分子，叫神经营养蛋白（neurotrophin)。氮氧化物，可用作神经递质（见54章），也是由血管上皮细胞分泌的。这种情况下，它可以扩散到血管层平滑肌中，促进血管扩张，是一种自分泌调节因子。血管上皮也分泌其他旁分泌因子，包括内皮素（endothelin)，可刺激血管收缩。缓激肽（bradykinin)，可促进血管舒张，这些旁分泌调节是对血管自主神经调节的一个补充。其中最多样化的一类旁分泌调节因子称为前列腺素（prostaglandin），一个分子是20个碳的脂肪酸，其中含一个5碳环。这种分子是激素或其他刺激下细胞膜上的磷脂分子释放出的花生四烯酸衍生得到的。前列腺素在几乎每个器官中都可以合成，并有许多功能，包括：1、免疫系统：前列腺素促使疼痛，发烧等感染症状的发生。能抑制前列腺素合成的药物可缓解这些症状。2、生殖系统：前列腺素可能在卵细胞中发挥作用。过多的前列腺素分泌可导致早产，子宫内膜异位，或痛经。3、消化系统：由胃、肠分泌的前列腺素可抑制胃的分泌，影响肠蠕动和对流体的吸收。4、呼吸系统：对肺血管和支气管平滑肌而言一些前列腺素可引起收缩，另一些可引起扩张。5、循环系统：前列腺素是凝血过程中血小板发挥功能的必需因子。6、泌尿系统：肾髓质分泌的前列腺素可引起血管扩张，从而提高肾的血流量增加尿的分泌。前列腺素的合成可被阿斯匹林抑制。阿斯匹林是一种最常用的非类固醇类抗感染药物（NSAIDs），也包括麦撒西丁和（布洛芬）。这些药物抑制了环氧化酶2（Cox-2）的活性，（由花生四烯酸合成前列腺素的必需酶），从而发挥作用。通过这一反应，NSAIDs抑制了感染和疼痛。不幸的是，NSAIDs也抑制其他相似酶的活性，如COX-1，这是一种帮助稳定消化道的酶，于是产生了胃出血，血凝时间延长等意想不到的副作用。一种新的疼痛缓解药只抑制COX-2，而不抑制COX-1，是一种新型的治疗关节炎的药，也是那些必须经常使用疼痛缓解药病人的必需品。6
6 分子，叫神经营养蛋白(neurotrophin)。 (neurotrophin) 氮氧化物，可用作神经递质（见 54 章），也是由血管上皮细胞分泌的。这种 情况下，它可以扩散到血管层平滑肌中，促进血管扩张，是一种自分泌调节因子。 血管上皮也分泌其他旁分泌因子，包括内皮素(endothelin)，可刺激血管收缩 (endothelin) 。 缓激肽(bradykinin)，可促进血管舒张 (bradykinin) ，这些旁分泌调节是对血管自主神经调节 的一个补充。 其中最多样化的一类旁分泌调节因子称为前列腺素（prostaglandin （prostaglandin prostaglandin），一个 分子是 20 个碳的脂肪酸，其中含一个 5 碳环。这种分子是激素或其他刺激下细 胞膜上的磷脂分子释放出的花生四烯酸衍生得到的。前列腺素在几乎每个器官中 都可以合成，并有许多功能，包括： 1、免疫系统：前列腺素促使疼痛，发烧等感染症状的发生。能抑制前列腺素合 成的药物可缓解这些症状。 2、生殖系统：前列腺素可能在卵细胞中发挥作用。过多的前列腺素分泌可导致 早产，子宫内膜异位，或痛经。 3、消化系统：由胃、肠分泌的前列腺素可抑制胃的分泌，影响肠蠕动和对流体 的吸收。 4、呼吸系统：对肺血管和支气管平滑肌而言一些前列腺素可引起收缩，另一些 可引起扩张。 5、循环系统：前列腺素是凝血过程中血小板发挥功能的必需因子。 6、泌尿系统：肾髓质分泌的前列腺素可引起血管扩张，从而提高肾的血流量增 加尿的分泌。 前列腺素的合成可被阿斯匹林抑制。阿斯匹林是一种最常用的非类固醇类抗 感染药物（NSAIDs），也包括麦撒西丁和（布洛芬）。这些药物抑制了环氧化酶 2 （Cox-2）的活性，（由花生四烯酸合成前列腺素的必需酶），从而发挥作用。通 过这一反应，NSAIDs 抑制了感染和疼痛。不幸的是，NSAIDs 也抑制其他相似酶 的活性，如 COX-1，这是一种帮助稳定消化道的酶，于是产生了胃出血，血凝时 间延长等意想不到的副作用。一种新的疼痛缓解药只抑制 COX-2，而不抑制 COX-1，是一种新型的治疗关节炎的药，也是那些必须经常使用疼痛缓解药病人 的必需品
