激素生物膜精选课件.ppt

关于激素生物膜关于激素生物膜第一页，本课件共有54页一、激素的定义一、激素的定义1904 年提出，年提出，是生物体内特殊组织或腺体产生的，直接是生物体内特殊组织或腺体产生的，直接分泌到体液中，随着体液分送到特定作用部位，对某些分泌到体液中，随着体液分送到特定作用部位，对某些靶细胞具有刺激作用，从而引起特殊的激动效应的一群靶细胞具有刺激作用，从而引起特殊的激动效应的一群微量的有机化合物微量的有机化合物；是生物体内的；是生物体内的“化学讯息化学讯息”，在机，在机体的代谢过程或生理过程起调控作用；体的代谢过程或生理过程起调控作用；第二页，本课件共有54页 激素的来源：激素的来源：激素有内分泌细胞制造的。人体内内分泌细胞有激素有内分泌细胞制造的。人体内内分泌细胞有群居和散住群居和散住两两种。种。群居的内分泌细胞形成群居的内分泌细胞形成 分泌腺，如脑壳里的脑垂体，脖子分泌腺，如脑壳里的脑垂体，脖子前部的甲状腺、甲状旁腺，腹部的肾上腺、胰岛、卵巢、睾前部的甲状腺、甲状旁腺，腹部的肾上腺、胰岛、卵巢、睾丸。丸。散住的如胃肠粘膜中有胃肠激素细胞，丘脑下部分泌肽类激散住的如胃肠粘膜中有胃肠激素细胞，丘脑下部分泌肽类激素的细胞等。素的细胞等。第三页，本课件共有54页根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类（1）含含氮氮激激素素：包包括括蛋蛋白白质质激激素素、多多肽肽激激素素、氨氨基基酸酸衍衍生生物物激激素素等等，常常由由脑脑垂垂体体、甲甲状状旁旁腺腺、胰胰岛岛等等分分泌泌多多肽肽或或蛋蛋白白质质类类激激素素；由由甲甲状状腺腺分分泌泌的的甲甲状状腺腺素素及及肾肾上上腺腺髓髓质质分分泌泌的的肾肾上上腺腺素素为为氨基酸的衍生物。氨基酸的衍生物。（2）固固醇醇类类激激素素：性性腺腺、胎胎盘盘、肾肾上上腺腺皮皮质质分分泌泌的的激激素素大大多多数数是固醇类激素；是固醇类激素；（3）脂脂肪肪酸酸衍衍生生物物激激素素：主主要要由由生生殖殖系系统统及及其其它它组组织织分分泌泌产产生，例如前列腺素。生，例如前列腺素。在在生生物物激激素素中中，动动物物激激素素最最为为重重要要。植植物物激激素素主主要要为为植植物物生生长长调节剂。调节剂。二、激素的分类二、激素的分类第四页，本课件共有54页三、激素的合成与分泌三、激素的合成与分泌3.1 合成途径：合成途径：（1）由激素的结构基因通过转录与翻译形成）由激素的结构基因通过转录与翻译形成（2）通过胞内存在的酶系催化合成）通过胞内存在的酶系催化合成3.2 分泌分泌（1）蛋白和肽类激素的生物合成与一般蛋白质合成一样，经由基因的转）蛋白和肽类激素的生物合成与一般蛋白质合成一样，经由基因的转录和翻译。合成后保存于高尔基体的小颗粒内，在适当条件下释放出来。录和翻译。合成后保存于高尔基体的小颗粒内，在适当条件下释放出来。（2）固醇类与脂肪酸衍生物激素多在分泌细胞内经过一系列酶促反）固醇类与脂肪酸衍生物激素多在分泌细胞内经过一系列酶促反应生成。应生成。第五页，本课件共有54页4.1 4.1 氨基酸衍生物激素氨基酸衍生物激素-甲状腺素甲状腺素甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内70-80%的碘富集在其中。的碘富集在其中。在在甲甲状状腺腺过过氧氧化化物物酶酶、H2O2作作用用下下，碘碘离离子子被被氧氧化化成成活活性性碘碘，进进而而与与甲甲状状腺腺球球蛋蛋白白中中的的酪酪氨氨酸酸残残基基作作用用产产生生一一碘碘酪酪氨氨酸酸残残基基，进进而而产产生生3,5-二二碘碘酪酪氨氨酸酸残残基基。碘碘化化酪酪氨氨酸酸残残基基之之间间进进一一步步反反应应，并并通通过过甲甲状状腺腺球球蛋蛋白白的的水水解解形成形成T3与与T4。甲甲状状腺腺所所分分泌泌的的激激素素主主要要是是甲甲状状腺腺素素(T4)和和少少量量的的三三碘碘甲甲腺腺原原氨氨酸酸(T3)。T4活活性性低低、起起效效较较慢慢，但但持持续续时时间间长长；T3活活性性高高、起起效效快快，但但持持续续时时间间短短。