物质代谢的联系与调节课件.ppt

关于物质代谢的联系与调节第1页，此课件共93页哦1 1、糖代谢与脂类代谢的相互关系、糖代谢与脂类代谢的相互关系2 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系3 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系4 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系第一节第一节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第2页，此课件共93页哦 （1）动物在相对稳定的条件下，物质代）动物在相对稳定的条件下，物质代谢过程相互协调而有节律的进行。谢过程相互协调而有节律的进行。（2）当环境改变时，物质代谢能够适应）当环境改变时，物质代谢能够适应环境，物质代谢要与之相适应，通过调节环境，物质代谢要与之相适应，通过调节实现。实现。由一种平衡状态转换为另一平衡状由一种平衡状态转换为另一平衡状态，以适应环境的需要。态，以适应环境的需要。第3页，此课件共93页哦第一节第一节 物质代谢的目的物质代谢的目的 通过对全部代谢途径进行综合和归纳出通过对全部代谢途径进行综合和归纳出:一、一、生成生成ATPATP 主要方式主要方式?其机理其机理?粗燃料粗燃料 精燃料精燃料第4页，此课件共93页哦 二、二、生成还原辅酶生成还原辅酶 NADPHNADPH2 2 推动合成反应推动合成反应 三、产生生物合成的小分子前体三、产生生物合成的小分子前体 1.1.复杂的代谢途径都具有其生理意义复杂的代谢途径都具有其生理意义 2.2.提供交汇点提供交汇点(中转点中转点)。第5页，此课件共93页哦 第二节第二节 物质代谢的相互联系与转变物质代谢的相互联系与转变 动物体中物质的代谢活动高度的协调，互动物体中物质的代谢活动高度的协调，互相联系的。通过相联系的。通过中间物作为分支点中间物作为分支点把各条途径连把各条途径连结起来。结起来。三羧酸循环处于中心三羧酸循环处于中心的位置的位置;（意义）（意义）显示出是各种显示出是各种物质分解代谢物质分解代谢的共同归宿的共同归宿;是物质代谢是物质代谢相互联系和转变的共同枢纽相互联系和转变的共同枢纽。第6页，此课件共93页哦一、糖代谢与脂代谢之间的联系与转变一、糖代谢与脂代谢之间的联系与转变 糖与脂类的联系最为密切，糖与脂类的联系最为密切，糖可以糖可以转变成脂类。转变成脂类。第7页，此课件共93页哦 1.糖转变成脂类糖转变成脂类 葡萄糖经氧化分解，生成葡萄糖经氧化分解，生成磷酸二羟丙酮及丙磷酸二羟丙酮及丙酮酸酮酸等中间产物等中间产物(交挥点交挥点)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油磷酸甘油 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 脂酰脂酰CoA。-磷酸甘油磷酸甘油+脂酰脂酰CoA 甘油三酯甘油三酯 此外，乙酰此外，乙酰CoA也是合成胆固醇及其衍生物的原料。也是合成胆固醇及其衍生物的原料。磷酸戊糖途径还为脂肪酸、胆固醇合成提供了所需的大磷酸戊糖途径还为脂肪酸、胆固醇合成提供了所需的大量量NADPH。第8页，此课件共93页哦 2.在动物体内，脂肪能否转变成葡萄糖呢在动物体内，脂肪能否转变成葡萄糖呢?答案是，答案是，这种转变是有限度的，这种转变是有限度的，解释解释?脂肪的分解产物脂肪的分解产物:甘油和脂肪酸（偶数、甘油和脂肪酸（偶数、奇数）奇数）（1）甘油）甘油 葡萄糖葡萄糖 (2)奇数脂肪酸奇数脂肪酸 丙酰丙酰CoA (3)丙酸丙酸(反刍动物反刍动物)甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酸琥珀酸 葡萄糖。葡萄糖。可以合成糖，乙酰可以合成糖，乙酰CoA无意义无意义第9页，此课件共93页哦 偶数脂肪酸偶数脂肪酸氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰CoA在动物体内在动物体内则则不能净合成糖，故可以说不能合成。不能净合成糖，故可以说不能合成。其关键问题在于丙酮酸脱氢酶系催化产生乙酰其关键问题在于丙酮酸脱氢酶系催化产生乙酰CoA的反应是不可逆的。的反应是不可逆的。