理学杨荣武生物化学原理南京大学激素及其受体介导的信号转导PPT课件
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生物化学-杨荣武教授精品PPT课件
蛋白质结构的多样性
蛋白质的结构层次
1. 一级结构 (1º) : 独特的氨基酸序列，由基因决定。
2. 二级结构 (2º) :多肽链的主链骨架本身（不包括R基团）
在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非 侧链基团之间的氢键决定的。
3. 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进一
步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次 级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进 行有效的合成，它们包括：Ala，Asn、Asp、Gln、Glu、 Pro、Ser、Cys、Tyr和Gly。
一组（组氨酸）笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精 （精氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨 酸）住（组氨酸）亮（亮氨酸）凉（异亮氨酸） 鞋（缬氨酸）
4. 四级结构 (4º)具有两条和两以上多肽链的寡聚蛋白
质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的 种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
蛋白质的一级结构
是蛋白质的共价（肽键）结构 对于每一种蛋白质而言，都是独特的。 由编码它的基因的核苷酸序列决定。 是遗传信息的一种形式。 书写总是从N端到C端。
等电点（pI）
对于任何一种氨基酸来说，总存在一定的pH值，使其净 电荷为零，这时的pH值被称为等电点。pI是一个氨基酸 的特征常数。在等电点pH时，氨基酸在电场中，不向两 极移动，并且绝大多数处于兼性离子状态，少数可能解 离成阳离子和阴离子，但解离成阴、阳离子的趋势和数 目相等。
氨基酸的主要反应性质
氨基酸的缩合反应与肽的形成
氨基酸的手性：D型与L型氨基酸
22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含 有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋 白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参 照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两 种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称 氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗 菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入 到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
南京大学-杨荣武分子生物学课件2
Nirenberg, 1967 "When man becomes capable of instructing his own cells, he must refrain from doing so until he has sufficient wisdom to use this knowledge for the benefit of mankind.... [D]ecisions concerning the application of this knowledge must ultimately be made by society, and only an informed society can make such decisions wisely."
The DNA structure provided a new template for hypotheses regarding biological phenomena (amenability to study)
DNA is easy to work with…
