物质代谢调节和细胞信号转导专家讲座.pptx

第十三章物质代谢调整与细胞信号转导物质代谢调整与细胞信号转导物质代谢调节和细胞信号转导第1页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材第一节第一节 物质代谢调整物质代谢调整 物质代谢调节和细胞信号转导第2页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 物质代谢是生命现象基本特征，是生命活动物质基础。体内物质代谢是在严密调控下进行。物质代谢调节和细胞信号转导第3页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材一、物质代谢调整层次u细胞水平代谢调整u激素水平代谢调整u整体水平代谢调整物质代谢调节和细胞信号转导第4页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 这三级水平代谢调整中，激素和整体代谢调整都是经过细胞水平代谢调整实现，所以细胞水平代谢调整是物质代谢调整基础。物质代谢调节和细胞信号转导第5页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材（一）细胞水平调整 经过细胞内代谢物浓度改变，来影响代谢路径中相关酶活性和含量，从而调整物质代谢速度及方向，这种调整方式称为细胞水平代谢调整，物质代谢调节和细胞信号转导第6页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材细胞水平代谢调整主要经过三方面实现:u细胞内酶差异分布u关键酶活性调控u关键酶含量调控 关键酶活性及其含量调控后面专门叙述，首先看细胞内酶差异分布对物质代谢反应调整作用。物质代谢调节和细胞信号转导第7页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 从前面物质代谢反应学习中可知，酶在细胞内是隔离分布。特定代谢反应中相关酶，经常组成一个酶体系，分布在细胞某一区域或亚细胞结构中。物质代谢调节和细胞信号转导第8页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材主要代谢路径酶系在细胞内隔离分布代谢酶系分布区域代谢酶系分布区域糖酵解胞浆呼吸链线粒体糖异生胞浆、线粒体蛋白质合成核糖体糖原合成、分解胞浆尿素合成胞浆、线粒体磷酸戊糖路径胞浆三羧酸循环线粒体脂肪酸合成胞浆氧化磷酸化线粒体胆固醇合成胞浆、内质网血红素合成胞浆、线粒体磷脂合成内质网蛋白质降解溶酶体、蛋白酶体脂肪酸-氧化线粒体核酸合成细胞核物质代谢调节和细胞信号转导第9页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 酶隔离分布为代谢调整创造了有利条件，使一些调整原因较为专一地影响某一细胞组分中酶活性，而不影响其它组分中酶活性，使各种代谢路径互不干扰，又利于相互协调，从而确保了整体反应有序性。物质代谢调节和细胞信号转导第10页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 酶隔离分布使得代谢物也对应存在于细胞不一样区域或亚细胞结构中，直接影响相关代谢速率。物质代谢调节和细胞信号转导第11页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 高等动物经过专门内分泌细胞、器官分泌激素，对其它细胞发挥代谢调整作用，改变一些酶催化活性或含量，从而改变细胞内代谢物浓度，影响代谢反应速度及方向。（二）激素水平调整物质代谢调节和细胞信号转导第12页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 激素作用一个主要特点是，不一样激素作用于不一样组织产生不一样生物效应，表现较高组织特异性和效应特异性。物质代谢调节和细胞信号转导第13页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 激素作用特定组织或细胞有能特异识别结合对应激素受体。当激素与靶细胞受体结合后，能将激素调整信号传入细胞，并触发细胞内一系列信号转导，最终表现出激素生物学功效。物质代谢调节和细胞信号转导第14页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 按激素受体在细胞定位不一样，可将激素分为两大类：膜受体激素和胞内受体激素。物质代谢调节和细胞信号转导第15页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 膜受体即定位于细胞膜上受体，多数是跨膜糖蛋白。能与膜受体特异结合激素称为膜受体激素。1膜受体激素物质代谢调节和细胞信号转导第16页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 这类激素包含胰岛素、生长激素、促性腺激素、促甲状腺激素和甲状旁腺激素等蛋白质类激素，生长因子等肽类及肾上腺素等儿茶酚类激素。物质代谢调节和细胞信号转导第17页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 这些亲水性激素分子不能直接透过细胞膜传递信号，而是作为第一信使分子与对应靶细胞膜受体结合后，由受体将激素调整信号跨膜传递到细胞内。再经过第二信使及信号蛋白级联放大，产生细胞代谢效应。物质代谢调节和细胞信号转导第18页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 胞内受体即定位于细胞内受体。