第十三章 物质代谢调节与细胞信号转导 PPT课件
合集下载
精品医学课件-细胞信号转导
游的蛋白激酶，通过多种途径逐级磷酸化细胞内某 些蛋白，进一步影响相关基因的表达。
52
53
多种途径逐 级磷酸化
54
2. JAK-STAT途径
• 配体：干扰素、白介素等细胞因子 • 受体：酪氨酸蛋白激酶型受体 • 效应蛋白及其作用：胞质PTK（非受体型的PTK），如JAK
（Janus kinase）。活化的JAK激活其底物信号转导子和转 录激活子（signal transducer and activator of transcription， STAT），STAT激活一系列后续蛋白质，调节基因表达。
• 两种形式：载体介导和通道介导
10
（二）主动转运（active transport）
1. 原发性主动转运
• ATP直接供能 • Na+-K+泵，ATP酶活性
11
2. 继发性主动转运或协同转运
• ATP间接供能 • Na+依赖式转运体蛋白
12
（三）胞吐与胞吞式转运
• 胞吐：通过一个耗能过程将细胞内物质分泌到细 胞外的过程。（固有性胞吐、调节性胞吐）
虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着， 但是它们与我们的日常生活息息相关， 如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无 法生存下去。如果没有视紫质，我们将 看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们 将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受 体，我们将无法调节血糖；如果没有毒 蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度 限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺 受体，我们甚至无法感受幸福……
15
（三）化学通讯
• 间接通讯方式：信 号分子→靶细胞
• 分3类：
1. 内分泌（endocrine） --血液循环 2. 旁分泌（paracrine） --扩散作用 3. 自分泌（autocrine） --同类或同一细胞 （常见于癌变细胞）
52
53
多种途径逐 级磷酸化
54
2. JAK-STAT途径
• 配体：干扰素、白介素等细胞因子 • 受体：酪氨酸蛋白激酶型受体 • 效应蛋白及其作用：胞质PTK（非受体型的PTK），如JAK
（Janus kinase）。活化的JAK激活其底物信号转导子和转 录激活子（signal transducer and activator of transcription， STAT），STAT激活一系列后续蛋白质，调节基因表达。
• 两种形式：载体介导和通道介导
10
（二）主动转运（active transport）
1. 原发性主动转运
• ATP直接供能 • Na+-K+泵，ATP酶活性
11
2. 继发性主动转运或协同转运
• ATP间接供能 • Na+依赖式转运体蛋白
12
（三）胞吐与胞吞式转运
• 胞吐：通过一个耗能过程将细胞内物质分泌到细 胞外的过程。（固有性胞吐、调节性胞吐）
虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着， 但是它们与我们的日常生活息息相关， 如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无 法生存下去。如果没有视紫质，我们将 看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们 将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受 体，我们将无法调节血糖；如果没有毒 蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度 限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺 受体，我们甚至无法感受幸福……
15
（三）化学通讯
• 间接通讯方式：信 号分子→靶细胞
• 分3类：
1. 内分泌（endocrine） --血液循环 2. 旁分泌（paracrine） --扩散作用 3. 自分泌（autocrine） --同类或同一细胞 （常见于癌变细胞）
细胞信号转导PPT课件
21
11/24/2019
22
一般将细胞外信号分子称为“第一信使”，第一信使与受 体作用后在细胞内产生的信号分子称为第二信使。
胞外物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面 受体导致胞内产生第二信使，从而激发一系列生化反应， 最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用 终止。
11/24/2019
11/24/2019
11
亲脂性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素，它们可以穿过细胞膜 进入细胞，与细胞质或细胞核中的受体结合，调节基因表达。
亲水性信号分子：包括神经递质、生长因子和大多数激素，它们不能 穿过细胞质膜，只能通过与靶细胞膜表面受体结合，再经过信号转导 机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或磷酸蛋白酶的活性， 引起细胞的应答反应。
气体性信号分子(NO) ：是迄今为止发现的第一个气体信号分子，它 能直接进入细胞直接激活效应酶，是近年来出现的“明星分子”。
11/24/2019
12
11/24/2019
13
受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子） 的大分子。当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信 号转换为胞内物理或化学的信号，以启动一系过程，最终 表现出生物学效应。
11/24/2019
18
此类受体是细胞表面受体中最大家族，普遍存在于各类 真核细胞表面。其信号的传递需要依赖于G蛋白的活性。
11/24/2019
19
此类受体包括两种类型：一是受体胞内结构域具有潜在酶 活力，另一类是受体本身不具酶活性，通过其胞内区与酶 相联系。
11/24/2019
20
11/24/2019
山东师范大学生命科学学院
11/24/2019
生理学细胞转导PPT课件
A：失活型G蛋白的亚单位是与GDP结合的，但 未结合在受体上。
