第13章物質(zhì)代謝和調(diào)控總論

第12章物質(zhì)代謝和代謝調(diào)控總論物質(zhì)代謝的特點(diǎn)TheSpecialtyofMetabolism第一節(jié)一、整體性

糖類(lèi)

脂類(lèi)蛋白質(zhì)水

無(wú)機(jī)鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄二、代謝調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境的變化三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類(lèi)、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異例如肝臟：糖原合成、分解，酮體生成。腦組織：以葡萄糖供能為主。對(duì)氨敏感。四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖糖有氧氧化脂肪酸β氧化三羧酸循環(huán)呼吸鏈DNA、RNA合成糖合成脂肪合成蛋白質(zhì)合成核酸降解生物膜控制底物濃度動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝途徑五、ATP是機(jī)體能量利用的共同形式營(yíng)養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能底物水平磷酸化氧化磷酸化肌肉六、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量例如：乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑合成代謝的供氫體物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships第二節(jié)一、在能量代謝上的相互聯(lián)系三大營(yíng)養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO21.三大營(yíng)養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。2.從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。3.一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。糖60-75%蛋白質(zhì)18%脂肪20-40%脂肪分解增強(qiáng)ATP增多ATP/ADP比值增高4.任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）例如饑餓時(shí)肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質(zhì)分解以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低1~2天3~4周二、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系

1.糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系(1)攝入的糖量超過(guò)能量消耗時(shí)

葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉）(2)脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵嵋阴oA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、腎、腸磷酸-甘油葡萄糖奇數(shù)碳原子的脂酸丙二酸CoA琥珀酰CoA糖(3)脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí)高酮血癥草酰乙酸相對(duì)不足糖不足脂肪大量動(dòng)員酮體生成增加氧化受阻脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋(píng)果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物CoASH檸檬酸合成酶順烏頭酸酶乙醛酸循環(huán)

反應(yīng)歷程N(yùn)AD+NADH蘋(píng)果酸脫氫酶草酰乙酸

OCH3-C~SCoACoASH

OCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸異檸檬酸裂解酶蘋(píng)果酸合酶

O

OH-C-C~OH乙醛酸NAD+草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASH

乙

醛

酸

循

環(huán)

和

三

羧

酸

循

環(huán)

反

應(yīng)

歷

程

的

比

較檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA草酰乙酸蘋(píng)果酸延胡索酸

O

OH-C-C~OH乙醛酸

OCH3-C-SCoATCA循環(huán)乙醛酸循環(huán)2.糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系例如丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖(1)大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。目?2)糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸氨基酸乙酰CoA脂肪(1.)蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?2.)氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂3.脂類(lèi)與氨基酸代謝的相互聯(lián)系——但不能說(shuō)，脂類(lèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途徑丙酮酸其他?酮酸某些非必需氨基酸(3.)脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?.核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系(1.)氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶(2.)磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供糖類(lèi)脂類(lèi)氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴(lài)氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋(píng)果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質(zhì)糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪亮氨酸、賴(lài)氨酸草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸酪氨酸脯氨酸纈氨酸,異亮氨酸蛋氨酸,蘇氨酸天冬氨酸谷氨酸精氨酸組氨酸脯氨酸膽固醇、酮體丙氨酸色氨酸絲氨酸甘氨酸蘇氨酸半胱氨酸甘油脂酸目錄5.組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐，是“中心生化工廠(chǎng)”。在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。肝合成、儲(chǔ)存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生、生成酮體、尿素循環(huán)、膽固醇排泄的主要器官肝在代謝中的作用如——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。酮體乳酸游離脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能為主。心臟耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。

腦合成、儲(chǔ)存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。肌肉能量主要來(lái)自糖酵解。紅細(xì)胞合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。

脂肪組織也可進(jìn)行糖異生和生成酮體；腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。腎臟第三節(jié)代謝調(diào)控總論一、代謝調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)

1.恒態(tài)(stablestate)是機(jī)體代謝的基本狀態(tài)。恒態(tài)的破壞意味著疾病或機(jī)體的死亡。機(jī)體通過(guò)代謝調(diào)節(jié)維持恒態(tài)。

