《阿西莫夫最新科学指南-下 [美]》

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阿西莫夫最新科学指南-下 [美]- 第51节


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而当血液中促甲状腺激素下降又会减少甲状腺的分泌,于是又刺
激脑下垂体产生促甲状腺激素,就这样反复循环保持一种平衡。

促肾上腺皮质激素(ACTH)以同样的方式维持皮质激素的水
平。如果把额外的促肾上腺皮质激素注射到体内,它就会提高这
些激素的水平,从而可以达到和注射可的松本身同样的目的。因
此人们已经使用促肾上腺皮质激素来治疗类风湿性关节炎。

因为促肾上腺皮质激素和关节炎紧密相关,所以对促肾上腺
皮质激素结构的研究充满了活力。到 
20世纪 
50年代初期,它的
分子量就被测定为 
20 000,但是它很容易分解成比较小的片段,这
些片段仍具有完全的活性。其中有一个片段是由 
39个氨基酸的


第十五章 人 体

第十五章 人 体

链组成的,它的结构已被全部弄清,同时还发现,即使更短的链也
是有效的。

促肾上腺皮质激素能够影响动物的表皮色素沉着,甚至人的
皮肤也会受影响。人患有产生促肾上腺皮质激素过多的疾病时,
皮肤就会变黑。人们已经知道,在低等动物特别是两栖类动物中,
存在着专门使皮变黑的激素。 
1955年在人的脑下垂体产物中终
于发现了这种激素,被称为促黑激素,通常简写成 
MSH。

促黑激素的分子已经基本上搞清楚了。人们有兴趣地注意
到,促黑激素和促肾上腺皮质激素有一个共同的七氨基酸顺序,这
表明结构和功能有密切的联系(实际上确实如此)。

在谈到色素沉着的时候,我们不妨谈一谈松果体。它是一个
圆锥体,同脑下垂体一样,附着在脑的底部。因为它的形状像一个
松果,所以命名为松果体。虽然松果体看上去像腺体,但在 
20世
纪 
50年代以前没有找到它所分泌的激素。后来,发现促黑激素的
研究人员终于用 
20万个牛的松果体分离出了一种微量的物质,把
这种物质注射到蝌蚪体内,可以使蝌蚪的皮颜色变浅,这种激素被
命名为降黑素,但它对人的黑色素细胞好像没有任何作用。

脑下垂体分泌的激素还没有全部列出。有两种垂体激素控制
着有关生殖器官的生长,它们是促黄体素(ICSH)和促卵泡激素
(FSH)。此外,还有一种催乳激素,刺激乳汁的产生。

催乳激素还刺激其他妊娠后的活动。给年青的雌鼠注射这种
激素后,它们就忙于筑巢,尽管它们还没有生产。另一方面,在雌
鼠快要生产以前把它们的脑下垂体切除,它们则表现出对幼鼠不
感兴趣。于是报纸立即把催乳激素称做“母爱激素”。

这些与性组织有关的垂体激素合在一起统称为促性腺激紊。
这类激素中还有一种物质是由胎盘产生的(胎盘是用以把营养成
分从母体的血液传送给发育中的胎儿的血液,再以相反的方向把


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废料从胎儿传送给母体的一种器官)。胎盘激素叫做人绒膜促性
腺激素(HCG)。在开始怀孕后的 
2~4周,人绒膜促性腺激素产
生的量相当大,因此会在尿中出现。如果把孕妇的尿的提取物注
射到小白鼠、青蛙或兔子体内,就会发现明显的效应,利用这种方
法可以在非常早的阶段测定出是否已经怀孕。

前叶垂体激素中最引人注目的是促生长激素(STH),更普及
的名称是生长激素。它的作用是普遍的,即刺激整个身体的生长。
一个小孩如果不能产生足够的这种激素供应,他就会成为一个侏
儒;如果产生的过多,他就会长成一个巨人。如果一个人成熟以后
(即骨骼已完全形成并且已经硬化)才发生这种生长激素分泌过多
的病征,就会使只有肢体的末端如手、脚和下巴等长得特别大,这
种情形叫做肢端巨大症。1970年李卓浩合成的就是这种生长激
素(他在 
1966年首先确定了这种激素的结构)。