二二者者的的结结构构如下：如下：三碘甲状腺原氨酸三碘甲状腺原氨酸(T3)甲状腺素甲状腺素(T4)四、重要激素举例四、重要激素举例第六页，本课件共有54页甲状腺激素甲状腺激素生理功能生理功能在在甲甲状状腺腺素素的的合合成成中中，碘碘化化过过程程并并不不是是发发生生在在游游离离的的酪酪氨氨酸酸上上，而是而是甲状腺球蛋白分子中的酪氨酸残基甲状腺球蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应；发生碘化反应；甲状腺球蛋白中含有约甲状腺球蛋白中含有约120个酪氨酸残基；个酪氨酸残基；主主要要是是促促进进糖糖、脂脂及及蛋蛋白白质质的的代代谢谢；促促进进机机体体的的生生长长发发育育和和组组织织分分化化；对对中中枢枢神神经经系系统统、循循环环系系统统、造造血血过过程程、肌肌肉肉活活动及智力和体质的发育等均有显著作用。动及智力和体质的发育等均有显著作用。幼幼年年动动物物若若甲甲状状腺腺机机能能减减退退或或切切除除甲甲状状腺腺时时，将将引引起起发发育育迟迟缓缓，身身材材矮小，行动呆笨而缓慢；矮小，行动呆笨而缓慢；成成年年动动物物甲甲状状腺腺机机能能减减退退时时，出出现现厚厚皮皮病病，心心搏搏减减慢慢，基基础础代代谢谢降降低，性机能低下。低，性机能低下。反反之之，甲甲状状腺腺机机能能亢亢进进，动动物物眼眼球球突突出出，心心跳跳加加快快，基基础础代代谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高，表现为神经过敏等。谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高，表现为神经过敏等。第七页，本课件共有54页4.1 4.1 氨基酸衍生物激素氨基酸衍生物激素-肾上腺素肾上腺素酪氨酸酪氨酸 多巴多巴 多巴胺多巴胺肾上腺素肾上腺素 去甲肾上腺素去甲肾上腺素酪氨酸酪氨酸羟化酶羟化酶芳香族芳香族L-氨氨基酸脱羧酶基酸脱羧酶多巴胺多巴胺-羟化酶羟化酶苯乙醇胺苯乙醇胺-N-转甲基酶转甲基酶第八页，本课件共有54页肾肾上上腺腺分分为为髓髓质质和和皮皮质质两两部部分分。髓髓质质分分泌泌肾肾上上腺腺素素和和少少量量去去甲甲肾肾上上腺腺素素。去去甲甲肾肾上上腺腺素素主主要要由由交交感感神神经经末末梢梢分分泌泌。他他们们也也是是酪氨酸的衍生物。酪氨酸的衍生物。肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。作用。肾上腺素主要是调节糖代谢肾上腺素主要是调节糖代谢,它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖含量。增加血糖含量。还能促进蛋白质、氨基酸以及脂肪的分解。还能促进蛋白质、氨基酸以及脂肪的分解。肾上腺素的生理功能肾上腺素的生理功能第九页，本课件共有54页 由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃肠粘膜以及胸腺等由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各样分泌的激素属于多肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各样的功能。的功能。4.2 多肽及蛋白质激素多肽及蛋白质激素第十页，本课件共有54页垂垂体体在在神神经经系系统统的的控控制制下下，起起调调节节体体内内各各种种内内分分泌泌腺腺作作用用。垂垂体体可可分分为为前前叶叶、中中叶叶和和后后叶叶三三个个部部分分，由由垂垂体体柄柄与与下下丘丘脑脑链接。脑垂体分泌的激素共有链接。脑垂体分泌的激素共有10多种。多种。生长激素（生长激素（GH）促甲状腺素（促甲状腺素（TSH）促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTH）催乳素（催乳素（LTH）促卵泡素（促卵泡素（FSH）黄体生成素（黄体生成素（LH）促黑色细胞素（促黑色细胞素（MSH）催产素、加压素催产素、加压素垂垂体体前前叶叶和和中中叶叶能能够够合合成成激激素素，后后叶叶只只能能存存储储和和分分泌泌激激素素。后后叶叶所所分分泌的激素由下丘脑合成，再由血液带到后叶。泌的激素由下丘脑合成，再由血液带到后叶。多肽及蛋白质激素垂体激素第十一页，本课件共有54页下丘脑所分泌的激素主要包括一些释放激素（或下丘脑所分泌的激素主要包括一些释放激素（或释放因子）和释放抑制激素释放因子）和释放抑制激素。下丘脑激素经垂体门静脉到达脑垂体，控制促甲状腺下丘脑激素经垂体门静脉到达脑垂体，控制促甲状腺激素、促性腺激素、促肾上腺皮质激素及生长激素的激素、促性腺激素、促肾上腺皮质激素及生长激素的分泌。分泌。