旁分泌是神经和内分泌控制系统的补充。包括前列腺素，可行使多种多样的生理功能。56.2：亲脂性和亲水性激素分子作用于靶细胞的不同方式进入细胞的激素如我们之前所提过，激素可分为脂溶性和水溶性的两种。脂溶性激素，包括所有的类固醇类激素（图56.4），甲状腺素，其他亲脂性调节分子如视紫红质或CH,OH维生素A，都可以轻松地进入细胞。这OHCH3CHaOHHO.是因为细胞膜的脂类部分不会成为此类激素进入细胞的障碍。因此，所有脂溶HOEstradiol-17p性调节分子有着相似的作用机制。相反，Cortisol (hydrocortisone)CHa水溶性激素不能通过细胞膜。它们必须Steroid HormoneStructures通过其他机制调节靶细胞。Testosteron类固醇激素由于本身是脂类，所以图56.4：一些类固醇激素的化学结构(steroid hormone structures)是脂溶性的，甲状腺素则因为它是非极类固醇是血液中胆固醇的衍生物，这些激素如氢化可的松，雌二醇和睾酮，有性氨基酸的衍生物。由于它们的非水溶着许多不同的生理功能，但在结构上只性，所以它们不能在体液中扩散，而是有少量差别。类固醇类激素由肾上腺髓被血液中的蛋白质载体运输。当它们到质，睾丸、卵巢和胎盘分泌。Cortisol（hydrocortisone）：氢化可的达靶细胞时，便与载体脱离，通过靶细松：estradiol一17B：17B-雌二醇；胞膜进入细胞（图56.5）。一些类固醇testosterone：睾酮。激素然后结合到细胞质的蛋白质受体上形成复合物，进入核中。其他的类固醇类激素则在结合受体以前直接进入核中。不论其在核中结合受体还是以受体-激素复合物的形式被运到核中，剩下的过程几乎一样。激素受体由于激素结合而被激活，于是能再连接DNA上的特定受体。这类DNA区域被称作激素反应序列。激素与受体的结合可直接提高基因转录的水平。从而产生更多的信使RNA（mRNA），以便翻译成特定的蛋白质。这些蛋白质一般都具有酶的活性，可在一定程度上改变靶细胞的代谢水平。甲状腺素的作用机理与类固醇类激素相似。它含4个碘原子，所以经常简写7
7 图 56.4：一些类固醇激素的化学结构 一些类固醇激素的化学结构 （steroid hormone structures teroid hormone structures teroid hormone structures）。 类固醇是血液中胆固醇的衍生物，这些 激素如氢化可的松，雌二醇和睾酮，有 着许多不同的生理功能，但在结构上只 有少量差别。类固醇类激素由肾上腺髓 质，睾丸、卵巢和胎盘分泌。 Cortisol（hydrocortisone）：氢化可的 松；estradiol－17ß：17ß- 雌二醇； testosterone：睾酮。 旁分泌是神经和内分泌控制系统的补充。包括前列腺素 。包括前列腺素，可行使多种多样的生理 ，可行使多种多样的生理 功能。 56.2：亲脂性和亲水性激素分子作用于靶细胞的不同方式 亲脂性和亲水性激素分子作用于靶细胞的不同方式 进入细胞的激素 如我们之前所提过，激素可分为脂溶性和水溶性的两种。脂溶性激素,包括 所有的类固醇类激素（图 56.4），甲状腺素，其他亲脂性调节分子如视紫红质或 维生素 A，都可以轻松地进入细胞。这 是因为细胞膜的脂类部分不会成为此类 激素进入细胞的障碍。因此，所有脂溶 性调节分子有着相似的作用机制。相反， 水溶性激素不能通过细胞膜。它们必须 通过其他机制调节靶细胞。 类固醇激素由于本身是脂类，所以 是脂溶性的，甲状腺素则因为它是非极 性氨基酸的衍生物。由于它们的非水溶 性，所以它们不能在体液中扩散，而是 被血液中的蛋白质载体运输。当它们到 达靶细胞时，便与载体脱离，通过靶细 胞膜进入细胞（图 56.5）。一些类固醇 激素然后结合到细胞质的蛋白质受体上形成复合物，进入核中。其他的类固醇类 激素则在结合受体以前直接进入核中。不论其在核中结合受体还是以受体-激素 复合物的形式被运到核中，剩下的过程几乎一样。 激素受体由于激素结合而被激活，于是能再连接 DNA 上的特定受体。这类 DNA 区域被称作激素反应序列。激素与受体的结合可直接提高基因转录的水平。 从而产生更多的信使 RNA（mRNA），以便翻译成特定的蛋白质。这些蛋白质一般 都具有酶的活性，可在一定程度上改变靶细胞的代谢水平。 甲状腺素的作用机理与类固醇类激素相似。它含 4 个碘原子，所以经常简写
