《生物化学原理》激素及受体介导的信号转导
2024-05-18 13:13:15 13 举报AI智能生成
本思维导图是杨荣武先生的《生物化学原理》为基础做成的。 《生物化学原理》一书中详细解释了激素及受体介导的信号转导过程。激素，作为细胞间的化学信使，与靶细胞表面的特异性受体结合，引发一系列分子反应，最终导致靶细胞功能的改变。这种信号转导对于生物体的生长、发育、代谢和繁殖等生理活动至关重要。
作者其他创作
大纲/内容
定量
化学分析法
生物活性分析法
放射免疫测定法PIA
具有极高的特异性和灵敏度
分泌与调节
植物激素与动物激素的区别
植物激素仅仅是一些抑制生长或刺激生长的小分子物质，不是内环境稳定的调节物
植物激素不是由专门的特异性内分泌腺分泌，几乎所有的植物细胞都可以产生植物激素激素
植物激素无法涉及到太远的细胞
激素的有效浓度
产量
转运速率
半衰期
分泌方式
稳定持续释放
短促爆发式
神经点位
血浆和细胞外液的化学变化
其他激素的作用
调节方式
负反馈通路
长反馈环路
短反馈环路
超短反馈环路
定义
是一类非营养的、微量就能起作用的、在细胞间传递化学物质
性质
特异性
指的是一种激素只能作用于一种或一类细胞的现象
这一现象与细胞的受体有关
能够识别源自细胞外的各种信号受体
配体与受体结合后，可以诱导受体的构像发生变化，通过这种变化将信息传递下去
特性
与配体的高度专一
与配体结合的可逆性
与配体结合的高度亲和性
与配体结合的饱和性
与配体结合产生强大的生物学效应
激素在作用的过程中存在一种级联放大效应
分类
以他们在细胞中的位置进行分类
细胞膜受体
G蛋白偶联受体
拥有7次跨膜结构，与G蛋白紧密相连
离子通道受体
电子门控通道
第二信使门控通道
配体门控通道
内配体门控通道
外配体门控通道
压力门控通道
酶受体
配体（激素）相当于酶的别构激活剂
无酶活性但直接与细胞质内络氨酸蛋白激酶相联系的受体
细胞内受体
细胞质受体
细胞核受体
结构模型
元件
与激素结合的部位
负责与DNA上特殊的碱基序列结合,该元件成为激素应答元件HRE，该元件上一般有锌指结构
能与受体结合形成法二聚体的部位
负责激活或抑制基因的表达
如果是细胞质受体，则还有第五个活性部位，一个跟复杂的调节有免疫亲和蛋白IP的参加
第二信使
通常情况水溶性的激素无法进入细胞内，这使得如果水溶性激素想要将信息传入细胞内就必须用其他信号将信息传递进细胞内
常见的第二信使
cAMP
cGMP
1,4,5-三磷酸肌醇
Ca
二酰甘油DAG
反应有快有慢
快反应
一般作用与蛋白质
慢反应
一般作用于DNA
高效性
脱敏性
一种激素长时间接触后，靶细胞倾向于降低反应性，这种现象叫做脱敏
一般是因为受体数目下调或者共价修饰
时效性
每当细胞的一条信号通路开启时，该通路上被激活的成分可以作为该通路的抑制剂，只是抑制剂滞后于激活剂一段时间后便会关闭通路
种类
以作用位点分类
内分泌激素
这类激素离靶细胞较远，大多数激素都是这类
神经内分泌激素
这类激素也与靶细胞较远，但是他是由神经细胞特化产生的激素，因此也称为为神经激素
旁分泌激素
只作用于邻近的细胞，作用时间短
自分泌激素
分泌的激素作用于原来的细胞，
内部分泌激素
不需要分泌到细胞外，直接在分泌的细胞中发挥作用
以化学本质分类
肽类激素或蛋白质激素
种类最多
最少有三个氨基酸
固醇类激素
均衍生与胆固醇
氨基酸衍生物生物激素
衍生与特定的氨基酸常见的有：Tyr,Trp
脂肪酸衍生物生物激素
衍生与脂肪酸
按照溶解性进行分类
水溶性激素
脂溶性激素
分泌方式
内部分泌
自给自足
自分泌
通常会吧，激素分泌到外面又把激素作用回来
旁分泌
将激素分泌到邻边的细胞上，通过局部循环的方式
内分泌
将激素分泌到，较远的靶细胞上，通过全身循环
神经内分泌
与内分泌差不多，只是将分泌细胞换成了特化的神经细胞
产生机理
形成带有特殊结构和信号肽的结构，进行剪切，形成有功能的激素
利用光面内质网上的酶
固醇类激素一般在光面内质网上合成极少数在线粒体
通过侧链修饰合成
氨基酸类衍生物主要是通过，氨基酸的侧链修饰而成
花生四烯酸在特定的酶催化下形成
作用机制
基本机制
激素的合成和分泌
将激素转运至靶细胞
激素与靶细胞膜
靶细胞内的通路被激活
产生生物学效应
信号终止
