3 种凝血因子 Ⅶ Ⅸ 及 Ⅹ 的合成缺少维生素 K 时, 凝血功能减弱, 常发生肌肉和胃肠道出血凝血酶原转变成凝血酶需要结合 Ca 2+, 而结合 Ca 2+ 要求肽链上有 γ 羧基谷氨酸残基此种不常见蛋白质氨基酸是由依赖维生素 K 的谷氨酰羧化酶催化完成的当维生素 K 缺乏时, 凝血酶原不能转变成凝血酶 26

27 依赖维生素 K 的羧化反应 27

28 依赖维生素 K 的羧化反应依赖维生素 K 的羧化反应是在肝细胞内质网中进行的, 羧化反应与维生素 K 的环氧化物生成相偶联, 此环氧化物经过维生素 K 循环可以重新转变成维生素 K 双羟香豆素能抑制环氧化物还原酶, 从而抑制维生素 K 循环, 所以双羟香豆素是抗凝血剂双羟香豆素 28

29 维生素 K 循环 29

30 维生素 K 的来源一般情况下人体不会缺乏维生素 K, 因为维生素 K 在蔬菜中含量丰富, 人和哺乳动物肠道中的大肠杆菌也可以合成维生素 K 大剂量使用维生素 K 也有一定毒性, 如新生儿注射 30mg/ 天, 连用 3 天有可能引起高胆红素血症 30

31 水溶性维生素 31

32 维生素 B 1 和硫胺素焦磷酸维生素 B 1 由含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环组成, 故称为硫胺素 (thiamine), 在生物体内常以硫胺素焦磷酸 (TPP) 的辅酶形式存在维生素 B 1 在碱性溶液中加热极易被破坏, 而在酸性溶液中则对热稳定 32

33 维生素 B 1 和 TPP 33

34 TPP 参与催化的反应硫胺素焦磷酸是涉及到糖代谢中羰基碳合成与裂解反应的辅酶, 参与催化 α- 裂解反应 α- 缩合反应 α - 酮转移反应等 34

35 维生素 B 1 的需要量维生素 B 1 主要存在于种子外皮及胚芽中, 米糠麦麸黄豆酵母瘦肉中含量最丰富人体每日需要量为 2 毫克, 体内若维生素 B 1 过多, 极易随尿排出, 未见因体内积累而造成中毒的情况大剂量用于治疗时, 也未见副作用 35

36 维生素 B 1 缺乏症由于维生素 B 1 和糖代谢关系密切, 因此多食糖类食物, 维生素 B 1 的需要量也相应增多当维生素 B 1 缺乏时, 糖代谢受阻, 丙酮酸积累, 使病人的血尿和脑组织中丙酮酸含量增多 VB1 还是乙酰胆碱酯酶的抑制剂, 缺少 VB1 时, 胆碱酯酶活性增加, 乙酰胆碱减少, 出现多发性神经炎皮肤麻木心力衰竭四肢无力肌肉萎缩及下肢浮肿等症状, 临床上称为脚气病根据其缺乏症, 又将维生素 B 1 称为抗神经炎维生素 ( 抗脚气病维生素 ) 36

37 维生素 PP 和烟酰胺辅酶维生素 PP 包括烟酸 ( nicotinic acid ) 和烟酰胺 (nicotinamide), 也称为维生素 B 3, 二者均属于吡啶衍生物在体内烟酰胺与核糖磷酸腺嘌呤组成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (nicotinamide adenine dinucleotide, NAD +, 辅酶 Ⅰ ) 和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,nadp +, 辅酶 Ⅱ) 37

38 烟酰胺辅酶的结构和氧化还原状态 38

39 两个电子的转移反应39

40 烟酰胺辅酶参与催化的反应烟酰胺辅酶是电子载体, 参与催化氧化还原反应, 是多种脱氢酶的辅酶这些反应涉及到从底物转移氢负离子给 NAD + 或从 NADH 转移氢负离子给底物, 其吡啶环的 C4 位是反应中心依赖 NAD + 和 NADP + 的脱氢酶至少催化 6 种不同类型的反应 40

