生物基礎(chǔ)知識(shí)

1、1. 細(xì)胞通訊（cell communication）細(xì)胞通訊是指在多細(xì)胞生物的細(xì)胞社會(huì)中， 細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)通過高度精確和高效地發(fā)送與接收信息的通訊機(jī)制， 并通過放大引起快速的細(xì)胞生理反應(yīng)，或者引起基因活動(dòng)，爾后發(fā)生一系列的細(xì)胞生理活動(dòng)來協(xié)調(diào)各組織活動(dòng)， 使之成為生命的統(tǒng)一整體對(duì)多變的外界環(huán)境作出綜合反應(yīng)。多細(xì)胞生物是由不同類型的細(xì)胞組成的社會(huì)， 而且是一個(gè)開放的社會(huì)，這個(gè)社會(huì)中的單個(gè)細(xì)胞間必須協(xié)調(diào)它們的行為，為此，細(xì)胞建立通訊聯(lián)絡(luò)是必需的。如生物體的生長(zhǎng)發(fā)育、分化、各種組織器官的形成、組織的維持以及它們各種生理活動(dòng)的協(xié)調(diào)， 都需要有高度精確和高效的細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)的通訊機(jī)制。2. 信號(hào)傳導(dǎo)（c

2、ell signalling）是細(xì)胞通訊的基本概念， 強(qiáng)調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生、分泌與傳送，即信號(hào)分子從合成的細(xì)胞中釋放出來，然后進(jìn)行傳遞。3. 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transduction）是細(xì)胞通訊的基本概念， 強(qiáng)調(diào)信號(hào)的接收與接收后信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式（途徑）和結(jié)果， 包括配體與受體結(jié)合、第二信使的產(chǎn)生及其后的級(jí)聯(lián)反應(yīng)等， 即信號(hào)的識(shí)別、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。4. 信號(hào)分子（signaling molecules）信號(hào)分子是指生物體內(nèi)的某些化學(xué)分子， 既非營(yíng)養(yǎng)物， 又非能源物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且也不是酶，它們主要是用來在細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)傳遞信息， 如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子等統(tǒng)稱為信號(hào)分子，它們的惟一功能是同細(xì)胞

3、受體結(jié)合， 傳遞細(xì)胞信息。多細(xì)胞生物中有幾百種不同的信號(hào)分子在細(xì)胞間傳遞信息，這些信號(hào)分子中有蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸、膽固醇、脂肪酸衍生物以及可溶解的氣體分子等。根據(jù)信號(hào)分子的溶解性分為水溶性信息（water-soluble messengers）和脂溶性信息（lipid-soluble messengers），前者作用于細(xì)胞表面受體，后者要穿過細(xì)胞質(zhì)膜作用于胞質(zhì)溶膠或細(xì)胞核中的受體。其實(shí)，信號(hào)分子本身并不直接作為信息，它的基本功能只是提供一個(gè)正確的構(gòu)型及與受體結(jié)合的能力，就像鑰匙與鎖一樣，信號(hào)分子相當(dāng)于鑰匙，因?yàn)橹灰姓_的形狀和缺齒就可以插進(jìn)鎖中并將鎖打開。至于鎖開啟后干什么，

4、由開鎖者決定了。5. 激素（hormone）激素是由內(nèi)分泌細(xì)胞（如腎上腺、睪丸、卵巢、胰腺、甲狀腺、甲狀旁腺和垂體）合成的化學(xué)信號(hào)分子，這些信號(hào)分子被分泌到血液中后， 經(jīng)血液循環(huán)運(yùn)送到體內(nèi)各個(gè)部位作用于靶細(xì)胞。激素經(jīng)血液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)送到全身的速度很快，通常只需幾分鐘。每種激素都有與其相配的一種或幾種受體； 一種內(nèi)分泌細(xì)胞基本上只分泌一種激素。6. 內(nèi)分泌信號(hào)（endocrine signaling）。由內(nèi)分泌細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)的分子稱為內(nèi)分泌信號(hào)。一般為激素類物質(zhì)。這類信號(hào)分子通訊方式的距離最遠(yuǎn)，覆蓋整個(gè)生物體。內(nèi)分泌信號(hào)的激素有三種類型：蛋白與肽類激素、類固醇激素、氨基酸衍生物

5、激素。蛋白和多肽激素（protein and peptide hormones） 在脊椎動(dòng)物細(xì)胞中占80%，此類激素通常只與細(xì)胞質(zhì)膜受體結(jié)合。類固醇激素（steroid hormones） 是在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上利用膽固醇酶合成的，不溶于水，所以通常與血液中蛋白質(zhì)結(jié)合，然后通過血液循環(huán)運(yùn)送到靶細(xì)胞。類固醇激素能夠穿過靶細(xì)胞的質(zhì)膜作用于靶細(xì)胞內(nèi)受體。氨基酸衍生物（amino acid derivatives） 主要是由酪氨酸衍生而來的小分子激素，如腎上腺素和甲狀腺素。腎上腺素和它的衍生物作用于膜受體，而甲狀腺素則穿過細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合。7. 局部介質(zhì)（local mediators）局部介質(zhì)是由

6、各種不同類型的細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外液中的信號(hào)分子，它只能作用于周圍的細(xì)胞。即信號(hào)分子分泌出來之后停留在分泌細(xì)胞周圍的細(xì)胞外液體中，只是將信息傳遞給相鄰細(xì)胞，通訊距離很短，只有幾毫米。8. 旁分泌信號(hào)（paracrine signaling）分泌到細(xì)胞外后只能作用于鄰近細(xì)胞的信號(hào)分子稱為旁分泌信號(hào)。如生長(zhǎng)因子（growth factors）蛋白就是局部介質(zhì)，它能夠調(diào)節(jié)多細(xì)胞生物的細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂，作用的靶細(xì)胞主要是鄰近的細(xì)胞?？刂泼庖呦到y(tǒng)細(xì)胞的發(fā)育及其他行為的淋巴因子 （lymphokines），也只作用于局部區(qū)域，屬旁分泌信號(hào)。9. 自分泌信號(hào)（autocrine signaling）局部介質(zhì)

7、中的某些信號(hào)分子也作用于分泌細(xì)胞本身， 如前列腺素（prostaglandin，PG）是由前列腺合成分泌的脂肪酸衍生物（主要是由花生四烯酸合成的）， 它不僅能夠控制鄰近細(xì)胞的活性，也能作用于合成前列腺素細(xì)胞自身，通常將由自身合成并作用于自身的信號(hào)分子稱為自分泌信號(hào)。10. 神經(jīng)遞質(zhì) （neurotransmitters）神經(jīng)遞質(zhì)是從神經(jīng)細(xì)胞的特殊部位突觸（synapses）中釋放出來的信號(hào)分子，在它們作用于靶細(xì)胞之前，突觸必須同靶細(xì)胞挨得很近很近，這是因?yàn)樯窠?jīng)遞質(zhì)擴(kuò)散的距離有限。另外，為了引起鄰近靶細(xì)胞的反應(yīng)，還必須產(chǎn)生一種電信號(hào)，所以神經(jīng)遞質(zhì)僅作用于與之相連的靶細(xì)胞。神經(jīng)遞質(zhì)釋放后， 作用速