为T4，叫四碘甲状腺原氨酸（tetraiodothyronine）。甲状腺同时还分泌少量的T3，叫三碘甲状腺原氨酸（triiodothyronine）（含3个碘原子）。二者都可进入靶细胞，但所有T都会转变为T，（图56.6）。因此，只有T3才能进入核中并与受体蛋白质结合。这种激素受体复合物从而再结合到DNA的特定激素反应序列上。脂溶性激素通过靶细胞膜并结合到内部相应的受体蛋白质上。激素-受体复合物连到DNA上的特定区域上，活化基因从而调节靶细胞。BloodplasmaSteroidShormone不进入细胞的激素：1ProteinPleamrane OseroianenS2那些体积太大，或noCytoplasmthroughpilasmeasmbrar是极性太大以致于不能2Inside target cell,toa351inthecytopiaspr通过细胞膜的激素，包QHorPOX括所有肽类和糖蛋白类Protonthesis激素，以及肾上腺素和Protain syChromosome5SProteinispmRNAProteinNucleusInterstitialfluid去甲肾上腺素这些儿茶图56.5：类固醇类激素的作用机制。酚胺类激素。这类激素类固醇类激素是脂溶性的，因此很容易便能通过细胞膜。连接位于靶细胞膜外侧它们结合到细胞质或细胞核中的受体上（未标出）。如果受体在胞质中，那么激素受体复合物便进入细胞核，再连到的蛋白质受体上，激素DNA的特定区域中，促进mRNA的合成。Cytoplasm：细胞质；steroidhormone：类固醇激素：blood不进入细胞。如果你把plasma：血浆；proteincarries：蛋白质载体；plasma它看作从内分泌腺到靶membrane：细胞膜；chromosome：染色体；nucleus：细胞核：细胞的信号传递者，那protein：蛋白质；interstitilfluid：细胞间液：么在靶细胞内就需要第1. steroid hormone(s)passes throughplasma二信使来发挥激素的作membrane：类固醇激素通过细胞膜inside target cell, the steroid hormone binds to2.用。细胞中许多分子都a specific receptor protein in the cytoplasm or可作为第二信使（见第7nucleus：在靶细胞内，类固醇激素连接到细胞质或细胞核内的特定蛋白质受体上。章）。激素间的和其受体3.hormone-receptorcomplex enter the nucleus andbindstoDNA,causinggenetranscription:激素受间的相互激活作用可提体复合物进入细胞核，连接到DNA分子上，引起基因高靶细胞质中第二信使的转录。的浓度。4.proteinsynthesisisinduced:蛋白质合成开始5..proteinisproduced:蛋白质被诱导
8 图 56.5：类固醇类激素的作用机制 固醇类激素的作用机制。 类固醇类激素是脂溶性的，因此很容易便能通过细胞膜。 它们结合到细胞质或细胞核中的受体上（未标出）。如果受 体在胞质中，那么激素受体复合物便进入细胞核，再连到 DNA 的特定区域中，促进 mRNA 的合成。 Cytoplasm：细胞质；steroid hormone：类固醇激素；blood plasma：血浆；protein carries：蛋白质载体；plasma membrane：细胞膜；chromosome：染色体；nucleus：细胞 核； protein：蛋白质；interstitil fluid： 细胞间液； 1. steroid hormone(S) passes through plasma membrane:类固醇激素通过细胞膜 2. inside target cell, the steroid hormone binds to a specific receptor protein in the cytoplasm or nucleus:在靶细胞内，类固醇激素连接到细胞质或细 胞核内的特定蛋白质受体上。 