41 烟酰胺辅酶参与催化的 6 类反应 41

42 维生素 PP 需要量及缺乏症维生素 PP 在酵母花生肝鱼及瘦肉中含量丰富人体每日需要量约 20 毫克人缺乏维生素 PP 时, 表现为神经营养障碍, 初时全身乏力, 以后在两手两颊左右额及其他裸露部位出现对称性皮炎故维生素 PP 又名抗癞皮病维生素 42

43 维生素 B 2 和黄素辅酶维生素 B 2 又名核黄素 (riboflavin), 是核醇与 7,8- 二甲基异咯嗪的缩合物由于在异咯嗪的 1 位和 5 位氮原子上具有两个活泼的双键, 易起氧化还原反应, 故维生素 B 2 和有氧化型和还原型两种形式, 在催化氧化还原反应时起传递氢的作用核黄素易受光照射破坏 43

44 核黄素的辅酶形式在体内核黄素是以黄素单核苷酸 ( flavin mononucleotide,fmn) 和黄素腺嘌呤二核苷酸 (flavin adenine dinucleotide,fad) 的形式存在是生物体内一些氧化还原酶 ( 黄素蛋白 ) 的辅基, 与脱氢酶以非共价键结合黄素是比 NAD + 和 NADP + 更强的氧化剂, 能被 1 个电子和 2 个电子还原 FMN 和 FAD 广泛参与体内的各种氧化还原反应 44

45 核黄素 FMN 和 FAD 的结构 45

46 FAD 和 FMN 的氧化还原态黄色无色蓝色红色 46

47 黄素蛋白催化的反应 47

48 维生素 B 2 的需要量及缺乏症维生素 B 2 广泛存在于动植物中, 在酵母肝肾蛋黄奶及大豆中含量丰富人体每日需要量为 2~3 毫克当维生素 B 2 缺乏时, 引起口角炎唇炎阴囊皮炎眼睑炎及角膜血管增生混浊溃烂畏光等 48

49 泛酸和辅酶 A 泛酸广泛存在于生物界, 故又名遍多酸 (pantothenic acid), 是由 β- 丙氨酸通过肽键与 α,γ- 二羟基 -β,β- 二甲基丁酸缩合而成的一种有机酸泛酸是辅酶 A(coenzyme A) 和磷酸泛酰巯基乙胺的组成成分, 辅酶 A 是泛酸的主要活性形式, 常简写为 CoA, 是由 3,5 -ADP 以磷酸酐键连接 4- 磷酸泛酰巯基乙胺而成 49

50 辅酶 A 的结构磷酸泛酰巯基乙胺 50

51 辅酶 A 参与催化的机理辅酶 A 主要起传递酰基的作用, 是各种酰化反应中的辅酶由于携带酰基的部位在 -SH 上, 故辅酶 A 通常以 CoASH 表示硫酯键的水解比酯键的水解更为有利, 所以酰基 CoA 是酰基的活化形式 51

52 泛酸含量高的食物泛酸在酵母肝肾蛋小麦米糠花生和豌豆中含量丰富, 在蜂王浆中含量最高辅酶 A 被广泛用作各种疾病的重要辅助药物 52

53 维生素 B 6 和磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺维生素 B 6 包括 3 种物质, 即吡哆醇 (pyridoxine) 吡哆醛 (pyridoxal) 和吡哆胺 (pyridoxamine), 它们都是吡啶的衍生物维生素 B 6 在体内以磷酸酯的形式存在, 磷酸吡哆醛 (pyridoxal-5-phosphate,plp) 和磷酸吡哆胺是其活性形式, 是氨基酸代谢中多种酶的辅酶 53

54 维生素 B 6 的各种形式 54

55 磷酸吡哆醛的作用 PLP 在生理条件下有两种互变异构形式 PLP 参加涉及氨基酸代谢的各种反应, 包括转氨作用,α- 和 β- 脱羧作用,β- 和 γ- 消除作用, 消旋作用和羟醛反应 55