能够透过脂质双层细胞膜进入细胞与胞内受体结合激素称为胞内受体激素。2胞内受体激素物质代谢调节和细胞信号转导第19页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 这类激素包含类固醇激素、甲状腺素、维生素D及视黄酸等脂溶性激素。大部分该类激素与位于细胞核内受体结合，有激素与细胞液中受体结合后再进入核内。物质代谢调节和细胞信号转导第20页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 激素与受体结合后引发受体构象改变，然后激素-受体复合物再与DNA上激素反应元件(hormone response element,HRE)结合，促进或抑制靶基因转录，进而影响蛋白质合成，深入对细胞代谢进行调整。物质代谢调节和细胞信号转导第21页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 是指在中枢神经系统主导下，经过神经递质对效应器直接发生影响，或经过改变一些激素分泌来调整细胞功效，并经过激素对机体组织器官中物质代谢路径进行协调和整合，以适应环境改变，维持本身稳定。（三）整体水平调整物质代谢调节和细胞信号转导第22页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 各组织代谢不是孤立地进行，在神经系统主导下协调物质代谢，联络各组织器官形成统一整体，使机体更加好适应环境。现以饥饿及应激为实例说明整体物质代谢调整。物质代谢调节和细胞信号转导第23页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材肌肉蛋白质分解加强。糖异生作用增强。脂肪动员加强，酮体生成增多。组织对葡萄糖利用降低。1短期饥饿物质代谢调节和细胞信号转导第24页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材脂肪动员深入加强，脑组织利用酮体增加。肌肉以脂酸为主要能源，确保酮体供给脑组织。肌肉蛋白分解降低，乳酸和丙酮酸为糖异生主起源。肾糖异生作用显著增强。因肌肉蛋白分解降低，负氮平衡有所改进。2长久饥饿物质代谢调节和细胞信号转导第25页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 应激是人体受到一些强烈刺激，如创伤、剧痛、缺氧、中毒、感染以及猛烈情绪激动时，机体所作出一系列反应。3应激(stress)物质代谢调节和细胞信号转导第26页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 应激状态时，交感神经兴奋，肾上腺髓质及皮质激素分泌增多，血浆胰高血糖素及生长激素水平增加，而胰岛素分泌降低，引发一系列代谢改变。血糖升高；脂肪动员增强；蛋白质分解加强。物质代谢调节和细胞信号转导第27页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 关键酶催化反应通常是整条路径中反应最慢，所以又称限速酶，它活性决定了反应总速度。同时关键酶催化反应往往是单向反应，所以其活性还决定着代谢反应方向。二、关键酶活性调整 物质代谢调节和细胞信号转导第28页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 主要代谢路径关键酶代谢路径关键酶糖酵解己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶三羧酸循环柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体糖异生丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶-1、葡萄糖-6-磷酸酶糖原合成糖原合酶糖原分解糖原磷酸化酶脂酸合成乙酰辅酶A羧化酶胆固醇合成羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶物质代谢调节和细胞信号转导第29页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 变构调整在生物界普遍存在，它是体内快速调整酶活性一个主要方式。变构酶及变构调整概念见第三章酶。（一）变构调整物质代谢调节和细胞信号转导第30页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 变构酶动力学不符合米曼氏方程式，酶促反应速度和作用物浓度关系不呈矩形双曲线而经常呈S形。1变构调整机制物质代谢调节和细胞信号转导第31页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材变构酶S形曲线物质代谢调节和细胞信号转导第32页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 当底物与变构酶一个亚基上活性中心结合后，经过构象改变，可增强其它亚基活性中心与底物结合，出现正协同效应。即底物浓度低时，酶活性增加较慢，底物浓度高到一定程度后，酶活性显著加强。物质代谢调节和细胞信号转导第33页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 有时底物与一个亚基活性中心结合后，可降低其它亚基活性中心与底物结合，表现负协同效应，底物浓度较低时，酶表现出较大活性，但底物浓度显著增加时，其反应速度无显著改变。