3. hormone-receptor complex enter the nucleus and binds to DNA, causing gene transcription:激素受 体复合物进入细胞核，连接到 DNA 分子上，引起基因 的转录。 4. protein synthesis is induced:蛋白质合成开始 5. protein is produced:蛋白质被诱导。 为 T4,叫四碘甲状腺原氨酸 四碘甲状腺原氨酸（tetraiodothyronine （tetraiodothyronine tetraiodothyronine）。甲状腺同时还分泌少量的 T3，叫三碘甲状腺原氨酸 三碘甲状腺原氨酸（triiodothyronine （triiodothyronine triiodothyronine）（含 3 个碘原子）。二者都可进入 靶细胞，但所有 T4都会转变为 T3（图 56.6）。因此，只有 T3才能进入核中并与受 体蛋白质结合。这种激素受体复合物从而再结合到 DNA 的特定激素反应序列上。 脂溶性激素通过靶细胞膜并结合到内部相应的受体蛋白质上。 激素-受体复合物连到 -受体复合物连到 DNA 上的特定区域上 DNA 上的特定区域上，活化基因从而调节靶细胞 ，活化基因从而调节靶细胞。 不进入细胞的激素： 那些体积太大，或 是极性太大以致于不能 通过细胞膜的激素，包 括所有肽类和糖蛋白类 激素，以及肾上腺素和 去甲肾上腺素这些儿茶 酚胺类激素。这类激素 连接位于靶细胞膜外侧 的蛋白质受体上，激素 不进入细胞。如果你把 它看作从内分泌腺到靶 细胞的信号传递者，那 么在靶细胞内就需要第 二信使来发挥激素的作 用。细胞中许多分子都 可作为第二信使（见第 7 章）。激素间的和其受体 间的相互激活作用可提 高靶细胞质中第二信使 的浓度
BloodplasmaTriiodothyronineCytoplasmTThyroxProteincarrierPlasmamembraniAgenyTCAMPproteilInterstitialnrotfluidGTEkpratActivatemRNANucleusphosphorylast图56.6：甲状腺素的作用机制（thyroxineGlycogenaction)。图56.7：肾上腺素对肝细胞的作用。甲状腺素有4个碘原子。当它进入靶细胞时，T.转化为T：（含3个碘原子）。T：进入细胞核中（1）肾上腺素结合到肝细胞表面特连接在核受体上。此激素受体复合物再连在定的蛋白质受体上；DNA的特定区域上促进基因的转录。（2）通过G蛋白作为媒介，激素受Cytoplasm：细胞质；bloodplasma：血浆；体复合物活化了腺苷酸环化酶，将proteincarries：蛋白质载体；interstitilATP变为cAMP;fluid：细胞间液；plasmamembrane：细胞膜；（3）cAMP作为第二信使，将处于非thyroxine：甲状腺素；活性状态下的蛋白激酶A激活。triiodothyronine：三碘甲状腺原氨酸：（4）蛋白激酶A磷酸化磷酸酶，将receptorprotein：受体蛋白；其激活，激活后的酶将肝糖元转化为葡萄糖。nucleus：细胞核。Livercell肝细胞；epinephrine：肾上腺素：Gprotein：G蛋白；adenylylcyclase：腺苷酸环化酶：水溶性激素与其受体的相结合一般receptorprotein：受体蛋白质；是可逆的，并且十分重要。当它结合到受glycogen：糖原；glucose：葡萄糖；activiates proteinkinase-A:活体上并激活第二信使系统后便与受体分化蛋白激酶一A；activiates离，通过血液运到身体的其他靶细胞处。phosphorylase：活化的磷酸酶。最后，酶（主要在肝中）将其降解为非活性衍生物。3CAMP第二信使系统肾上腺素的作用机理就是第二信使系统的一个例子。肾上腺素受体(adrenergicreceptor)有a、β两种，结合激素后会激活不同类型的第二信使系统。早在1960年，萨瑟兰伯爵就指出肾上腺素与肝细胞膜上的β受体结合后生成的第二信使是cAMP（cyclicAMP,环-磷腺苷）（图56.7），这是最早发现的第9