8、度快， 部位精確， 維持時(shí)間短， 與受體的親和力低。由于神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)細(xì)胞分泌的，所以這種信號(hào)又稱為神經(jīng)信號(hào)（neuronal signaling）。11. 受體（ receptor）受體在細(xì)胞生物學(xué)中是一個(gè)很泛的概念，意指任何能夠同激素、神經(jīng)遞質(zhì)、藥物或細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子結(jié)合并能引起細(xì)胞功能變化的生物大分子。在細(xì)胞通訊中，由信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞送出的信號(hào)分子必須被靶細(xì)胞接收才能觸發(fā)靶細(xì)胞的應(yīng)答，接收信息的分子稱為受體，此時(shí)的信號(hào)分子被稱為配體（ligand）。在細(xì)胞通訊中受體通常是指位于細(xì)胞膜表面或細(xì)胞內(nèi)與信號(hào)分子結(jié)合的蛋白質(zhì)。12. 表面受體（surface receptor）位于細(xì)胞質(zhì)膜上的受體稱

9、為表面受體（surface receptor）， 細(xì)胞表面受體主要是識(shí)別周圍環(huán)境中的活性物質(zhì)或被相應(yīng)的信號(hào)分子所識(shí)別， 并與之結(jié)合， 將外部信號(hào)轉(zhuǎn)變成內(nèi)部信號(hào)， 以啟動(dòng)一系列反應(yīng)而產(chǎn)生特定的生物效應(yīng)。表面受體多為膜上的功能性糖蛋白， 也有由糖脂組成的， 如霍亂毒素受體、百日咳毒素受體； 有的受體是糖脂和糖蛋白組成的復(fù)合物， 如促甲狀腺素受體。若僅為由一條多肽鏈組成的受體， 稱單體型受體， 若由兩條或兩條以上的多肽鏈組成的則稱聚合型受體。表面受體主要是同大的信號(hào)分子或小的親水性信號(hào)分子作用，傳遞信息。13. 細(xì)胞內(nèi)受體（intracellular receptor）位于胞質(zhì)溶膠、核基質(zhì)中的受體稱

10、為細(xì)胞內(nèi)受體（intracellular receptor）。細(xì)胞內(nèi)受體主要是同脂溶性的小信號(hào)分子相作用。位于胞質(zhì)溶膠中受體要與相應(yīng)的配體結(jié)合后才可進(jìn)入細(xì)胞核。胞內(nèi)受體識(shí)別和結(jié)合的是能夠穿過細(xì)胞質(zhì)膜的小的脂溶性的信號(hào)分子，如各種類固醇激素、甲狀腺素、維生素D以及視黃酸。細(xì)胞內(nèi)受體的基本結(jié)構(gòu)都很相似，有極大的同源性。細(xì)胞內(nèi)受體通常有兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域， 一個(gè)是與DNA結(jié)合的中間結(jié)構(gòu)域， 另一個(gè)是激活基因轉(zhuǎn)錄的N端結(jié)構(gòu)域。此外還有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，一個(gè)是與脂配體結(jié)合的位點(diǎn)，位于C末端，另一個(gè)是與抑制蛋白結(jié)合的位點(diǎn)。14. 離子通道偶聯(lián)受體（ino-channel linked receptor）具有離子

11、通道作用的細(xì)胞質(zhì)膜受體稱為離子通道受體。這種受體見于可興奮細(xì)胞間的突觸信號(hào)傳導(dǎo)，產(chǎn)生一種電效應(yīng)，如煙堿樣乙酰膽堿受體 （nAchR）、-氨基丁酸受體（GABAR）和甘氨酸受體等都是離子通道偶聯(lián)受體。它們多為數(shù)個(gè)亞基組成的寡聚體蛋白， 除有配體結(jié)合位點(diǎn)外， 本身就是離子通道的一部分，并借此將信號(hào)傳遞至細(xì)胞內(nèi)。信號(hào)分子同離子通道受體結(jié)合， 可改變膜的離子通透性。15. G-蛋白偶聯(lián)受體（G-protein linked receptor）配體與受體結(jié)合后激活相鄰的G-蛋白， 被激活的G-蛋白又可激活或抑制一種產(chǎn)生特異第二信使的酶或離子通道，引起膜電位的變化。由于這種受體參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用要與GTP

12、結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白相偶聯(lián)，因此將它稱為G蛋白偶聯(lián)受體。這類受體的種類很多，并在結(jié)構(gòu)上都很相似都是一條多肽鏈，并且有7次螺旋跨膜區(qū)。這種7次跨膜受體蛋白的超家族包括視紫紅質(zhì)（脊椎動(dòng)物眼中的光激活光受體蛋白）以及脊椎動(dòng)物鼻中的嗅覺受體。G蛋白偶聯(lián)受體是最大的一類細(xì)胞表面受體，它們介導(dǎo)許多細(xì)胞外信號(hào)的傳導(dǎo)，包括 激素、局部介質(zhì)和神經(jīng)遞質(zhì)等。G蛋白偶聯(lián)受體的進(jìn)化地位相當(dāng)原始，不僅存在于親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的真核生物（如酵母）中，即使在細(xì)菌中也存在與G-蛋白偶聯(lián)受體相似的膜蛋白，如細(xì)菌的菌紫紅質(zhì)，它的作用是光驅(qū)動(dòng)的H+-泵。但細(xì)菌中的此類蛋白并不具有G-蛋白偶聯(lián)受體的功能，因?yàn)榧?xì)菌中沒有G蛋白，推測(cè)其偶聯(lián)系統(tǒng)并不相

13、同。16. 酶聯(lián)受體（enzyme linked receptor）這種受體蛋白既是受體又是酶，一旦被配體激活即具有酶活性并將信號(hào)放大，又稱催化受體（catalytic receptor）。這一類受體轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)通常與細(xì)胞的生長(zhǎng)、繁殖、分化、生存有關(guān)。酶聯(lián)受體也是跨膜蛋白， 細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域常常具有某種酶的活性，故稱為酶聯(lián)受體。但并非所有的酶聯(lián)受體的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域都具有酶活性，所以，按照受體的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域是否具有酶活性將此類受體分為兩大類：缺少細(xì)胞內(nèi)催化活性的酶聯(lián)受體，和具有細(xì)胞內(nèi)催化活性的受體。17. 表面受體超家族（surface receptor superfamilies）根據(jù)表面受體進(jìn)行信號(hào)

14、轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式將受體分為三大類，若根據(jù)表面受體與質(zhì)膜的結(jié)合方式在可分為單次跨膜、7次跨膜和多亞單位跨膜等三個(gè)家族。酶聯(lián)受體，如酪氨酸蛋白激酶受體和鳥苷環(huán)化酶受體等都屬于單次跨膜（single-pass receptor）受體，它們的多肽鏈上只有一個(gè)跨膜的螺旋。第二類是7次跨膜受體（seven-pass receptor），這類受體的多肽鏈中有7個(gè)跨膜螺旋區(qū)，如腎上腺素受體、多巴胺受體、5-羥色胺受體、促甲狀腺素受體、黃體生成素受體等都是7次跨膜受體，此類受體在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中全部同G蛋白偶聯(lián)。第三類是由多個(gè)亞基共同組裝成的受體（multisubunit receptor），如前面討論過的煙堿樣乙酰膽堿受