• Readily isolated--plasmid isolation, PCR • Stable--not chemically reactive like RNA (even archaeologically stable!) • Easy to propagate and move from cell to cell • Easy to make specific constructs • Easy to make specific mutations • Very easy to sequence (record-keeping) • Predictable behavior • Sequence lends itself to analysis--genome projects
(杨荣武)生物竞赛讲义-生物化学-30胆固醇代谢-《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》(33P
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
胆固醇合成的四个阶段反应
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
HMG-CoA 还原酶
内质网膜整合蛋白 催化的是不可逆反应 胆固醇合成的限速酶
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
主要 成分
主要载 脂蛋白
主要功能
脂肪
脂肪
脂肪， 胆固醇
A,B-48, CI,II,III, E
B-100, C-I,II,III, E
B-100, E
运输食物中的脂肪 和胆固醇 运输内源的脂肪
一部分被肝吸收， 一部分转变为LDL
胆固醇 B-100
蛋白质 A, CI,II,III, D, E
将胆固醇转运到外 周组织
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
胆固醇合成的第二个阶段的反应
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
第三阶段：6个异戊二烯单位→鲨烯
此阶段主要包括三步反应，首先在二甲烯丙基 转移酶的催化下，一个二甲烯丙基与一个异戊 二烯焦磷酸头尾缩合成牻牛儿焦磷酸；随后在 牻牛儿转移酶催化下，牻牛儿焦磷酸与另一个 异戊二烯焦磷酸头尾缩合成法尼焦磷酸；最后， 在法尼转移酶或鲨烯合酶催化下，两个法尼焦 磷酸头头缩合并被NADPH还原为含有30个碳 的碳氢化合物——鲨烯。
的激活剂 参与胆固醇的逆向运输 （好胆固醇） 通过受体介导的内吞被肝细胞吸收
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
胆固醇代谢的调节
胆固醇合成的限速酶是HMG-CoA还原酶 调节的方式包括
杨荣武生物化学原理-南京大学-三羧酸循环
拉向”正反应。
TCA 循环总结
1个乙酰-CoA：产生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH2
2H2O被使用作为底物
绝对需要O2
第三节 TCA循环的生理功能
产生更多的ATP 提供生物合成的原料
是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径
某些代谢中间物作为其它代谢途径的别构效应物 产生CO2
氟代柠檬酸
反应 2：形成异柠檬酸
顺乌头酸酶是铁硫蛋白 产物具有立体专一性 柠檬酸不是氧化的好底物，异柠檬酸却不一样，经过 异构化，易于氧化
铁硫蛋白在顺乌头酸酶反应中的作用
反应 3：异柠檬酸的氧化脱羧
----不可逆 限速步骤
先是脱氢，然后是β-脱羧 有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使用辅酶I和辅酶 II作为氢的受体，TCA循环中主要是I。
反应 4：α-酮戊二酸的氧化脱羧
---不可逆
第二次氧化脱羧反应
酶几乎等同于丙酮酸脱氢酶系——结构、机制
5种辅酶——TPP、CoASH、硫辛酸 、NAD+、FAD 也是亚砷酸的作用对象
反应 5：底物水平的磷酸化
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应
ATP或GTP被合成
双键的水合
水分子加成反式的双键
反应机制还不清楚
反应 8：草酰乙酸的重新生成
三羧酸循环的最后一步反应，也是三羧酸循环中的第四次氧化还 原反应
Go‘ = +30 kJ/mol，意味着在热力学上极不利于正反应的进行， 但是，在体内反应产物草酰乙酸可以迅速被下一步不可逆反应消
耗，NADH则进入呼吸链被彻底氧化，因此，整个反应被“强行
TCA 循环总结
1个乙酰-CoA：产生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH2