多肽及蛋白质激素下丘脑激素第十二页，本课件共有54页促甲状腺素释放激素（促甲状腺素释放激素（TRH）促肾上腺皮质激素释放激素（促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）促卵泡素释放激素（促卵泡素释放激素（FRH）促黄体生成素释放激素（促黄体生成素释放激素（LRH）生生长长素素释释放放激激素素（GRH），生生长长素素释释放放抑抑制制激激素素（GRIH）促黑色细胞激素释放激素（促黑色细胞激素释放激素（MRH）促黑色细胞激素抑制释放激素（促黑色细胞激素抑制释放激素（MRIH）催催乳乳素素释释放放激激素素（PRH），催催乳乳素素释释放放抑抑制制激激素（素（PRIH）第十三页，本课件共有54页（1 1）胰岛素：胰岛是胰脏的内分泌组织。人的胰岛素：胰岛是胰脏的内分泌组织。人的胰岛主要由胰岛主要由、和和 三种细胞组成。三种细胞组成。-细胞分细胞分泌胰高血糖素，泌胰高血糖素，-细胞分泌胰岛素。细胞分泌胰岛素。多肽及蛋白质激素胰岛激素第十四页，本课件共有54页胰胰岛岛素素是是由由胰胰腺腺中中胰胰岛岛的的-细细胞胞分分泌泌的的一一种种含含有有51个氨基酸残基的蛋白质激素。个氨基酸残基的蛋白质激素。胰胰岛岛素素由由两两条条多多肽肽链链组组成成胰胰岛岛素素的的生生理理功功能能主主要要是是两两方方面面：促促进进组组织织摄摄取取葡葡萄萄糖糖；抑抑制制肝肝糖糖原原的的分分解解，促促进进肝肝糖糖原原和和肌肌糖糖原原的的合合成成。因因此此，胰胰岛岛素素具有降低血糖含量的作用。具有降低血糖含量的作用。胰胰岛岛素素具具有有抑抑制制细细胞胞内内腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶活活性性作作用用，使使cAMP产产生生显显著著减减少少，cAMP 又又使使磷磷酸酸化化酶酶a浓浓度度降降低低，导导致致糖糖原原分分解解速速度度减减慢慢。胰胰岛岛素素的的生生理理功功能能与与肾肾上腺素的作用相反。上腺素的作用相反。第十五页，本课件共有54页胰胰高高血血糖糖素素为为胰胰岛岛的的-细细胞胞分分泌泌的的多多肽肽激激素素，由由29个个氨氨基酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样基酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样胰胰高高血血糖糖素素主主要要作作用用于于肝肝脏脏，促促进进肝肝糖糖原原分分解解，使使血血糖糖升升高高，与与肾肾上上腺腺素素作作用用相相似似。其其作作用用原原理理是是胰胰高高血血糖糖素素与与肝肝细细胞胞膜膜上上的的受受体体结结合合，激激活活腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶，增增加加了了cAMP浓浓度度，作作为为第第二二信信使使，cAMP又又促促使使肝肝脏脏中中磷磷酸酸化化酶酶a浓浓度度增增高高，激激活活肝肝细细胞胞中中的的腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶，使使cAMP浓浓度度升升高高，从从而而提提高高磷磷酸酸化化酶酶活活性性，从从糖糖原原分分子子的的非非还还原原端端开始，催化开始，催化-1,4-糖苷键分解，最终促进肝糖原分解糖苷键分解，最终促进肝糖原分解。多肽及蛋白质激素胰高血糖素第十六页，本课件共有54页类固醇激素是一类脂溶性激素，结构上是孕烃、雄烃、雌类固醇激素是一类脂溶性激素，结构上是孕烃、雄烃、雌烃衍生物，它们在结构上都是烃衍生物，它们在结构上都是环戊烷多氢菲为烃核环戊烷多氢菲为烃核。脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和性激素两类。脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和性激素两类。孕烃孕烃 雄烃雄烃 雌烃雌烃4.34.3固醇类激素固醇类激素第十七页，本课件共有54页肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌产生，占肾上腺全肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌产生，占肾上腺全重的三分之二左右。其中重的三分之二左右。