15、體。受體與膜結(jié)合方式的差異決定著它們參與細(xì)胞通訊方式的不同。18. 受體交叉（receptor crossover）受體與配體的結(jié)合是高度特異的， 但這種特異性不是絕對(duì)的， 如胰島素受體除結(jié)合胰島素外， 還可同胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合。糖皮質(zhì)（激）素受體除同糖皮質(zhì)（激）素結(jié)合以外， 還可同其它甾類激素結(jié)合， 反之亦然。這種受體與配體交叉結(jié)合的現(xiàn)象稱為受體交叉。19. 親和標(biāo)記（affinity labeling）對(duì)酶的活性部位、受體的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行特異標(biāo)記的方法。試劑A-X的A基團(tuán)和X基團(tuán)可分別與不同的位點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，從而將兩種物質(zhì)交聯(lián)在一起。如用親和標(biāo)記法分離細(xì)胞表面受體時(shí)， 先將細(xì)胞與超量標(biāo)記的激

16、素（配體）混合，以飽和所有特異受體的激素結(jié)合位點(diǎn)；洗去多余的激素，然后加入能夠與受體和配體結(jié)合的共價(jià)交聯(lián)劑將激素與受體進(jìn)行共價(jià)交聯(lián)達(dá)到分離的目的。20. 信號(hào)級(jí)聯(lián)放大（signaling cascade）從細(xì)胞表面受體接收外部信號(hào)到最后作出綜合性應(yīng)答是一個(gè)將信號(hào)逐步放大的過程，稱為信號(hào)的級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)。組成級(jí)聯(lián)反應(yīng)的各個(gè)成員稱為一個(gè)級(jí)聯(lián)（cascade），主要是由磷酸化和去磷酸化的酶組成。信號(hào)的級(jí)聯(lián)放大作用對(duì)細(xì)胞來說至少有兩個(gè)優(yōu)越性：第一，同一級(jí)聯(lián)中所有具有催化活性的酶受同一分子調(diào)控，如糖原分解級(jí)聯(lián)中有三種酶：依賴于cAMP的蛋白激酶、糖原磷酸化酶激酶和糖原磷酸化酶都是直接或間接受cAMP調(diào)控的

17、。第二：通過級(jí)聯(lián)放大作用，使引起同一級(jí)聯(lián)反應(yīng)的信號(hào)得到最大限度的放大。如10-10M的腎上腺素能夠通過對(duì)糖原分解的刺激將血液中的葡萄糖水平提高50%.在腎上腺素的刺激下，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生10-6M的cAMP（圖5M-1）。21.46K圖M5-1 腎上腺素在細(xì)胞內(nèi)的級(jí)聯(lián)放大作用級(jí)聯(lián)反應(yīng)除了具有將信號(hào)放大，使原始信號(hào)變得更強(qiáng)、更具激發(fā)作用，引起細(xì)胞的強(qiáng)烈反應(yīng)外，級(jí)聯(lián)反應(yīng)還有其他一些作用： 信號(hào)轉(zhuǎn)移，即將原始信號(hào)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的其他部位；信號(hào)轉(zhuǎn)化，即將信號(hào)轉(zhuǎn)化成能夠激發(fā)細(xì)胞應(yīng)答的分子，如級(jí)聯(lián)中的酶的磷酸化；信號(hào)的分支，即將信號(hào)分開為幾種平行的信號(hào)，影響多種生化途徑，引起更大的反應(yīng)；級(jí)聯(lián)途中的各個(gè)步驟都有可能受

18、到一些因子的調(diào)節(jié)，因此級(jí)聯(lián)反應(yīng)的最終效應(yīng)還是由細(xì)胞內(nèi)外的條件來決定。21. 第二信使（second messengers）細(xì)胞表面受體接受細(xì)胞外信號(hào)后轉(zhuǎn)換而來的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)稱為第二信使，而將細(xì)胞外的信號(hào)稱為第一信使（first messengers）。第二信使至少有兩個(gè)基本特性： 是第一信使同其膜受體結(jié)合后最早在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)或胞漿中出現(xiàn)、僅在細(xì)胞內(nèi)部起作用的信號(hào)分子；能啟動(dòng)或調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)稍晚出現(xiàn)的反應(yīng)信號(hào)應(yīng)答。第二信使都是小的分子或離子。細(xì)胞內(nèi)有五種最重要的第二信使：cAMP、cGMP、1，2-二酰甘油（diacylglycerol，DAG）、1，4，5-三磷酸肌醇（inosositol 1，4，5

19、-trisphosphate，IP3）、Ca2+ 等。第二信使在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用，它們能夠激活級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中酶的活性，以及非酶蛋白的活性。第二信使在細(xì)胞內(nèi)的濃度受第一信使的調(diào)節(jié)，它可以瞬間升高、且能快速降低，并由此調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)代謝系統(tǒng)的酶活性，控制細(xì)胞的生命活動(dòng)，包括：葡萄糖的攝取和利用、脂肪的儲(chǔ)存和移動(dòng)以及細(xì)胞產(chǎn)物的分泌。第二信使也控制著細(xì)胞的增殖、分化和生存，并參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。22. GTP結(jié)合蛋白（GTP binding protein， G蛋白）與GTP或GDP結(jié)合的蛋白質(zhì)，又叫鳥苷酸結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白（guanine nucleotide-binding regulatory pro

20、tein）。從組成上看，有單體G蛋白（一條多肽鏈）和多亞基G蛋白（多條多肽鏈組成）。G蛋白參與細(xì)胞的多種生命活動(dòng)，如細(xì)胞通訊、核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)合、小泡運(yùn)輸、蛋白質(zhì)合成等。G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)中的G蛋白是由三個(gè)不同亞基組成的異源三體，三個(gè)亞基分別是、， 總相對(duì)分子質(zhì)量在100kDa左右， 亞基為36 kDa左右， 亞基為8-11kDa左右。、兩亞基通常緊密結(jié)合在一起， 只有在蛋白變性時(shí)才分開，鳥苷結(jié)合位點(diǎn)位于亞基上。此外，亞基還具有GTPase的活性結(jié)構(gòu)域和ADP核糖化位點(diǎn)。G蛋白屬外周蛋白， 它們?cè)谀さ募?xì)胞質(zhì)面通過脂肪酸鏈錨定在質(zhì)膜上。G蛋白是一個(gè)大家族， 目前研究得較多的是Gs （轉(zhuǎn)導(dǎo)激素對(duì)腺苷