9 图 56.6：甲状腺素的作用机制 甲状腺素的作用机制（thyroxine （thyroxine action） action）。 甲状腺素有 4 个碘原子。当它进入靶细胞时， T4转化为 T3（含 3 个碘原子）。T3进入细胞核中 连接在核受体上。此激素受体复合物再连在 DNA 的特定区域上促进基因的转录。 Cytoplasm：细胞质；blood plasma：血浆； protein carries：蛋白质载体；interstitil fluid：细胞间液；plasma membrane：细胞膜； thyroxine：甲状腺素； triiodothyronine：三碘甲状腺原氨酸； receptor protein ：受体蛋白； nucleus：细胞核。 图 56.7：肾上腺素对肝细胞的作用 肾上腺素对肝细胞的作用。 （1）肾上腺素结合到肝细胞表面特 定的蛋白质受体上； （2）通过 G 蛋白作为媒介，激素受 体复合物活化了腺苷酸环化酶，将 ATP 变为 cAMP； （3）cAMP 作为第二信使，将处于非 活性状态下的蛋白激酶 A 激活。 （4）蛋白激酶 A 磷酸化磷酸酶，将 其激活，激活后的酶将肝糖元转化为 葡萄糖。 Liver cell:肝细胞；epinephrine： 肾上腺素；G protein：G 蛋白； adenylyl cyclase：腺苷酸环化酶； receptor protein：受体蛋白质； glycogen：糖原；glucose：葡萄糖； activiates protein kinase－A：活 化 蛋 白 激 酶 － A ； activiates phosphorylase：活化的磷酸酶。 水溶性激素与其受体的相结合一般 是可逆的，并且十分重要。当它结合到受 体上并激活第二信使系统后便与受体分 离，通过血液运到身体的其他靶细胞处。 最后，酶（主要在肝中）将其降解为非活 性衍生物。3 cAMP 第二信使系统 cAMP 第二信使系统 肾上腺素的作用机理就是第二信使系统的一个例子。肾上腺素受体 (adrenergic receptor)有 α、β 两种 (adrenergic receptor) ，结合激素后会激活不同类型的第二信使 系统。 早在 1960 年，萨瑟兰伯爵就指出肾上腺素与肝细胞膜上的 β 受体结合后生 成的第二信使是 cAMP（cyclic AMP,环-磷腺苷）（图 56.7），这是最早发现的第
二信使系统。β肾上腺素受体与膜上的G蛋白相连（见7.54两章）。每个G蛋白有3个亚基，与肾上腺素结合后会使其中的一个亚基与其他两个脱离。脱离的亚基扩散通过细胞膜，直至遇到腺苷酸环化酶(adenylylcyclase）。这种细胞膜上的酶是没有活性的，与G蛋白的亚基结合后被激活，然后这种酶催化ATP形成cAMP。在膜内侧形成的cAMP在细胞质中扩散，结合并激活蛋白激酶A（proteinkinase-A)，这是一种可在特定胞内蛋白质上加磷酸基的酶。被蛋白激酶A磷酸化的蛋白质本身在不同细胞中有不同的类型，这就是肾上腺素在不同组织中有不同功能的原因。在肝细胞中，蛋白激酶A可磷酸化并激活另一种酶一一磷酸化酶，从而可将糖元转化为葡萄糖。在动物逃跑或斗争中，当肾上腺髓质被自主神经系统刺激后（见第54章），分泌的肾上腺素就通过这种多步反应，将肝中的糖元分解为葡萄EpinephrinePhospholipase CC PlasmpranoBeceptor糖，分泌到血液中去。在心肌细胞aemmananannanamnaanhaadmaa中，蛋白激酶A磷酸化另一系列蛋DUURRIPIDRURANRIDRRPRORRUUIORRIIRDRDRRINIRRBRRU!