2H2O被使用作为底物
绝对需要O2
第三节 TCA循环的生理功能
产生更多的ATP 提供生物合成的原料
是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径
某些代谢中间物作为其它代谢途径的别构效应物 产生CO2
氟代柠檬酸
反应 2：形成异柠檬酸
顺乌头酸酶是铁硫蛋白 产物具有立体专一性 柠檬酸不是氧化的好底物，异柠檬酸却不一样，经过 异构化，易于氧化
铁硫蛋白在顺乌头酸酶反应中的作用
反应 3：异柠檬酸的氧化脱羧
----不可逆 限速步骤
先是脱氢，然后是β-脱羧 有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使用辅酶I和辅酶 II作为氢的受体，TCA循环中主要是I。
反应 4：α-酮戊二酸的氧化脱羧
---不可逆
第二次氧化脱羧反应
酶几乎等同于丙酮酸脱氢酶系——结构、机制
5种辅酶——TPP、CoASH、硫辛酸 、NAD+、FAD 也是亚砷酸的作用对象
反应 5：底物水平的磷酸化
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应
ATP或GTP被合成
双键的水合
水分子加成反式的双键
反应机制还不清楚
反应 8：草酰乙酸的重新生成
三羧酸循环的最后一步反应，也是三羧酸循环中的第四次氧化还 原反应
Go‘ = +30 kJ/mol，意味着在热力学上极不利于正反应的进行， 但是，在体内反应产物草酰乙酸可以迅速被下一步不可逆反应消
耗，NADH则进入呼吸链被彻底氧化，因此，整个反应被“强行
杨荣武生物化学原理-南京大学-生物氧化ppt课件
化学渗透学说图解
支持化学渗透学说的主要的证据
（1）氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。 （2）使用精确的pH计可以检测到跨线粒体内膜的质子梯
度存在。据测定，一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的 pH要比其基质的pH低0.75个单位。 （3）破坏质子驱动力的化学试剂能够抑制ATP的合成。 （4）从线粒体内膜纯化得到一种酶能够直接利用质子梯 度合成ATP，此酶称为F1F0-ATP合酶。 （5）人工建立的跨线粒体内膜的质子梯度也可驱动ATP 的合成
✓ 根据在有氧环境下氧化反应达到平衡时各电子传递体的 还原程度来确定
✓ 使用特异性呼吸链抑制剂和人工电子受体 ✓ 呼吸链的拆分和重组
呼吸链各组分的标准氧化还原电位
在有氧条件下，线粒体中TCA循环反应达到平衡时，呼吸链中 各组分的还原程度
电子传递体 还原程度(%)
辅酶I 53
黄素蛋白 细胞色素b
20
氧化磷酸化
• 呼吸链的主要功能是产生能量货币ATP。当电子沿着 呼吸链向下游传递的时候总伴随着自由能的释放，释 放的自由能有很大一部分用来驱动ATP的合成，这种 与电子传递偶联在一起的合成ATP方式（ADP被磷酸 化）被称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化的偶联机制
☻ 化学偶联假说 ☻ 构象偶联假说 ☺ 化学渗透学说
OH ∣
CuB+
H+
e-
H2O
目录
复合体
细胞色素 血红素
aa3
a
b
b
c
c
c1
c
几种细胞色素的性质比较
线粒体内膜上的定位
辅基与蛋白质的连接方式
跨膜蛋白 跨膜蛋白 水溶性的外周蛋白 （膜间隙一侧） 跨膜蛋白
光杨荣武生物化学原理南京大学合作用精品PPT课件
PS I 含有：
1) 200 或者更多的叶绿素a 2) 少量的叶绿素 b 3) 与蛋白质结合的类胡萝卜素 4) 一对特殊的叶绿素a（中心色素，被称为P700） 5) 初级电子受体（A0）
PS II 含有：
1) 叶绿素a 2) 与蛋白质结合的ß-胡萝卜素 3) 少量的叶绿素 b 4)一对特殊的叶绿素a（中心色素，被称为P680） 5) 初级电子受体——脱镁叶绿素
PS I内的一对中心色素（P700）和参与电子传递的分 子与一对结构相似的蛋白质psaA和psaB详细步骤为：
（1）天线色素捕获太阳能→共振传递到反应中心 →分P子7）00的AE10′(降叶低绿→醌1)电子3激个发铁→硫转蛋移白到(FAX,0（FA1和个F叶B)绿；素
光反应的Z型图
两大光系统的组成
光系统
PS I
PS II
聚光复合体中的天线 色素
中心色素
多肽链 铁硫中心
其它 初级电子受叶绿素 b、2个叶黄素） P700，由一对特殊的叶绿素a组 成
13
3个4Fe-4S 1个维生素K1 叶绿素a 质体蓝素
LH II（同LH I）
解，补充中心色素失去的电子。 具基体→反氧应化是型的2 HP2O68→0的4个得电到子电→子D被1还上原的。Tyr残基接受1个电子→Tyr自由