3.代謝調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)——就是把體內(nèi)的酶組織起來(lái)，在統(tǒng)一的指揮下，互相協(xié)作。2.代謝的調(diào)節(jié)主要是對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括酶的活性和酶量。尤其是途徑中的關(guān)鍵酶（限速酶、調(diào)節(jié)酶）二、代謝調(diào)節(jié)的方式代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。單細(xì)胞生物主要通過(guò)細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)某種物質(zhì)的變化而影響酶活性。激素水平代謝調(diào)節(jié)具調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。整體水平代謝調(diào)節(jié)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過(guò)神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過(guò)某些激素的分泌來(lái)調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過(guò)各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。高等生物——三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)

（一）細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)

細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。?細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布?酶活性的調(diào)節(jié)酶含量的調(diào)節(jié)1.細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類(lèi)常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布酶的隔離分布的意義——避免了各種代謝途徑互相干擾。2.酶活性的調(diào)節(jié)代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決定。①速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱(chēng)其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個(gè)代謝途徑的方向。③這類(lèi)酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。（1）關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)例：糖代謝的關(guān)鍵酶快速代謝

遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘通過(guò)改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過(guò)改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)（2）代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。①變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（3）關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱(chēng)為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)

?變構(gòu)激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑allostericeffector

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。②變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制變構(gòu)酶催化亞基調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物有活性變構(gòu)抑制劑（低活性）無(wú)活性變構(gòu)激活劑（高活性）C

R

C變構(gòu)效應(yīng)劑+酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化③變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義¤代謝終產(chǎn)物反饋抑制(feedbackinhibition)反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過(guò)多。乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長(zhǎng)鏈脂酰CoA

¤變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存¤變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化乙酰輔酶A羧化酶促進(jìn)脂酸的合成（4）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)①化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為酶的化學(xué)修飾。②化學(xué)修飾的主要方式磷酸化---去磷酸乙?；?--脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變酶的磷酸化與脫磷酸化-OH蘇絲酪酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶-O-PO32-磷酸化的酶蛋白蘇絲酪③化學(xué)修飾的特點(diǎn)①酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)受調(diào)節(jié)——激素的調(diào)控。②具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見(jiàn)的方式。同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。3.酶量的調(diào)節(jié)（1）酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏加速酶合成的化合物稱(chēng)為誘導(dǎo)劑(inducer)減少酶合成的化合物稱(chēng)為阻遏劑(repressor)

常見(jiàn)的誘導(dǎo)或阻遏方式Ⅰ底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏Ⅱ產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏高等動(dòng)物體內(nèi)，因由激素的調(diào)節(jié)底物誘導(dǎo)作用不如微生物重要。食入蛋白質(zhì)多，精氨酸酶活性增加。產(chǎn)物可以阻遏關(guān)鍵酶的合成Ⅲ激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo)Ⅳ藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)例如，糖皮質(zhì)激素能誘導(dǎo)一些氨基酸分解酶、糖異生關(guān)鍵酶的合成。很多藥物和毒素可促進(jìn)肝細(xì)跑中單加氧酶的合成和其他一些藥物代謝酶的合成。（2）酶蛋白降解①溶酶體——釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)。例如：饑餓時(shí)精氨酸酶的活性增加（加速尿素循環(huán)）——就是因?yàn)樵撁傅慕到馑俣葴p慢所致。氯化銨——祛痰作用，是因?yàn)槁然@對(duì)溶酶體蛋白酶釋放有抑制作用使（呼吸道上皮細(xì)胞的蛋白酶活性增加，水解蛋白使痰變稀?。?。通過(guò)改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。——泛素（76個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)）識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)②蛋白酶體內(nèi)、外環(huán)境改變機(jī)體相關(guān)組織分泌激素激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變1.激素作用機(jī)制（二）激素水平的代謝調(diào)節(jié)

信號(hào)分子作用靶細(xì)胞后，靶細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)的快慢程度具有差異。乙酰膽堿骨骼肌舒縮數(shù)ms胰島素分泌血糖升高10min性器官發(fā)育性腺激素?cái)?shù)月、數(shù)年2.激素分類(lèi)Ι膜受體激素Ⅱ胞內(nèi)受體激素按激素受體在細(xì)胞的部位不同，分為：①.膜受體激素的作用方式3.激素作用方式