白，从而使心脏跳动地更快，更有NEndoplasmicGproteinaeticuluCalmodulin-4003力。2IPPormong25IP3-Ca"第二信使系统当肾上腺素接合α受体后，图56.8：Ca"/IPs第二信使系统。（1）肾上腺素与细胞表面特定的蛋白质受体不活化腺苷酸环化酶产生cAMP，相结合：（2）通过G蛋白的作用，激素受体复合物活化了磷脂酶C，将膜磷酸酸变成IP3；（3）反地，通过另一种G蛋白，活化了IP:在胞质中扩散并被内质网上的受体识别；另一种膜连接酶一磷脂酶C（见（4）IP3-受体复合物使内质网向细胞质中释放图56.8）。这种酶将膜上特定的磷Ca：（5）一些释放出来的Ca*与一种调节蛋白-钙调素结合；（6）Ca"/钙调素复合体活化脂脱下来形成第二信使一一三磷其他细胞内蛋白质，最终实现激素的作用。酸肌醇（IP3）。IP3从膜上扩散到胞receptorprotein：受体蛋白质；epinephrine：肾上腺素：plasmamembrane：细胞膜：质中并连接内质网上的受体。phospholipaseC：磷酸酯酶C；hormone回忆一下第五章，我们知道内effects：激素效应；calmodulin：钙调素；endoplasmicreticulum：内质网；质网是一种在不同细胞中有诸多Gprotein：G蛋白：IP3：三磷酸肌醇。功能的管状膜结构，它的一个功能便是从细胞外通过主动运输聚集10
10 图 56.8：Ca++/IP3第二信使系统。 （1）肾上腺素与细胞表面特定的蛋白质受体 结合；（2）通过 G 蛋白的作用，激素受体复合 物活化了磷脂酶 C，将膜磷酸酸变成 IP3；（3） IP3在胞质中扩散并被内质网上的受体识别； （4）IP3-受体复合物使内质网向细胞质中释放 Ca2+；（5）一些释放出来的 Ca2+与一种调节蛋白 -钙调素结合；（6）Ca++/钙调素复合体活化 其他细胞内蛋白质，最终实现激素的作用。 receptor protein：受体蛋白质；epinephrine： 肾 上 腺 素 ； plasma membrane ： 细 胞 膜 ； phospholipase C：磷酸酯酶 C ； hormone effects：激素效应；calmodulin：钙调素; endoplasmic reticulum：内质网； G protein: G 蛋白；IP3：三磷酸肌醇。 二信使系统。 β 肾上腺素受体与膜上的 G 蛋白相连（见 7.54 两章）。每个 G 蛋白有 3 个 亚基，与肾上腺素结合后会使其中的一个亚基与其他两个脱离。脱离的亚基扩散 通过细胞膜，直至遇到腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase)。这种细胞膜上的酶是 (adenylyl cyclase) 没有活性的，与 G 蛋白的亚基结合后被激活，然后这种酶催化 ATP 形成 cAMP。 在膜内侧形成的 cAMP 在细胞质中扩散,结合并激活蛋白激酶 A（ protein protein kinase- kinase-A），这是一种可在特定胞内蛋白质上加磷酸基的酶。 被蛋白激酶 A 磷酸化的蛋白质本身在不同细胞中有不同的类型，这就是肾上 腺素在不同组织中有不同功能的原因。在肝细胞中，蛋白激酶 A 可磷酸化并激活 另一种酶——磷酸化酶，从而可将糖元转化为葡萄糖。在动物逃跑或斗争中，当 肾上腺髓质被自主神经系统刺激后（见第 54 章），分泌的肾上腺素就通过这种多 步反应，将肝中的糖元分解为葡萄 糖，分泌到血液中去。在心肌细胞 中，蛋白激酶 A 磷酸化另一系列蛋 白，从而使心脏跳动地更快，更有 力。 IP3-Ca++第二信使系统 当肾上腺素接合 α 受体后， 不活化腺苷酸环化酶产生 cAMP，相 反地，通过另一种 G 蛋白，活化了 另一种膜连接酶——磷脂酶 C（见 图 56.8）。这种酶将膜上特定的磷 脂脱下来形成第二信使——三磷 酸肌醇（IP3）。IP3从膜上扩散到胞 质中并连接内质网上的受体。 回忆一下第五章，我们知道内 质网是一种在不同细胞中有诸多 功能的管状膜结构，它的一个功能 便是从细胞外通过主动运输聚集