光反应的电子传递
PS II的光反应
水的光解
2、电子从PS II经细胞色素b6/f复合体到PS I的传递
（1）PQBH2与D1解离并流动到细胞色素b6/f复合体； （铁2硫）蛋P白QB和H细2前胞后色分素两f传次到将流两动个的电电子子依载次体通质过体细蓝胞素色素b6、
光系统Ⅱ（PS -Ⅱ）： 作用中心叶绿素为P680，激发波长小于680nm,激发 后产生强氧化剂和弱还原剂，氧化剂激发水分子裂解放 出氧和电子。
(杨荣武)生物竞赛讲义-生物化学-24磷酸戊糖途径-《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》(23
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
葡萄糖在胞内分解的两条途径
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
氧化相
反应1：不可逆反应——受到调控（受到 NADPH抑制），由6-磷酸葡糖脱氢酶催化
反应2：葡糖酸内酯的水解，由葡糖酸内酯酶催 化。没有酶催化，也能发生
糖途径可以四种不同的模式存在：快速分裂的细胞需 要更多的核糖-5-磷酸以第一种模式存在，需要等量的 核糖-5-磷酸和NADPH的细胞以第二种模式存在，需要 更多的NADPH以进行生物合成的细胞以第三种模式存 在，只需要NADPH和ATP而不需要核糖-5-磷酸的细胞 以第四种模式存在； 调节机制相对简单
范 了 教 师 的 行为。 2.加 强 纪 律 教 育。 通过《 党章》 及党的 规章制 度的学 习,学校 规章制 度的制 定,加强 对 党 员 干 部 政治纪 律,组织 纪律的 教育与 规范,增 强了全 体教职 员工的纪律意识。以
教 育 部 、 教 育厅、 教育局 的各项 规定为 依据,规 范
杨荣武 生物化 学原理 第二版
磷酸戊糖途径的调节
6-磷酸葡糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的酶， NADPH既是它的产物，又是它的强竞争 性抑制剂，因此，磷酸戊糖途径完全受 NADPH/NADP＋的相对比例控制，如果细 胞内的NADPH浓度高，磷酸戊糖途径就 会受到抑制，反之则被激活。
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代谢生物化学）-南京大学杨荣武
2018年 中 学 工 作 总 结报告 (2)学工 作总结 学 2018年 度 工 作 总 结
XX年 实 验 三 依 据 (筑 教 党 【XX】 10号 )和 【 筑 教发XX】 5号 文 件 精 神,深入 贯彻党 的 十 八 届 三 全会精 神,以党 的群众 路线教 育实践 活动为 主线,全 面落实 xx市教育发展 大 会 和 教 育 改革和 发展规 划纲要 确定的 目标任 务,深化 综合改 革,深入实施素质教育 ,推 进 课 堂 模 式和人 才培养 模式改 革,提升 知识创 新和知 识服务 能力,促 进学 校协调
(完整)生物竞赛生物化学引言和绪论杨荣武《生物化学原理》精品PPT资料精品PPT资料
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
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年度 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
2009 2010 2011
2012
年度分子/年度突破
纳米电路 小RNA（small RNAs）
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
Biochemistry (cont.)
I promise I would not complain If I could store them in my brain Biochemistry Biochemistry I wish that I were wiser
My courses really shouldn’t be Such metabolic misery Biochemistry Biochemistry I wish that I were wiser
Biochemistry Biochemistry Reactions make me shiver They’re in my heart and in my lungs They’re even in my liver
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25
G蛋白偶联的受体系统