②胞內(nèi)受體激素的作用方式4.激素作用的特點(diǎn)：1）與受體特異性結(jié)合。2）與受體具有高度親和力。3）激素的效應(yīng)與激素受體的結(jié)合率成正比。4）激素與受體的結(jié)合量可飽和。5）激素類(lèi)似物可干擾激素作用。1.饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加引起一系列的代謝變化（1）短期饑餓（1～3天）（三）整體水平的代謝調(diào)節(jié)

①蛋白質(zhì)代謝變化分解加強(qiáng)，氨基酸異生成糖②糖代謝變化糖異生加強(qiáng)，組織對(duì)葡萄糖利用降低③脂代謝變化脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，酮體生成增多（2）長(zhǎng)期饑餓（1）蛋白質(zhì)代謝變化蛋白質(zhì)分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強(qiáng)肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動(dòng)員進(jìn)一步加強(qiáng)腦組織利用酮體增加2.應(yīng)激①概念應(yīng)激(stress)指動(dòng)物體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染及劇烈情緒波動(dòng)等所作出一系列反應(yīng)的“緊張狀態(tài)”。②機(jī)體整體反應(yīng)交感神經(jīng)興奮腎上腺髓質(zhì)及皮質(zhì)激素分泌增多胰高血糖素、生長(zhǎng)激素增加，胰島素分泌減少引起一系列的代謝變化第四節(jié)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)傳遞細(xì)胞調(diào)控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)稱(chēng)信號(hào)分子。一、信號(hào)分子細(xì)胞間信息分子細(xì)胞內(nèi)信息分子1.細(xì)胞間信息分子的分類(lèi)：類(lèi)固醇衍生物(脂溶性）氨基酸的衍生物多肽及蛋白質(zhì)（水溶性）脂肪酸的衍生物（前列腺素、白三烯血栓噁烷等）細(xì)胞因子神經(jīng)遞質(zhì)氣體分子激素生長(zhǎng)因子——生長(zhǎng)激素、上皮生長(zhǎng)因子細(xì)胞因子——干擾素、白介素、腫瘤壞死因子等乙酰膽堿、5-羥色胺神經(jīng)遞質(zhì)NO、CO等環(huán)核苷酸類(lèi)(CAMP、CGMP)脂類(lèi)衍生物（二脂酰甘油）。糖類(lèi)衍生物（三磷酸肌醇）。無(wú)機(jī)物（鈣離子）

2.細(xì)胞內(nèi)信息分子的分類(lèi)：特點(diǎn)：傳遞激素變化的信息②信號(hào)蛋白：G蛋白、連接蛋白③信號(hào)酶：各種蛋白激酶，絲/蘇蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶①第二信使二、受體（receptor）

受體——是指細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識(shí)別生物活性分子（激素、神經(jīng)遞質(zhì)、毒素、藥物等）并與之結(jié)合的生物大分子。受體多位于膜上少部分在胞內(nèi)。配體——能與受體成特異性結(jié)合的生物活性分子稱(chēng)配體。（一）.受體的特點(diǎn)1.親和性——與配體（ligand）有極高的親和力2.專(zhuān)一性——存在于特定的細(xì)胞和組織中，這些細(xì)胞或組織稱(chēng)為靶細(xì)胞、靶組織。3.效應(yīng)性——與配體結(jié)合后引起生理效應(yīng)膜受體：細(xì)胞膜上，一般是糖蛋白，脂蛋白，或糖脂蛋白（跨膜蛋白）。配體：多肽類(lèi)、蛋白質(zhì)激素。兒茶酚胺類(lèi)激素、前列腺素及細(xì)胞因子。（二）受體的類(lèi)型

胞內(nèi)受體

配體（脂溶性）①類(lèi)固醇激素（糖皮質(zhì)激素、孕激素、雌激素、雄激素、鹽皮質(zhì)激素。②1.25-（OH)2D3（維生素D3的羥化形式）③甲狀腺激素核內(nèi)受體胞漿內(nèi)受體門(mén)控離子通道型受體（膜上）如乙酰膽堿受體G蛋白偶聯(lián)型受體（膜上）如腎上腺素受體酪氨酸激酶型受體（膜上）如生長(zhǎng)激素受體

膜受體類(lèi)型1.膜受體（1）門(mén)控離子通道型受體（膜上）受體與離子通道相連，引起細(xì)胞膜對(duì)離子通透性改變。如乙酰膽堿受體。.........受體配體CellCell通道關(guān)閉狀態(tài)通道開(kāi)啟,細(xì)胞應(yīng)答（2）G蛋白偶聯(lián)型受體（膜上）G蛋白的參與來(lái)控制第二信使如腎上腺素受體