21、酸環(huán)化酶的活化過程）、Gi （轉(zhuǎn)導(dǎo)激素對(duì)腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用）， 另外還有其他的一些三體G蛋白。G蛋白有多種調(diào)節(jié)功能， 包括Gs和Gi對(duì)腺苷酸環(huán)化酶的激活和抑制、對(duì)cGMP磷酸二酯酶的活性調(diào)節(jié)、對(duì)磷脂酶C的調(diào)節(jié)、對(duì)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的調(diào)節(jié)等。 另外還參與門控離子通道的調(diào)節(jié)。23. PKA系統(tǒng)（protein kinase A system， PKA）是G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)的一種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。信號(hào)分子作用于膜受體后，通過G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶， 產(chǎn)生第二信使cAMP后，激活蛋白激酶A進(jìn)行信號(hào)的放大。故將此途徑稱為PKA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。如胰高血糖素和腎上腺素都是很小的水溶性的胺，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上沒有相同之處

22、，并作用于不同的膜受體， 但都能通過G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶， 最后通過蛋白激酶A進(jìn)行信號(hào)放大。24. 效應(yīng)物（effector）所謂效應(yīng)物是指直接產(chǎn)生效應(yīng)的物質(zhì)，通常是酶，如腺苷酸環(huán)化酶、磷酸脂酶等，它們是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的催化單位。效應(yīng)物通常也是跨膜糖蛋白。25. 腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase， AC）腺苷酸環(huán)化酶是膜整合蛋白，它的氨基端和羧基端都朝向細(xì)胞質(zhì)。AC在膜的細(xì)胞質(zhì)面有兩個(gè)催化結(jié)構(gòu)域，還有兩個(gè)膜整合區(qū)，每個(gè)膜整合區(qū)分別有6個(gè)跨膜的螺旋。哺乳動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)6個(gè)腺苷酸環(huán)化酶異構(gòu)體。由于AC能夠?qū)TP轉(zhuǎn)變成cAMP，引起細(xì)胞的信號(hào)應(yīng)答，故此，AC是G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)中的效應(yīng)

23、物。26. 蛋白激酶 A （protein kinase A，PKA）又稱依賴于cAMP的蛋白激酶A （cyclic-AMP dependent protein kinase A），是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、生化特性最清楚的蛋白激酶。PKA全酶分子是由四個(gè)亞基組成的四聚體， 其中兩個(gè)是調(diào)節(jié)亞基（regulatory subunit， 簡(jiǎn)稱R 亞基），另兩個(gè)是催化亞基（catalytic subunit， 簡(jiǎn)稱 C 亞基）。R亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為4955kDa， C亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為40kDa，總相對(duì)分子質(zhì)量約為180kDa；全酶沒有活性。在大多數(shù)哺乳類細(xì)胞中， 至少有兩類蛋白激酶A， 一類存在于胞質(zhì)

24、溶膠， 另一類結(jié)合在質(zhì)膜、核膜和微管上。激酶是激發(fā)底物磷酸化的酶，所以蛋白激酶A的功能是將ATP上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到特定蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進(jìn)行磷酸化， 被蛋白激酶磷酸化了的蛋白質(zhì)可以調(diào)節(jié)靶蛋白的活性。一般認(rèn)為， 真核細(xì)胞內(nèi)幾乎所有的cAMP的作用都是通過活化PKA，從而使其底物蛋白發(fā)生磷酸化而實(shí)現(xiàn)的。27. PKC系統(tǒng)（protein kinase C system，PKC system）由于該系統(tǒng)中的第二信使是磷脂肌醇，故此這一系統(tǒng)又稱為磷脂肌醇信號(hào)途徑（phosphatidylinositol signal pathway）。在這一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，膜受體與其相應(yīng)的第一信使分子結(jié)合后

25、，激活膜上的Gq蛋白（一種G蛋白），然后由Gq蛋白激活磷酸脂酶C （phospholipase C， PLC）， 將膜上的脂酰肌醇4，5-二磷酸（phosphatidylinositol biphosphate， PIP2）分解為兩個(gè)細(xì)胞內(nèi)的第二信使：二酰甘油（ diacylglycerol， DAG）和1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）。IP3動(dòng)員細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)釋放Ca2+到細(xì)胞質(zhì)中與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，隨后參與一系列的反應(yīng)；而DAG在Ca2+的協(xié)同下激活蛋白激酶C（protein kinase C，PKC），然后通過蛋白激酶C引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)行細(xì)胞的應(yīng)答， 故此將該系統(tǒng)稱為PKC系統(tǒng)，或稱為IP3、D

26、AG、Ca2+信號(hào)通路。28. IP3受體（IP3 receptor）IP3受體是一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通道蛋白， 由四個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為260kDa的糖蛋白組成的四聚體。四個(gè)亞基組成一個(gè)跨膜的通道， 每個(gè)亞基都有IP3結(jié)合的部位， 當(dāng)34個(gè)部位被IP3占據(jù)時(shí)， 受體復(fù)合物構(gòu)象發(fā)生改變， 打開離子通道， 儲(chǔ)藏在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+ 隨即釋放，進(jìn)入胞質(zhì)溶膠。29. 蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）蛋白激酶C是G蛋白偶聯(lián)受體系統(tǒng)中的效應(yīng)物， 在非活性狀態(tài)下是水溶性的，游離存在于胞質(zhì)溶膠中，激活后成為膜結(jié)合的酶。蛋白激酶C的激活是脂依賴性的，需要膜脂DAG的存在，同時(shí)又是Ca2+依賴性的，需要

27、胞質(zhì)溶膠中Ca2+濃度的升高。當(dāng)DAG在質(zhì)膜中出現(xiàn)時(shí)，胞質(zhì)溶膠中的蛋白激酶C被結(jié)合到質(zhì)膜上，然后在Ca2+的作用下被激活。同蛋白激酶A一樣，蛋白激酶C屬于多功能絲氨酸和蘇氨酸激酶。蛋白激酶C能激活細(xì)胞質(zhì)中的靶酶參與生化反應(yīng)的調(diào)控， 同時(shí)也能作用于細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄因子， 參與基因表達(dá)的調(diào)控， 不過所調(diào)控的基因多與細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化相關(guān)。30. 鈣調(diào)蛋白（calmodulin）鈣調(diào)蛋白是真核生物細(xì)胞中的胞質(zhì)溶膠蛋白，由148個(gè)氨基酸組成單條多肽，相對(duì)分子質(zhì)量為16.7kDa.鈣調(diào)蛋白的外形似啞鈴，有兩個(gè)球形的末端，中間被一個(gè)長(zhǎng)而富有彈性的螺旋結(jié)構(gòu)相連，每個(gè)末端有兩個(gè)Ca2+ 結(jié)構(gòu)域，每個(gè)結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合

28、一個(gè)Ca2+ ， 這樣，一個(gè)鈣調(diào)蛋白可以結(jié)合4個(gè)Ca2+ ，鈣調(diào)蛋白與Ca2+ 結(jié)合后的構(gòu)型相當(dāng)穩(wěn)定。在非刺激的細(xì)胞中鈣調(diào)蛋白與Ca2+ 結(jié)合的親和力很低；然而，如果由于刺激使細(xì)胞中Ca2+ 濃度升高時(shí)， Ca2+ 同鈣調(diào)蛋白結(jié)合形成鈣-鈣調(diào)蛋白復(fù)合物（calcium-calmodulin complex），就會(huì)引起鈣調(diào)蛋白構(gòu)型的變化，增強(qiáng)了鈣調(diào)蛋白與許多效應(yīng)物結(jié)合的親和力。31. 受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase， RTKs）RTKs是最大的一類酶聯(lián)受體， 它既是受體，又是酶， 能夠同配體結(jié)合，并將靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化。所有的RTKs都是由三個(gè)部分組成的：