其中7种成分脱氧皮质酮、皮质酮、种成分脱氧皮质酮、皮质酮、脱氢皮质酮、醛甾酮、脱氧皮质醇、皮质醇、皮质素脱氢皮质酮、醛甾酮、脱氧皮质醇、皮质醇、皮质素统称为肾上腺皮质激素统称为肾上腺皮质激素皮质激素是孕烃衍生物，具有一般结构式：皮质激素是孕烃衍生物，具有一般结构式：按生理功能可以把皮质激素分为糖皮质激素和盐皮质激素按生理功能可以把皮质激素分为糖皮质激素和盐皮质激素固醇类激素固醇类激素肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素第十八页，本课件共有54页糖皮质激素：糖皮质激素：调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖升高；调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖升高；促进蛋白质转化为糖。具有这种功能的包括皮质酮、促进蛋白质转化为糖。具有这种功能的包括皮质酮、11-脱脱氢皮质酮、氢皮质酮、17-羟皮质酮（氢化可的松）和羟皮质酮（氢化可的松）和17-羟羟-11-脱氢皮脱氢皮质酮（可的松）。这类激素还具有良好的抗炎，抗过敏质酮（可的松）。这类激素还具有良好的抗炎，抗过敏作用，是常用的激素药物。作用，是常用的激素药物。盐皮质激素：盐皮质激素：调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排出过调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排出过多的钾离子，调节水盐代谢。这类激素包括多的钾离子，调节水盐代谢。这类激素包括11-脱氧皮质酮、脱氧皮质酮、17-羟羟-11-脱氧皮质酮和醛皮质酮。其中醛皮质酮对水盐代脱氧皮质酮和醛皮质酮。其中醛皮质酮对水盐代谢的调节作用比脱氧皮质酮大谢的调节作用比脱氧皮质酮大30-120倍。倍。肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢紊乱而出现病症。紊乱而出现病症。第十九页，本课件共有54页性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素和雌性激素性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素和雌性激素两类。它们与动物的性别及第二性征的发育有关。两类。它们与动物的性别及第二性征的发育有关。性激素的分泌受垂体的促性腺激素（性激素的分泌受垂体的促性腺激素（LHF 和和 SH）调）调节。节。固醇类激素固醇类激素性激素性激素第二十页，本课件共有54页前前列列腺腺素素（简简称称PG）是是一一类类具具有有生生理理活活性性物物质质的的总总称称，现现在在已已发发现现有几十种。这类激素广泛存在于生殖系统和其它组织中。有几十种。这类激素广泛存在于生殖系统和其它组织中。前前列列腺腺素素的的基基本本结结构构为为含含有有一一个个环环戊戊烷烷及及两两个个脂脂肪肪侧侧链链的的二二十十碳碳脂脂肪肪酸。酸。分别用分别用PGA、PGB、PGC、PGD、PGE、PGF 等表示。等表示。4.4 脂肪酸衍生物激素前列腺素 第二十一页，本课件共有54页不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前列腺素具有不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前列腺素具有复杂的生理功能。复杂的生理功能。已经证明，前列腺素对生殖、心血管、呼吸、消化和神经系统等都有已经证明，前列腺素对生殖、心血管、呼吸、消化和神经系统等都有显著影响作用。例如，能使子宫及输卵管收缩，使血管扩张或收缩，显著影响作用。例如，能使子宫及输卵管收缩，使血管扩张或收缩，可抑制胃酸分泌等。可抑制胃酸分泌等。人体前列腺素的产生和分泌异常是导致许多疾病的重要原因。人体前列腺素的产生和分泌异常是导致许多疾病的重要原因。第二十二页，本课件共有54页激素作为信息物质与靶细胞上的受体结合后，如何把信息激素作为信息物质与靶细胞上的受体结合后，如何把信息传递到细胞内，并经过怎样的错综复杂的反应过程，最终产生细胞传递到细胞内，并经过怎样的错综复杂的反应过程，最终产生细胞的生物效应，此机制一直是内分泌学基础理论研究的重要领域。随的生物效应，此机制一直是内分泌学基础理论研究的重要领域。