脑的作用

激素作用缓慢。它们必须先由腺体分泌出来,再由血液运送
到靶器官,而且还要蓄积到某一适当的浓度。神经作用则非常快。
慢速控制和快速控制都是身体在各种情况下所需要的,有两个系
统作用要比只有两者之中的任何一个功效高。

脑下垂体是一种主要腺体,它非常靠近脑,人们怀疑它几乎就
是脑的一部分。脑下垂体通过一个狭长的茎状体附着在丘脑下
部。自 
20世纪 
20年代以来,人们一直怀疑脑下垂体和丘脑下部
有着某种联系。 


1945年,英国生物化学家哈里斯提出,丘脑下部的细胞产生
的激素,可以由血液直接传递给脑下垂体。这些激素已被探测到
并命名为释放因子。每一种特殊的释放因子会使前叶垂体产生其
中的一种激素。


第十五章 人 体

第十五章 人 体

这样,在某种程度上,神经系统能够控制激素系统。事实上,
脑不仅越来越像一个排列复杂的神经细胞的“交换台”,而且可能
被证明是一个同样复杂的高度专门化的化工厂。

例如,脑含有某些接受神经冲动的感受器,在通常的情况下,
通过产生痛感而作出反应。如果把麻醉剂,如吗啡和可卡因,附着
在感受器上,就会感觉不到疼痛。

有些时候,人们在正常情况下会感觉到的疼痛,在情绪激动时
却感觉不到,此时一定是某种天然化学物质阻碍了痛觉感受器。 
1975年,在一些实验室里从动物的脑中发现并分离出了这类化学
物质。它们是一些肽,即一些短链氨基酸,最短的是脑啡肽,只有 
5个氨基酸组成,比较长的是内啡肽。

情况可能是这样的:脑快速地产生大量不同的肽,每种肽都会
以某种方式影响脑的作用,这些肽既容易产生,又容易分解。要了
解脑,看来必须从化学方面和电学方面进行深入的研究。

前列腺素

在离开激素以前,我还要谈一组激素,这组激素近年来日益突
出,它们既不是由氨基酸也不是由类固醇核组成的。

在 
20世纪 
30年代,瑞典生理学家奥伊勒…凯尔平从前列腺中
分离出一种脂溶性物质,少量使用可以降低血压并使某些平滑肌
收缩。(奥伊勒 
…克尔平是诺贝尔奖金获得者奥伊勒 
…凯尔平的儿
子,由于他对神经传导方面的研究, 
1970年也和别人分享了诺贝
尔医学与生理学奖。)奥伊勒 
…克尔平把这种物质命名为前列腺素,
因为它是从前列腺中分离出来的。

后来证明,前列腺素不是一种物质,而是多种物质。现在已经
知道的前列腺素至少有 
14种。它们的结构已经研究清楚,人们发
现它们都与多不饱和脂肪酸有联系。这可能是因为身体合成前列


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腺素时需要从食物中摄取这些自己不能制造的脂肪酸。所有这些
激素对血压和平滑肌的作用都相似,但程度不同。它们的功能目
前还没有完全搞清楚。

激素的作用

激素是怎样工作的呢?