虽然有研究显示，同位素标记的乙酰虽然有研究显示，同位素标记的乙酰CoA碳原碳原子最终掺入到了葡萄糖分子中去，但其前提是必须子最终掺入到了葡萄糖分子中去，但其前提是必须向三羧酸循环中补充如草酰乙酸向三羧酸循环中补充如草酰乙酸等。等。第10页，此课件共93页哦糖代谢与脂类代谢的相互联系糖代谢与脂类代谢的相互联系糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖(植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环-氧化氧化糖异生糖异生TCA第11页，此课件共93页哦二、糖代谢与氨基酸代谢之间的联系与转变二、糖代谢与氨基酸代谢之间的联系与转变 1.糖转变为氨基酸（蛋白质）糖转变为氨基酸（蛋白质）-酮酸酮酸可以作为可以作为“碳架碳架”，转氨基或氨转氨基或氨基化作用基化作用进而转变成进而转变成非必需氨基酸非必需氨基酸。如由如由丙酮酸，丙酮酸，-酮戊二酸和草酰乙酸酮戊二酸和草酰乙酸可可以生成相应的以生成相应的丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。第12页，此课件共93页哦 2.氨基酸转变为糖氨基酸转变为糖 当动物缺乏糖的摄人当动物缺乏糖的摄人(如饥饿如饥饿)时，则体蛋白时，则体蛋白分解加强。分解加强。（1）20种氨基酸中，除种氨基酸中，除赖氨酸和亮氨酸赖氨酸和亮氨酸 （2）通过）通过脱氨基作用脱氨基作用直接或间接经直接或间接经糖异生途糖异生途径中的某径中的某 一中间产物，或者一中间产物，或者TCA某某 一中间产物即一中间产物即可沿糖异生可沿糖异生途径合成糖。途径合成糖。第13页，此课件共93页哦 此外，缺乏糖的充分供应，使细胞的此外，缺乏糖的充分供应，使细胞的能量水平能量水平下降下降，蛋白质生物合成的过程蛋白质生物合成的过程也受影响，因耗能也受影响，因耗能(ATP和和GTP)反应。反应。第14页，此课件共93页哦 三、脂代谢与氨基酸代谢之间的联系与转变三、脂代谢与氨基酸代谢之间的联系与转变 1.氨基酸转变为脂类氨基酸转变为脂类 （1）所有氨基酸，无论是生糖的、生酮的，所有氨基酸，无论是生糖的、生酮的，还是兼生的都可以在动物体内转变成脂肪。还是兼生的都可以在动物体内转变成脂肪。（2）途径）途径:生酮氨基酸生酮氨基酸(需要糖配合需要糖配合)可以通过可以通过 转变成乙酰转变成乙酰CoA之后合成脂肪酸。之后合成脂肪酸。（3）途径）途径:生糖氨基酸生糖氨基酸 再由糖再由糖转变成脂肪的。转变成脂肪的。第15页，此课件共93页哦2.脂肪转变成氨基酸脂肪转变成氨基酸 （1）脂肪酸）脂肪酸 脂肪酸合成氨基酸碳架结构的脂肪酸合成氨基酸碳架结构的可能性不大，可能性不大，机理同脂机理同脂 肪酸转变为糖。肪酸转变为糖。因为当由乙酰因为当由乙酰CoA进入三羧酸循环，再由循环中的中进入三羧酸循环，再由循环中的中间产物形成氨基酸时，消耗了循环中的间产物形成氨基酸时，消耗了循环中的有机酸？有机酸？如无其他来如无其他来源得以补充，反应则不能进行下去。源得以补充，反应则不能进行下去。第16页，此课件共93页哦 植物与微生物细胞中脂肪酸可转变成氨基植物与微生物细胞中脂肪酸可转变成氨基酸酸。在动物细在动物细 胞中缺乏这样的机制。胞中缺乏这样的机制。一般地说，动物组织不易利用脂肪酸合成一般地说，动物组织不易利用脂肪酸合成氨基酸。氨基酸。第17页，此课件共93页哦 （2）甘油）甘油 脂类中的脂类中的甘油是糖异生的原料之一甘油是糖异生的原料之一。由甘油由甘油可以转变成合成非必需氨基酸的可以转变成合成非必需氨基酸的碳骨架碳骨架，即，即-酮酮酸，再由它们直接合成氨基酸。酸，再由它们直接合成氨基酸。第18页，此课件共93页哦 四、核苷酸代谢与其它物质代谢之间的关系四、核苷酸代谢与其它物质代谢之间的关系 1.核酸控制细胞中蛋白质的合成。影响核酸控制细胞中蛋白质的合成。影响细胞的组成成分和代谢类型。细胞的组成成分和代谢类型。第19页，此课件共93页哦 2.核苷酸是核酸的基本组成单位核苷酸是核酸的基本组成单位 3.许多核苷酸在调节代谢中也起着重要许多核苷酸在调节代谢中也起着重要作用。作用。例如，例如，ATP是能量通用货币和转移磷酸是能量通用货币和转移磷酸基团的主要分子，基团的主要分子，UTP参与单糖的转变和多参与单糖的转变和多糖的合成。糖的合成。CTP参与磷脂的合成，参与磷脂的合成，GTP为蛋白质多肽链的生为蛋白质多肽链的生物合成所必需。此外，许多重要的辅酶辅基物合成所必需。