G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)矩型代表-螺旋，N端被糖基化，C端的半胱氨酸被棕櫚酰化。G蛋白受體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：*受體的N端可有不同的糖基化。*受體內(nèi)有一些高度保守的半胱氨酸殘基，對(duì)維持受體的結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵作用。*胞內(nèi)的第二和第三個(gè)環(huán)能與G-蛋白相偶聯(lián)。（3）酪氨酸激酶型受體（膜上）與配體結(jié)合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰島素受體insulingrowthfactorreceptor,IGF-R表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGF-R)。膜上受體的三種類(lèi)型門(mén)控通道型G蛋白偶聯(lián)型酪氨酸激酶型三、細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)系統(tǒng)（一）G蛋白偶聯(lián)型受體系統(tǒng)分布極廣，參與細(xì)胞物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控什么是G蛋白——是一類(lèi)和GTP或GDP相結(jié)合、位于細(xì)胞膜胞漿面的外周蛋白，由、、三個(gè)亞基組成。有兩種構(gòu)象：非活化型；活化型H+RH-R（有活性）

G蛋白通路.movRＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸環(huán)化酶ACATPcAMP此類(lèi)受體的信息傳遞可歸納為激素受體Ｇ蛋白酶第二信使蛋白激酶酶或其他功能蛋白生物學(xué)效應(yīng)與G蛋白偶聯(lián)的受體特點(diǎn)胞外——結(jié)合配體部分胞內(nèi)——與G蛋白作用部分過(guò)膜——七段螺旋由G蛋白介導(dǎo)可激活

一些信號(hào)傳導(dǎo)途徑蛋白激酶A（PKA）途徑蛋白激酶C途徑（PKC）IP3-鈣離子/鈣調(diào)蛋白激酶途徑cGMP-蛋白激酶G途徑1.cAMP-蛋白激酶A途徑

水溶性激素→膜受體→Gs蛋白→AC→cAMP→PKA→→關(guān)鍵酶或功能蛋白質(zhì)磷酸化→生物效應(yīng)組成：胞外信息分子，受體，G蛋白，腺苷酸環(huán)化酶(adenylatecyclase，AC)，cAMP，蛋白激酶該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)為:CAMP-PKA（G蛋白的作用）.movCAMP-PKA（腺苷酸環(huán)化酶的作用）.mov激素-受體復(fù)合物無(wú)活性G蛋白有活性G蛋白cAMP

①

Gα–GTP腺苷酸環(huán)化酶（AC）（+）

ATPcAMP

（有活性）

②腺苷酸環(huán)化酶(AC)催化ATP環(huán)合生成3′,5′環(huán)化腺苷酸（cAMP）cAMP的合成與分解PPiATPACMg2+cAMP5′-AMP

磷酸二酯酶H2OMg2+cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)腺苷酸環(huán)化酶(adenylatecyclase,AC)③．cAMP→激活蛋白激酶A

（PKA）

2個(gè)催化亞基（C）PKA2個(gè)調(diào)節(jié)亞基（R）

RR（cAMP-dependentproteinkinase，PKA）R：調(diào)節(jié)亞基C：催化亞基cAMP蛋白激酶AＣＣ④PKA的作用⑴對(duì)代謝的調(diào)節(jié)作用通過(guò)對(duì)效應(yīng)蛋白的磷酸化作用，實(shí)現(xiàn)其調(diào)節(jié)功能。埃德溫·克雷布斯（EdwinG.Krebs）美國(guó)生物化學(xué)、華盛頓大學(xué)教授1992年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)科里的學(xué)生、在科里實(shí)驗(yàn)室工作美國(guó)生物化學(xué)家華盛頓大學(xué)教授費(fèi)希爾1992年獲諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