29、含有配體結(jié)合位點(diǎn)的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域、單次跨膜的疏水螺旋區(qū)、含有酪氨酸蛋白激酶（RTK）活性的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。已發(fā)現(xiàn)50多種不同的RTKs，主要的幾種類型包括：表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor， EGF） 受體；血小板生長(zhǎng)因子（platelet-derived growth factor， PDGF） 受體和巨噬細(xì)胞集落刺激生長(zhǎng)因子（macrophage colony stimulating factor， M-CSF）；胰島素和胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 （insulin and insulin-like growth factor-1， IGF-1） 受體；神經(jīng)生長(zhǎng)因子（ne

30、rve growth factor， NGF） 受體；成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor， FGF） 受體；血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascularendothelial growth factor， VEGF）受體和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子 （hepatocyte growth factor， HGF） 受體等。受體酪氨酸激酶在沒有同信號(hào)分子結(jié)合時(shí)是以單體存在的，并且沒有活性；一旦有信號(hào)分子與受體的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合，兩個(gè)單體受體分子在膜上形成二聚體，兩個(gè)受體的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的尾部相互接觸，激活它們的蛋白激酶的功能，結(jié)果使尾部的酪氨酸殘基磷酸化。磷酸化導(dǎo)致受體細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的尾部

31、裝配成一個(gè)信號(hào)復(fù)合物（signaling complex）。剛剛磷酸化的酪氨酸部位立即成為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白（signaling protein）的結(jié)合位點(diǎn)，可能有1020種不同的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白同受體尾部磷酸化部位結(jié)合后被激活。信號(hào)復(fù)合物通過幾種不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，擴(kuò)大信息，激活細(xì)胞內(nèi)一系列的生化反應(yīng)；或者將不同的信息綜合起來引起細(xì)胞的綜合性應(yīng)答（如細(xì)胞增殖）。32. 胰島素受體（insulin receptor）胰島素受體是一個(gè)四聚體，由兩個(gè)亞基和兩個(gè)亞基通過二硫鍵連接。兩個(gè)亞基位于細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)，其上有胰島素的結(jié)合位點(diǎn)；兩個(gè)亞基是跨膜蛋白，起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。無胰島素結(jié)合時(shí)，受體的酪氨酸蛋白激酶沒

32、有活性。當(dāng)胰島素與受體的亞基結(jié)合并改變了亞基的構(gòu)型后，酪氨酸蛋白激酶才被激活，激活后可催化兩個(gè)反應(yīng) 使四聚體復(fù)合物中亞基特異位點(diǎn)的酪氨酸殘基磷酸化，這種過程稱為自我磷酸化（autophosphorylation）；將胰島素受體底物 （insulin receptor substrate，IRSs）上具有重要作用的十幾個(gè)酪氨酸殘基磷酸化，磷酸化的IRSs能夠結(jié)合并激活下游效應(yīng)物。33. 胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRSs）能夠被激活的胰島素受體酪氨酸激酶作用的底物， 其上具有十幾個(gè)酪氨酸殘基可被磷酸化，磷酸化的IRSs能夠結(jié)合并激活下游效應(yīng)物。IRSs

33、在被胰島素受體磷酸化以后，如同一塊“磁鐵”與那些具有SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白結(jié)合，根據(jù)所結(jié)合蛋白的具體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的效應(yīng)，如激活SH2蛋白的酶活性、改變蛋白質(zhì)構(gòu)型并同另外的蛋白結(jié)合或者引起蛋白質(zhì)從細(xì)胞的一個(gè)部位轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部位。已知有三種胰島素受體酪氨酸激酶作用的底物（IRSs）。第一種是胰島素受體底物1（IRS1），是一種蛋白質(zhì)，其上有多個(gè)（至少8個(gè)）可被受體激酶磷酸化的位點(diǎn)，磷酸化后可同多種效應(yīng)物結(jié)合，包括：PI（3）K、Syp（一種磷酸酪氨酸磷酸酶）、Nck（一種連接蛋白）、GRB2（growth factor receptor-bound protein 2，一種通過SH2同磷酸化的酪氨酸結(jié)

34、合的連接蛋白）。第二種是Shc（是通過cDNA克隆篩選到的編碼SH結(jié)構(gòu)域的基因的蛋白產(chǎn)物），也是一種連接蛋白。Shc的酪氨酸被磷酸化后能夠同GRB2結(jié)合，然后激活Ras，觸發(fā)細(xì)胞的增殖。第三種底物是IRS2.IRS2的酪氨酸被磷酸化后能夠同磷脂酰肌醇-3-激酶結(jié)合，將該酶激活，并影響磷脂的代謝。34. SH結(jié)構(gòu)域（SH domain）SH結(jié)構(gòu)域是“Src同源結(jié)構(gòu)域”（Src homology domain）的縮寫（Src是一種癌基因，最初在Rous sarcoma virus 中發(fā)現(xiàn)）。這種結(jié)構(gòu)域是能夠與受體酪氨酸激酶磷酸化殘基緊緊結(jié)合，形成多蛋白的復(fù)合物進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。SH2大約由100個(gè)氨基

35、酸組成。SH2結(jié)構(gòu)域能夠與生長(zhǎng)因子受體（如PDGF和EGF）自我磷酸化的位點(diǎn)結(jié)合。含有SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白也常常含有SH3結(jié)構(gòu)域。SH3結(jié)構(gòu)域最初也是在Src中鑒定到的由50個(gè)氨基酸組成的組件，后來在其他一些蛋白質(zhì)中也發(fā)現(xiàn)了SH3結(jié)構(gòu)域。SH3能夠識(shí)別富含脯氨酸和疏水殘基的特異序列的蛋白質(zhì)并與之結(jié)合，從而介導(dǎo)蛋白與蛋白相互作用。35. 表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor， EGF）表皮生長(zhǎng)因子是一種小肽，由53個(gè)氨基酸殘基組成， 是類EGF大家族的一個(gè)成員。EGF同應(yīng)答細(xì)胞表面的特異受體結(jié)合，一旦結(jié)合，便促進(jìn)受體二聚化并使細(xì)胞質(zhì)位點(diǎn)磷酸化。被激活的受體至少可與5種具有不

36、同信號(hào)序列的蛋白結(jié)合，進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。EGF能夠廣泛促進(jìn)細(xì)胞的增殖。36. EGF受體（EGF receptor）EGF受體是一種糖蛋白， 廣泛分布于哺乳動(dòng)物的上皮細(xì)胞、人的成纖維細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞等。EGF 受體是一條含有1186個(gè)氨基酸殘基的多肽鏈， 相對(duì)分子質(zhì)量為170kDa，由三個(gè)部分組成：很大的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域：約621個(gè)氨基酸殘基，富含半胱氨酸（51個(gè)）， 并形成多對(duì)二硫鍵，其上結(jié)合有糖基，是EGF結(jié)合的位點(diǎn)?？缒^(qū)由23個(gè)氨基酸殘基組成；細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，由542個(gè)氨基酸殘基組成，含有無活性的酪氨酸激酶和幾個(gè)酪氨酸磷酸化的位點(diǎn)。37. Ras蛋白（Ras protein）Ras是大鼠