56 磷酸吡哆醛的两种互变形式 56

57 人体对维生素 B 6 的需要量维生素 B 6 在动植物中分布很广, 酵母肝瘦肉卷心菜等食物中均含量丰富人体每日需要量约 1.5~2 毫克, 因为食物中富含维生素 B 6, 同时肠道细菌也可以合成维生素 B 6, 所以人类很少发生维生素 B 6 缺乏病 57

58 维生素 B 12 ( 氰钴胺素 ) 及其辅酶维生素 B 12 的化学名称为氰钴胺素 (cyanocobalamin), 它在体内转变成两种辅酶形式, 主要辅酶形式是 5 - 脱氧腺苷钴胺素, 次要的辅酶形式是甲基钴胺素该结构由一个咕啉环和一个中心钴离子组成, 钴离子同 4 个吡咯氮相配位, 钴轴向的一个配位是二甲基苯并咪唑基的氮, 另一个轴向配位可以是 -CN -CH 3 -OH 或者 5 - 脱氧腺苷基的 5 - 碳 58

59 维生素 B 12 及其辅酶形式的结构式 59

60 型分子内重排反应的类12 辅酶参与核苷酸还原成脱氧核苷酸维生素B 甲基转移 60

61 维生素 B 12 的缺乏症维生素 B 12 参与 DNA 的合成, 对红细胞的成熟很重要, 当缺少维生素 B 12 时, 巨红细胞中 DNA 的合成受到障碍, 影响了细胞分裂, 不能分化成红细胞, 引起恶性贫血人体对维生素 B 12 需要量极少, 每日注射 1μg 即可治疗缺乏症维生素 B 12 广泛来源于动物性食品, 特别是肉类和肝中含量丰富人和动物的肠道细菌都能合成, 故在一般情况下不会缺少维生素 B 12 61

62 生物素生物素 (biotin) 是由噻吩环和尿素结合而成的一个双环化合物, 噻吩环 2 位侧链上有一分子戊酸它在多种酶促羧化反应中作为羧基的活动载体起作用生物素通过其侧链羧基与酶蛋白上赖氨酸的 ε 氨基共价结合, 生物素与酶蛋白主肽链之间有一个长长的柔性链, 这使得生物素可以在酶活性部位的一个亚位上接受羧基, 并运动到另一个亚位上释放羧基 62

63 生物素与酶蛋白中赖氨酸的连接 63

64 依赖生物素的酶上的 3 个亚位依赖生物素的酶具有 3 个亚位 : 羧化作用亚位 ; 羧基载体亚位 ; 羧基转移亚位有些酶在一条多肽链上携带所有的 3 个亚位, 但是许多依赖生物素的酶是由单功能亚基的聚集体组成, 不同的亚位分布在不同的亚基上 64

65 生物素参与催化的反应机理 65

66 人体对生物素的需要量人体每天对生物素的需要量约 100~300 毫克生物素来源广泛, 肝肾蛋黄酵母蔬菜和谷物中都有, 肠道细菌也能合成, 所以一般很少出现缺乏症 66

67 叶酸和四氢叶酸叶酸 (folic acid) 由 2- 氨基 -4- 羟基 -6- 甲基蝶啶 (6- 甲基蝶呤 ) 对氨基苯甲酸和 L- 谷氨酸三部分组成, 因其在绿叶中含量十分丰富, 因此命名为叶酸叶酸是除了 CO 2 以外所有氧化水平一碳单位的重要受体和供体, 参与催化一碳单位的转移反应四氢叶酸是叶酸的活性辅酶形式, 又称为辅酶 F(CoF) 67

68 叶酸的结构 68

69 叶酸还原成四氢叶酸二氢叶酸四氢叶酸 69

70 四氢叶酸携带一碳单位的形式 70

71 人体对叶酸的需要量和缺乏症由于叶酸与核酸的合成有关, 当叶酸缺乏时,DNA 的合成受到抑制, 造成巨红细胞性贫血叶酸广泛存在于肝酵母及蔬菜中, 人类肠道细菌也能合成叶酸, 故一般不易发生缺乏症当吸收不良, 代谢失常或长期使用肠道抑菌药时, 可引起叶酸缺乏症人体每日需要量约 400μg, 孕妇需要量增加一倍 71