物质代谢调节和细胞信号转导第34页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 变构效应在酶快速调整中占有尤其主要地位。变构酶活性能够极灵敏地受到代谢产物浓度调整，这对机体本身代谢调控含有主要意义。2变构调整生理意义物质代谢调节和细胞信号转导第35页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 在变构酶S形曲线中段，底物浓度稍有降低，酶活性显著下降，多酶体系催化代谢通路可所以而被关闭；反之，底物浓度稍有升高，则酶活性快速上升，代谢通路又被打开，能够快速调整细胞内底物浓度和代谢速度。物质代谢调节和细胞信号转导第36页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 另外变构抑制剂常是代谢终产物，变构酶常处于代谢通路开端，经过反馈抑制，能够及早地调整整个代谢通路，降低无须要底物消耗。物质代谢调节和细胞信号转导第37页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 酶共价修饰调整和变构调整一样，也是机体物质代谢中快速调整一个主要方式。（二）共价修饰调整物质代谢调节和细胞信号转导第38页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 酶分子肽链上一些氨基酸残基可在另一个酶催化下发生可逆共价修饰，从而引发酶活性改变，这个过程称为酶共价修饰调整。1共价修饰机制物质代谢调节和细胞信号转导第39页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 如磷酸化和脱磷酸，乙酰化和去乙酰化，腺苷化和去腺苷化，甲基化和去甲基化以及-SH基和-S-S-基互变等，其中磷酸化和脱磷酸作用在物质代谢调整中最为常见。物质代谢调节和细胞信号转导第40页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞内存在着各种蛋白激酶它们能够将ATP分子中磷酸基团转移至特定蛋白分子底物上，使后者磷酸化。磷酸酶它们可将对应磷酸基团移去。物质代谢调节和细胞信号转导第41页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 绝大多数共价修饰酶都含有没有活性(或低活性)与有活性(或高活性)两种形式。它们之间互变反应，正、逆两向都有共价改变，由不一样酶进行催化，而催化这互变反应酶又受机体调整物质(如激素)控制。2共价修饰调整生理意义物质代谢调节和细胞信号转导第42页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 共价修饰调整存在级联放大效应，因为共价修饰是酶所催化反应，少许调整原因就可经过加速这种酶促反应，使大量另一个酶发生化学修饰。所以，这类反应催化效率常较变构调整为高。物质代谢调节和细胞信号转导第43页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 化学修饰与变构调整是两种主要调整方式。对某一个酶来说，它能够同时受这两种方式调整。物质代谢调节和细胞信号转导第44页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材三、酶含量调整（一）酶蛋白合成诱导与阻遏（二）酶蛋白降解调整物质代谢调节和细胞信号转导第45页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材第二节第二节 细胞信号转导细胞信号转导 物质代谢调节和细胞信号转导第46页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞通讯是体内信号细胞发出信号，靶细胞接收信号并将其转变为细胞功效改变过程。靶细胞接收信号后将其转变为细胞功效改变过程称为细胞信号转导。物质代谢调节和细胞信号转导第47页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞通讯和细胞信号转导是高等生物生命活动基本机制。细胞间通讯路径多样。细胞间通讯直接接触间隙连接：作用快，细胞同时性高膜结合蛋白介导：作用较快间接联络内分泌：血液，激素，作用持久，与受体亲和性高旁分泌：组织液，局部和神经突出，作用短，亲和力低细胞本身作用自分泌：细胞产生信号分子作用于细胞本身受体物质代谢调节和细胞信号转导第48页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞信号转导过程包括细胞外信号与受体作用、细胞内信号转导相关分子浓度、活性及位置改变，最终引发细胞应答反应。物质代谢调节和细胞信号转导第49页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞内存在各种信号转导路径，彼此之间相互交叉组成错综复杂网络。信号转导机制说明不但加深对生命活动本质认识，同时也有利于深入研究肿瘤、内分泌及代谢性疾病、心血管疾病及药品中毒等发病机制。物质代谢调节和细胞信号转导第50页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材一、信号转导相关概念 细胞信号转导过程包含了信号分子作用多个步骤，伴随研究不停深入产生了很多理论及概念，下面主要介绍胞内、外信号及受体。物质代谢调节和细胞信号转导第51页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材细胞外信号分子分为以下几类：1.