第7章 激素化学
一、选择题
1下列关于激素的叙述哪项是错误的？（ ）[华中农业大学2016研]
A．可以影响酶的合成
B．可以作为酶或辅酶
C．可以影响酶的催化速度
D．通过调节起始过程而起作用
【答案】B
【解析】激素不能作为酶或辅酶。
2能与受体结合，形成激素-受体复合物，进入细胞核调节基因表达的激素是（ ）。[中国科学院2002研]
A．甲状腺素
B．肾上腺素
C．糖皮质激素
D．前列腺素
【答案】C
【解析】糖皮质激素为类固醇激素，这类激素的受体在细胞质或细胞核内，类固醇激素是脂溶性的，所以能够通过细胞膜进入细胞，与受体结合形成激素受体复合物。在静止状态，细胞内受体与热休克蛋白结合而无活性，当类固醇激素与受体结合时，热休克蛋白与受体解离，活化的激素受体复合物发挥作用。受类固醇激素调控的基因中，与激素受体复合物结合的部位叫激素反应元件，它位于转录起始点上游几百个碱基对处，激素受体复合物与激素反应元件结合后，受体就转变成一种转录的增强子，可以诱导合成特异的蛋白质而表现其生物学效应。
3下列哪一种激素不能够促进脂肪分解？（ ）[华中农业大学2007研]
A．胰岛素
B．胰高血糖素
C．睾酮
D．雌二醇
【答案】A
【解析】胰岛素可使血中过高的葡萄糖合成脂肪,有促进生脂的作用,并抑制脂肪的分解,属于生脂激素；而其他各种激素均可以通过不同的途径促进脂肪的分解。
4胰岛素等激素的受体是（ ）。[华中师范大学2008研]
A．激酶
B．脱氢酶
C．转氨酶
D．脱羧酶
【答案】A
【解析】胰岛素的作用机制为受体的酪氨酸激酶作用途径，因此它的受体本身具有酪氨酸激酶的活性。
5饮一杯咖啡将引起下列哪种反应？（ ）[中国科学院水生生物研究所2008研]
A．干扰前列腺素的合成
B．减弱胰高血糖素的作用
C．增强肾上腺素的作用
D．提供尼克酰胺维生素
E．以上都不是
【答案】C
【解析】咖啡中含有咖啡碱-甲基黄嘌呤咖啡因，它是环式腺苷酸磷酸二酯酶的抑制剂，具有十分强烈的作用。环式腺苷酸磷酸二酯酶在体内的作用：当以cAMP作为第二信使的激素停止作用时分解cAMP。所以如果该酶的活性被抑制，就会导致cAMP不能被分解而继续起作用。因此，饮一杯咖啡中所含的咖啡碱将与一些激素协同作用，阻止cAMP的分解，增强肾上腺激素的作用，使神经兴奋。
6下列哪个激素可使血糖浓度下降？（ ）[华东理工大学2007研]
A．肾上腺素
B．胰高血糖素
C．生长激素
D．糖皮质激素
E．胰岛素
【答案】E
【解析】胰岛素能促进全身组织对葡萄糖的摄取和利用，并抑制糖原的分解和糖原异生，具有降低血糖的作用；而其他几种激素均可以使血糖浓度增加。
7甲状腺激素与受体结合后，通过哪种方式行使调节功能？（ ）[南开大学2016研]
A．cAMP
B．磷酸肌醇级联反应
C．调节基因转录
D．激活Tyr激酶
【答案】C
【解析】甲状腺激素在细胞核内与其受体结合，诱导靶基因转录而发挥效应。其作用有维持正常生长发育、促进代谢和产热、提高机体交感-肾上腺系统的反应性等。
二、填空题
1水溶性激素的受体通常在______，而脂溶性激素的受体通常在______。[华中农业大学2007研]
【答案】细胞膜；细胞质中
2激素按其化学本质可分为3类，即______、______和______。cAMP是______激素的胞内信使，它可以激活胞内______，从而表现出这类激素的生物化学效应。[中国科学院研]
【答案】含氮激素；甾醇类激素；脂肪酸衍生物激素；含氮；蛋白激酶
三、判断题
1各种激素都需要通过与细胞膜表面受体结合，才能产生生物效应。（ ）[华中农业大学2007研]
【答案】错
【解析】受体分为胞质可溶性受体和膜受体。①脂溶性激素（如甾体类）通过扩散方式很易透过细胞膜进入细胞与其受体结合。②绝大多数水溶性激素（包括数十种蛋白质激素、肽类激素以及儿茶酚胺等），不能直接通过细胞膜，而是首先同其靶细胞表面特异膜受体结合，一般认为激素与受体结合后才导致生理效应。