此外，许多重要的辅酶辅基第20页，此课件共93页哦 如如尼克酰胺核苷酸和黄素核苷酸尼克酰胺核苷酸和黄素核苷酸都是腺嘌呤核都是腺嘌呤核苷酸衍生物，参与酶的催化作用。苷酸衍生物，参与酶的催化作用。环核苷酸，环核苷酸，如如cAMP，cGMP作为胞内信号分作为胞内信号分子子(第二信使第二信使)参与细胞信号的传导，参与细胞信号的传导，4.核酸的合成也与糖、脂类和蛋白质的代谢密核酸的合成也与糖、脂类和蛋白质的代谢密切相关切相关,糖代谢为核酸合成提供了磷酸核糖糖代谢为核酸合成提供了磷酸核糖(及脱氧及脱氧核糖核糖)和和NADPH还原力。还原力。第21页，此课件共93页哦 5.甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺所携带的甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺所携带的一碳一碳单位以及四氢叶酸等参加嘌呤和嘧啶环的合成，单位以及四氢叶酸等参加嘌呤和嘧啶环的合成，多多种酶和蛋白因子参与了核酸的生物合成种酶和蛋白因子参与了核酸的生物合成(复制和转复制和转录录)，6.糖、脂等燃料分子为核酸生物学功能的实现糖、脂等燃料分子为核酸生物学功能的实现提供了能量保证。提供了能量保证。第22页，此课件共93页哦糖糖类类脂脂类类氨氨基基酸酸和和核核苷苷酸酸之之间间的的代代谢谢联联系系PEP丙酮酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸核糖核糖-5-磷酸磷酸 甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸 甘氨酸甘氨酸丝氨酰丝氨酰苏氨酸苏氨酸半胱氨酸半胱氨酸 氨基酸氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪酰氨酪酰氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸乙醛酸乙醛酸蛋白质蛋白质淀粉、糖原淀粉、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸丙二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖第23页，此课件共93页哦糖分解和糖异生途径中相糖分解和糖异生途径中相对独立的单向反应对独立的单向反应 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶第24页，此课件共93页哦 第三节第三节 高等动物调节的一般原理高等动物调节的一般原理 一、代谢调节的实质一、代谢调节的实质 为了适应环境的变化，动物机体进化出了为了适应环境的变化，动物机体进化出了随时随时可以改变各个代谢途径的速度和代谢中间物浓度，可以改变各个代谢途径的速度和代谢中间物浓度，使其由一种恒态转变为另一种新的恒态，使其由一种恒态转变为另一种新的恒态，这是通过这是通过代谢的调节来完成的。代谢的调节来完成的。第25页，此课件共93页哦二、高等动物调节的方式二、高等动物调节的方式（1）细胞水平代谢调控）细胞水平代谢调控 （2）激素水平调控）激素水平调控（3）神经调控）神经调控 三者之间有联系，三者之间有联系，细胞水平是基础，细胞水平是基础，后两者通过此实现调节。后两者通过此实现调节。第26页，此课件共93页哦 （一）细胞水平代谢调节（一）细胞水平代谢调节 酶的区室化酶的区室化(保证保证)（compartmentation）生物）生物膜结膜结构把细胞分为许多区域，称为酶的区室化。构把细胞分为许多区域，称为酶的区室化。意义：意义：把不同代谢途径的酶系都固定地分布在不同把不同代谢途径的酶系都固定地分布在不同的区域中，为代谢调节提供了方便的条件的区域中，为代谢调节提供了方便的条件,保证有序保证有序。第27页，此课件共93页哦 调控实质上是对酶活性的调控调控实质上是对酶活性的调控 主要是通过细胞内某些物质浓度的改主要是通过细胞内某些物质浓度的改 变，来改变某些酶的变，来改变某些酶的活性或含量活性或含量，从而改，从而改 变代谢途径的速度。有两种方式变代谢途径的速度。有两种方式：酶分子结构调控（快速调控）酶分子结构调控（快速调控）酶含量调控（慢速调节）酶含量调控（慢速调节）第28页，此课件共93页哦 酶量的控制酶量的控制（不介绍）（不介绍）细胞内的酶活性一般与其含量呈正相关。细胞内的酶活性一般与其含量呈正相关。酶的合成与降解酶的合成与降解的相对速率控制着细胞内酶的相对速率控制着细胞内酶的含量。