内分泌激素 2.局部化学介质3.神经递质4.气体信号分子5.自分泌信号分子 6.细胞膜表面结合信号分子（一）细胞外信号分子物质代谢调节和细胞信号转导第52页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 内分泌激素又称内分泌信号，是由特殊分化内分泌细胞合成并释放化学信号分子。1内分泌激素物质代谢调节和细胞信号转导第53页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材u 水溶性激素：氨基酸衍生物类：如甲状腺激素、儿茶酚胺类激素；蛋白质和多肽类：如胰岛素、下丘脑激素、垂体激素等；它们都是极难直接经过细胞膜脂质双层进入细胞，必须与靶细胞表面受体结合而引发细胞应答反应。物质代谢调节和细胞信号转导第54页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材u脂溶性信号分子：类固醇衍生物类：如肾上腺皮质激素、性激素等；脂肪酸衍生物类：如前列腺素。脂溶性化学分子信号主要受体位于胞浆或细胞核内。物质代谢调节和细胞信号转导第55页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 局部化学介质又称旁分泌信号。由一些细胞产生并分泌生理活性物质，如组胺、前列腺素、绝大部分生长因子和细胞因子等。2局部化学介质物质代谢调节和细胞信号转导第56页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 神经递质是神经突触所释放化学信号分子，它们只在突触间隙将信号传递给突触后靶细胞，其作用时间较短。3神经递质物质代谢调节和细胞信号转导第57页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 气体分子信号包含NO和CO。NO是由NO合酶经过氧化L-精氨酸胍基产生，是一个结构简单、半衰期短、化学性质活泼气体信号分子。CO是最近发觉另一个气体信息分子，它是在血红素加单氧酶氧化血红素过程中产生。4气体信号分子物质代谢调节和细胞信号转导第58页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 自分泌信号分子多见于胚胎、新生儿组织和器官发育中以及成人免疫和炎症应答系统中。一些肿瘤细胞存在着生长因子自分泌作用以确保连续增殖。5自分泌信号分子物质代谢调节和细胞信号转导第59页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞表面分子能够作为细胞“触角”与相邻细胞膜表面分子特异性地识别作用，到达功效上协调。这种通讯方式称为膜表面分子接触通讯，如相邻细胞间黏附因子相互作用、T淋巴细胞与B淋巴细胞表面分子相互作用等。6细胞膜表面结合信号分子物质代谢调节和细胞信号转导第60页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材细胞内信号转导相关分子主要包含n无机离子：如Ca2+；n核苷酸：如cAMP、cGMP；n脂类衍生物：如甘油二酯、神经酰胺；n糖类衍生物：如三磷酸肌醇。（二）细胞内信号分子1第二信使物质代谢调节和细胞信号转导第61页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 通常将Ca2+、cAMP、cGMP、DG、IP3等在细胞内传递信息小分子化合物称为第二信使（secondary messenger）。另外，近年发觉一些气体如NO、CO、H2S也含有第二信使作用。物质代谢调节和细胞信号转导第62页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 一些调控细胞生长增殖信号转导到细胞内后，还需向细胞核传递。负责细胞核内外信息传递物质有些人也称为第三信使。第三信使是一类可与靶基因特异序列结合并能调整基因转录核蛋白，所以又称为DNA结合蛋白。2信使作用主要靶分子物质代谢调节和细胞信号转导第63页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞内信息物质在传递信号时绝大部分经过酶促级联反应方式进行，最终经过改变细胞内酶活性、开关细胞膜离子通道及细胞核内基因转录等，到达调整细胞代谢和控制细胞生长、繁殖与分化功效。物质代谢调节和细胞信号转导第64页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 受体（receptor）是指存在于靶细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合成份，它能识别和接收对应化学信号，并准确无误地放大传递到细胞内部，进而触发靶细胞产生特异生物学效应。二、信号转导受体物质代谢调节和细胞信号转导第65页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 特定信号分子与其对应受体结合，是触发靶细胞产生特异生理效应必要条件。能与受体呈特异性结合信号分子称为配体，激素、生长因子、神经递质等是常见配体，另外，一些药品、维生素和毒物也可作为配体对细胞产生作用。物质代谢调节和细胞信号转导第66页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 受体在信号转导系统中作用有两个方面，一是识别外源信号分子并与之结合；二是转换配体信号，使之成为细胞内分子可识别信号，并传递至其它分子引发细胞应答。