8－1 植物激素

植物荷爾蒙 8-1 植物激素 一 微量小分子有機物二 需輸送至目標細胞作用三 影響目標細胞的生理活動 * 植物生長發育由遺傳所控制, 且受各種環境因素影響, 同時也受植物體內所產生的植物因素 ( 又稱植物荷爾蒙 ) 所調節 生長素一 最早發現的植物激素, 化學名稱 : 蚓垛乙酸 (Indole acetic acid, IAA) 二 產生部位 : 莖頂 根尖的分生組織 種子內的胚和新生的嫩葉三 運輸方式 : 薄壁細胞運送四 功能 1. 促細胞延長而導致組織生長 ( 與向性有關 向光性 向地性 向觸性 ) * 促細胞延伸理論 酸生長假說 (acid growth hypothesis) A. 生長素與細胞膜受體結合 B. 激活細胞膜上的質子幫浦, 將 H + 向外送 C. H + 破壞細胞壁使細胞壁疏鬆, 水分藉滲透作用進入產生膨壓 2. 高濃度可促進莖的生長, 過高反而會抑制 ; 低濃度可促進根的生長, 過低反而會抑制 3. 促形成層細胞分裂及維管束的分化 ( 嫁接用 ) 4. 促不定根形成 ( 植物扦插繁殖 ) 5. 頂端優勢 抑制腋芽生長 5. 高濃度會抑制離層產生 6. 促進果實的發育 ( 種子產生生長素促進果實發育 ) 7. 防止落果 8. 增加收穫 馬鈴薯及甘藷以 IAA 處理可促進蔗糖在莖中移動一 應用 1. 刺激插枝植物生根, 提高插枝的成活率 2. 協助嫁接 3. 促人工單性結果 2,4-D 刺激子房發育為無子果實 4. 防止落葉和落果 5. 植物組織培養 6. 清除雜草二 合成生長素 1. 奈乙酸 (NAA) 抑制馬鈴薯在儲藏時期的發芽 防止果樹早期落果 促人工單性結果 2. 二氯苯氧基乙酸 (2,4-D) 除草劑 ( 低濃度時具有生長素的作用, 促進植物生長, 高濃度時, 卻會殺死雙子葉植物 ) C 吉貝素一 存在 : 吉貝菌 ( 真菌 ) 和被子植物二 產生部位 : 根尖和莖頂的分生組織 嫩葉和種子內部的胚

三 功能 1. 促進莖的生長 ( 伸長 ) 使植物長高 ( 生長素可促進細胞體積增大, 使莖生長 ; 吉貝素則作用於生長點和延長部間的細胞 < 下分生組織 >, 促進細胞分裂加快, 增加細胞數目使莖生長 ) 2. 促進種子萌發 ( 吉貝素最顯著的功能 胚體細胞開始發育時合成 分泌吉貝素促進胚乳外圍的糊粉層產生多種水解酵素並釋放至胚乳中, 分解大分子養分供胚生長發育用 ) 3. 打破種子和芽的休眠 促進果實發育 促進花粉粒萌發並長出花粉管 具春化作用促進開花 四 應用 1. 使葡萄變大和減少病蟲害 ( 經吉貝素處理後, 葡萄節間變長, 使葡萄粒有較寬的空間生長, 可長得比較大 ; 另一方面使葡萄粒間排列疏鬆通風良好, 減少病蟲害發生 ) 2. 促人工單性結果 C 細胞分裂素一 產生部位 1. 根尖和莖頂的分生組織 萌發的種子和發育中的果實二 功能 1. 促進細胞分裂 2. 使雙子葉植物的子葉擴大 3. 延遲組織老化, 促進植物蛋白質合成 ( 摘下葉片以細胞分裂素處理可維持綠色, 延遲變黃 ) 4. 促進側芽生長 5. 促進癒合組織分化為植株三 運輸方式 : 木質部四 應用 1. 延長花卉或蔬果的保存期限 2. 植物組織培養 C 離層素 ( 離素 ABA, 休眠素 逆境激素 ) 一 產生部位 : 莖 葉和未成熟果實, 成熟 老化的葉內含量多 葉肉細胞的細胞質合成, 儲存於葉綠體內 * 抑制生長的植物激素二 功能 1. 促進芽休眠 ( 使芽停止生長並產生鱗片保護 ) 2. 促進種子休眠 ( 抑制種子萌發 ) 3. 植物缺水時促使氣孔關閉 (ABA 積聚在保衛細胞內, 鉀離子移出, 氣孔關閉 ) 4. 抑制細胞生長 5. 對生長素 吉貝素和細胞分裂素有拮抗作用三 運送方式 : 維管組織四 應用 1. 離層素使幼苗暫時休眠, 運送時比較不會受到傷害 C 乙烯一 產生部位 : 成熟中的果實 老化組織 莖上的節 根 葉 花 種子 * 唯一以氣體狀態存在的激素, 易擴散至植物體各部位