37、肉瘤（rat sarcoma，Ras）的英文縮寫。Ras蛋白是原癌基因 cras的表達(dá)產(chǎn)物，相對(duì)分子質(zhì)量為21kDa，屬單體 GTP結(jié)合蛋白，具有弱的 GTP酶活性。Ras蛋白的活性狀態(tài)對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、細(xì)胞骨架、蛋白質(zhì)運(yùn)輸和分泌等都具有影響，其活性則是通過與GTP或GDP的結(jié)合進(jìn)行調(diào)節(jié)。Ras的活性受兩個(gè)蛋白的控制，一個(gè)是鳥苷交換因子（guanine nucleotide exchange factor， GEF），它的作用是促使GDP從Ras蛋白上釋放出來，取而代之的是GTP，從而將Ras激活，GEF的活性受生長(zhǎng)因子及其受體的影響。另一個(gè)控制 Ras蛋白活性的是GTP酶激活蛋白（GTPa

38、se activating protein， GAP），存在于正常細(xì)胞中，主要作用是激活Ras蛋白的GTP酶，將結(jié)合在Ras蛋白上的 GTP水解成GDP，成為失活型的 Ras蛋白GDP.所以在正常情況下，Ras蛋白基本上都與 GDP結(jié)合在一起，定位在細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)表面上。38. Grb2蛋白（growth factor receptor-bound protein 2）Grb2是生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2，又叫Ash蛋白。該蛋白參與細(xì)胞內(nèi)各種受體激活后的下游調(diào)節(jié)。它能夠直接與激活的表皮生長(zhǎng)因子受體磷酸化的酪氨酸結(jié)合，參與EGF受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，也能通過與Shc磷酸化的酪氨酸結(jié)合間接參與由胰島素受體介

39、導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Grb2能夠同時(shí)與Shc、Sos結(jié)合形成Shc-Grb2-Sos復(fù)合物，并將Sos激活，激活的Sos與質(zhì)膜上的Ras蛋白結(jié)合，并將其激活，引起信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。Grb2蛋白含有一個(gè)SH2結(jié)構(gòu)域和兩個(gè)SH3結(jié)構(gòu)域，屬SH蛋白。39. Sos蛋白（Sos protein）Sos蛋白是編碼鳥苷釋放蛋白的基因sos的產(chǎn)物（sos是son of sevenless 的縮寫）。Sos蛋白在Ras信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的作用是促進(jìn)Ras釋放GDP，結(jié)合GTP，使Ras蛋白由非活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚誀顟B(tài)，所以， Sos蛋白是Ras激活蛋白。Sos蛋白不含SH結(jié)構(gòu)域，不屬于SH蛋白。40. 信號(hào)趨異（diverg

40、ence ）信號(hào)趨異是指同一種信號(hào)與受體作用后在細(xì)胞內(nèi)分成幾個(gè)不同的信號(hào)途徑進(jìn)行傳遞，最典型的是受體酪氨酸激酶的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在EGF受體酪氨酸激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中，EGF與受體結(jié)合后導(dǎo)致受體細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域特定部位的酪氨酸自我磷酸化，形成磷酸酪氨酸。新形成的磷酸酪氨酸作為SH2結(jié)構(gòu)域的錨定位點(diǎn)，將具有SH2結(jié)構(gòu)域的不同效應(yīng)物激活。由于這些效應(yīng)物自身的功能不同，因而引起不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。如Grb2作為接頭蛋白將信號(hào)經(jīng)Sos蛋白傳給Ras，引起MAP激酶的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。另一種具有SH2結(jié)構(gòu)域的效應(yīng)物是磷脂酶C，通過SH2與磷酸酪氨酸結(jié)合并被激活后可使PIP2水解產(chǎn)生兩種第二信使，通過與Ras不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

41、途徑進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。另外，PI（3）K和Src也是具有SH2結(jié)構(gòu)域并能被EGF磷酸酪氨酸激活的效應(yīng)物，但是引起的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑不同。41. 竄擾（crosstalk）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑間的“竄擾”是指不同信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑間的相互影響，即通常所說的“相互作用”（interaction）。在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中，雖然每種體系都有自己相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，似乎互不影響，如PKA系統(tǒng)、受體酪氨酸激酶系統(tǒng)。實(shí)際上細(xì)胞內(nèi)的各種信息往往要交織在一起形成一個(gè)信息網(wǎng)共同起作用。例如cAMP的信號(hào)通路主要是引起細(xì)胞代謝活動(dòng)的變化，特別是糖的代謝。新的研究結(jié)果表明，cAMP也能抑制一些細(xì)胞的生長(zhǎng)，包括成纖維細(xì)胞和脂肪細(xì)胞，機(jī)理主要是阻斷MAP激

42、酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。另外一個(gè)例子是Ca2+和cAMP參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也是相互影響的。Ca2+既能夠激活腺苷酸環(huán)化酶（合成cAMP），又能激活cAMP磷酸脂酶（降解cAMP）。反過來，依賴于cAMP的蛋白激酶能夠使Ca2通道磷酸化，改變對(duì)Ca2釋放的能力。42. 受體鈍化（receptor desensitization）受體對(duì)信號(hào)分子失去敏感性稱為受體鈍化， 一般是通過對(duì)受體的修飾進(jìn)行鈍化的。如腎上腺素受體在絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化后，則失去對(duì)腎上腺素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。如果鈍化的受體只是那些已與信號(hào)分子結(jié)合的受體，這種現(xiàn)象稱為同源鈍化 （homologous desensitization）。如腎上腺素與

43、受體結(jié)合時(shí)，受體可在腎上腺素受體激酶的作用下發(fā)生磷酸化，抑制蛋白與磷酸化的受體結(jié)合使之鈍化，失去受體作用； 此外， 腎上腺素受體也可通過cAMP依賴的蛋白激酶A磷酸化鈍化。因?yàn)槟I上腺素僅僅是增加細(xì)胞內(nèi)cAMP水平的眾多信號(hào)分子中的一種，一旦細(xì)胞內(nèi)的cAMP 水平達(dá)到一定的濃度，腎上腺素也就沒有什么意義了，所以將它的受體磷酸化使之鈍化。這種鈍化稱為異源鈍化（heterologous desensitization），因?yàn)殁g化是通過不同受體途徑的酶進(jìn)行的。異源鈍化不僅僅只有受體自身直接失活這一種可能的方式，在某種情況下，信號(hào)分子也可以通過改變G蛋白，使其失去信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。例如，成纖維細(xì)胞的PGE受