的含量。酶蛋白生物合成可在其酶蛋白生物合成可在其基因的转录水平基因的转录水平和翻译水平上调控和翻译水平上调控。多种调节信号影响酶蛋。多种调节信号影响酶蛋白基因的表达。白基因的表达。第29页，此课件共93页哦（二）激素水平调节（二）激素水平调节 1.激素激素 高等动物体内分化出了一些特殊的组织和高等动物体内分化出了一些特殊的组织和细胞，专门产生各种细胞，专门产生各种称为激素（称为激素（hormone）的化学信的化学信号分子号分子，形成内分泌系统。形成内分泌系统。协调全身各个组织、细胞之间代谢的机制。使协调全身各个组织、细胞之间代谢的机制。使整个动整个动物作为一个整体物作为一个整体，对内外环境的变化做出快速、准确对内外环境的变化做出快速、准确的反应的反应。第30页，此课件共93页哦2.激素分两类激素分两类 (1)蛋白质或氨基酸的衍生物，蛋白质或氨基酸的衍生物，如胰岛素、肾如胰岛素、肾上腺素、胰高血糖素等。上腺素、胰高血糖素等。(2)类固醇或脂肪酸的衍生物，类固醇或脂肪酸的衍生物，如雌激素、前如雌激素、前列腺素。列腺素。激素与特异受体结合，引起细胞内代谢的改激素与特异受体结合，引起细胞内代谢的改变，产生生理效应。变，产生生理效应。第31页，此课件共93页哦（三）整体水平调节（三）整体水平调节 动物机体怎样进行动物机体怎样进行整体水平的调节呢整体水平的调节呢？动物在应激情况、疾病等复杂的情况下，动物在应激情况、疾病等复杂的情况下，为了适应内外环境的多变，在高等动物出为了适应内外环境的多变，在高等动物出现了现了神经和内分泌，神经和内分泌，N、激素如、激素如何实现对代谢途径的调节？何实现对代谢途径的调节？（对生理的调节都能感觉到，对生化代谢？）（对生理的调节都能感觉到，对生化代谢？）接另的课件（2011.10.25）第32页，此课件共93页哦1.共价修饰调节共价修饰调节 酶酶蛋蛋白白分分子子中中的的某某些些基基团团可可以以在在其其他他酶酶的的催催化化下下发发生生共共价价修修饰饰，从从而而导导致致酶酶活活性性的的改改变，称为变，称为共价修饰调节。共价修饰调节。共共价价修修饰饰调调节节也也是是体体内内快快速速调调节节代代谢谢活活动的一种重要的方式。动的一种重要的方式。（如发现狼，在我们家畜生产上运输一车动物，新环境、热、拥挤等对动物都是不利的）（如发现狼，在我们家畜生产上运输一车动物，新环境、热、拥挤等对动物都是不利的）98 第33页，此课件共93页哦 共价修饰酶共价修饰酶通常在两种不同的酶的催化通常在两种不同的酶的催化下发生下发生修饰或去修饰修饰或去修饰，从而引起酶分子在，从而引起酶分子在有活性有活性形式与无活性形式与无活性形式之间进行相互转变形式之间进行相互转变。最常见的共价修饰方式有：最常见的共价修饰方式有：磷酸化磷酸化-脱磷酸脱磷酸化化，-SH-、-S-S-，乙酰化，乙酰化-脱乙酰化等脱乙酰化等。控制代谢途径，犹如长河中的一个闸门控制代谢途径，犹如长河中的一个闸门 2.共价修饰的机制共价修饰的机制第34页，此课件共93页哦3共价修饰调节的方式共价修饰调节的方式 共价修饰调节一般与激素的调节共价修饰调节一般与激素的调节相联系，其调节方式为相联系，其调节方式为级联反应（酶级联反应（酶级串联）。级串联）。第35页，此课件共93页哦第36页，此课件共93页哦第二节第二节 代谢调节信号的细胞传导机制代谢调节信号的细胞传导机制一一.信号分子信号分子二二.受体受体 受体的概念受体的概念 受体的特点受体的特点 受体的类型受体的类型三三.细胞信号的传导系统细胞信号的传导系统第37页，此课件共93页哦信号分子信号分子 激素、神经递质激素、神经递质是多细胞的高等动物赖以调节细胞是多细胞的高等动物赖以调节细胞代谢活动的重要信号分子。代谢活动的重要信号分子。蛋白类激素：蛋白类激素：胰岛素、胰高血糖素、促肾上腺皮胰岛素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素等；质激素等；氨基酸类小分子激素：氨基酸类小分子激素：肾上腺素、去甲肾上腺素肾上腺素、去甲肾上腺素和甲状腺激素等；和甲状腺激素等；类固醇性激素：类固醇性激素：睾酮、雌二醇；睾酮、雌二醇；第38页，此课件共93页哦脂肪酸衍生物：脂肪酸衍生物：前列腺素激素等；前列腺素激素等；神经递质：神经递质：乙酰胆碱、乙酰胆碱、-氨基丁酸和氨基丁酸和5-羟色胺等；羟色胺等；生长因子：生长因子：如类胰岛素生长因子、上皮生长因子；如类胰岛素生长因子、上皮生长因子；细胞因子：细胞因子：如白细胞介素，干扰素和肿瘤坏死因子等。