腺苷酸环化酶系统（Gs） 磷酸肌醇系统（Gq） 视网膜光电信号系统（Gt） 嗅觉相关信号传递系统（Golf） NO系统
G蛋白偶联的受体是细胞内最常见的一类受体
26
两类G蛋白：三聚体G蛋白、小分子G蛋 白
作用于膜受体的不同激素,通过不同的 G蛋白介导影响质膜上某些离子通道或 酶的活性，继而影响细胞内第二信使浓 度和后续的生物学效应。
8
第二信使
效应
各
级
效
应
蛋
白
效应
配体 受体
9
受体
• 定义：能特异识别配体的信号分子 • 化学本质：糖蛋白、糖脂 • 细胞定位：
细胞膜受体-水溶性激素 细胞内受体-脂溶性激素 （细胞质受体、核受体）
10
受体的基本性质
• 与配体结合的高度专一性 • 与配体结合的可逆性 • 与配体结合的高亲和性 • 与配体结合的饱和性 • 与配体的结合可产生强大的生物学效应
CH OH
CH3
催化蛋白质中Ser/Thr残基磷酸化
34
蛋白激酶
Protein Kinase
Protein OH + ATP
Protein O
Pi
H2O
Protein Phosphatase
磷酸酶
O
P O + ADP O
许多酶的活性受到侧链氨基酸残基磷酸化的调控
35
PKA 糖原磷酸化酶b激酶
引发多种生物学效应
31
咖啡因 茶碱 磷酸二酯酶
32
2019/12/3
33
Protein Kinase A (PKA)
cAMP依赖蛋白激酶
4个亚基:2催化亚基(C) 2调节亚基(R)
serine (Ser)
H H3N+ C COO
CH2 OH
threonine (Thr)
H H3N+ C COO
• 溶解性质分为 水溶性激素 脂溶性激素
5
6
脂溶性激素和水溶性激素的性质比较
特征 合成后贮存 结合蛋白
半寿期 受体 作用机制
脂溶性激素 (如固醇类激素和甲状腺素)
除了甲状激素以外很少见
水溶性激素 (如肽类激素和肾上腺素)
是的
总是
少见
长（数小时或数天）
短（几分钟）
细胞质或细胞核（极少数细胞膜）
总是在细胞膜
水溶性激素 1. G蛋白偶联的受体作用系统 2. 酶受体系统 3. JAK-STAT系统 4. 离子通道系统 5. 其他
21
脂溶性激素的作用机制
（影响下游基因的表达）
22
核受体负责与DNA结合的锌指结构
23
糖皮质激素受体的DNA结合结构域与HRE的结合
24
水溶性激素的作用机制
1. G蛋白偶联的受体作用系统 2. 酶受体系统 3. JAK-STAT系统 4. 离子通道系统 5. 其他
激素及其受体介导的信息转导
Hormone 希腊语 “奋起活动 ”
1
2
激素的定义
• 经典的定义——激素是由特定的组织产生并分泌到血 流之中，通过血液的运输到达特定器官或组织，而引 发这些器官或组织产生特定的生理生化反应的一类化 学物质。
• 更广泛的定义——激素是一类非营养的、微量（微摩 尔或更低浓度）就能发挥作用的细胞间转导信息的化 学物质。就动物而言，分泌激素的细胞被称为内分泌 细胞，受激素作用的细胞被称为靶细胞。
• 激素、趋化因子、神经递质、钙离子等。 • 嗅觉、视觉、味觉
14
（2）离子通道受体
默认状态：关闭
乙酰胆碱的烟碱型受体
15
（3）具有内在酶活性的受体
16
（4）酪氨酸蛋白质激酶相关受体(无酶活性)
17
细胞内受体
• 两类：细胞质受体、细胞核受体 • 活性部位：
激素结合部位 DNA结合部位 热激蛋白（HSP90）结合部位
直接
间接（通过第二信使）
7
激素作用的一般特征
• 高度的特异性——受体 • 微量就能发挥作用
激素与受体的亲和力极高，级联式放大机制 • 水溶性激素的作用往往需要“第二信使”(小分子)
cAMP、cGMP、IP3、Ca2+、DAG、神经酰胺、花生四烯酸 、NO • 可能产生“快反应”或“慢反应” • 脱敏作用 • 终止作用
11
细胞膜受体
（1）G蛋白偶联受体（GPCR或7TM） （2）离子通道受体 （3）酶受体 （4）酪氨酸蛋白质激酶相关受体 （5）其他受体
（1） G蛋白偶联受体
7段跨膜的α 螺旋
13
人体内最大的一类细胞表面受体家族 激活异源三聚体G蛋白 40%的临床上的药物作用靶点是GPCR 人类基因组第四大基因家族 (> 800个)
27
G蛋白偶联的受体
G蛋白
G
Effector
Signal
28
三聚体G蛋白的两种形式：
GDP
非活性
GTP
活性形式
3个亚基 可解离
29
腺苷酸环化酶
cAMP: 第二信使
30
腺苷酸环化酶系统（肾上腺素）
受体膜蛋白
激素 活化G蛋白
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP
激活蛋白激酶(PKA)
18
固醇类激素细胞质受体结构模型
19
激素作用的一般过程
（1）激素的合成和分泌； （2）激素被运输到靶细胞； （3）激素与特异性受体结合，导致受体的激活； （4）靶细胞内的一条或几条信号转导途径被起动； （5）靶细胞内产生特定的生理或生化效应； （6）信号的终止。