2胰高血糖素可激活磷酸果糖激酶-2（PFK-2）。（ ）[中国科技大学2008研]
【答案】错
【解析】胰高血糖素可抑制磷酸果糖激酶-2（PFK-2）。
3胰岛素原（proinsulin）是信使核糖核酸（mRNA）进行翻译的原始产物。（ ）[中国科学院水生生物研究所2008研]
【答案】错
【解析】前胰岛素原是信使核糖核酸（mRNA）进行翻译的原始产物。
4雄性激素在机体内可变为雌性激素。（ ）[中国科学院研]
【答案】对
5胰岛素的生物合成途径是先分别产生A、B两条链，然后通过-5-桥键相连。（ ）[厦门大学研]
【答案】错
【解析】胰岛素前体翻译出来时只有一条链，形成链内二硫键后，通过蛋白酶作用切去一段C肽，才形成A、B两条链通过二硫键相连的成熟形式。
四、名词解释
钙调蛋白[浙江师范大学2011研]
答：钙调蛋白（CaM）是一种真核细胞普遍存在的Ca2＋应答蛋白，含有4个结构域，每个结构域可结合一个Ca2＋。CaM本身无活性，它活化靶酶过程可分为两步：Ca2＋与CaM结合形成活化态的Ca2＋-CaM复合体；与靶酶结合将其活化。CaM活化靶酶是一个受Ca2＋浓度控制的可逆反应。
五、问答题
1激素可分为水溶性激素和脂溶性激素。大部分水溶性激素不进人到靶细胞里面，而是通过作用于细胞表面的受体发挥它的效应。但脂溶性激素不仅进入靶细胞，而且是在细胞核内发挥作用。请问：两类激素作用的模式与它们的溶解性、受体位置有什么相关性？[四川大学2008研]
答：水溶性激素不易穿过细胞膜，所以它与靶细胞表面的特异性受体结合，通过G蛋白的介导，进而激发细胞内的第二信使形成，再通过第二信使作用发挥作用；
而脂溶性激素则可以通过细胞膜屏障进入细胞内，与细胞浆中的特异性受体结合，而后作用于DNA，通过影响基因的表达来发挥作用。
2什么是第二信使学说？如果你在研究某种激素的作用机理的时候，你得到一种小分子物质，你如何证明它是一种新的第二信使？[华中农业大学2017研]
答：（1）第二信使学说是指人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都是通过细胞内的环磷酸腺苷发挥作用的。已知的第二信使种类很少，但却能转递多种细胞外的不同信息，调节大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有明显的通用性。细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使，如cAMP等，而将细胞外的信号称为第一信使，如激素等。
（2）可以通过以下几种方法证明该小分子物质是一种新的第二信使：
①当没有这种激素时，这种小分子可以模拟所研究的激素发挥作用；
②抑制这种小分子降解的物质可以延长激素的作用时间。
③小分子物质的类似物能否模拟激素的作用。
六、论述题
1血糖水平的恒定需要受到激素的调节，请问体内调控血糖的激素有哪些，主要作用机制是什么？[中山大学2018研]
答：（1）体内参与血糖浓度调节的激素有两类：一类是降低血糖的激素，只有胰岛素一种；一类是升高血糖的激素，这类激素包括肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素、生长激素等。它们对血糖浓度的调节是通过对糖代谢途径中一些关键酶的诱导、激活或抑制来实现的。这两类激素的作用互相对立又互相制约，使调节效能加强。
（2）各种激素的主要作用机制如下：
①胰岛素：是主要的降血糖激素，系由胰岛B细胞所产生，其主要作用有：
a．促进细胞摄取葡萄糖；
b．促进糖原合成，减少糖原分解；
c．促进糖的氧化和分解，加速糖的利用；
d．促进甘油三酯的合成和储存；
e．阻止糖异生作用。
高血糖、高氨基酸、胰泌素、胰升糖素和神经兴奋等都可促进胰岛素的释放。