如白细胞介素，干扰素和肿瘤坏死因子等。信号分子也常被称为信号分子也常被称为配体（配体（ligand）。）。配体是信息的配体是信息的载体，属于载体，属于第一信使第一信使。第39页，此课件共93页哦 大部分信号分子大部分信号分子并不进入细胞内，并不进入细胞内，而是与它们的靶而是与它们的靶组织、靶细胞质膜上特异的受体结合，然后引起细胞内组织、靶细胞质膜上特异的受体结合，然后引起细胞内一系列的生物化学变化，改变细胞的代谢，一系列的生物化学变化，改变细胞的代谢，引起生理效引起生理效应；应；只有少部分只有少部分疏水的信号分子疏水的信号分子可以直接穿越细胞质可以直接穿越细胞质膜进入细胞内，与胞浆内或核内的受体结合，膜进入细胞内，与胞浆内或核内的受体结合，引起生引起生理效应理效应。第40页，此课件共93页哦 受体受体(receptor)：指细胞膜上或细胞指细胞膜上或细胞内能识别信号分子（激素、神经递质、毒内能识别信号分子（激素、神经递质、毒素、药物、抗原和其他细胞黏附分子）并素、药物、抗原和其他细胞黏附分子）并与之结合的生物大分子。与之结合的生物大分子。绝大部分受体是蛋白质，少数是糖脂。绝大部分受体是蛋白质，少数是糖脂。（一）受体的概念（一）受体的概念第41页，此课件共93页哦 1.1.可以专一性地与其相应的配体可逆结合。可以专一性地与其相应的配体可逆结合。两两者在空间结构上必定有高度互补的区域以利于这者在空间结构上必定有高度互补的区域以利于这种结合，种结合，氢键、离子键、范德瓦尔力和疏水力氢键、离子键、范德瓦尔力和疏水力是受是受体与配体间相互作用的主要非共价键。体与配体间相互作用的主要非共价键。2.2.受体与配体之间存在高亲和力受体与配体之间存在高亲和力，其解离常数其解离常数通常达到通常达到1010-11-111010-9-9mol/Lmol/L。3.3.受体与配体两者结合后可以通过第二信使受体与配体两者结合后可以通过第二信使（second messengersecond messenger），如），如cAMPcAMP，cGMPcGMP，IP3IP3，CaCa2+2+等等引发细胞内的生理效应。引发细胞内的生理效应。（二）受体的特点（二）受体的特点第42页，此课件共93页哦型为配体门控通道型型为配体门控通道型型为型为G G蛋白偶联型蛋白偶联型型是酪氨酸激酶型型是酪氨酸激酶型型是型是DNADNA转录调节型转录调节型（三）受体的分类（三）受体的分类第43页，此课件共93页哦型为配体门控通道型型为配体门控通道型 这类受体一般是快速反应的神经递质受体，如这类受体一般是快速反应的神经递质受体，如乙酰胆碱受乙酰胆碱受体和体和-氨基丁酸受体。氨基丁酸受体。它们位于膜上，直接与离子通道相连，它们位于膜上，直接与离子通道相连，控制着离子进出的大门。在配体与受体结合后的控制着离子进出的大门。在配体与受体结合后的数毫秒内就可引数毫秒内就可引起细胞膜对离子通透性的改变，继而引起膜电位的改变。起细胞膜对离子通透性的改变，继而引起膜电位的改变。（不介绍（不介绍）第44页，此课件共93页哦 包括很多位于膜上的激素受体，包括很多位于膜上的激素受体，如如肾上腺素受体。肾上腺素受体。它们须通过它们须通过G G蛋白蛋白的参与控制第二信使的产生或离子通的参与控制第二信使的产生或离子通道的效应。道的效应。（重点（重点)型为型为G G蛋白偶联型蛋白偶联型第45页，此课件共93页哦 这类受体最大特点是本身就具有这类受体最大特点是本身就具有酪酪氨酸激酶氨酸激酶的活性。因此的活性。因此受体可以直接调受体可以直接调节细胞内效应蛋白的磷酸化过程，进而节细胞内效应蛋白的磷酸化过程，进而引发生理效应。引发生理效应。如如生长因子受体生长因子受体就属于这一类。就属于这一类。型是酪氨酸激酶型型是酪氨酸激酶型第46页，此课件共93页哦 此类受体存在于胞浆中或核内。这类此类受体存在于胞浆中或核内。这类受体的激活直接受体的激活直接影响影响DNADNA的转录和特定基的转录和特定基因的表达。因的表达。其效应过程比较长，甚至要其效应过程比较长，甚至要数天，如雌二醇的受体。数天，如雌二醇的受体。型是型是DNADNA转录调节型转录调节型第47页，此课件共93页哦二、细胞信号的传导系统二、细胞信号的传导系统 、型型三种类型受体有关的细胞信号传导系统三种类型受体有关的细胞信号传导系统及其机制。（及其机制。（不介绍。自学）不介绍。