二 功能 1. 促進果實成熟和植物組織的老化 2. 促離層產生 生長素濃度降低會促使乙烯產生, 乙烯再促離層產生而造成落葉 * 生長素濃度減少會促使離層代細胞產生乙烯, 並產生水解酵素分解纖維素集中膠層, 使細胞壁分解最後產生離層使葉片掉落, 掉落處會形成木栓層的保護層 3. 與生長素有拮抗作用 4. 葉綠素 澱粉 細胞壁分解 5. 芬香性物質揮發三 應用果實催熟

激素 8-2 動物的內分泌系統 一 定義 : 由內分泌腺體分泌微量化學物經血液運送至全身, 影響特定目標器官或細胞 ( 通 常具有受體 ) 二 成分 : 胺基酸衍生物 ( 甲狀腺素 ) 汰類 (ADH 催產激素 ) 蛋白質 ( 胰島素 升糖素 ) 類固醇 ( 醛固酮 動情素 ) 胺類 ( 腎上腺素 ) 三 種類 : 腺體內分泌 神經內分泌 ( 神經激素 催產素 抗利尿激素 ) 個別細胞或組織所 分泌 四 特性 : 低濃度下即可作用 神經系統與內分泌系統的比較 一 相同點 : 1. 均可分泌化學物進行調節 ( 內分泌 : 激素 ; 神經系統 : 正腎上腺素 乙醯膽鹼 ) 2. 可調節生理機能 3. 互相協調整合體內各種功能及適應外界環境變化 二 相異處 : 神經系統 內分泌系統 分泌構造 神經細胞 腺細胞 作用方式 膜電位變化 分泌激素 傳遞方式 神經衝動 血液循環 作用速度 快 慢 作用範圍 局部 廣泛 作用時效 無持久性 具持久性 內分泌腺與外分泌腺比較 外分泌腺 內分泌腺 運送管 Yes, 靠特定管子運送 No, 經由血液運送分泌物 分泌物 酵素或廢物 激素 分泌量 多 少 影響 局部 廣泛 作用 協助消化或排除廢物 調節生理作用 實例 汗腺 胰臟 肝臟 甲狀腺 腎上腺 腦垂腺 註 : 費洛蒙 同種生物的不同個體間之通訊訊號, 可當為異性誘引劑 領域標誌或警告訊息 脊椎動物的重要激素 腺體 激素 代表性作用 腦 後葉 ( 下視丘製 催產激素 (oxytocin) 刺激子宮肌肉與乳腺細胞收縮 下腺 造, 經腦下腺後葉釋出 ) 抗利尿激素 (ADH) 促使水由腎臟集尿管再吸收促小動脈平滑肌收縮 ( 血管加壓素 ) 前葉 生長激素 (GH) 身體生長, 特別是骨骼 ; 影響代謝功能影響醣類 脂質和蛋白質代謝 催乳激素 (prolactin) 刺激乳腺細胞生長及生產乳汁 濾泡刺激素 (FSH) 刺激卵巢濾泡與精子的形成 黃體生成素 (LH) 刺激女性的黃體與排卵 ; 刺激男性間質細胞 甲狀腺刺激素 (TSH) 刺激甲狀腺分泌激素 腎上腺皮質刺激素 (ACTH) 刺激腎上腺皮質分泌糖皮質固醇 黑色素細胞刺激素 (MSH) 調節某些脊椎動物皮膚色素細胞活性 ( 目標細胞 : 黑色 素細胞 )