随着分子生物学的反战，关于激素的作用机制研究取得了重要进展：着分子生物学的反战，关于激素的作用机制研究取得了重要进展：五、激素的作用机制五、激素的作用机制第二十三页，本课件共有54页5.1 含氮激素作用机制的第二信使学说含氮激素作用机制的第二信使学说第二信学说是第二信学说是Sutherland在在1965年提出来。年提出来。Sutherland等在等在研究糖原酵解第一步所需限速酶磷酸化酶的活性时，发现胰高血研究糖原酵解第一步所需限速酶磷酸化酶的活性时，发现胰高血糖素与肾上腺素均可使肝匀浆在糖素与肾上腺素均可使肝匀浆在ATP、Mg2+、腺苷酸环化酶作、腺苷酸环化酶作用下产生一种新的物质，这种物质具有激活磷酸化酶从而进一用下产生一种新的物质，这种物质具有激活磷酸化酶从而进一步催化糖原分解的作用。实验证明，这是环磷腺苷步催化糖原分解的作用。实验证明，这是环磷腺苷(cAMP)。进一步发现进一步发现cAMP之所以能够激活磷酸化酶，是由于之所以能够激活磷酸化酶，是由于cAMP激活了激活了cAMP依赖的蛋白激酶而完成的。如果把激素看做第一信使，那依赖的蛋白激酶而完成的。如果把激素看做第一信使，那么么cAMP则可被看做第二信使，现在更多第二信使被鉴定：则可被看做第二信使，现在更多第二信使被鉴定：cGMP、肌醇三磷酸、二酰甘油、钙离子、肌醇三磷酸、二酰甘油、钙离子。第二十四页，本课件共有54页腺苷酸环化酶催化腺苷酸环化酶催化ATP成成cAMP第二十五页，本课件共有54页5.2 G 蛋白蛋白激素受体与激素结合部位在细胞膜的激素受体与激素结合部位在细胞膜的外表面，而腺苷酸环化酶在膜的胞浆面，外表面，而腺苷酸环化酶在膜的胞浆面，两者之间存在一种偶联的蛋白两者之间存在一种偶联的蛋白鸟苷酸鸟苷酸结合蛋白结合蛋白(guanyl nucleotide binding protein)，简称，简称G蛋白，由蛋白，由、三个三个亚基组成。亚基组成。亚基有鸟苷酸亚基有鸟苷酸GTP/GDP 结合结合位点。当位点。当G蛋白与蛋白与GDP结合时无活性；当结合时无活性；当激素与受体结合后触发激素与受体结合后触发GTP将与将与G蛋白结蛋白结合的合的GDP取代，负载取代，负载GTP的的G蛋白蛋白亚基亚基与与、亚基解离，进一步对腺苷酸环亚基解离，进一步对腺苷酸环化酶激活。化酶激活。第二十六页，本课件共有54页5.3 蛋白激酶蛋白激酶凡有凡有cAMP的细胞都有一类能够催化蛋白质产生磷酸化反应的酶，称为的细胞都有一类能够催化蛋白质产生磷酸化反应的酶，称为蛋白激酶蛋白激酶，具有，具有催化亚基和调节亚基催化亚基和调节亚基，是一种别构酶。活化的蛋白，是一种别构酶。活化的蛋白激酶又使激酶又使磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶磷酸化而被激活。蛋白激酶还可以使组蛋磷酸化而被激活。蛋白激酶还可以使组蛋白、核糖体蛋白、脂肪细胞的膜蛋白、线粒体膜蛋白、溶菌酶白、核糖体蛋白、脂肪细胞的膜蛋白、线粒体膜蛋白、溶菌酶等磷酸化，是等磷酸化，是cAMP与磷酸化系统中一个关键酶。与磷酸化系统中一个关键酶。第二十七页，本课件共有54页活化磷酸化激酶活化磷酸化激酶生物效应：例如，磷酸化激酶被磷酸化激活后，再去磷酸化激活磷酸生物效应：例如，磷酸化激酶被磷酸化激活后，再去磷酸化激活磷酸化酶化酶b成为有活性的磷酸化酶成为有活性的磷酸化酶a，磷酸化酶，磷酸化酶a又催化糖原转化成又催化糖原转化成1-磷酸葡磷酸葡萄糖，萄糖，1-磷酸葡萄糖再转变成葡萄糖。磷酸葡萄糖再转变成葡萄糖。代表性途径代表性途径1：膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径：膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径第二十八页，本课件共有54页激素激素代表性途径代表性途径2：钙及肌醇三磷酸作用途径：钙及肌醇三磷酸作用途径磷脂酶磷脂酶CPIP2：肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)；DAG：二酰基甘油(DAP)蛋白激酶蛋白激酶C第二信使为PIP2的产物：使靶标使靶标蛋白的蛋白的Ser，Thr磷磷酸化，酸化，使之活使之活化或失化或失活活第二十九页，本课件共有54页G 蛋白激活蛋白激活磷脂酶磷脂酶C后的催化反应后的催化反应活化蛋白激酶C打开Ca2+通道第三十页，本课件共有54页二酰甘油（二酰甘油（DAG）极大的增强了蛋白激酶）极大的增强了蛋白激酶C对对Ca2+的亲和性，因此的亲和性，因此使得蛋白激酶使得蛋白激酶C能在生理水平能在生理水平Ca2+浓度下被活化。