自学）1.G1.G蛋白偶联型受体系统蛋白偶联型受体系统 G G蛋白蛋白 cAMP-cAMP-蛋白激酶蛋白激酶A A途径途径 蛋白激酶蛋白激酶C C途径途径 IP3-Ca IP3-Ca2+2+/钙调蛋白激酶途径钙调蛋白激酶途径第48页，此课件共93页哦G G蛋白蛋白 G G蛋白的全称为蛋白的全称为GTPGTP结合调节蛋白，广泛存在于结合调节蛋白，广泛存在于各种组织的各种组织的细胞膜上细胞膜上。它在。它在细胞膜上的受体与细胞细胞膜上的受体与细胞内的效应酶或效应蛋白之间起中介的作用，内的效应酶或效应蛋白之间起中介的作用，参与细参与细胞信号的传导过程。胞信号的传导过程。（1）种类：）种类：G蛋白有十多种，结构上还是功能上蛋白有十多种，结构上还是功能上都有许多共性，所有的都有许多共性，所有的G蛋白都是膜蛋白。蛋白都是膜蛋白。第49页，此课件共93页哦 （2 2）结构：）结构：由由、和和三种亚基三种亚基组成的三聚体，其中组成的三聚体，其中和和通常紧密结通常紧密结合成合成/二聚体。二聚体。（共性）共性）（3 3）差别：差别：不同不同G G蛋白的差别主要表蛋白的差别主要表现在它们有不同的现在它们有不同的亚基上。亚基上。第50页，此课件共93页哦 G G蛋白的蛋白的-亚基有亚基有GTPGTP或或GDPGDP结合位点，结合位点，并具有并具有GTPGTP酶的活性。酶的活性。（4）非活性状态）非活性状态 非活化状态的非活化状态的G G蛋白的蛋白的-亚基与亚基与GDPGDP结合，结合，并与并与/亚基二聚体有高亲合性，结合在一亚基二聚体有高亲合性，结合在一起。起。第51页，此课件共93页哦（5）活化的状态）活化的状态 当激素与受体结合后，当激素与受体结合后，与受体相与受体相连的连的G G蛋白蛋白-亚基释放出亚基释放出GDPGDP，改为结，改为结合合GTPGTP，并立即与，并立即与/-/-亚基二聚体分亚基二聚体分离，转变为活化的状态。离，转变为活化的状态。第52页，此课件共93页哦 结合结合GTPGTP的活化的的活化的-亚基再激活膜上的效应酶。亚基再激活膜上的效应酶。n在在-亚基完成了这一传达信息的任务之后，由于亚基完成了这一传达信息的任务之后，由于它本身具有它本身具有GTPGTP酶的活性酶的活性，可释放，可释放PiPi，GTPGTP又转变成又转变成GDPGDP，结合，结合GDPGDP的的-亚基又与亚基又与/-/-亚基二聚体再结合，亚基二聚体再结合，恢复恢复G G蛋白的非活性状态。蛋白的非活性状态。第53页，此课件共93页哦 G G蛋白对于效应酶，如腺苷酸环化酶（蛋白对于效应酶，如腺苷酸环化酶（adenylate adenylate cyclasecyclase，ACAC）的作用可以有激活和抑制两种情形，因而可把）的作用可以有激活和抑制两种情形，因而可把G G蛋白分为蛋白分为激活型（激活型（GsGs）和抑制型（）和抑制型（GiGi）。相应的，其）。相应的，其-亚基可亚基可分为分为ss和和ii。G蛋白的作用过程简单表示如下：蛋白的作用过程简单表示如下：第54页，此课件共93页哦与与G G蛋白相偶联的受体通常是一条肽链形成的过膜蛋白，蛋白相偶联的受体通常是一条肽链形成的过膜蛋白，有七段有七段-螺旋往返于质膜的脂质双层中：螺旋往返于质膜的脂质双层中：第55页，此课件共93页哦 例如，当例如，当-肾上腺素与其受体结合肾上腺素与其受体结合后，有后，有GTP参与，参与，GS蛋白激活。蛋白激活。(6)s激活腺苷酸环化酶（效应酶），激活腺苷酸环化酶（效应酶），由由s激活腺苷酸环化酶，使胞内的大量激活腺苷酸环化酶，使胞内的大量ATP转变为转变为cAMP，并释放，并释放PPi。第56页，此课件共93页哦G蛋白对于的效应酶，腺苷酸环化酶也有激活和抑制两种情蛋白对于的效应酶，腺苷酸环化酶也有激活和抑制两种情形，腺苷酸环化酶激活后，其作用如下，形，腺苷酸环化酶激活后，其作用如下，cAMP的合成与分的合成与分解：解：第57页，此课件共93页哦 cAMP进一步活化进一步活化 蛋白激酶使蛋白激酶使一个或多个代谢过程，如肾上限素、一个或多个代谢过程，如肾上限素、胰岛素作用机理。胰岛素作用机理。cAMP是在是在50年代研究肾上腺素年代研究肾上腺素激活磷酸化酶，促激活磷酸化酶，促进进糖原分解糖原分解的机制的机制时认识到的，是人时认识到的，是人们最早知道的们最早知道的第二第二信使信使。第58页，此课件共93页哦 cAMP-cAMP-蛋白激酶蛋白激酶A A途径途径 是了解比较清楚的与是了解比较清楚的与G蛋白偶联型受体蛋白偶联型受体系统系统有关的途径，即有关的途径，即cAMP-PKA（protein kinase A)途径。途径。