蛋白激酶A對(duì)某些酶及功能蛋白質(zhì)的磷酸化作用酶或功能蛋白磷酸化引起的功能變化組蛋白失去對(duì)轉(zhuǎn)錄的阻遏作用，加速轉(zhuǎn)錄核中酸性蛋白質(zhì)加速轉(zhuǎn)錄核蛋白體蛋白加速翻譯細(xì)胞膜蛋白改變膜對(duì)水及Na+的通透性微管蛋白影響細(xì)胞分泌磷酸化酶b激酶激活磷酸化酶，促進(jìn)糖原分解糖原合成酶I活性受抑制，抑制糖原合成果糖1,6-二磷酸酶激活，促進(jìn)糖異生三脂酰甘油脂肪酶激活，促進(jìn)脂肪動(dòng)員乙酰CoA羧化酶活性受抑制，抑制脂肪酸合成HMG-CoA還原酶活性受抑制，抑制膽固醇合成磷酸化酶激酶ｂ磷酸化酶激酶ａATP磷酸化酶ｂ磷酸化酶ａATP

PPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶H2OPPiPKA磷蛋白磷酸酶抑制物Ｉa磷蛋白磷酸酶抑制物Ｉb

ATP磷蛋白磷酸酶PPi腎上腺素對(duì)糖原分解代謝的影響腎上腺素＋受體腎上腺素·受體復(fù)合物激活Ｇ蛋白激活A(yù)CATPcAMPPKA

由蛋白激酶A激活酶的級(jí)聯(lián)放大系統(tǒng)分解肌糖原

蛋白質(zhì)、多肽類(lèi)和兒茶酚胺類(lèi)激素呈水溶性，只能作用于靶細(xì)胞膜受體，引起胞內(nèi)產(chǎn)生一些小分子化學(xué)物。后者在胞內(nèi)可以進(jìn)一步傳遞激素信息。

這里，將在細(xì)胞內(nèi)能夠進(jìn)一步傳遞激素信息的小分子化學(xué)物，稱(chēng)為激素的第二信使(Secondmessenger)。

常見(jiàn)的第二信使：cAMP、cGMP、二脂酰甘油（DAG）、三磷酸肌醇（IP3）、Ca2+等

受cAMP調(diào)控的基因中，在其轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)有一共同的DNA序列(TGACGTCA)，稱(chēng)為cAMP應(yīng)答元件(cAMPresponseelement,CRE)?？膳ccAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白

(cAMPresponseelementboundprotein,CREB)相互作用而調(diào)節(jié)此基因的轉(zhuǎn)錄。(2)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用GsACATPcAMPCCRRCC蛋白磷酸化RR2cAMP2cAMPCREBNPiPiPi轉(zhuǎn)錄活化域DNA結(jié)合域細(xì)胞膜核膜反式作用因子ＣＣ結(jié)構(gòu)基因ＣＲＥＢＣＲＥＢ細(xì)胞核PiPiＣＲＥＢPiＣＲＥＢPiＣＲＥDNA蛋白質(zhì)2.蛋白激酶C途徑-受體激素

Gp（G蛋白）PLC→PIP2（磷脂酰肌醇二磷酸）（磷脂酶C）DAGPKC→（二脂酰甘油）（蛋白激酶C）

蛋白磷酸化→效應(yīng)（1）組成胞外信息分子，G蛋白蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)甘油二脂(diacylglycerol,DAG)三磷酸肌醇(inositol1,4,5triphosphate,IP3)（2）DAG，IP3的生物合成和功能PIP2PLCDAG+IP３第二信使IP3和DAG的產(chǎn)生磷脂酰肌醇二磷酸二酰甘油三磷酸肌醇DAG，IP3的功能DAG：在磷脂酰絲氨酸和Ca2+協(xié)同下激活PKCIP3：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上的受體結(jié)合，促使細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放

（3）PKC的生理功能①調(diào)節(jié)代謝活化的PKC引起一系列靶蛋白的絲、蘇氨酸殘基磷酸化。靶蛋白包括：質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶。②調(diào)節(jié)基因表達(dá)PKC對(duì)基因的活化分為早期反應(yīng)和晚期反應(yīng)。酶蛋白磷酸化離子通道蛋白磷酸化受體及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白磷酸化PKC對(duì)基因的早期活化和晚期活化目錄細(xì)胞核使立早基因反式作用元件磷酸化加速立早基因的表達(dá)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化TPA（佛波酯-誘癌）3.Ca2+－鈣調(diào)蛋白激酶途徑激素-受體