能够进一步把许浓度下被活化。能够进一步把许多靶蛋白质中的丝氨酸和苏氨酸残基进行磷酸化，使蛋白激活或者多靶蛋白质中的丝氨酸和苏氨酸残基进行磷酸化，使蛋白激活或者失活，例如糖原合成酶被蛋白激酶失活，例如糖原合成酶被蛋白激酶C磷酸化后失活，停止糖原合成。磷酸化后失活，停止糖原合成。激素激素磷脂酶磷脂酶C蛋白激酶蛋白激酶CDAG激活蛋白激酶激活蛋白激酶C后的反应后的反应第三十一页，本课件共有54页1,4,5-三磷酸三磷酸(IP3)能够打开内质网、肌肉中的肌质网的能够打开内质网、肌肉中的肌质网的Ca2+离子通道，使细胞质中离子通道，使细胞质中Ca2+离子浓度身高，从而又级联放大触发离子浓度身高，从而又级联放大触发一系列生物过程。一系列生物过程。Ca2+离子又可以与钙调蛋白形成离子又可以与钙调蛋白形成Ca2+-CaM复合物活化钙调蛋白，复合物活化钙调蛋白，Ca2+-CaM复合物又可以通过两种方式调节代谢：复合物又可以通过两种方式调节代谢：（1）直接与靶酶起作用）直接与靶酶起作用（2）通过活化依赖）通过活化依赖Ca2+-CaM复合物的蛋白激酶起作用。复合物的蛋白激酶起作用。第三十二页，本课件共有54页激素激素代表性途径代表性途径2：钙及肌醇三磷酸作用途径：钙及肌醇三磷酸作用途径磷脂酶磷脂酶CPIP2：肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)；DAG：二酰基甘油(DAP)蛋白激酶蛋白激酶C第二信使为PIP2的产物：使靶标使靶标蛋白的蛋白的Ser，Thr磷磷酸化，酸化，使之活使之活化或失化或失活活第三十三页，本课件共有54页激素的级联放大效应：激素的级联放大效应：激素在血液中的浓度都很低，一般是纳摩尔、乃至皮摩尔数量级，虽激素在血液中的浓度都很低，一般是纳摩尔、乃至皮摩尔数量级，虽然激素含量很少，但是作用明显。例如然激素含量很少，但是作用明显。例如1mg的甲状腺激素可使机体的甲状腺激素可使机体增加热量约增加热量约4200000J；激素与受体结合后，在细胞内发生一系列酶促放大作用，一激素与受体结合后，在细胞内发生一系列酶促放大作用，一个接一个，逐级放大效果。据估计，一分子的胰高血糖素使一个接一个，逐级放大效果。据估计，一分子的胰高血糖素使一个分子的腺苷酸环化酶激活后，通过个分子的腺苷酸环化酶激活后，通过cAMP-蛋白激酶，可激活蛋白激酶，可激活10000个分子的磷酸化酶；一分子的促甲状腺激素释放激素，可个分子的磷酸化酶；一分子的促甲状腺激素释放激素，可使腺垂体释放十万个分子的促甲状腺激素。使腺垂体释放十万个分子的促甲状腺激素。第三十四页，本课件共有54页代表性途径代表性途径3：受体的酪氨酸激酶途径：受体的酪氨酸激酶途径受体本身具有酪氨酸激酶结构域，激素结合到受体上，激活了酪氨酸受体本身具有酪氨酸激酶结构域，激素结合到受体上，激活了酪氨酸激酶活性，自身磷酸化或对靶蛋白磷酸化。激酶活性，自身磷酸化或对靶蛋白磷酸化。第三十五页，本课件共有54页固醇激素固醇激素特异性受体特异性受体激素激素-受体复合物受体复合物转录增强子转录增强子合成物大量特合成物大量特异的蛋白质异的蛋白质mRNA细胞膜（三）固醇类激素受体调节基因转录（三）固醇类激素受体调节基因转录固醇类激素，如雌二醇、固醇类激素，如雌二醇、孕激素、皮质激素、醛固孕激素、皮质激素、醛固酮等采用此作用机制，因酮等采用此作用机制，因为激素要先进入细胞核，为激素要先进入细胞核，与特异受体结合，因此作与特异受体结合，因此作用时间相对慢，几小时用时间相对慢，几小时几天。几天。特异性受体一般是结特异性受体一般是结合合DNA的蛋白，还能够的蛋白，还能够与金属离子结合，一旦与与金属离子结合，一旦与激素结合后能增强特异基激素结合后能增强特异基因转录、表达扩增。因转录、表达扩增。