20
激素作用的详细机制
脂溶性激素的作用机制 1. 通过细胞质受体(皮质醇和醛固酮） 2. 通过核受体(T3,T4，孕激素和雌激素） 3. 通过膜受体（爪蟾的孕激素）
3
动物激素的进一步分类
• 内部分泌激素 在原来的细胞内发挥作用。
• 自分泌激素 作用于原来分泌它的细胞
• 旁分泌激素 只作用于临近的细胞
• 内分泌激素 激素的作用距离远
• 神经内分泌激素 神经细胞合成并分泌，作用距离远。
4
激素的分类
• 化学本质分为 肽类或蛋白质激素（核糖体） 固醇类激素（酶催化，线粒体、光面内质网） 氨基酸衍生物激素（酶催化） 脂类激素（酶催化）
38
PKA的 “慢反应”
39
磷酸肌醇系统（促性腺激素释放激素）
（无活性）
糖原磷酸化酶b激酶 （有活性）
糖原磷酸化酶b
糖原磷酸化酶a
糖-1-磷酸
糖原 葡
36
Cyclic Nucleotide Metabolism - cAMP
肾上腺素： 10－8－10－10 mol/L 5mmol/L 葡萄糖 放大300万倍 几秒钟
37
PKA的两种效应： •快反应：细胞质中，磷酸化多种蛋白质或酶 •慢反应：细胞核，磷酸化转录因子CREB
G蛋白偶联的受体系统
腺苷酸环化酶系统（Gs） 磷酸肌醇系统（Gq） 视网膜光电信号系统（Gt） 嗅觉相关信号传递系统（Golf） NO系统
G蛋白偶联的受体是细胞内最常见的一类受体
26
两类G蛋白：三聚体G蛋白、小分子G蛋 白
作用于膜受体的不同激素,通过不同的 G蛋白介导影响质膜上某些离子通道或 酶的活性，继而影响细胞内第二信使浓 度和后续的生物学效应。
8
第二信使
效应
各
级
效
应
蛋
白
效应
配体 受体
9
受体
• 定义：能特异识别配体的信号分子 • 化学本质：糖蛋白、糖脂 • 细胞定位：
细胞膜受体-水溶性激素 细胞内受体-脂溶性激素 （细胞质受体、核受体）
10
受体的基本性质
• 与配体结合的高度专一性 • 与配体结合的可逆性 • 与配体结合的高亲和性 • 与配体结合的饱和性 • 与配体的结合可产生强大的生物学效应
CH OH
CH3
催化蛋白质中Ser/Thr残基磷酸化
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蛋白激酶
Protein Kinase
Protein OH + ATP
Protein O
Pi
H2O
Protein Phosphatase
磷酸酶
O
P O + ADP O
许多酶的活性受到侧链氨基酸残基磷酸化的调控
35
PKA 糖原磷酸化酶b激酶
引发多种生物学效应
31
咖啡因 茶碱 磷酸二酯酶
32
2019/12/3
33
Protein Kinase A (PKA)
cAMP依赖蛋白激酶
4个亚基:2催化亚基(C) 2调节亚基(R)
serine (Ser)
H H3N+ C COO
CH2 OH
threonine (Thr)
H H3N+ C COO
• 溶解性质分为 水溶性激素 脂溶性激素
5
6
脂溶性激素和水溶性激素的性质比较
特征 合成后贮存 结合蛋白
半寿期 受体 作用机制
脂溶性激素 (如固醇类激素和甲状腺素)
除了甲状激素以外很少见
水溶性激素 (如肽类激素和肾上腺素)
是的
总是
少见
长（数小时或数天）
短（几分钟）
细胞质或细胞核（极少数细胞膜）
总是在细胞膜
水溶性激素 1. G蛋白偶联的受体作用系统 2. 酶受体系统 3. JAK-STAT系统 4. 离子通道系统 5. 其他
21
脂溶性激素的作用机制
（影响下游基因的表达）
22
核受体负责与DNA结合的锌指结构
23
糖皮质激素受体的DNA结合结构域与HRE的结合
24
水溶性激素的作用机制
1. G蛋白偶联的受体作用系统 2. 酶受体系统 3. JAK-STAT系统 4. 离子通道系统 5. 其他
激素及其受体介导的信息转导
Hormone 希腊语 “奋起活动 ”
1
2
激素的定义
• 经典的定义——激素是由特定的组织产生并分泌到血 流之中，通过血液的运输到达特定器官或组织，而引 发这些器官或组织产生特定的生理生化反应的一类化 学物质。
• 更广泛的定义——激素是一类非营养的、微量（微摩 尔或更低浓度）就能发挥作用的细胞间转导信息的化 学物质。就动物而言，分泌激素的细胞被称为内分泌 细胞，受激素作用的细胞被称为靶细胞。
• 激素、趋化因子、神经递质、钙离子等。 • 嗅觉、视觉、味觉
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（2）离子通道受体
默认状态：关闭
乙酰胆碱的烟碱型受体
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（3）具有内在酶活性的受体