看来可以肯定,激素并不像酶那样作用,至少,没有发现任何
激素能直接催化一种特异的反应。另一个想法是,一种激素即使
其本身不是一种酶,它也对一种酶起作用:促进或抑制一种酶的活
性。所有的激素中研究得最彻底的是胰岛素,而胰岛素似乎与葡
萄糖激酶有一定的关系。葡萄糖激酶是葡萄糖转化成糖原所必需
的。前叶垂体和肾上腺皮质的提取物可以抑制这种酶,而胰岛素
能够解除这种抑制。因此,血液中的胰岛素可能起着活化这种酶
的作用,从而加速葡萄糖转化为糖原的过程。这会有助于说明胰
岛素是怎样降低血液中的葡萄糖浓度的。

然而,胰岛素的存在与否对代谢的影响是多方面的,所以很难
说明这一种作用是怎样引起糖尿病人体内化学存在的所有异常现
象的。(对其他激素来说也是这样。)于是生物化学家们倾向于寻
找一些更总体和更全面的作用方式。

有人提出,胰岛素以某种方式起着使葡萄糖进入细胞的作用。
根据这种学说,糖尿病患者血液中之所以含有高葡萄糖水平,只是
因为糖不能进入他的细胞,因而他不能利用它。(在解释糖尿病人
难以满足的胃口时,我前面提到的那个 
J。 迈耶曾经提出,这是因
为病人血液里的葡萄糖很难进到食欲中枢的细胞里去。)

如果胰岛素帮助葡萄糖进入细胞,那么,它一定以某种方式作
用于细胞膜。到底是怎样作用的呢?细胞膜是由蛋白质和脂肪物
质组成的。我们可以推测,作为一种蛋白质分子的胰岛素,可能以


第十五章 人 体

第十五章 人 体

某种方式改变细胞膜蛋白质上氨基酸侧链的排列,从而为葡萄糖
(也可能为许多其他物质)把门打开。

如果我们对这种一般性的推测表示满意,我们可以进一步假
设,其他的激素也作用于细胞膜,每种激素都有自己的作用方式,
因为每种激素都有其特殊的氨基酸排列。同样,甾类激素,如脂肪
物质,可能也作用于细胞膜的脂肪分子,打开或关闭某些物质的
门。显而易见,通过帮助一种给定物质进入细胞或阻止它进入细
胞,一种激素会对细胞内进行的活动产生激烈的作用。它可以给
一种酶提供大量的作用底物和剥夺另一种酶的作用底物,从而控
制细胞的产生物。假定一种激素可以决定一些不同的物质进入或
不进入细胞,我们就可以明白,一种激素的存在与否为什么能够深
刻地影响代谢,就像实际上胰岛素的情况所表明的那样。

上面我描绘的这幅图画是吸引人的,但又是模糊的。生物化
学家们更想知道,在一种激素的影响下细胞膜上发生的精确反应。
这方面的了解起始于 
1960年发现的一种特殊核苷酸,它很像腺苷
酸,只是磷酸基连接在糖分子的两个不同的地方,它的发现者萨瑟
兰和拉尔给它命名为环化腺嘌呤单核苷酸(cAMP)。由于这项研
究萨瑟兰获得 
1971年的诺贝尔医学与生理学奖。

环化腺嘌呤单核苷酸一被发现,人们就发现它广泛地分布在
组织中,并发现它对多种不同酶的活性和细胞过程具有显著的作
用。环化腺嘌呤单核苷酸是通过位于细胞表面的腺苷酸环化酶作
用于普遍存在的腺苷三磷酸( 
ATP)而产生的。这种酶可以有许多
种,每一种都在一种特定的激素存在的情况下产生活性。换句话
说,激素的表面活性可以使腺苷酸环化酶活化,从而导致环化腺嘌
呤单核苷酸的产生,环化腺嘌呤单核苷酸再改变细胞内酶的活性,
使细胞产生许多变化。

毫无疑问,这些过程的细节是非常复杂的,除了环化腺嘌呤单


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核苷酸外可能还有其他化合物(很可能有前列腺素)参加作用,但
这是一个开端。

死 亡

现代医学在治疗感染、癌症和营养缺乏病方面所取得的进展,
增加了任何一个人长寿的可能性。这一代出生的人有一半可以期
望活到 70岁高龄(只要不发生核战争或其他重大灾害)。

古时候活到老年的人非常稀少,这无疑是当时对老年人特别
尊敬的一个原因。例如,在荷
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