72 硫辛酸 ( lipoic acid ) 是 6,8- 二巯基辛酸, 以氧化态和还原态两种形式存在, 这两种形式可以通过氧化还原互相转变在酶分子中, 硫辛酸的羧基与肽链中的赖氨酸侧链氨基以酰胺键连接硫辛酸的结构 72

73 硫辛酸的作用硫辛酸是一种酰基载体, 存在于丙酮酸脱氢酶和 α- 酮戊二酸脱氢酶中, 这两种酶是糖代谢中的两种多酶复合体, 分别催化丙酮酸脱羧产生乙酰 CoA 和 α- 酮戊二酸脱羧形成琥珀酰 CoA 硫辛酸在 α- 酮酸氧化作用和脱羧作用时行使偶联酰基转移和电子转移的功能 73

74 维生素 C 维生素 C 具有防治坏血病的功能, 故又称为抗坏血酸 (ascorbic acid) 维生素 C 是一种含有 6 个碳原子的酸性多羟基化合物, 分子中 C2 及 C3 位上两个相邻的烯醇式羟基易解离而释放 H +, 所以维生素 C 虽无自由羧基, 但仍具有酸的性质 L 型有高活性 D 型只有低活性 74

75 维生素 C 维生素 C 广泛分布于动物界和植物界, 仅人类和其他灵长类豚鼠一些鸟类和某些鱼类不能合成, 因为人类和这些动物的肝脏中缺少 L- 古洛糖酸 -γ- 内酯氧化酶, 所以不能合成抗坏血酸, 必须从食物中获得 75

76 维生素 C 的生物合成 76

77 维生素 C 的氧化还原 77

78 维生素 C 的降解氧化型的抗坏血酸 ( 脱氢抗坏血酸 ) 易降解 78

79 维生素 C 的功能维生素 C 参与体内的多种氧化还原反应, 通过偶联氧化还原, 使一些分子保持还原态维生素 C 是羟化酶维持活性所必需的辅因子之一, 体内有许多反应涉及到羟化反应, 胶原分子上的羟脯氨酸和羟赖氨酸就是脯氨酸和赖氨酸经羟化酶催化产生的缺少维生素 C 胶原的合成受到影响还有许多代谢过程也受到阻碍 79

80 维生素 C 的偶联氧化还原重金属离子 ( 酶失活 ) 80

81 维生素 C 缺乏症维生素 C 是最不稳定的一种维生素, 由于它容易被氧化, 在食物贮藏或烹调过程中, 甚至切碎新鲜蔬菜时都能被破坏因此, 只有新鲜的蔬菜水果或生拌菜才是维生素 C 的丰富来源人缺少维生素 C 时会发生坏血病, 出现易出血, 牙齿松动, 伤口不易愈合, 易骨折等症状由于维生素 C 在人体内的半衰期较长 ( 大约 16 天 ), 所以食用不含维生素 C 的食物 3~4 个月后才会出现坏血病人体每天需要量为 20~30 毫克, 妊娠后期及哺乳期为 50 毫克 81

82 作为辅酶的金属离子大量元素 : 钙镁钠钾磷硫和氯, 微量元素 : 铁硅铜锌硒锡镍铬钒氟锰砷钴碘钼, 起辅因子和辅酶的作用金属离子通过使底物直接结合到活性部位或间接的使酶的结构保持在适合于结合的特殊构象下来维持催化活性 82

83 金属酶类和金属激活酶类金属酶类 : 酶与金属结合紧密加入游离的金属离子活性不增加金属激活酶类 : 金属处于酶表面的结合基团平衡中, 酶位点受体结合的金属和底物之间的比例是 1:1:1 特点 : 酶纯化时金属离子易失去, 加入金属离子酶才有活性 83