44、體通過Gs和AC激活cAMP途徑，Gs和AC為其他途徑所共有。體外培養(yǎng)時(shí)，加入PGE1后，cAMP升高后又下降，細(xì)胞發(fā)生鈍化，同時(shí)也對(duì)其他cAMP途徑的信號(hào)失去敏感。若將適應(yīng)后的Gs和正常的Gs分別轉(zhuǎn)移到Gs缺陷的突變細(xì)胞株的膜上進(jìn)行對(duì)比觀察，發(fā)現(xiàn)前者仍然鈍化，而后者具有敏感性，因此，提示Gs發(fā)生了改變。43. 受體減量調(diào)節(jié)（receptor down-regulation）通過內(nèi)吞作用減少質(zhì)膜中受體量來調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，稱為受體減量調(diào)節(jié)。內(nèi)吞是使細(xì)胞膜上受體減少的有效辦法， 細(xì)胞也因此降低了對(duì)信號(hào)分子的敏感性。實(shí)際上，許多受體被內(nèi)吞后，并不被溶酶體消化，它們被逐步釋放，慢慢回到細(xì)胞膜上，形成受體

45、再循環(huán)。在此過程中，始終有一部分受體滯留在細(xì)胞質(zhì)中而不能到膜上發(fā)揮功能，這種現(xiàn)象又稱為受體隔離。另外，受體內(nèi)吞也包括結(jié)合有配體的受體-配體內(nèi)吞，一些生長(zhǎng)激素就是通過這樣的方式被解除信號(hào)作用的。線粒體與過氧化物酶體1. 線粒體（mitochondrion）線粒體是1850年發(fā)現(xiàn)的，1898年命名。線粒體由兩層膜包被，外膜平滑，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，兩層膜之間有腔，線粒體中央是基質(zhì)。基質(zhì)內(nèi)含有與三羧酸循環(huán)所需的全部酶類，內(nèi)膜上具有呼吸鏈酶系及ATP酶復(fù)合體。線粒體是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場(chǎng)所，有細(xì)胞動(dòng)力工廠（power plant）之稱。另外，線粒體有自身的DNA和遺傳體系， 但線粒體基

46、因組的基因數(shù)量有限，因此，線粒體只是一種半自主性的細(xì)胞器。線粒體的形狀多種多樣， 一般呈線狀，也有粒狀或短線狀。線粒體的直徑一般在0.51.0 m， 在長(zhǎng)度上變化很大， 一般為1.53m， 長(zhǎng)的可達(dá)10m ，人的成纖維細(xì)胞的線粒體則更長(zhǎng)，可達(dá)40m.不同組織在不同條件下有時(shí)會(huì)出現(xiàn)體積異常膨大的線粒體， 稱為巨型線粒體（megamitochondria）在多數(shù)細(xì)胞中，線粒體均勻分布在整個(gè)細(xì)胞質(zhì)中，但在某些些細(xì)胞中，線粒體的分布是不均一的，有時(shí)線粒體聚集在細(xì)胞質(zhì)的邊緣。在細(xì)胞質(zhì)中，線粒體常常集中在代謝活躍的區(qū)域，因?yàn)檫@些區(qū)域需要較多的ATP，如肌細(xì)胞的肌纖維中有很多線粒體。另外， 在精細(xì)胞、鞭毛、

47、纖毛和腎小管細(xì)胞的基部都是線粒體分布較多的地方。線粒體除了較多分布在需要ATP的區(qū)域外，也較為集中的分布在有較多氧化反應(yīng)底物的區(qū)域，如脂肪滴，因?yàn)橹镜沃杏性S多要被氧化的脂肪。2. 外膜（outer membrane）包圍在線粒體外面的一層單位膜結(jié)構(gòu)。厚6nm， 平整光滑， 上面有較大的孔蛋白， 可允許相對(duì)分子質(zhì)量在5kDa左右的分子通過。外膜上還有一些合成脂的酶以及將脂轉(zhuǎn)變成可進(jìn)一步在基質(zhì)中代謝的酶。外膜的標(biāo)志酶是單胺氧化酶。3. 內(nèi)膜（inner membrane）位于外膜內(nèi)層的一層單位膜結(jié)構(gòu)， 厚約6nm.內(nèi)膜對(duì)物質(zhì)的通透性很低， 只有不帶電的小分子物質(zhì)才能通過。內(nèi)膜向內(nèi)折褶形成許多嵴，

48、 大大增加了內(nèi)膜的表面積。內(nèi)膜含有三類功能性蛋白：呼吸鏈中進(jìn)行氧化反應(yīng)的酶； ATP合成酶復(fù)合物； 一些特殊的運(yùn)輸?shù)鞍祝?調(diào)節(jié)基質(zhì)中代謝代謝物的輸出和輸入。內(nèi)膜的標(biāo)志酶是細(xì)胞色素氧化酶。4. 線粒體膜間隙（intermembrane space）線粒體內(nèi)膜和外膜之間的間隙， 約68nm， 其中充滿無定形的液體， 含有可溶性的酶、底物和輔助因子。膜間隙的標(biāo)志酶是腺苷酸激酶。5. 線粒體基質(zhì)（ matrix）內(nèi)膜和嵴包圍著的線粒體內(nèi)部空間， 含有很多蛋白質(zhì)和脂類，催化三羧酸循環(huán)中脂肪酸和丙酮酸氧化的酶類， 也都存在于基質(zhì)中。此外， 還含有線粒體DNA、 線粒體核糖體、tRNAs、rRNAs以及線粒

49、體基因表達(dá)的各種酶。基質(zhì)中的標(biāo)志酶是蘋果酸脫氫酶。6. 嵴（cristae）線粒體內(nèi)膜向基質(zhì)折褶形成的結(jié)構(gòu)稱作嵴 （cristae）， 嵴的形成使內(nèi)膜的表面積大大增加。嵴有兩種排列方式：一是片狀（lamellar）， 另一是管狀（tubular）。在高等動(dòng)物細(xì)胞中主要是片狀的排列， 多數(shù)垂直于線粒體長(zhǎng)軸。在原生動(dòng)物和植物中常見的是管狀排列。線粒體嵴的數(shù)目、形態(tài)和排列在不同種類的細(xì)胞中差別很大。一般說需能多的細(xì)胞，不僅線粒體多，而且線粒體嵴的數(shù)目也多。線粒體內(nèi)膜的嵴上有許多排列規(guī)則的顆粒稱為線粒體基粒（elementary particle），每個(gè)基粒間相距約10 nm.基粒又稱偶聯(lián)因子1（co

50、upling factor 1），簡(jiǎn)稱F1，實(shí)際是ATP合酶（ATP synthase），又叫F0 F1 ATP酶復(fù)合體， 是一個(gè)多組分的復(fù)合物。7. 蛋白質(zhì)尋靶（protein targeting）游離核糖體合成的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的定位是由前體蛋白本身具有的引導(dǎo)信號(hào)決定的。不同類型的引導(dǎo)信號(hào)可以引導(dǎo)蛋白質(zhì)定位到特定的細(xì)胞器，如線粒體、葉綠體、細(xì)胞核和過氧化物酶體等。這些蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成釋放之后需要自己尋找目的地，因此稱為蛋白質(zhì)尋靶。8. 翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（post-translational translocation）游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)必須等蛋白質(zhì)完全合成并釋放到胞質(zhì)溶膠后才能被轉(zhuǎn)運(yùn)