物质代谢调节和细胞信号转导第67页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 依据受体在细胞中位置可分为：细胞膜受体和细胞内受体。膜受体依据其分子结构和功效分为：离子通道型受体、G蛋白偶联受体和酶偶联受体。物质代谢调节和细胞信号转导第68页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 1离子通道受体 该类本身就是位于细胞膜上配体依赖性离子通道，当神经递质与受体结合后，可使离子通道打开或关闭，选择性地允许离子进出细胞，引发细胞内某种离子浓度改变，进而触发各种生理效应。（一）膜受体物质代谢调节和细胞信号转导第69页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 离子通道受体物质代谢调节和细胞信号转导第70页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 2G蛋白偶联受体 又称七跨膜-螺旋受体，这类受体特点是其胞内结构域能与鸟苷酸结合蛋白（guanylate binding protein，G蛋白）相偶联，并经过G蛋白传递信号。该类受体对各种激素和神经递质作出应答。物质代谢调节和细胞信号转导第71页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材G蛋白偶联受体 物质代谢调节和细胞信号转导第72页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 G蛋白是一类鸟苷酸结合蛋白，为由、和三个亚基组成。G蛋白亚基上存在GTP和GDP结合位点，含有GTP酶活性，能促进与其结合GTP分解为GDP。物质代谢调节和细胞信号转导第73页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 G蛋白有两种构象，一个以三聚体存在并与GDP结合，为非活化型；另一个构象是亚基与GTP结合并造成二聚体脱落，此型为活化型。G蛋白有许各种，不一样G蛋白亚基不一样，但、亚基却相同或相同。物质代谢调节和细胞信号转导第74页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 依据G蛋白其对效应蛋白作用不一样，主要分为激动型G蛋白（Gs）、抑制性G蛋白（Gi）和磷脂酶C型G蛋白（Gp）。G蛋白偶联受体经过不一样G蛋白而影响腺苷酸环化酶（AC）或磷脂酶C等活性，再引发细胞内产生第二信使。物质代谢调节和细胞信号转导第75页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 3酶偶联受体 酶偶联受体是指配体与该类型受体结合后，受体构象改变含有了酶催化活性，或者受体构象改变后虽没有酶催化功效，但能够经过蛋白-蛋白相互作用介导与酶结合并激活其催化活性。物质代谢调节和细胞信号转导第76页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材酶偶联受体当前发觉有5种主要类型：n酪氨酸蛋白激酶受体n结合酪氨酸蛋白激酶受体n鸟苷酸环化酶受体n酪氨酸磷酸酶受体n丝/苏氨酸蛋白激酶受体物质代谢调节和细胞信号转导第77页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材酶偶联受体物质代谢调节和细胞信号转导第78页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材结合型酶偶联受体物质代谢调节和细胞信号转导第79页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 胞内受体分布于胞浆或胞核，此型受体多为反式作用因子，当与对应配体结合后，能与DNA顺式作用元件结合，调整基因转录。可与该型受体结合信息物质有类固醇激素、甲状腺素和维生素D等。（二）胞内受体物质代谢调节和细胞信号转导第80页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 胞内受体通常为4001000个氨基酸残基组成单体蛋白质，从N端到C端包含四个区域：高度可变区、DNA结合区、绞链区和激素结合区。物质代谢调节和细胞信号转导第81页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 能够与激素-受体复合物结合特异DNA序列称为激素反应元件（hormone response element，HRE），是一个顺式作用元件，通常含有回文次序。物质代谢调节和细胞信号转导第82页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材1亲和性 2特异性3可逆性4饱和性5调整性（三）受体作用特点物质代谢调节和细胞信号转导第83页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材三、环核苷酸依赖蛋白激酶信号通路 该类路径是细胞信号转导主要方式，通路特征是以小分子环核苷酸cAMP或cGMP作为第二信使，经过其在细胞内浓度改变来进行信号转导。物质代谢调节和细胞信号转导第84页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材(一)cAMP-蛋白激酶信号转导路径 该路径以靶细胞内cAMP浓度改变和激活蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)为主要特征，是激素调整物质代谢主要路径之一。