胰岛素属于固醇类,还是蛋白质类

胰岛素属于固醇类,还是蛋白质类
胰岛素属于固醇类,还是蛋白质类

胰岛素属于固醇类,还是蛋白质类
（一）动物激素的作用机制
脊椎动物的激素靠血液循环系统运输.在血液中,激素大部分与血浆蛋白相结合,小部分游离于血浆之中,两者形成平衡的关系.游离的激素分子在循环过程中,一部分与靶细胞结合发挥作用,一部分入肝后为肝所破坏而失去活性,还有一部分则随尿排出.与血浆蛋白结合的激素分子,可随时与血浆蛋白分离,以补充失去的游离激素分子.固醇类激素,如肾上腺皮质激素和甲状腺素很难溶于水,它们不能游离于血浆中,必须以蛋白质分子为载体在血液中运行.
激素分子周游全身,与各种细胞接触,但只能识别它们的靶细胞.这是因为只有靶细胞带有能和激素分子结合的受体.有些激素的靶细胞,表面带有受体,另一些激素的靶细胞,受体不在表面而在细胞内部.这两类激素的作用机制有所不同,分述如下.
l．受体在靶细胞内部的激素（图l）
脂溶性的固醇类激素,如肾上腺皮质激素和雌激素、雄激素等都属此类激素,此外,甲状腺素也属此类.
这一类激素都是较小的分子,相对分子质量一般都在300左右,都能穿过细胞膜而进入细胞质中.它们的受体是靶细胞内的一些蛋白质分子.受体是在细胞质内还是在细胞核内,至今难以确定.近来的研究证明,只有糖皮质激素和盐皮质激素的受体是位于细胞质中的,而性激素,如雌激素、孕酮,也许还有雄激素的受体都是位于核内的.激素进入靶细胞后,就和细胞质内或细胞核内的特定受体分子相结合,形成的激素和受体的结合体作用于核的遗传物质,而引起某些基因转录出一些特异的mRNA,从而发生特异蛋白质的合成,这一过程可称为基因活化过程.这一类激素的作用时间多数都是较长的,可持续几个小时,甚至几天.并且大多是能影响生物体的组织分化和发育的,如人的性激素能影响人体性器官的分化和发育等.
2．受体在靶细胞膜表面的激素（见图）
水溶性激素都属于此类,包括多肽激素,如胰岛素、生长激素、胰高血糖素,以及小分子的肾上腺素等.此外,前列腺素是脂溶性的,但它的靶细胞受体大概也是在细胞表面的,这一类激素不能穿过细胞膜,故不能进入靶细胞,而只在细胞表面与受体结合,结合的结果使细胞内产生环式腺苷一磷酸分子,即cAMp.由cAMP再引起一系列反应而实现激素的作用.所以cAMP的作用好像是转达激素的信号.如果把激素称为第一信使,cAMP就是第二信使.第一信使在达到细胞表面的受体后,由cAMP“接力”在细胞内继续传送,实现第一信使的意图.这一全过程很复杂,现以肾上腺素、胰岛素等为例,扼要说明如下.
肾上腺素与受体结合后,受体被激活而作用于细胞膜内面的腺苷酸环化酶,腺苷酸环化酶被激活而催化ATP转化为cAMP.cAMP的作用是激活细胞质中的蛋白质激酶.活化的蛋白质激酶通过ATP的供能（磷酸化）而使磷酸化激酶活化,活化的磷酸化激酶又通过ATP的供能而使磷酸化酶活化,而一旦有了活化的磷酸化酶,糖原就可水解而成葡萄糖了.葡萄糖一部分进入血液,一部分还可经糖酵解而产生ATP.与此同时,活化的蛋白质激酶还使细胞质中的糖原会成酶磷酸化,而失去活性,因而细胞中产生的葡萄糖就不能转化为糖原了.我们知道,肾上腺素大多是在身体处于紧急状态时,才大量释放,而释放的结果则是增加了葡萄糖和ATP,并防止了葡萄糖重新合成为糖原.这就为应急行为（如战斗、负重、奔跑等）保证了能的供应.
激素的作用过去后,cAMP含量也恢复到正常的水平.胞质溶浆中有磷酸二酯酶（phosphodiesterase）,能使cAMP水解为AMP.在激素分泌时,蛋白质激酶使磷酸二酯酶激化而失去活性,激素消失后,磷酸二酯酶恢复活性而使过量的cAMP迅速水解.
至此,激素和cAMP完成了任务,细胞恢复了原初的状态.
以上是肾上腺素的作用过程.胰高血糖素的作用过程和肾上腺素的相似.胰岛素的作用和肾上腺素、胰高血糖素相反.胰岛素的受体也是在细胞表面,但胰岛素的受体不同于胰高血糖素的受体：胰岛素与受体结合后,细胞中cAMP的含量不但不升高,反而降低.这就说明,胰岛素使腺苷酸环化酶受到抑制,因而cAMP含量降低,蛋白质激酶的活性下降,结果糖原水解过程受阻,葡萄糖产量降低.还有人发现,胰岛素的作用是使细胞中另一种环核苷酸,即环鸟苷酸（cGMP）的含量升高,而cGMP是与cAMP互相桔抗的,cGMP含量增高和cAMP含量降低的作用是一样的,都是阻止糖原的水解.此外,胰岛素也可能有刺激磷酸二酯酶的作用,因而使细胞中cAMP含量下降.