84 含铁的酶类含血红素辅基的酶 : 如细胞色素氧化酶过氧化物酶, 通过价键的变化传递电子铁硫酶, 没有血红素辅基, 如铁氧还蛋白 ( 叶绿体 ) 铁- 硫酶 ( 线粒体 ) 含铜的酶类该酶类属于羟化酶类和氧化酶类 84

85 含锌的酶类六大类酶中都有锌, 锌没有氧化还原能力, 常存在于酶的活性部位, 在酶和底物之间起桥梁作用其它的金属酶类与锰结合的酶类 : 精氨酸酶鸡肝丙酮酸脱羧酶等与钼和钒结合的酶类 : 黄嘌呤氧化酶, 其它 : 硒, 谷胱甘肽氧化酶 85

86 激素 86

87 激素的定义 1904 年,Bayliss W 及 Starling E 提出激素是生物体内特殊组织或腺体产生的直接分泌到体液中, 通过体液运送到特定的作用部位, 从而引起特殊激动效应的一群微量的有机化合物 87

88 88

89 激素的特点 1 产生部位 : 不是所有的细胞, 是某些特定的组织细胞 2 作用部位 : 不在产生部位, 经体液运输到靶器官 / 细胞 3 效率 : 量少, 作用大 4 功能 : 调节新陈代谢, 协调机体各部位功能 5 调节 : 分泌量随内外环境变化而增减激素调控往往是局部性的, 直 / 间接受到神经系统的控制 89

90 激素的分泌下丘脑垂体甲状腺肾上腺胰脏 90

91 垂体前叶垂体后叶 91

92 激素的化学本质 1 含氮激素 2 固醇类激素 3 脂肪酸衍生物激素 92

93 激素的合成和分泌合成途径 : 1 由激素的结构基因通过转录与翻译形成 2 通过胞内存在的酶系催化合成 93

94 多肽激素合成后储存于分泌囊中结构基因经转录翻译而成 94

95 原激素 95

96 氨基酸衍生物激素甲状腺球蛋白甲状腺素 (T4) 三碘甲状腺原氨酸 (T3) 96

97 去甲肾上腺素肾上腺素 97

98 固醇类激素 98

99 脂肪族激素前列腺素类血栓烷类白三烯类花生四烯酸 99

100 重要激素举例 ( 一 ) 氨基酸衍生物激素 1 甲状腺激素甲状腺分泌甲状腺素 (T4) 三碘甲腺原氨酸 (T3) 100

101 结构甲状腺素 (3,5,3,5 - 四碘甲腺原氨酸, 简称 T 4 ) I I 3' HO O CH 2 CH COOH 5' I I 3 5 NH 2 三碘甲腺原氨酸 (3,5,3 - 三碘甲腺原氨酸, 简称 T 3 ) I I 3' 3 HO O CH 2 CH COOH 5' 5 I NH 2 101

102 生物合成 Tyr + 活性碘 + 活性碘一碘 Tyr 3,5- 二碘 Tyr 二分子二碘 Tyr 作用形成甲状腺素 (T 4 ) T 3 T 4 脱碘产生 T 3 一碘 Tyr 和二碘 Tyr 连接而成 102

103 生理功能 1 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 2 维持机体的正常生长发育 103

104 2. 肾上腺素肾上腺素与去甲肾上腺素的结构 HO HO HO CH CH 2 NHCH 3 HO CH CH 2 NH 2 OH OH 肾上腺素去甲肾上腺素肾上腺分为髓质和皮质两部分髓质分泌肾上腺素和少量去甲肾上腺素去甲肾上腺素主要由交感神经末梢分泌 104

105 生物合成 CO 2 Tyr 羟化 Tyr 羟化酶羟化正肾上腺素 ( 去甲肾上腺素 ) + CH 3 ( 由 Met 供给 ) 肾上腺素 105

106 生理功能 1 肾上腺素主要促使肝糖原分解, 使血糖增加 2 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 ) ( 临床上被用来作为升压药物, 起抗休克作用 ) 106

107 激素生理上作用代谢上肾上腺素正肾上腺素对心脏作用大强心剂 ( 使心跳加速 ) 对血管作用大加压剂 ( 使血管收缩 ) 对糖代谢作用大升高血糖对糖代谢作用弱, 约 1/20 107

