激素

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  激素(hormone),由动、植物某些特异细胞合成和分泌的高效能调节生理活动的有机物质。动物激素是体内起信息传递作用的一类化学物质,它们可以经血液循环或局部扩散达到另一类细胞,调节后者的生理功能(代谢生长发育繁殖)或维持内环境的相对恒定;植物激素主要是指一些生长调节物质,就来源和传递方式而言和动物激素有很大差异。合成和释放植物激素的细胞不是充分分化的内分泌细胞,其传递方式是靠细胞-细胞间的扩散。信息素也称外激素,是分泌到体外的化学信使,最初用来表示昆虫的性引诱剂,现已扩大到包括各类释放到外界环境调节动物群体的物质。在以下几方面它与激素不同:①信息素是通过外环境传递的,激素是通过内环境传递的。②信息素有明显的种属差异性。③信息素能引起其他个体的调整作用,而激素的作用只限于产生这些激素的个体本身。④信息素是由外分泌腺分泌的,激素是由内分泌腺分泌的。

分类和一般性质

  从化学性质上可以把脊椎动物的激素分为两大类:含氮类激素和类固醇激素。含氮类激素包括氨基酸衍生物、肽类激素及蛋白质激素。体内的肽类激素包括丘脑下部合成的释放激素和抑制激素,蛋白质激素的分子量较大,例如,人的生长素由191个氨基酸组成等。类固醇激素的结构类似于胆固醇的甾体激素,具有一个环戊烷多氢菲核。体内的类固醇激素主要由肾上腺皮质、睾丸、卵巢和胎盘所分泌。类固醇激素在血液和组织中还可以相互转换,即由碳原子较多的类固醇激素经侧链裂解,转化为碳原子数较少的类固醇激素。

  在节肢动物中有两种激素的结构已完全确定,即蜕皮激素(一种甾体激素)和保幼激素(一组类萜化合物)。

  植物激素主要是一些促生长因子,按其结构属甾体类化合物和简单有机酸类。

生物合成和转运

  肽类和蛋白质类激素一般是在核糖体上合成的,贮存于高尔基器的小颗粒内 ,在适宜的条件下释放出来。肽类或蛋白质类激素在合成过程中几乎都是衍生于比它们分子量更大的或肽链更长的前身物质,称为激素原。激素原又产生于比它更大分子的前身物质,称为前激素原。这些无活性的激素前身先在有关的分泌细胞内合成,然后依次地经特殊蛋白水解酶的加工剪裁才转变成为具有生理活性的激素。内分泌腺体都有丰富的血管与之联系,从而使激素可通过血液循环分布全身各处。激素在体内有特殊的运输方式,当它分泌进入血液循环后,有些激素(如肾上腺皮质激素、性激素等)可常与起运载作用的血浆蛋白质相结合。或与某些特定蛋白质形成牢固但可逆的大分子复合物。这种结合形式的激素不易透过膜结构,可防止激素从循环系统中迅速进入组织、受分解酶的作用或自尿排出,从而对激素起一定保护作用。结合与游离形式的激素之间的动态平衡还能保证血液中激素的有效浓度处于特定的水平。许多激素进入靶细胞后就迅速降解并失去生物活性;也有的激素,如甲状腺激素或甾体激素,则主要在肝脏或肾脏被降解而排出体外。

作用特点

  激素在血液中的含量极微,一般在若干毫微克/毫升甚至微微克/毫升范围之内。激素从释放到消失所经历的代谢过程有长有短,一般采用半衰期作为衡量激素更新速度的标志。激素的半衰期短对于调节作用的灵活性甚有意义。激素尚有多级层次的调控,如通过下丘脑-垂体-外周内分泌腺体各级水平的激素调节作用,逐步放大信息量。由于激素在血中含量甚微,半衰期又极短,但其作用极为广泛而且具有信息放大作用,因此一般称之为高效能的生理活性物质。激素作用甚广,但它们并不参加到具体的代谢过程中去,而是调节代谢及生理过程的进行速度及方向,从而使机体的活动更适应于内外环境的要求。有些激素可允许其他激素更好地发挥调节作用,前者的作用则称为许助作用。

作用机制

  激素作用包括几个过程:首先是靶细胞的识别,即激素能与靶细胞表面或细胞内部的专一性受体的特定部位相互作用。作用后产生原初效应,以及随之发生的一系列连锁变化,最后表达为激素的生理效应。激素的作用机制涉及以下3种假设:①激素调节细胞各种膜结构的通透性 ,影响了细胞内外物质的交换以及细胞内部各细胞器之间酶及代谢物的运转,从而调控细胞的各种生化变化。但增进细胞膜通透性的效应显然不足以完全解释此激素的作用。②激素可以改变靶细胞某些关键性酶的活力。在这种激素作用方式中,激素起着第一化学信使的作用,而cAMP则有传递和放大信息的作用,故它也有第二信使之称。③许多激素直接或间接参与基因的表达,从而调控某些特定蛋白质或酶的生物合成。它们与细胞质内特定的受体蛋白质结合后能进入细胞核,与染色质上一定位点相互作用,导致或加速某些特定的转录作用,使信使核糖核酸(mRNA)的合成发生量或质的变化 ,继而引起新的蛋白质合成,使整个细胞活动发生变化。受体主要分两类,一类在细胞质中,一类位于细胞质膜上,前者有时称作胞质可溶性受体,后者又称作膜受体。一般认为激素与受体结合后才导致生理效应。

激素测定

  激素测定方法很多,早期的激素测定大多使用其特异生物效应为指标,特异性强。缺点是灵敏性差,手续繁琐,周期较长,并受生物个体差异的影响。化学结构已弄清楚的激素如类固醇激素,或已有纯品制剂的许多肽类激素均可用层析、质谱、光谱或放射免疫分析等方法加以测定。