1 1组成组成（1 1）第一信使）第一信使 通过这一途径传递信号的第一信使主要有儿茶酚胺类激通过这一途径传递信号的第一信使主要有儿茶酚胺类激素、胰高血糖素、腺垂体的激素、下丘脑激素、甲状旁腺素、胰高血糖素、腺垂体的激素、下丘脑激素、甲状旁腺素、降钙素、前列腺素等。素、降钙素、前列腺素等。第59页，此课件共93页哦（2 2）受体）受体：属于：属于G G蛋白偶联型膜受体。蛋白偶联型膜受体。（3 3）G G蛋蛋白白：位位于于细细胞胞膜膜上上，是是由由，三三种种亚亚基基构构成成的的三三聚聚体体。主主要要有有激激活活型型的的GsGs和抑制型的和抑制型的GiGi两种。两种。（4 4）腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶（ACAC）：存存在在于于细细胞胞膜膜上上，可可接接受受G G蛋蛋白白的的信信号号而而被被激激活活，催催化化ATPATP转转化化为为cAMPcAMP，导致细胞内，导致细胞内cAMPcAMP浓度升高。浓度升高。第60页，此课件共93页哦（5 5）蛋白激酶）蛋白激酶A A（PKAPKA）这个酶的非活性形式是由四个亚基组成的四这个酶的非活性形式是由四个亚基组成的四聚体，两个同样的调节亚基（聚体，两个同样的调节亚基（R R）和两个同样的催化）和两个同样的催化亚基（亚基（C C）。）。当当4 4分子分子cAMPcAMP结合到两个调节亚基的结合部位时，结合到两个调节亚基的结合部位时，此四聚体解离成两部分，即结合有此四聚体解离成两部分，即结合有cAMPcAMP的调节亚基二的调节亚基二聚体和具有催化活性的两个分离的催化亚基。聚体和具有催化活性的两个分离的催化亚基。第61页，此课件共93页哦蛋白激酶蛋白激酶A A被被cAMPcAMP激活激活 接着催化亚基使胞内多种蛋白酶磷酸化而激活，引起接着催化亚基使胞内多种蛋白酶磷酸化而激活，引起生理效应。生理效应。第62页，此课件共93页哦 催化亚基使胞内催化亚基使胞内许多蛋白酶磷酸化许多蛋白酶磷酸化而激而激活，引起生理效应。活，引起生理效应。第63页，此课件共93页哦 如蛋白激酶如蛋白激酶（protein kinase，PK)能将能将ATP分子上的分子上的 磷酸转移磷酸转移到蛋到蛋白质的白质的Ser，Thr,Tyr(L)残基上，使蛋白质残基上，使蛋白质磷酸化的酶。磷酸化的酶。磷蛋白磷酸酶可催化该反应的逆过程磷蛋白磷酸酶可催化该反应的逆过程修饰代谢途径中的酶，共价修饰调节修饰代谢途径中的酶，共价修饰调节第64页，此课件共93页哦蛋白激酶与磷蛋白磷酸酶的作用蛋白激酶与磷蛋白磷酸酶的作用不介绍第65页，此课件共93页哦 （1）激素与受体结合，激素与受体结合，G蛋白激活，蛋白激活，转变为活化转变为活化的状态。的状态。（2）激活效应酶）激活效应酶 （3）cAMP-PKA途径途径 代谢途径中的酶活性发生变化，使代谢途径的代谢途径中的酶活性发生变化，使代谢途径的速度发生变化而适应环境。速度发生变化而适应环境。肾上腺素作用于肌细胞受体导致肌糖原分解肾上腺素作用于肌细胞受体导致肌糖原分解就是一个典型的例子。就是一个典型的例子。故应激情况下，经过以下过程故应激情况下，经过以下过程第66页，此课件共93页哦以上理论全部体现于图中以上理论全部体现于图中2信号传递过程信号传递过程第67页，此课件共93页哦图图 12 4 肌糖原分解反对级联放大过程肌糖原分解反对级联放大过程 应激生理生化表现，生产上外调猪、牛等应激生理生化表现，生产上外调猪、牛等第68页，此课件共93页哦2 2信号传递过程信号传递过程 H+R GSACcAMPPKA 酶蛋白磷酸化酶蛋白磷酸化引起生理效应引起生理效应n肾上腺素作用于肌细胞受体导致肌糖原分解就是一肾上腺素作用于肌细胞受体导致肌糖原分解就是一个典型的例子：个典型的例子：第69页，此课件共93页哦如通知、凝血放大效应第70页，此课件共93页哦n 激素携带的胞外信息经由激素携带的胞外信息经由cAMP传达到胞内，传达到胞内，再由再由PKA继续向下传递，将较弱的胞外信号通过继续向下传递，将较弱的胞外信号通过一个酶促的酶活性的级联放大（一个酶促的酶活性的级联放大（cascade effect）系统逐级放大，对于动物保全生命具有重）系统逐级放大，对于动物保全生命具有重要的生物学意义。要的生物学意义。使细胞在短时间内作出快速应答反应。这对于在应激状态下，争取时间逃跑或者战斗使细胞在短时间内作出快速应答反应。这对于在应激状态下，争取时间逃跑或者战斗以保全生命有重要的生物学意义。当应激的条件消除时，以保全生命有重要的生物学意义。