物质代谢调节和细胞信号转导第85页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材1.cAMP-蛋白激酶信号路径组成 Rs或Ri Gs或Gi AC PKA 磷酸二酯酶(PDE)2.信号转导路径 激素 G-蛋白偶联受体 G蛋白 AC cAMP PKA 效应蛋白生理效应。物质代谢调节和细胞信号转导第86页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材物质代谢调节和细胞信号转导第87页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 cGMP-蛋白激酶信号转导路径以鸟苷酸环化酶（guanylate cyclase，GC）催化GTP生成第二信使cGMP，并激活cGMP依赖性蛋白激酶（cGMP-dependent protein kinase,PKG）为主要特征。(二)cGMP-蛋白激酶信号转导路径物质代谢调节和细胞信号转导第88页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 其信号转导级联反应普通过程是：信号分子与膜结合鸟苷酸环化酶受体作用，或脂溶性信号分子入胞与可溶鸟苷酸环化酶受体作用，受体构象改变含有了催化活性，催化GTP生成cGMP，深入激活PKG催化底物蛋白磷酸化产生生理效应。物质代谢调节和细胞信号转导第89页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 比如：当心钠素（ANP）或鸟苷蛋白与含有鸟苷酸环化酶活性膜受体结合后，受体催化结构域二聚化，进而激活鸟苷酸环化酶。NO或CO分子可透过质膜脂双层，激活胞液内含有鸟苷酸环化酶活性可溶性受体。物质代谢调节和细胞信号转导第90页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 cGMP生理效应几乎都是经过激活PKG来实现，该酶也是一个Ser/Thr蛋白激酶，可催化相关蛋白或相关酶类Ser/Thr残基磷酸化修饰，产生各种生物学效应。物质代谢调节和细胞信号转导第91页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材四、肌醇磷酯信号分子介导信号通路 该通路以生成二脂酰甘油(DG)和三磷酸肌醇(IP3)两个第二信使为特征，当外界信息分子作用于靶细胞膜上特异受体后，经过G蛋白介导激活磷脂酶C，后者水解膜组分磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）生成DG和IP3两种第二信使。物质代谢调节和细胞信号转导第92页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 DG生成后依然嵌于质膜上，在磷脂酰丝氨酸和Ca2+参加下激活蛋白激酶C；而水溶性IP3则释放到胞浆中，经过扩散作用于内质网和肌浆网上 IP3受体，促使钙储库内Ca2+快速释放，造成胞浆内Ca2+浓度升高。物质代谢调节和细胞信号转导第93页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 蛋白激酶C是一个 Ser/Thr蛋白激酶，经过对靶蛋白磷酸化修饰而改变功效蛋白活性和性质，影响细胞内信息传递，开启一系列生理、生化反应。物质代谢调节和细胞信号转导第94页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材物质代谢调节和细胞信号转导第95页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材五、酪氨酸蛋白激酶信号通路 酪氨酸蛋白激酶信号转导路径是指信息分子与受体结合后，经过激活酪氨酸蛋白激酶引发一系列细胞内信息传递级联反应，从而产生各种生物学效应。物质代谢调节和细胞信号转导第96页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞中酪氨酸蛋白激酶信号转导路径包含受体型酪氨酸蛋白激酶和非受体型酪氨酸蛋白激酶信号转导通路两大类，都能使底物蛋白酪氨酸残基磷酸化，但它们信息传递路径有所不一样。物质代谢调节和细胞信号转导第97页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材(一)受体型酪氨酸蛋白激酶信号转导通路物质代谢调节和细胞信号转导第98页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材u接头蛋白Grb2含有SH2和SH3结构域；uSos 蛋白含有鸟甘酸交换因子活性；uRas蛋白为小G蛋白，含有Ser/Thr激酶活性；uRaf蛋白含有Ser/Thr激酶活性，即MAPKKK；uMEK含有Ser/Thr激酶活性，即MAPKK；uERK即MAPK，MAPK为有丝分裂蛋白激酶。物质代谢调节和细胞信号转导第99页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 干扰素、生长激素、红细胞生成素和一些白细胞介素等细胞外信号分子受体，它们胞内结构域中没有酪氨酸蛋白激酶活性区域，本身缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但在胞内近膜区存在Janus激酶(JAKs)结合位点。