Gp（G蛋白）IP3→Ca2+→Ca2+-CaM→蛋白磷酸化→效應(yīng)PLC→PIP2（磷脂酰肌醇二磷酸）（磷脂酶C

）

正常細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度低（胞內(nèi)線(xiàn)粒體、肌漿網(wǎng)含有Ca2+，是儲(chǔ)存形式），IP3使細(xì)胞外的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞或亞細(xì)胞Ca2+釋放到胞液引起酶活性受體、G蛋白、PLC、IP3、Ca2+、鈣調(diào)蛋白、CaM激酶(Ca2+－CaM激酶途徑)鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)有四個(gè)Ca2+結(jié)合位點(diǎn)。與Ca2+一起激活CaM激酶，磷酸化多種功能蛋白質(zhì)（絲、蘇氨基酸殘基）。組成CaMIP3-鈣離子/鈣調(diào)蛋白激酶途徑蛋白激酶C途徑通過(guò)激活鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC),催化生成第二信使cGMP，再激活蛋白激酶G而傳遞信息。NO可激活GC，從而傳遞信息。4.cGMP-蛋白激酶G途徑激素（心鈉素）

膜受體（具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶活性，GC）cGMPPKG→蛋白（酶）磷酸化修飾（蛋白激酶G）生物學(xué)效應(yīng)NO產(chǎn)生：由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌，在中樞神經(jīng)，由突觸后合成。

L-精氨酸＋O2L-瓜氨酸＋NONO合酶NADPHNO的作用機(jī)理：乙酰膽堿→血管內(nèi)皮→Ca2+濃度升高→一氧化氮合酶→NO→平滑肌細(xì)胞→鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶→cGMP→血管平滑肌細(xì)胞的Ca2+離子濃度下降→平滑肌舒張→血管擴(kuò)張、血流通暢。硝酸甘油治療心絞痛具有百年的歷史，其作用機(jī)理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO。1998年三位美國(guó)科學(xué)家因?qū)O信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的研究而獲得諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。RobertF.Furchgott

LouisJ.Ignarro

FeridMurad

受體，鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶(guanylatecyclase,GC)，cGMP,蛋白激酶G(proteinkinaseG，PKG)組成1、cGMP的合成和降解

GTPGＣMg2+PPicGMP磷酸二酯酶H2OCa2+或Mg2+5′-GMP屬于單跨膜α螺旋受體使有關(guān)蛋白或酶類(lèi)的絲、蘇氨酸殘基磷酸化（3）PKG的功能NOGCPKG

蛋白質(zhì)磷酸化GCG蛋白GTPcGMP激素R胞膜*生理效應(yīng)：如心鈉素、NO舒張血管平滑肌。相關(guān)話(huà)題：1．化學(xué)感受器中的G蛋白氣味分子與受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP，開(kāi)啟cAMP門(mén)控陽(yáng)離子通道，引起鈉離子內(nèi)流，膜去極化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，形成嗅覺(jué)或味覺(jué)。2004年Axel和Buck因發(fā)現(xiàn)氣味受體和化學(xué)感受器系統(tǒng)的組成而獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。RichardAxelLindaB.Buck2．視覺(jué)感受器中的G蛋白黑暗時(shí)視桿細(xì)胞中cGMP濃度較高，cGMP門(mén)控鈉通道開(kāi)放，鈉內(nèi)流，膜去極化，突觸持續(xù)向次級(jí)神經(jīng)元釋放遞質(zhì)。有光時(shí)視紫紅質(zhì)作用于G蛋白，激活磷酸二酯酶，cGMP濃度下降，形成光感受。cGMPinPhotoreception視紫紅質(zhì)為7次跨膜蛋白，由視蛋白和視黃醛組成。其信號(hào)途徑為：光信號(hào)→Rh激活→Gt活化→cGMP磷酸二酯酶激活→胞內(nèi)cGMP減少→Na+離子通道關(guān)閉→離子濃度下降→膜超極化→神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少→視覺(jué)反應(yīng)。（二）受體酪氨酸蛋白激酶（TPK）途徑酪蛋白激酶受體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

胞外為結(jié)合配體部分胞內(nèi)為催化結(jié)構(gòu)域單股螺旋過(guò)膜與配體結(jié)合促進(jìn)受體二聚化

激活的受體有自催化作用，使其酪氨酸磷酸化，再進(jìn)而引起胞內(nèi)的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。胰島素和細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和分化有關(guān)的生長(zhǎng)因子在細(xì)胞膜表面的受體都通過(guò)酪氨酸蛋白激酶（TPK）途徑傳遞信息。酪氨酸蛋白激酶