在正常情况下,各内分泌腺都经常分泌少量激素,细胞中也总含有少量cAMP,它们处于平衡的状态而使体液保持平衡.咖啡中的咖啡碱（caffeine）和茶叶中的茶碱（theophylline）能延长肾上腺素的活性,可能是由于两者有抑制磷酸二酯酶的活性,因而提高cAMP含量之故,烟中的尼古丁（nicotine）能促进磷酸二酯酸的活性,因而尼古丁有降低细胞中cAMP含量的作用.
3．受体的特异性
不同的激素有不同的对象,即不同的靶细胞,这是因为不同的靶细胞表面有不同的激素受体.例如,肝细胞的表面有胰高血糖素的受体、肾上腺素的受体以及胰岛素的受体等.肌细胞的表面有肾上腺素的受体,而没有胰高血糖素的受体,所以,肾上腺素能使肌细胞的腺苷酸环化酶活化,因而能使糖原水解为葡萄糖,而胰高血糖素对肌细胞就不发生作用.
4．级联机制（cascade mechanism）
激素的作用过程是一环扣一环的连续过程,每一过程都是依靠酶的作用而完成的.由于酶分子可以反复使用,因而第一个反应产生的激酶可以使第二个反应产生更多的激酶分子,而第三个反应产生的酶分子比第二个反应更多.每增加一个反应,就扩大一部分效果,这就是级联机制的特点（见图）.
5．腺苷酸环化酶的活化
受体激活腺苷酸环化酶的过程是很复杂的（见图）.受体并不直接作用于腺苷酸环化酶,而是通过另一种蛋白,称为G蛋白的媒介才使这一环化酶活化.具体地说,被激素分子激活的受体在膜的脂类双分子层中与G蛋白相碰而结合起来,结果G蛋白被活化而与细胞质中的三磷酸鸟苷（GTP）结合,这一结合使G蛋白的构象发生变化而能与腺苷酸环化酶结合,使腺苷酸环化酶活化.G蛋白实际是GTP酶.GTP是高能分子,腺苷酸环化酶活化所需的能就是来自GTP的（GTP→GDP）.这一过程有G蛋白参加,是很有意义的,这样可以取得和级联反应一样的效果.一个活化的受体可以连续和多个G蛋白分子相遇而结合,因而有了G蛋白这一级反应,就使激素分子的效果大为扩增.
此外,还应提出,除上述的促进腺苷酸环化酶活化的G蛋白外,还有另一种起抑制作用的G蛋白.抑制性激素与受体结合,就使抑制性G蛋白发挥作用而抑制腺苷酸环化酶的活性.结果细胞中CAMP的含量降低.这两种相反的作用使生物体能更有效地调整它的代谢活动,更灵敏地反应于外界条件的变化.
总之,从激素分子与靶细胞受体结合到产物（葡萄糖）的生成,要经过一系列的连续过程.激素的分泌量是很少的,并且是很快就失效的,但很少的激素分子传到cAMP,再经一系列级联反应,效果一步一步地增加,最后的收效却十分大.有这样的估计,一个肾上腺素分子可使细胞释放约1010个葡萄糖分子,而这一全过程虽然很复杂,却只要一二分钟就完成了!
6．信使分子
肾上腺素、胰岛素等激素,作为信号分子,不能进入细胞,只能与细胞表面的受体结合而引起细胞内另一信使分子cAMP继续起作用,因此激素分子被称为第一信使,cAMP被称为第二信使.
在第一信使和细胞表面受体结合后,第二信使cAMP就开始执行任务,使细胞发生反应.所以第二信使带来的信息才是细胞“懂得”的信息,细胞才发生反应.
cAMP的作用是在肝脏代谢的研究中发现的,但是它的作用不限于肝脏,它在不同的细胞中能引起不同的作用.例如,ACTH能刺激肾上腺皮质细胞产生并释放氢化可的松,cAMP是这一过程的第二信使；肾上腺素除了能促使肝细胞释放葡萄糖外,还能使脂肪组织中的脂肪加快水解,使心跳加快,这些反应也都是通过cAMP而实现的.
cAMP是重要的细胞调节分子.由cAMP激活的蛋白质激酶存在于多种生物的细胞之中,如四膜虫等纤毛虫、海绵、水母、线虫、环节动物、软体动物、头足类、龙虾、海星以及各种脊索动物等.cAMP还存在于细菌和粘菌的细胞中,并且起着十分关键的作用.
除cAMP外还有其他的信使分子,其中三磷酸肌醇和Ca2+最为重要,很多植物激素都是以Ca2+为第二信使的.一些动物激素,以及多种神经递质在和受体结合后也都能使细胞中的Ca2+大量增加,这些Ca2+可再和一种特殊的结合蛋白质,即钙调蛋白（calmodulin）结合,而引起靶细胞的特异反应.但是现在已经查明,在激素和Ca2+之间还有一个中间分子,即三磷酸肌醇.因此三磷酸肌醇才是第二信使,而Ca2+则应算是第三信使了.三磷酸肌醇来自白细胞膜中的磷脂分子,它能作用于内质网膜,使Ca2+从内质网中大量涌出,使胞质溶浆中Ca2+的浓度大大提高,高浓度的Ca2+刺激靶细胞,发生相应的反应
参考资料：www.dhxx.net.cn/zxzr/source/czsw/JSTJ/390_SR.asp