第三十六页，本课件共有54页Chapter 18生物膜的组成和结构第三十七页，本课件共有54页第三十八页，本课件共有54页一、生物膜概论一、生物膜概论“生物膜生物膜”包括细胞的外周膜和内膜系统包括细胞的外周膜和内膜系统 外周膜系统外周膜系统：将细胞内含物与环境成分分开，保护细：将细胞内含物与环境成分分开，保护细胞内环境胞内环境 内膜系统内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、：亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等内质网、溶酶体和叶绿体等生物膜有多种功能：物质运输、能量转换、细胞识别、生物膜有多种功能：物质运输、能量转换、细胞识别、细胞免疫、神经传导、代谢调控、药物作用、肿瘤发生细胞免疫、神经传导、代谢调控、药物作用、肿瘤发生等等生物膜模拟：药物载体、污水处理、海水淡化、有价值工生物膜模拟：药物载体、污水处理、海水淡化、有价值工业副产品的回收等业副产品的回收等第三十九页，本课件共有54页二、生物膜的组成二、生物膜的组成由由脂脂质质（主主要要是是磷磷脂脂）、蛋蛋白白质质（包包括括酶酶）和和多多糖糖类类组成组成【膜脂、膜蛋白、糖类膜脂、膜蛋白、糖类】还有水和金属离子。还有水和金属离子。生生物物膜膜的的组组成成，尤尤其其是是蛋蛋白白和和脂脂质质的的比比例例，因因膜膜的的种类不同而有很大的差别。种类不同而有很大的差别。生生物物膜膜的的功功能能越越复复杂杂，蛋蛋白白质质的的含含量量越越多多：例例如如起起绝绝缘缘作作用用的的神神经经髓髓鞘鞘仅仅含含有有3种种蛋蛋白白质质，而而具具有有电电子子传传递递和偶联磷酸化的线粒体内膜含有约和偶联磷酸化的线粒体内膜含有约60种蛋白质。种蛋白质。第四十页，本课件共有54页膜脂膜脂 磷脂磷脂 磷脂磷脂甘油磷脂甘油磷脂鞘磷脂鞘磷脂鞘氨醇脂肪酸磷酰胆碱或磷酰乙醇胺酯化无论甘油磷脂还是鞘糖脂，都是两亲分子，具有亲水头部和疏水尾无论甘油磷脂还是鞘糖脂，都是两亲分子，具有亲水头部和疏水尾部，在生物膜中成双分子排列。部，在生物膜中成双分子排列。生物膜的组成生物膜的组成膜脂膜脂(磷脂、糖脂、胆固醇磷脂、糖脂、胆固醇)第四十一页，本课件共有54页第四十二页，本课件共有54页糖脂是糖通过糖脂是糖通过半缩醛羟基半缩醛羟基以以糖苷键糖苷键与脂质相连的化合物。与脂质相连的化合物。糖脂是构成双层脂膜的结构物质。糖脂是构成双层脂膜的结构物质。动物细胞的质膜几乎都含有糖脂，占细胞外膜的动物细胞的质膜几乎都含有糖脂，占细胞外膜的5%，而，而且大多是且大多是鞘氨醇鞘氨醇的衍生物。例如，半乳糖脑苷脂：的衍生物。例如，半乳糖脑苷脂：糖脂在质膜中大多含有糖脂在质膜中大多含有1-15个糖残基个糖残基膜脂膜脂 糖糖 脂脂鞘氨醇鞘氨醇鞘氨醇部分鞘氨醇部分半乳糖残基半乳糖残基第四十三页，本课件共有54页胆固醇以具有两亲性特点的中性脂的形式分布在双层脂膜胆固醇以具有两亲性特点的中性脂的形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于于保持膜的流动性保持膜的流动性。膜脂膜脂 胆固醇胆固醇 第四十四页，本课件共有54页膜脂的多态性膜脂的多态性1.膜脂在水溶液中溶解膜脂在水溶液中溶解度有限度有限2.在水在水-空气界面磷脂分空气界面磷脂分子倾向于形成单分子子倾向于形成单分子层，烃尾巴朝向空气层，烃尾巴朝向空气一侧；随着磷脂分子一侧；随着磷脂分子的增多，磷脂分子倾的增多，磷脂分子倾向于形成微团、双层向于形成微团、双层微囊微囊3.脂酰侧链难以容纳在脂酰侧链难以容纳在微团内腔，更倾向于微团内腔，更倾向于自发组装成自发组装成双层微囊。双层微囊。4.对于含有对于含有一条脂酰链一条脂酰链的磷脂、游离脂肪酸的磷脂、游离脂肪酸和去垢剂来说更容易和去垢剂来说更容易形成微团。形成微团。第四十五页，本课件共有54页生物膜的组成生物膜的组成-膜蛋白膜蛋白生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白膜蛋白。根根据据它它们们在在膜膜上上的的定定位位情情况况，可可以以分分为为膜膜周周边边蛋蛋白白和和膜膜内内在蛋白在蛋白。膜膜蛋蛋白白具具有有重重要要的的生生物物功功能能，是是生生物物膜膜实实施施功功能能的的基基本场所。本场所。膜蛋白在膜上的分布是不对称的膜蛋白在膜上的分布是不对称的第四十六页，本课件共有54页外周蛋白外周蛋白外外周周蛋蛋白白约约占占膜膜蛋蛋白白的的2030%，分分布布于于双双层层脂脂膜膜的的外外表表层层，主主要要通通过过静电引力或非共价键静电引力或非共价键与其他膜蛋白相互作用链接在膜上。与其他膜蛋白相互作用链接在膜上。外外周周蛋蛋白白与与膜膜的的结结合合比比较较疏疏松松，容容易易从从膜膜上上分分离离出出来来，例例如如改改变离子强度或加入金属螯合剂变离子强度或加入金属螯合剂。外周蛋白溶解于水。外周蛋白溶解于水。外周蛋白外周蛋白第四十七页，本课件共有54页内在蛋白内在蛋白内内在在蛋蛋白白约约占占膜膜蛋蛋白白的的70-80%，蛋蛋白白的的部部分分或或全全部部嵌在双层脂膜的疏水层中嵌在双层脂膜的疏水层中。