108 ( 二 ) 重要多肽类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 108

109 1. 垂体前叶激素 1 生长激素 (GH) 2 促甲状腺素 (TSH) 3 促黄体生成素 (LH) 4 促卵泡激素 (FSH) 5 催乳激素 (LTH) 6 促肾上腺皮质激素 (ACTH) 7 脂肪酸释放激素 (LPH) 109

110 1 生长激素 (GH) 和催乳激素 (LTH) 化学本质 : 蛋白质 GH 功能 : (1) 促进蛋白质和 RNA 的生成 (2) 调节糖和脂肪代谢 (3) 刺激软骨的生长 ( 最主要 ) 过多 : 幼体巨人症缺乏 : 侏儒成人肢端肥大 110

111 催乳激素 (LTH) 一条肽链的蛋白质, 人的 LTH 约由 200 个氨基酸组成催乳激素中有一段氨基酸序列与生长激素相似功能 : 刺激乳腺分泌乳汁, 刺激黄体分泌孕酮 111

112 2 促甲状腺素 (TSH) 促卵泡激素 (FSH) 促黄体生成素 (LH) 促激素促性腺激素化学本质 : 都是糖蛋白功能 : 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 112

113 3 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 113

114 4 脂肪酸释放激素 (lipotropic hormones,lph) β- 脂肪酸释放激素 (β-lph): 由 91 个氨基酸组成的蛋白质 γ- 脂肪酸释放激素 (γ-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 114

115 2 垂体中叶激素促黑激素 (MSH) 结构 : MSH 有 α-msh 和 β-msh, 均为肽类化合物 α-msh 是 13 肽, 没有种属差异 β-msh 有种属差异, 人的 β-msh 是 22 肽, 牛羊的 β-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 115

116 3 垂体后叶激素催产素 (oxytocin) 和升压素 ( 也称加压素 vasopressin) 是含 S-S 键的 9 肽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 116

117 功能 : 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 117

118 总结 : 垂体很小, 但分泌的激素很多, 这些激素的分泌受下丘脑的控制 118

119 4 下丘脑激素下丘脑释放因子 / 抑制因子腺垂体促激素腺体激素靶细胞神经垂体催产素升压素 119

120 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 较小的多肽释放因子 (RF) 生长激素释放因子催乳激素释放因子释放抑制因子 (RIF) 生长激素释放抑制因子 (somatostatin) 催乳激素释放抑制因子促甲状腺激素释放因子促卵泡激素释放因子黄体生成素释放因子促肾上腺皮质激素释放因子促黑激素释放因子促黑激素释放抑制因子 120

121 5. 脑肽内啡肽 (endophin) 功能 : 镇痛 121

122 6. 胰岛及甲状旁腺等的激素 (1) 胰岛素 (insulin) 122

123 结构 : 123

124 功能 : 1 促进糖原的生物合成以及葡萄糖的氧化, 降低血糖糖原葡萄糖 CO2 + H2O Insulin 2 促进蛋白质及脂类的合成代谢 124

125 (2) 胰高血糖素 (glucagon) 结构 :29 肽功能 : 在许多方面与胰岛素相反 1 主要促使肝糖原分解, 使血糖 2 促使脂肪分解 125

126 (3) 甲状旁腺激素和降钙素甲状旁腺激素 (PTH) 结构 : 蛋白质激素, 有种属差异功能 : 靶器官是骨和肾脏血钙, 血磷 126

127 降钙素 (CT) 结构 : 由 32 个氨基酸组成的多肽功能 : 靶也是骨和肾脏血钙血磷 127

128 甲状旁腺激素 : 血钙, 血磷降血钙素 : 血钙, 血磷 1,25- 二羟胆钙化醇 : 血钙, 血磷 128

129 ( 三 ) 重要固醇类激素 1. 肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌, 主要有 7 种, 它们是环戊烷多氢菲的衍生物 CHO or CH 3 CH 2 OH C O R 1 R 2 CH O 皮质激素一般结构式 129