(二)非受体型酪氨酸蛋白激酶信号转导通路物质代谢调节和细胞信号转导第100页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 JAKs是非受体酪氨酸激酶，与结合了配体受体相互作用而被激活，JAKs活化后可催化STAT酪氨酸残基磷酸化，磷酸化STAT分子形成二聚体进入细胞核，作为转录因子影响相关基因表示，改变细胞增殖与分化。物质代谢调节和细胞信号转导第101页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 经过胞内受体起调整作用激素有糖皮质激素、盐皮质激素、雄激素、雌激素、孕激素、维生素D和甲状腺素等，除甲状腺素外其余均为类固醇化合物。六、细胞内受体信号传递路径物质代谢调节和细胞信号转导第102页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 这些信号分子可直接透过靶细胞膜，与位于胞浆或胞核中受体结合。不一样胞内受体在细胞中分布不一样，糖皮质激素和盐皮质激素受体位于胞浆中，维生素D及维甲酸受体存在于胞核内，而雄激素、雌激素、孕激素、甲状腺素受体则同时存在于胞浆及胞核中。物质代谢调节和细胞信号转导第103页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 类固醇激素与其受体结合后，可引发受体构象发生改变，暴露出DNA结合区。在胞浆中形成激素-受体复合物以二聚体形式穿过核孔进入细胞核。物质代谢调节和细胞信号转导第104页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 激素-受体复合物在核内作为反式作用因子与DNA特异基因激素反应元件结合，调控基因表示。甲状腺素与胞内核受体结合，形成甲状腺素-受体复合物，与特定基因表示调控序列上甲状腺素反应元件作用，调整基因表示。物质代谢调节和细胞信号转导第105页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞内信号转导复杂性，主要表达在众多信号转导路径相互联络，经过特定中间信息分子介导，形成错综复杂网络信息交互结构。即各信号转导路径不是独立，而是存在相互间交联对话（cross talk）。七、信号转导路径间相互联络物质代谢调节和细胞信号转导第106页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞信号转导过程中包括到许多信号分子和作用步骤，其中某个步骤信号分子结构或数量异常均可造成正常信号转导紊乱，引发疾病发生。八、信号转导与疾病物质代谢调节和细胞信号转导第107页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 临床上依据信号转导理论，经过对信号转导路径中信息分子结构、活性及含量检验来诊疗疾病。并研发针对性药品对造成疾病发生异常信号转导分子活性进行调整，到达治疗疾病目标。物质代谢调节和细胞信号转导第108页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 物理、化学、病源微生物以及遗传等各种原因都可造成机体内细胞信号转导异常疾病发生。通常细胞信号转导异常步骤主要有：胞外信息分子、受体、G蛋白及细胞内信号分子异常，或多个信号转导步骤异常。（一）信号转导异常与疾病发生物质代谢调节和细胞信号转导第109页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 胞外信息分子异常通常是细胞信息分子过量或不足。如胰岛素生成降低，体内产生抗胰岛素抗体或胰岛素拮抗因子等，均可造成胰岛素相对或绝对不足，引发高血糖。物质代谢调节和细胞信号转导第110页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 受体分子异常指因受体数量、结构或调整功效改变，使受体不足或不能与配体识别、结合从而引发靶细胞应有功效效应。由此所引发疾病称为受体病(receptor disease)。物质代谢调节和细胞信号转导第111页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 细胞内信号转导包括大量信号分子和信号蛋白，任一步骤异常均可经过级联反应引发疾病。而且在疾病发生和发展过程中，可包括多个信息分子影响多个信号转导路径，造成复杂网络调整失衡。物质代谢调节和细胞信号转导第112页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 依据信号转导理论，临床上经过对信号转导路径中信息分子结构、活性及含量检验来诊疗疾病。开发针对性药品，对造成疾病发生异常信号转导分子活性进行调整，到达治疗疾病目标。（二）信号传导与疾病诊疗治疗物质代谢调节和细胞信号转导第113页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 比如：一氧化氮-cGMP信号通路是临床上作为治疗心血管疾病靶点，在血管平滑肌细胞中，可溶鸟甘酸环化酶被临近血管上皮细胞生成NO激活，从而催化cGMP生成，它可诱导血管平滑肌松弛，进而血管舒张，一些药品可经过增加NO含量来而增加cGMP含量。物质代谢调节和细胞信号转导第114页生物化学生物化学护理学专业本科教材护理学专业本科教材 cGMP水平还可被磷酸二酯酶调控，所以用于抑制血管磷酸二酯酶药品也可用来增加特定组织血流量。物质代谢调节和细胞信号转导第115页