脂溶性激素的作用机制
HAT：组蛋白乙酰转移酶
水溶性激素的作用机制
G蛋白偶联受体系统
G蛋白
异源三聚体G蛋白
有γ，α，β三个亚基组成
和味觉素
能够分别刺激和抑制腺苷酸环化酶AC的活性
能够激活磷脂酶CPLC的活性
能够激活一种专门水解cGMP的磷酸二酯酶的活性
也能够刺激AC的活性
味觉素比较复杂，这取决于什么味道
小G蛋白
一般只由一条肽链组成，在结构上与三聚体G蛋白α亚基相似
常见类型
Ras蛋白
参与许多生长因子的信号传导
Ran蛋白
帮助蛋白质进出细胞核
Rab蛋白
参与真核细胞内的小泡定向和融合
ARF
参与形成小泡外被体
Rho
调节肌动蛋白细胞骨架
基本原理
异源三聚体G蛋白与GDP结合时，α亚基和β、γ亚基结合在一起，没有活性，一旦GTP取代了GDP，α亚基就会与β、γ亚基解离，随后激活效应器
GTP一旦水解G蛋白就失去活性，水解原理是因为水分子亲和进攻末端的磷酸基团，的第二个转换结构结构域中有一个Gln残基有助于拉进亲和进攻的水分子，使其靠近GTP酶
基本形式
与GDP结合的无活性形式
与GTP结合的活性形式
重要的辅助蛋白
鸟苷酸交换因子GEF
促进GDP/GTP交换
GPCR是一种特殊的GEF，是细胞内最常见的受体
GTP酶激活蛋白GAP
促进GTP水解
是小G蛋白激活GTP酶活性必需的，异源则不是
与或蛋白偶联的腺苷酸环化酶系统
以肾上腺素为例：
蛋白激酶APKA，一种受cAMP直接激活的蛋白激酶
蛋白激酶APKA，一种受cAMP直接激活的蛋白激酶
PKA
两种调节方式
快反应
直接调节许多蛋白质或酶的活性而产生“快反应”
慢反应
可以通过一种特殊的转录因子来调节特定的基因表达，产生“慢反应”
蛋白偶联的磷酸肌醇系统
以促性腺激素释放激素GnRH为例：
磷脂酶CPLC,能够水解
蛋白激酶CPKC
磷脂酶CPLC,能够水解
蛋白激酶CPKC
可以进一步氧化成这些肌醇也可以充当信使分子
钙调蛋白CaM
与四个结合后酸性基团就会暴露出来，与碱性基团的蛋白结合激活一段时间或永久
酶受体系统
受体鸟苷酸环化酶系统
受体具有潜在的鸟苷酸环化酶GC活性，不需要G蛋白，以cGMP为信使
受体络氨酸蛋白激酶系统PTK
在细胞生长和分裂中极为重要
特征
发挥作用除了激素除了胰岛素以外还有很多生长因子
具有潜在络氨酸蛋白激酶的活性
受体具有高度保守的结构，一般分成三功能区
配体结合区
跨膜区
胞内络氨酸激酶区
一般会激活特定基因的表达
络氨酸残基的脱磷酸化由专门的蛋白质络氨酸磷酸酶PTP
与细胞癌变有密切关系
以胰岛素为例（细胞质基质）
细胞核
气体激素作用机制
NO系统`
NO
是最强劲的血管疏松剂
反应效果极强
可以在神经系统中作为神经递质
但是与其他神经递质不同的是他是气体小分子，因此可以自由进出细胞，这使得他可以作用领近的神经元，甚至一些没有突触联系的神经元
具有极短的半衰期因此不能大范围作用，不需要重吸收和酶解
在体内，NO由一氧化氮合酶NOS催化产生，前体是L-Arg
信号终止
HR解离
激素停止分泌，其浓度的下降可以导致HR的解离，而HR一旦解离，受体就恢复到非活性的构想状态。而解离下来的激素要么被代谢要么重吸收
受体脱敏
不同的受体这个过程会有所不同
磷酸化修饰
可以抑制活性
减少膜上的受体数量
第二信使的降解或去除
cAMP和cGMP可以用他们的磷酸二酯酶A-PDE/G-PDE分解成5'-AMP和5'-GMP
可以分解成和肌醇
肌醇可以重新合成PI，PI又可以合成
DG则可以通过脂循环重新转变为磷脂，或者进一步水解成甘油和脂肪酸
可以被重新泵入内质网腔，这使那些依赖于激活的蛋白质和酶恢复到原来的无活性状态
G蛋白的自我灭活
这是由G蛋白本身具有的GTP酶活性来完成的，本身G蛋白自身的酶活性并不高，这样可以保证G蛋白的功能可以正常进行。
但是许多G蛋白的GTP酶活性可以被GAP激活，GAP可以增强GTP酶的活性，加快G蛋白的灭活
蛋白质的去磷酸化
常见的磷酸化
PKA、PKC、PKG、PKB、依赖CaM的蛋白激酶和RTK
PPP可以让蛋白质回到去磷酸化状态
信号整合
信号传导之间的联系
整合机制
第一种
第二种
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