130 (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 130

131 (2) 盐皮质激素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, 排出钾 ( 保钠排钾 ), 调节水盐代谢 131

132 2 雌性性激素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 132

133 1 卵泡 ( 激 ) 素 : 雌二醇, 雌三醇雌酮, 可看作雌烃的衍生物 OH OH O OH HO HO HO 雌二醇雌三醇雌酮雌二醇雌酮雌三醇雌二醇活性最高生理功能 : 促进女性器官发育排卵 133

134 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 CH 3 C O O 孕酮 134

135 3 雄性性激素雄性激素 : 睾酮雄酮雄烯二酮, 可看作雄烃的衍生物生理功能 : 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 135

136 ( 四 ) 脂肪族激素前列腺素 (prostaglandin, PG) 9 1 COOH CH 3 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 136

137 四激素的作用机制激素为什么只对靶起作用? 靶细胞膜上或靶细胞内有激素的受体 137

138 有关受体的基本概念受体的概念受体配体能识别并与特定信号物质结合的特异蛋白 / 糖脂与受体结合的细胞外生物活性物质, 如激素某些药物毒素等 138

139 受体的类型根据在细胞内分布的不同膜受体胞内受体 139

140 1 膜受体存在于细胞质膜表面按其结构和接受信号的种类及转换方式分为 (1) 离子通道型受体主要是神经递质受体 140

141 (2)G 蛋白偶联型受体本质 : 跨膜糖蛋白, 一条肽链作用 : 接受胞外信号后不直接影响细胞内变化需要 G 蛋白介导如 : 肾上腺素 α 2 及 β 受体毒覃碱型乙酰胆碱受体 141

142 (3) 具有酶活性的受体本质 : 跨膜糖蛋白, 含一个 α 螺旋作用 : 与配体结合后可使受体本身磷酸化, 可催化底物蛋白特定的 Tyr 残基磷酸化如 : 胰岛素受体 142

143 2 胞内受体存在 : 主要于细胞核内 ; 在胞浆中结合配体后也转入核内作用 : 调节基因的转录如 : 类固醇激素受体甲状腺素受体 143

144 144

145 4 种途径通过 camp 途径钙及肌醇三磷酸作用途径受体的酪氨酸激酶途径固醇类激素受体调节基因转录速度 145

146 1. 通过 camp 起作用 ATP H R AC G 蛋白 camp 无活性的蛋白激酶有活性的蛋白激酶蛋白质磷酸化酶酶或蛋白质磷酸酶 Pi 酶 - P 或蛋白质 - P 生理效应 146

147 第二信使学说由 Sutherland 提出, 因此他荣获 1971 年国际生理学诺贝尔奖金 147

148 (1)cAMP 的产生与灭活 ATP 腺苷酸环化酶 camp camp 环核苷酸磷酸二酯酶 5 AMP Mg 2+ 是两酶的激活剂咖啡碱茶碱对环核苷酸磷酸二酯酶有抑制作用 148

149 (2) camp 的作用机制通过激活依赖 camp 的蛋白激酶 A(PKA) 起作用 PKA 四个亚基 2 个相同的催化亚基 C 2 个相同的调节亚基 R 每个 R 上有两个 camp 结合位点, 结合 4 个 camp 后 C 与 R 脱离呈解聚态有活性 149

150 肾上腺素的作用机理第一信使与靶细胞膜上的特异受体结合腺苷酸环化酶 (AC) 被活化 ATP 分解为 camp 和 ppi,[ camp] 升高活化蛋白激酶 A(PKA) 活化糖原磷酸化酶激酶糖原分解, 磷酸葡萄糖的含量集聚增加 150

151 2 磷酸肌醇作用途径激素与受体结合活化磷酸肌醇酶 ( 磷脂酶 C) 催化磷脂酰肌醇 PI PIP 2, IP3 和 DAG PIP 2 : 磷脂酰肌醇 4,5- 二磷酸 IP3: 肌醇 1,4,5 三磷酸 DAG: 二酰基甘油 151

