察研究,发现当食物进入小肠时,由于食物在肠壁磨擦,小肠粘膜就会分泌出一种数量极少的物质进入血液,流送到胰腺,胰腺接到后就立刻分泌出胰液来。他们将这种物质提取出来,注入哺乳动物的血液中,发现即使动物不吃东西,也会立刻分泌出胰液来,于是他们给这种物质起名为“促胰液”。
后来斯塔林和贝利斯给上述这类数量极少但有生理作用,可激起生物体内器官反应的物质起名为“激素”(荷尔蒙)。
自从出现激素一词后,新的激素又不断地被发现,人们对激素的认识还在不断地加深、扩大。
激素的作用机制是通过与细胞膜上或细胞质中的专一x受体蛋白结合而将信息传入细胞,引起细胞内发生一系列相应的连锁变化,最后表达出激素的生理效应。激素的生理作用主要是:通过调节蛋白质、糖和脂肪等物质的代谢与水盐代谢,维持代谢的平衡,为生理活动提供能量;促进细胞的分裂与分化,确保各组织、器官的正常生长、发育及成熟,并影响衰老过程;影响神经系统的发育及其活动;促进生殖器官的发育与成熟,调节生殖过程;与神经系统密切配合,使机体能更好地适应环境变化。研究激素不仅可了解某些激素对动物和人体的生长、发育、生殖的影响及致病的机理,还可利用测定激素来诊断疾病。许多激素制剂及其人工合成的产物应用于临床治疗及农业生产。利用遗传工程的方法使细菌生产某些激素,如生长激素、胰岛素等已经成为现实,并已广泛应用于临床上。成为治疗糖尿病,侏儒症等的良药。
激素在人体内的量虽然不多,但是对健康却有很大的影响,缺乏或是过多引发各种疾病。例如:生长激素分泌过多就会引起巨人症,分泌过少就会造成侏儒症;而甲状腺素分泌过多就会引发心悸、手汗等症状,分泌过少就易导致肥胖、嗜睡等;胰岛素分泌不足就会导致糖尿病。许多激素制剂以及人工合成产物在医学上及畜牧业中有重要用途。
激素的合成、贮存、释放、运输以及在体内的代谢过程,有许多类似的地方,但这部分内容大多数属于生物化学范畴。本章仅就和生理学密切有关的方面简述如下:
合成和贮存
不同结构的激素,其合成途径也不同。肽类激素一般是在分泌细胞内核糖体上通过翻译过程合成的,与蛋白质合成过程基本相似,合成后储存在胞内高尔基体的小颗粒内,在适宜的条件下释放出来。胺类激素与类固醇类激素是在分泌细胞内主要通过一系列特有的酶促反应而合成的。前一类底物是氨基酸,后一类是胆固醇。如果内分泌细胞本身的功能下降或缺少某种特有的酶,都会减少激素合成,称为某种内分泌腺功能低下;内分泌细胞功能过分活跃,激素合成增加,分泌也增加。称为某内分泌腺功能亢进。两者都属于非生理状态。
各种内分泌腺或细胞贮存激素的量可有不同,除甲状腺贮存激素量较大外,其他内分泌腺的激素贮存量都较少,合成后即释放入血液(分泌),所以在适宜的刺激下,一般依靠加速合成以供需要。
激素的分泌及其调节
激素的分泌有一定的规律,既受机体内部的调节,又受外界环境信息的影响。激素分泌量的多少,对机体的功能有着重要的影响。
1.激素分泌的周期x和阶段x由于机体对地球物理环境周期x变化以及对社会生活环境长期适应的结果,使激素的分泌产生了明显的时间节律。血中激素浓度也就呈现了以日、月、或年为周期的波动。这种周期x波动与其它刺激引起的波动毫无关系,可能受中枢神经的“生物钟”控制。
2.激素在血液中的形式及浓度 激素分泌入血液后,部分以游离形式随血液运转,另一部分则与蛋白质结合。是一种可逆x过程。即游离型+结合蛋白 结合型,但只有游离型才具有生物活x。不同的激素结合不同的蛋白,结合比例也不同。结合型激素在肝脏代谢与由肾脏排出的过程比游离型长,这样可以延长激素的作用时间。因此,可以把结合型看作是激素在血中的临时储蓄库。激素在血液中的浓度也是内分泌腺功能活动态的一种指标,它保持着相对稳定。如果激素在血液中的浓度过高。往往表示分泌此激素的内分泌腺或组织功能亢进;过低,则表示功能低下或不足。