②胰高血糖素：是升高血糖浓度的最重要的激素。是由胰岛A细胞合成和分泌的29个氨基酸组成的肽类激素。胰高血糖素主要通过提高靶细胞内cAMP含量达到调节血糖浓度的目的。细胞内的cAMP可激活依赖cAMP的蛋白激酶，后者通过酶蛋白的共价修饰改变细胞内酶的活性，即a．激活糖原分解和糖异生的关键酶，促进肝糖原分解成血糖，促进糖异生作用；b．抑制糖原合成和糖氧化的关键酶，使血糖升高。低血糖、低氨基酸可刺激胰高血糖素释放。
③糖皮质激素和生长激素主要刺激糖异生作用，肾上腺素主要促进糖原分解。这三个激素和胰高血糖素的主要作用是为细胞提供葡萄糖的来源。胰岛素和胰高血糖素是调节血糖浓度的主要激素，而血糖水平保持恒定则不仅是糖本身，还有脂肪、氨基酸代谢的协调作用共同完成。
2信号转导概念以及显著特征。[浙江大学2018研]
答：（1）信号转导的概念
信号转导是指感应胞外刺激并将特定信息传递给细胞内靶分子的过程。
（2）信号转导的显著特征
①高度的专一性。每一种信号分子只能与专一的受体结合。如生长激素有生长激素的受体，胰岛素有胰岛素的受体。配体与受体分子空间结构的互补性是特异性结合的主要因素。同一细胞或不同类型的细胞中，同种配体可能结合两种或两种以上的不同受体，例如肾上腺素既可作用于肝细胞膜表面的β受体，也可以作用于胰腺β细胞的受体，产生不同的细胞反应。
②高度的亲和力。即使激素的浓度很低，受体也能与激素结合。
③可逆性。激素与受体之间的分子识别是依赖于非共价键的可逆结合，例如氢键、离子键与范德华力。当生理效应发生后，激素即与受体解离。
④可饱和性。配体与受体的亲和力很高，可以特异地结合到所有受体分子上从而达到饱和。但细胞的受体数目在配体的刺激之下，也会发生变化。激素作用的脱敏作用（长时间刺激引起效应减弱）和超敏作用（较长时间刺激后中断时引起效应增强）也被认为与受体数目的改变有关。
⑤具有放大信息的效应。很低浓度的激素分子就可以引发细胞内产生显著的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大机制。
3胰高血糖素和胰岛素是怎样通过果糖-1,6-二磷酸调节的？[南开大学2016研]
答：（1）胰岛素调节果糖-1,6-二磷酸的机制如下：
①促进肌、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。
②通过增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，从而使糖原合成酶增强，磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。
③通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰CoA，从而加快糖的有氧氧化。
④抑制肝内糖异生，这是通过抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。
⑤通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的效率。
（2）胰高血糖素调节果糖-1,6-二磷酸的机制如下：
①肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，从而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。
②通过抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖二磷酸酶-2，从而减少2,6-二磷酸果糖的合成，后者是6-磷酸果糖激酶-1的最强变构激活剂以及果糖二磷酸酶-1的抑制剂，于是糖酵解过程被抑制，糖异生过程则加速。
③促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成；抑制肝L型丙酮酸激酶；加速肝摄取血中的氨基酸，从而增强糖异生。
④通过激活脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升高血糖水平。