当应激的条件消除时，cAMP又可以很快被磷酸又可以很快被磷酸二酯酶（二酯酶（phosphodiesterase，PDE）水解，开环而灭活。）水解，开环而灭活。第71页，此课件共93页哦 介绍这介绍这第72页，此课件共93页哦ncAMP信号转导系统n配体 n ATP n受体 G蛋白 腺苷酸环化酶 n （AC）cAMPn 效应 PKA（依赖cAMP蛋白激酶）n （cAMP dependent protein kinase）n 第73页，此课件共93页哦习题习题:1.依赖于cAMP的蛋白激酶激酶A途径已了途径已了解解得比较清楚，这是与G蛋白偶联型受体系统有关的细胞信号转导途径。蛋白激酶A是处于途径上游处的关键酶。简述这个酶的激活机制。2.举两例说明酶的活性具有可调节性。第74页，此课件共93页哦3.磷脂酰肌醇二磷酸（PIP）被磷脂酶C催化水解生成甘油二酯（DG）和三磷酸肌醇（IP）。简述它们作为第二信使如何以不同的方式向细胞内传导代谢信息的。(南农)第75页，此课件共93页哦n除除cAMPPKA外，外，还存在环鸟苷酸第二信使系还存在环鸟苷酸第二信使系统，统，即即cGMP蛋白激酶蛋白激酶G（PKG）途径。）途径。G蛋白蛋白可激活鸟苷酸环化酶使可激活鸟苷酸环化酶使GTP生成生成cGMP，后者再，后者再激活激活PKG而发生效应。研究发现此途径与而发生效应。研究发现此途径与cAMPPKA途径机制相似，甚至有部分功能交叉，但详细途径机制相似，甚至有部分功能交叉，但详细的机制尚不清楚。的机制尚不清楚。第76页，此课件共93页哦以下不介绍，如果做精品课程以下不介绍，如果做精品课程以下删去以下删去通过以上过程总结激素作用特点通过以上过程总结激素作用特点 .靶细胞（靶组织）靶细胞（靶组织）.组织特异性组织特异性.放大效应放大效应 放大效应优势，如凝血、应激、动物放大效应优势，如凝血、应激、动物环境环境第77页，此课件共93页哦 蛋白激酶蛋白激酶C C途径途径 1 1组成组成（1 1）第一信使：）第一信使：通过此途径传递信号的第一信使主要有：通过此途径传递信号的第一信使主要有：激素激素：胰岛素、：胰岛素、-肾上腺素等。肾上腺素等。神经递质神经递质：乙酰胆碱、：乙酰胆碱、5-5-羟色胺等。羟色胺等。（2 2）受受体体：为为G G蛋蛋白白偶偶联联型型受受体体，也也可可为为单单跨跨膜膜-螺螺旋旋型型受受体。体。（3 3）G G蛋蛋白白：也也是是由由，三三种种亚亚基基构构成成的的三三聚聚体体，为为GpGp型，其激活机制与前述型，其激活机制与前述G G蛋白相同。蛋白相同。第78页，此课件共93页哦（4 4）磷脂酶）磷脂酶C C：磷磷脂脂酶酶C C将将质质膜膜上上的的磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇二二磷磷酸酸（PIPPIP2 2）水解成三磷酸肌醇（）水解成三磷酸肌醇（IPIP3 3）和）和DGDG。第79页，此课件共93页哦（5 5）第第二二信信使使：为为DGDG ，脂脂溶溶性性的的DGDG在在膜膜上上累累积积并并使使紧紧密密结结合合在在膜膜上上的的无无活活性性的的蛋蛋白白激激酶酶C C（PKCPKC）活活化化。PKCPKC活活化化后后使使大大量量底底物物蛋蛋白白的的丝丝氨氨酸酸或或苏苏氨氨酸酸的羟基磷酸化。的羟基磷酸化。2信号传递过程信号传递过程H+R GS磷脂酶磷脂酶CDGPKC底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸的羟基磷酸化底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸的羟基磷酸化引起生理效应引起生理效应第80页，此课件共93页哦DGDG可通过三个途径终止作为第二信使的作用可通过三个途径终止作为第二信使的作用DGDG被被DGDG激酶磷酸化生成磷脂酸，再参与肌醇磷脂的激酶磷酸化生成磷脂酸，再参与肌醇磷脂的合成。合成。在在DGDG脂酶作用下，水解成单脂酰甘油，进而分解脂酶作用下，水解成单脂酰甘油，进而分解产生出花生四烯酸和甘油等。产生出花生四烯酸和甘油等。在脂酰在脂酰CoACoA转移酶的作用下，转移酶的作用下，DGDG与其他脂肪酸又可以与其他脂肪酸又可以合成甘油三酯。合成甘油三酯。第81页，此课件共93页哦 IP3-Ca IP3-Ca2+2+/钙调蛋白激酶途径钙调蛋白激酶途径 n在这个途径中，在这个途径中，IP3IP3和和CaCa2+2+都是它的第二信使。都是它的第二信使。nIP3IP3与与DGDG同是同是PIP2P