152 PIP 2 IP4 PIP 2 : 磷脂酰肌醇 -4,5- 二磷酸 DG: 二脂酰甘油 IP 3 : 肌醇 -1,4,5- 三磷酸 IP 4 : 肌醇 -1,3,4,5- 四磷酸 H R G 蛋白磷脂酶 C IP3 Ca 改变钙调蛋白及其他钙传感器的构象产生生理效应酶或蛋白质内质网酶 - P 或蛋白质 - P 使酶的活性发生改变 DG PKC 152

153 钙调蛋白和其他的钙传感器有重复出现的螺旋区 - 泡区 - 螺旋区 (EF 手图象 ) 在含 Ca 2+ 循环溶液中离体蛙心才能继续搏动细胞收缩胞吐胞饮糖原代谢神经递质的释放细胞死亡等都与 Ca + 有关 Ca 2+ 是许多信号传导途径中的细胞内信号 153

154 3. 受体的酪氨酸激酶途径激素结合到实质为酪氨酸激酶的受体上, 使受体本身酪氨酸残基磷酸化 ; 同时进一步促进酪氨酸激酶的活性 154

155 胰岛素受体 1 两个 α 链 ( 细胞外侧 ) 和两个 β 链 ( 穿过细胞膜 ) 2 酪氨酸激酶结构域在 β 链细胞质侧 ; 胰岛素结合位点在 α 链上 3 胰岛素的结合打开受体酪氨酸激酶活性, 自动对 β 链上酪氨酸残基进行磷酸化自身磷酸化作用 155

156 4. 激素诱导酶的合成反应慢形成激素 - 核受体复合物激素首先进入细胞与胞浆中受体形成激素 - 胞浆受体复合物进入细胞核激素的受体是结合着 DNA 的蛋白质受体转变成转录的增强子特定的基因扩增地表达类固醇类激素以此种方式作用于机体去除抑制蛋白的作用 156

157 核膜类固醇激素 H H H R H R H R R mrna mrna 酶蛋白 157

158 五激素分泌的调节 ( 一 ) 神经轴从上到下 : 刺激 ( 神经系统一级二级 ) 从下到上 : 负反馈 ( 长短超短 ) ( 二 ) 分步剪裁 ( 三 ) 多元调控 158

159 P582 图

160 六植物激素 1 生长素 : 天然的是吲哚乙酸 2 赤霉素 : 一类物质, 促进茎叶生长打破休眠促进萌发防止果实脱落等 3 细胞激动素 ( 细胞分裂素 ) 4 脱落酸 ( 离层酸 ): 促进脱叶脱果存在于衰老和休眠的器官中 5 乙烯 160

161 七昆虫激素昆虫激素的类别 1 发育激素: (1) 保幼激素抑制成虫特征的出现 (2) 蜕皮激素鞣化激素羽化激素 (3) 脑激素 : 调节发育激素 2 性激素: 某些称为外激素 ( 信息素 ) 3 变色激素: 保护色警戒色的形成 161

162 作业请列举三种与维生素异常导致的疾病, 以及三种激素水平异常导致的疾病 162

IR [13C4; 15N2]- 核黄素 -5- 磷酸酯 [13C4, 15N2]-Riboflavin-5-Phosphate 1mg 维生素 B3( 烟酸烟酰胺 ) 系列 IR 烟酸标准品 Nicotinic Acid 10mg IR [2H4]- 烟酸 [

IR [13C4; 15N2]- 核黄素 -5- 磷酸酯 [13C4, 15N2]-Riboflavin-5-Phosphate 1mg 维生素 B3( 烟酸烟酰胺 ) 系列 IR 烟酸标准品 Nicotinic Acid 10mg IR [2H4]- 烟酸 [ 稳定同位素标记维生素 Stable Isotopes Labelled Vitamins 甄准生物自营品牌 IsoReag 专注稳定同位素标记产品, 我们一如既往地为您提供更多选择! We provide the most diverse selection of Vitamin internal standards available. 上海甄准生物科技有限公司上海甄准所供维生素系列产品包括维生素