51、，所以將這種轉(zhuǎn)運(yùn)方式稱為翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)。通過這種方式轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)包括線粒體、葉綠體和細(xì)胞核的部分蛋白，以及過氧化物酶體的全部蛋白等。在游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)中有相當(dāng)一部分直接存在于胞質(zhì)溶膠中， 包括細(xì)胞骨架蛋白、各種反應(yīng)體系的酶或蛋白等。9. 蛋白質(zhì)分選（protein sorting）主要是指膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)， 通過信號(hào)肽，在翻譯的同時(shí)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)， 然后經(jīng)過各種加工和修飾，使不同去向的蛋白質(zhì)帶上不同的標(biāo)記， 最后經(jīng)過高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分選，包裝到不同類型的小泡，并運(yùn)送到目的地， 包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞外和核膜等。廣義的蛋白質(zhì)分選也包括在游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)

52、的定位。10. 共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（co-translational translocation）膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)， 在它們進(jìn)行翻譯的同時(shí)就開始了轉(zhuǎn)運(yùn)，主要是通過定位信號(hào)，一邊翻譯，一邊進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)， 然后再進(jìn)行進(jìn)一步的加工和轉(zhuǎn)移。由于這種轉(zhuǎn)運(yùn)定位是在蛋白質(zhì)翻譯的同時(shí)進(jìn)行的，故稱為共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)。在膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)通過信號(hào)肽，經(jīng)過連續(xù)的膜系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)分選才能到達(dá)最終的目的地，這一過程又稱為蛋白質(zhì)分選，或蛋白質(zhì)運(yùn)輸（protein trafficking）。11. 游離核糖體（free ribosomes）在蛋白質(zhì)合成的全過程中， 結(jié)合有mRNA的核糖體都是游離存在的（實(shí)際上是與細(xì)胞骨架結(jié)合在

53、一起的），不與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合。這種核糖體之所以不與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合， 是因?yàn)楸缓铣傻牡鞍踪|(zhì)中沒有特定的信號(hào)，與核糖體無關(guān)。12. 膜結(jié)合核糖體（membrane-bound ribosomes）結(jié)合有mRNA并進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的核糖體在合成蛋白質(zhì)的初始階段處于游離狀態(tài)，但是隨著肽鏈的合成，核糖體被引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合在一起，這種核糖體稱為膜結(jié)合核糖體。這種核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)合是由合成的新生肽N端的信號(hào)序列決定的，而與核糖體自身無關(guān)。13. 導(dǎo)肽（leading peptide）又稱轉(zhuǎn)運(yùn)肽（transit peptide）或?qū)蛐蛄校╰argeting sequence），它是游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)

54、的N-端信號(hào)。導(dǎo)肽是新生蛋白N-端一段大約2080個(gè)氨基酸的肽鏈， 通常帶正電荷的堿性氨基酸（特別是精氨酸和賴氨酸）含量較為豐富， 如果它們被不帶電荷的氨基酸取代就不起引導(dǎo)作用，說明這些氨基酸對(duì)于蛋白質(zhì)的定位具有重要作用。這些氨基酸分散于不帶電荷的氨基酸序列之間。轉(zhuǎn)運(yùn)肽序列中不含有或基本不含有帶負(fù)電荷的酸性氨基酸，并且有形成兩性螺旋的傾向。轉(zhuǎn)運(yùn)肽的這種特征性的結(jié)構(gòu)有利于穿過線粒體的雙層膜。不同的轉(zhuǎn)運(yùn)肽之間沒有同源性，說明導(dǎo)肽的序列與識(shí)別的特異性有關(guān)，而與二級(jí)或高級(jí)結(jié)構(gòu)無太大關(guān)系。導(dǎo)肽運(yùn)送蛋白質(zhì)時(shí)具有以下特點(diǎn)：需要受體； 消耗ATP； 需要分子伴侶； 要電化學(xué)梯度驅(qū)動(dòng)； 要信號(hào)肽酶切除信號(hào)肽；

55、通過接觸點(diǎn)進(jìn)入；非折疊形式運(yùn)輸。14. 氧化（oxidation）葡萄糖（或糖原）在正常有氧的條件下， 經(jīng)氧化產(chǎn)生CO2 和水，這個(gè)總過程稱作糖的有氧氧化，又稱細(xì)胞氧化或生物氧化。整個(gè)過程分為三個(gè)階段： 糖氧化成丙酮酸。葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后經(jīng)過一系列酶的催化反應(yīng)，最后生成丙酮酸的過程，此過程在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行， 并且是不耗能的過程；丙酮酸進(jìn)入線粒體， 在基質(zhì)中脫羧生成乙酰CoA； 乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)， 徹底氧化。15. 糖酵解（glycolysis）葡萄糖在無氧條件下， 生成丙酮酸的過程。此過程在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行， 并且是不耗氧的過程。16三羧酸循環(huán)（citric acid cycle）由乙酰CoA

56、和草酰乙酸縮合成有三個(gè)羧基的檸檬酸， 檸檬酸經(jīng)一系列反應(yīng)， 一再氧化脫羧， 經(jīng)酮戊二酸、 琥珀酸， 再降解成草酰乙酸。而參與這一循環(huán)的丙酮酸的三個(gè)碳原子， 每循環(huán)一次， 僅用去一分子乙?；械亩紗挝唬?最后生成兩分子的CO2 ， 并釋放出大量的能量。17. 電子載體（electron carriers）在電子傳遞過程中與釋放的電子結(jié)合并將電子傳遞下去的物質(zhì)稱為電子載體。參與傳遞的電子載體有四種黃素蛋白、細(xì)胞色素、鐵硫蛋白和輔酶Q，在這四類電子載體中，除了輔酶Q以外，接受和提供電子的氧化還原中心都是與蛋白相連的輔基。18. 黃素蛋白（flavoproteins）黃素蛋白是由一條多肽結(jié)合1個(gè)輔基

57、組成的酶類，結(jié)合的輔基可以是FAD或FMN，它們是維生素B2的衍生物，每個(gè)輔基能夠接受和提供兩個(gè)質(zhì)子和電子。線粒體中的黃素蛋白主要是電子傳遞鏈中NADH脫氫酶和TCA循環(huán)中的琥珀酸脫氫酶。19. 細(xì)胞色素（cytochromes）細(xì)胞色素是含有血紅素輔基的一類蛋白質(zhì)。血紅素基團(tuán)是由卟啉環(huán)結(jié)合一個(gè)鐵原子（鐵原子位于環(huán)的中央）構(gòu)成的。與NAD+和FAD不同， 在氧化還原過程中，血紅素基團(tuán)的鐵原子可以傳遞單個(gè)的電子而不必成對(duì)傳遞。血紅素中的鐵通過Fe3+和 Fe2+兩種狀態(tài)的變化傳遞電子。在還原反應(yīng)時(shí)，鐵原子由Fe3+狀態(tài)轉(zhuǎn)變成Fe2+狀態(tài)；在氧化反應(yīng)中，鐵由Fe2+轉(zhuǎn)變成Fe3+.電子傳遞鏈中至少有五種類型的細(xì)胞色素a、a3、b、c和c1，它們間的差異在于血紅素基團(tuán)中取代基和蛋白質(zhì)氨基酸序列的不同。20. 鐵硫蛋白（iron-sulfur prote