3.激素分泌的调节 已如前述激素分泌的适量是维持机体正常功能的一个重要因素,故机体在接受信息后,相应的内分泌腺是否能及时分泌或停止分泌。这就要机体的调节,使激素的分泌能保证机体的需要;又不至过多而对机体有损害。引起各种激素分泌的刺激可以多种多样,涉及的方面也很多,有相似的方面,也有不同的方面,但是在调节的机制方面有许多共同的特点,简述如下。
当一个信息引起某一激素开始分泌时,往往调整或停止其分泌的信息也反馈回来。即分泌激素的内分泌细胞随时收到靶细胞及血中该激素浓度的信息,或使其分泌减少(负反馈),或使其分泌再增加(正反馈),常常以负反馈效应为常见。最简单的反馈回路存在于内分泌腺与体液成分之间,如血中葡萄糖浓度增加可以促进胰岛素分泌,使血糖浓度下降;血糖浓度下降后,则对胰岛分泌胰岛素的作用减弱,胰岛素分泌减少,这样就保证了血中葡萄糖浓度的相对稳定。又如下丘脑分泌的调节肽可促进腺垂体分泌促激素,而促激素又促进相应的靶腺分泌激素以供机体的需要。当这种激素在血中达到一定浓度后,能反馈x的抑制腺垂体、或下丘脑的分泌,这样就构成了下丘脑――腺垂体――靶腺功能轴,形成一个闭合回路,这种调节称闭环调节,按照调节距离的长短,又可分长反馈、短反馈和超短反馈。要指出的是,在某些情况下,后一级内分泌细胞分泌的激素也可促进前一级腺体的分泌,呈正反馈效应,但较为少见。
在闭合回路的基础上,中枢神经系统可接受外环境中的各种应激x及光、温度等刺激,再通过下丘脑把内分泌系统与外环境联系起来形成开口环路,促进各级内分泌腺分泌,使机体能更好地适应于外环境。此时闭合环路暂时失效。这种调节称为开环调节。
激素的代谢
激素从分泌入血,经过代谢到消失(或消失生物活x)所经历的时间长短不同。为表示激素的更新速度,一般采用激素活x在血中消失一半的时间,称为半衰期,作为衡量指标。有的激素半衰期仅几秒;有的则可长达几天。半衰期必须与作用速度及作用持续时间相区别。激素作用的速度取决于它作用的方式;作用持续时间则取决于激素的分泌是否继续。激素的消失方式可以是被血液稀释、由组织摄取、代谢灭活后经肝与肾,随尿、粪排出体外。
细胞通信即细胞通讯是指在多细胞生物的细胞之间, 细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细胞生理反应,或者引起基因活动,尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之成为生命的统一整体对多变的1外界环境作出综合反应。多细胞生物是由不同类型的细胞组成的社会, 而且是一个开放的社会,这个社会中的单个细胞间必须协调它们的行为,为此,细胞建立通讯联络是必需的。如生物体的生长发育、分化、各种组织器官的形成、组织的维持以及它们各种生理活动的协调, 都需要有高度精确和高效的细胞间和细胞内的通讯机制。
是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反映,细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建,协调细胞的功能,控制细胞的生长和分裂时必须的!
神经、内分泌与免疫调控系统的信号传导与基因表达调控是动物生理生化的基础,系统生物学与合成生物学分析生物系统的细胞内外通讯过程的分子相互作用、基因调控网络系统及其人工设计与合成,从而开拓了细胞通讯的生物系统研究与人工生物系统开发等。
腺垂体是体内最重要的内分泌腺,是脑基底部靠近视丘下部的樱桃状的一个器官,属于内分泌系统的一部分。他分泌的多种激素可以刺激视丘下部激素的分泌 。已知腺垂体分泌的激素有七种:生长激素(HGH)、催乳素(PRL)、促黑素(MSH)、 促甲状腺激素(TSH), 促肾上腺皮质激素(ACTH), 促x腺激素(GTH(包括FSH和LH))。TSH作用在甲状腺,ACTH作用在肾上腺皮质,GTH作用在男、女x腺。