內啡汰 阻斷接受痛的訊息 ( 目標細胞 : 腦內痛覺細胞 ) 下視丘 釋放激素與抑制釋放的激素刺激或抑制腦下腺前葉分泌特定的激素 甲狀腺 甲狀腺素 ( 胺基酸 + 碘 ) 增加氧氣消耗 熱的產生與心跳加快 ; 增加代謝率 增加水解酵素合成低溫和壓力會增加分泌 降鈣素 抑制鈣自骨骼中釋出, 降低血鈣量 ( 與副甲狀腺素有相反作用 ) 副甲狀腺 副甲狀腺素 透過下列機轉使血鈣增加 : 1. 刺激骨骼釋出鈣 2. 促進胃腸道攝取鈣 3. 提升腎對鈣的再吸收 松果腺 松果腺素 ( 褪黑激素 ) 參與日韻律 ( 於夜間分泌, 可降低體溫, 啟動睡眠 ) 胸腺 胸線素 (thymosin) 刺激 T 細胞發育 胰臟 胰島素 (β 細胞 ) 降血糖, 增加肝糖合成 升糖素 (α 細胞 ) 刺激肝臟分解肝糖 腎上腺 髓質 腎上腺素 增加血糖量 ; 使皮膚 黏膜 及腎臟血管收縮 ( 外胚層發 正腎上腺素 增加心跳率與心肌收縮力量, 使全身血管收縮 育而來 ) 皮質 葡萄糖皮質素 血糖增高 ( 促進脂肪和蛋白質轉變為葡萄糖 糖質新生 ) ( 中胚層發育而來 ) 礦物質皮質素 ( 醛固酮 ) 作用在遠曲小管和集尿管, 促鈉離子再吸收, 進而增加水分吸收 雄性素 當該層細胞異常分泌時, 女性會有性化特徵 * 與生殖相關的激素 @ 男性內分泌腺及激素 主要作用處 主要作用 下視丘 促生殖腺分泌素腦垂腺前葉 刺 FSH 和 LH 釋放 腦垂腺前葉濾泡刺激素 (FSH) 睪丸 刺激細精管發育, 也可刺激精子形成 黃體生成刺激素 睪丸 刺激間質細胞分泌睪固酮 (LH) 睪丸 睪固酮 一般地方 出生前 : 刺激初級性器官的發育及睪丸下降至陰囊青春期 : 生長的加速 生殖器官發育 刺激第二性徵發育成年 : 第二性徵維持 刺激精子形成 @ 女性 內分泌腺及激素 主要作用處 主要作用 下視丘 促生殖腺分泌素腦垂腺前葉 刺 FSH 和 LH 釋放 腦下腺前葉濾泡刺激素 卵巢 刺激濾泡發育, 和 LH 一起刺激雌性激素分泌與排卵 黃體生成刺激素卵巢 刺激排卵以及黃體發育 ( 也可促黃體分泌動情素與助孕素 ) 催乳激素 乳房 刺激母乳製造 卵巢 動情素 一般地方 青春期 : 負責身體及性器官發育 第二性徵發展 (estrogen) 生殖構造 促進濾泡成長和卵的成熟 黃體激素 子宮 促進子宮內膜發育增厚, 促進乳腺發育和抑制子宮收縮 (progesterone) 乳房 刺激乳腺發育 * 消化道的主要四種激素 激素 來源 標的組織 作用 刺激釋放的因子 胃泌素 胃黏膜 胃腺 刺激胃腺分泌胃蛋白鋂原 胃的擴張 胰泌素 十二指腸黏膜 胰臟 刺激胰液鹼性成分釋出 酸性食糜 肝臟 增加膽汁分泌 膽囊收縮素 十二指腸黏膜 胰臟 刺激消化鋂釋出 脂肪酸與蛋白質