内内在在蛋蛋白白的的特特征征是是不不溶溶于于水水，主主要要靠靠疏疏水水键键与与膜膜脂脂相相结结合合，需需要要较较剧剧烈烈的的条条件件去去垢垢剂剂、有有机机溶溶剂剂、超声等从膜中分离出来。超声等从膜中分离出来。内内在在蛋蛋白白与与双双层层脂脂膜膜疏疏水水区区接接触触部部分分，由由于于没没有有水水分分子子的的影影响响，多多肽肽链链内内形形成成氢氢键键趋趋向向大大大大增增加加，因因此此，它它们们主主要要以以-螺螺旋旋和和-折折叠叠形形式式存存在在，其其中中又又以以-螺旋更普遍。螺旋更普遍。第四十八页，本课件共有54页膜内在蛋白与膜的主要结合形式：膜内在蛋白与膜的主要结合形式：（1）以）以单一单一螺旋跨膜螺旋跨膜，例如人红细胞的血型糖蛋白，例如人红细胞的血型糖蛋白（2）以）以多段多段螺旋跨膜螺旋跨膜，例如嗜盐菌紫膜的紫膜质有，例如嗜盐菌紫膜的紫膜质有7个跨膜个跨膜螺旋螺旋（3）以蛋白质分子）以蛋白质分子末端片段插入末端片段插入，例如细胞色素，例如细胞色素b5（4）通过共价键与脂质、脂酰链、异戊烯结合插入膜内，例）通过共价键与脂质、脂酰链、异戊烯结合插入膜内，例如通过糖基磷脂酰肌醇、豆蔻酸、法尼基锚定的蛋白。如通过糖基磷脂酰肌醇、豆蔻酸、法尼基锚定的蛋白。第四十九页，本课件共有54页生物膜的组成生物膜的组成糖类糖类生生物物膜膜中中含含有有一一定定量量糖糖类类物物质质。它它们们大大多多与与膜膜蛋蛋白白结结合合，少少数数与与膜膜脂脂结合。结合。生生物物膜膜中中组组成成寡寡糖糖的的单单糖糖主主要要有有半半乳乳糖糖、半半乳乳糖糖胺胺、甘甘露露糖糖、葡葡萄萄糖糖和和葡葡萄糖胺等。萄糖胺等。分布于质膜表面的糖基形成一层多糖分布于质膜表面的糖基形成一层多糖-蛋白复合物，或称细胞外壳蛋白复合物，或称细胞外壳生生物物膜膜中中的的糖糖类类化化合合物物在在信信息息传传递递、相相互互识识别别以以及及疾疾病病发发生生等等细细胞胞行行为方面具有为方面具有重重要作用。要作用。第五十页，本课件共有54页概念：糖组学概念：糖组学（Glycomics）是生物学的）是生物学的一个学门，专门研究寡糖类一个学门，专门研究寡糖类构造与功能。构造与功能。Glycomics一一词是从表示糖或甜味的词是从表示糖或甜味的glyco-与基因体学与基因体学（genomics）和蛋白质体学）和蛋白质体学（proteomics）之命名规律）之命名规律而来。此规律也导致了糖体而来。此规律也导致了糖体（glycome）一字的出现，）一字的出现，用来用来表示生物个体内拥有的表示生物个体内拥有的所有碳水化合物。所有碳水化合物。糖组学（糖组学（Glycomics）第五十一页，本课件共有54页1.生物膜中分子间的力主要有生物膜中分子间的力主要有3种：种：静电力、疏水力、范德华力静电力、疏水力、范德华力2.生物膜膜组分是生物膜膜组分是不对称性分布不对称性分布：保证了膜电荷数量的差异和膜的流动性，保证了膜功能的方向性。保证了膜电荷数量的差异和膜的流动性，保证了膜功能的方向性。3.生物膜的生物膜的流动性流动性：包括脂膜和脂蛋白的运动状态，脂膜的流动性取又决：包括脂膜和脂蛋白的运动状态，脂膜的流动性取又决于磷脂于磷脂 正常生理条件下膜脂处于流动状态成为正常生理条件下膜脂处于流动状态成为液晶态液晶态，温度降低则处于，温度降低则处于凝胶凝胶态态，这个过程称为，这个过程称为相变相变。膜脂的成分不同，流动性不同。温度、结构、成分都影响膜的流动性。膜脂的成分不同，流动性不同。温度、结构、成分都影响膜的流动性。三、生物膜的特征三、生物膜的特征第五十二页，本课件共有54页膜蛋白的运动好像浮在海上的冰山做侧向和旋转运动，蛋白含膜蛋白的运动好像浮在海上的冰山做侧向和旋转运动，蛋白含量越高流动性越小。脂膜的流动性影响膜内在蛋白在脂双层中量越高流动性越小。脂膜的流动性影响膜内在蛋白在脂双层中的嵌入深度：脂膜流动性降低时，嵌入膜蛋白暴露于水相的部的嵌入深度：脂膜流动性降低时，嵌入膜蛋白暴露于水相的部分增加，反之则减少。这对保证膜蛋白的构象与功能很重要。分增加，反之则减少。这对保证膜蛋白的构象与功能很重要。目前，细胞膜的目前，细胞膜的“流体镶嵌流体镶嵌”模型得到广泛支持，模型得到广泛支持，突出了膜的流动性突出了膜的流动性以及膜蛋白分布的不对称性以及膜蛋白分布的不对称性。第五十三页，本课件共有54页感感谢谢大大家家观观看看第五十四页，本课件共有54页