16
（4）酪氨酸蛋白质激酶相关受体(无酶活性)
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细胞内受体
• 两类：细胞质受体、细胞核受体 • 活性部位：
激素结合部位 DNA结合部位 热激蛋白（HSP90）结合部位
直接
间接（通过第二信使）
7
激素作用的一般特征
• 高度的特异性——受体 • 微量就能发挥作用
激素与受体的亲和力极高，级联式放大机制 • 水溶性激素的作用往往需要“第二信使”(小分子)
cAMP、cGMP、IP3、Ca2+、DAG、神经酰胺、花生四烯酸 、NO • 可能产生“快反应”或“慢反应” • 脱敏作用 • 终止作用
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细胞膜受体
（1）G蛋白偶联受体（GPCR或7TM） （2）离子通道受体 （3）酶受体 （4）酪氨酸蛋白质激酶相关受体 （5）其他受体
（1） G蛋白偶联受体
7段跨膜的α 螺旋
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人体内最大的一类细胞表面受体家族 激活异源三聚体G蛋白 40%的临床上的药物作用靶点是GPCR 人类基因组第四大基因家族 (> 800个)
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G蛋白偶联的受体
G蛋白
G
Effector
Signal
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三聚体G蛋白的两种形式：
GDP
非活性
GTP
活性形式
3个亚基 可解离
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腺苷酸环化酶
cAMP: 第二信使
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腺苷酸环化酶系统（肾上腺素）
受体膜蛋白
激素 活化G蛋白
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP
激活蛋白激酶(PKA)
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固醇类激素细胞质受体结构模型
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激素作用的一般过程
（1）激素的合成和分泌； （2）激素被运输到靶细胞； （3）激素与特异性受体结合，导致受体的激活； （4）靶细胞内的一条或几条信号转导途径被起动； （5）靶细胞内产生特定的生理或生化效应； （6）信号的终止。
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激素作用的详细机制
脂溶性激素的作用机制 1. 通过细胞质受体(皮质醇和醛固酮） 2. 通过核受体(T3,T4，孕激素和雌激素） 3. 通过膜受体（爪蟾的孕激素）
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动物激素的进一步分类
• 内部分泌激素 在原来的细胞内发挥作用。
• 自分泌激素 作用于原来分泌它的细胞
• 旁分泌激素 只作用于临近的细胞
• 内分泌激素 激素的作用距离远
• 神经内分泌激素 神经细胞合成并分泌，作用距离远。
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激素的分类
• 化学本质分为 肽类或蛋白质激素（核糖体） 固醇类激素（酶催化，线粒体、光面内质网） 氨基酸衍生物激素（酶催化） 脂类激素（酶催化）
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PKA的 “慢反应”
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磷酸肌醇系统（促性腺激素释放激素）
（无活性）
糖原磷酸化酶b激酶 （有活性）
糖原磷酸化酶b
糖原磷酸化酶a
糖-1-磷酸
糖原 葡
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Cyclic Nucleotide Metabolism - cAMP
肾上腺素： 10－8－10－10 mol/L 5mmol/L 葡萄糖 放大300万倍 几秒钟
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PKA的两种效应： •快反应：细胞质中，磷酸化多种蛋白质或酶 •慢反应：细胞核，磷酸化转录因子CREB