(CCK) 膽囊刺激膽囊收縮與膽汁排空 胃的抑制性鈦十二指腸黏膜胃減少胃排空, 延緩排空脂肪或碳水化合物 內分泌與疾病激素 分泌不足 分泌過多 胰島素 糖尿病 低血糖症 第一型糖尿病 :β 細胞受損導致胰島分泌不足第二型糖尿病 : 細胞膜上胰島素受體異常 * 糖尿病患者身體依賴脂肪為能量來源導致血脂 膽固醇增高, 嚴重者脂肪堆積在血管中引起心臟病 高血壓 生長激素 腦下垂體型侏儒症 (dwartism) 孩童時造成巨人症 (gigantism) 成人時造成末端肥大症 (acromegaly) 腎上腺皮質素愛迪生病 ( 血糖過低, 肌肉柔軟無力, 易疲勞, 皮 庫欣症 ( 圓月臉水牛軀 ) 膚呈褐色 ) 甲狀腺素 幼年分泌不足, 造成呆小症 (cretinism) 發育早熟 (precocious development) 黏液性水腫 (myxedema) 代謝 體溫低, 脂肪堆積 凸眼性甲狀腺腫 ( 甲狀腺機能亢進 ) 食量少易胖 長期缺乏含碘食物, 使合成甲狀腺原料不足會造成 甲狀腺腫大, 形成缺碘性甲狀腺腫 (goiter) 副甲狀腺 血鈣濃度過低, 造成生理反應失調, 引起痙攣 骨骼中鈣質易流失, 使骨質變脆便鬆 同時因血鈣濃度過高, 易造成結石 激素的回饋控制 < 負回饋 > 一 甲狀腺素 冷 壓力 下視丘 下視丘釋放激素 ( 促甲狀腺釋放激素 ) 腦垂腺前葉內分泌細胞 抑制 促甲狀腺激素 (TSH) 甲狀腺分泌甲狀腺素 代謝 生長 二 性腺下視丘 促生殖腺分泌素 (GnRH) 腦垂腺前葉 LH FSH 睪丸抑制 睪固酮與精子形成 下視丘 促生殖腺分泌素 (GnRH) 腦垂腺前葉 LH FSH 卵巢抑制 動情素 黃體酮 < 正回饋 > 一 分娩胎兒撐開子宮口 子宮口受器興奮 神經衝動傳至脊髓, 再傳至下視丘及大腦 下視丘增加催產素分泌 再促後葉釋放催產素 子宮壁強烈收縮 胎兒頭部向下擠壓 子宮口更撐開 受器更興奮 更多催產素釋出

8-3 動物激素如何作用 激素引起標的細胞的反應方式可分為 : 非類固醇激素 激活酵素系統一 激素種類 : 胺基酸 汰類 蛋白質二 受體位置 : 細胞膜三 方式 : 1. 激素與標的細胞膜上的受體結合 2. 激素與受體的結合激活 camp 的合成 ( 由 ATP 分解產生 ) 3. camp 經由一系列反應激活酵素 4. 有活性的酵素促進細胞的特別反應 * 第一傳訊者 激素 ; 第二傳訊者 camp 類固醇激素 激活基因活動一 激素種類 : 脂溶性類固醇二 受體位置 : 細胞質三 方式 : 1. 藉擴散作用穿透標的細胞的細胞膜及細胞質 2. 進入細胞核內與受體結合形成激素 - 受體複合物 3. 激素 - 受體複合物與 DNA 結合, 促使 RNA 聚合酵素與特定基因啟動子結合 4. 促進 DNA 轉錄作用與蛋白質表現 5. 改變標的細胞生理反應

8-4 神經內分泌 無脊椎動物的神經內分泌神經內分泌 (neurosecretory): 內分泌與神經系統整合為一個系統 * 昆蟲的發育前腦神經 腦激素 (brain hormone) 前胸腺 (protjoracic glands) 蛻皮素 (ecdysone) 促進昆蟲蛻皮而發育生長成較大幼蟲咽側腺 (corpora allata) 青春激素 ( juvenile hormone, JH) 保持毛毛蟲的性狀青春激素高 : 蛻皮素促進毛毛蟲成為較大幼蟲青春激素低 : 蛻皮素使昆蟲成為蛹無青春激素 : 蛹發生型態上改變形成成蟲 脊椎動物的神經內分泌一 下視丘的功能 1. 中樞神經細胞系統 2. 具有特化的神經分泌細胞 3. 直接分泌催產素與抗利尿激素存於腦垂腺後葉 A. 催產素 : 刺激子宮及乳腺細胞收縮 B. 抗利尿素 (ADH) 或血管收縮素 : 調節血壓, 作用於腎小管與集尿管 4. 分泌釋放激素 (releasing hormone) 和抑制激素 (inhibiting hormone), 刺激或抑制腦垂腺前葉釋放激素二 神經內分泌反射吸吮反射吸吮乳頭 乳房受機械性刺激而興奮 由脊髓傳至下視丘和大腦 興奮中樞神經細胞 下視丘傳送神經衝動至腦垂腺後葉 催產素釋放 刺激乳房周圍肌肉收縮 乳腺細胞排出乳汁與刺激乳腺製造乳汁