B：当细胞外信号分子（配体） 与受体结合后，受体活化并与G 蛋白亚单位结合，使之发生构 象变化，亚单位随之与GDP解 离而与胞浆中的GTP结合，形成 激活型G蛋白。
D：由于亚单的GTP酶活性，可将与它结合的GTP 水解生成GDP, 并与GDP和-亚单位再结合，回到失 活型G蛋白状态，从而终止信号转导过程。
16
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体（enzyme-linked receptor）也是一种跨膜蛋白，但每个受体分子只有1次穿膜，是一种 单穿膜受体。
受体蛋白结合配体的结构域（受体部分）位于质膜的外表面，而其面向胞质的结构域具有酶活性，
或者能与酶分子直接结合。因此，酶联型受体可分成两大类：
第二节 细胞的信号转导
多细胞生物体为适应内、外环境变化所进行的任何一种生命活动，都需要许多细胞的相互协调和相互 配合，这就要求在不同细胞之间建立起信号交流机制，而信号转导（signal transduction）就是细胞实 现彼此之间信息交流和功能协调的手段，也是细胞最基本和最重要的功能之一。
信号转导的本质是：细胞受到来自于其周围环境的不同理、化刺激（信号）之后，通过质膜上和胞浆
• 与PKA一样，PKC也是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，激活的PKC可使底物蛋白磷酸化而产生多种生物学效 应。
15
（三）G蛋白耦联受体的信号转导特点
转导速度慢：G蛋白耦联受体介导的信号转导需 要多级信号分子的中继，因而需要较长的反应时 间（从几百毫秒到几分钟），较离子通道受体介 导的信号转导慢得多。
活后可引起离子的跨膜流动，所以又称为促离子型受体（iontropic receptor）。
物质代谢联系与调节本页PPT课件
天冬氨酸 天冬酰胺
TAC
延胡索酸
CO2 α-酮戊二酸
谷氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸
琥珀酰CoA CO2
异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸
（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系
1. 蛋白质可以转变为脂肪
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸
磷脂酰丝氨酸
胆胺
•核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，
NADP+，cAMP，cGMP）。
目录
目录
思 考？
1.简述糖代谢与脂肪代谢的联系。
在能量供应方面有互补性。从整体看，体内 约70%的能量由糖分解提供，但当糖供应不足 或糖代谢障碍时，脂肪分解加强，可弥补能量 的不足。
在物质互相转化方面，糖供应较多时，可转 化成脂肪，包括甘油、脂肪酸及所需ATP、 NADPH均可由糖提供。而脂肪分子中只有甘油 可经糖异生转化为糖，脂肪酸则不能。
糖
织
目录
五、ATP是机体能量利用的共同形式
营养物 分解
释放 能量
ADP+Pi ATP
直 接 供 能
目录
六、NADPH是合成代谢所需的还原当量
例如
磷酸戊糖途径
NADPH + H+
乙酰CoA
脂酸、胆固醇
目录
第二节 物质代谢的相互联系
Metabolic Interrelationships
目录
一、在能量代谢上的相互联系
2.乙酰CoA的来源、去路有哪些？
来源：糖分解，脂肪酸分解，氨基酸分解；酮体分解
去路：合成脂肪酸、胆固醇，进入三羧酸循环， 合成酮体。
代谢的调控PPT课件
营养与健康管理
通过调节个体的代谢过程， 可以实现更有效的营养补 充和健康管理，预防疾病 的发生。
代谢调控在农业领域的应用前景
作物改良
通过调节作物的代谢过程，可以培育出抗逆性强、产量高、品质 优良的新品种，提高农业生产效益。
精准农业
利用代谢调控技术，可以实现精准施肥、灌溉和病虫害防治，减 少资源浪费和环境污染。
THANKS
感谢观看
蛋白质组学是研究蛋白质表达、 修饰、功能和相互作用的学科。
蛋白质组学在生命科学、医学和 生物技术等领域具有广泛的应用
价值。
蛋白质组学的研究进展包括蛋白 质相互作用组学、蛋白质翻译后 修饰组学和蛋白质功能组学等方
面的研究。
基因组学的研究进展
基因组学是研究生物体基因组的 学科。
基因组学在遗传学、生物技术和 医学等领域具有广泛的应用前景。
葡萄糖代谢调控
01
癌细胞通常会优先利用葡萄糖作为能量来源，通过增加葡萄糖
转运子和酶的表达来促进葡萄糖的摄取和利用。
脂肪酸代谢调控
02
癌细胞会改变脂肪酸的合成和分解代谢，以满足自身对能量的
需求。
氨基酸代谢调控
03
癌细胞会利用氨基酸作为合成蛋白质和其他重要物质的原料，
同时也会通过增加酶的表达来促进氨基酸的摄取和利用。
方向。
酶的活性调节
酶的活性可以通过共价修饰、变构 效应、别构效应等方式进行调节， 从而改变酶对底物的作用。
酶的分布和定位
酶在细胞内的分布和定位对代谢调 控具有重要意义，不同细胞器中的 酶可以催化不同的代谢反应。
激素的调控
激素的合成与分泌
激素的合成与分泌受到多种因素的影响，如营养状况、神经信号 等，这些因素可以调节激素的合成与分泌。
物质代谢的联系与调节PPT课件
磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
1目7 录
脂肪分解代谢的强度及顺利进行，还有赖于 糖代谢的正常进行。
• 饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时:
脂肪大量动员
酮体生成增加
糖不足
草酰乙酸 相对不足
高酮血症
氧化受阻
1目8 录
（二）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可 与糖相互转变
20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。
例如：
磷酸戊糖途径
NADPH + H+
乙酰CoA
脂酸、胆固醇
目9 录
第二节
物质代谢的相互联系
Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates, Lipids,
and Proteins
1目0 录
一、在能量代谢上相互联系相互制约
的活性及含量进行调节，这种调节称为原始调 节或细胞水平代谢调节。
3目7 录
高等生物 —— 三级水平代谢调节
• 细胞水平代谢调节 • 激素水平代谢调节
高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的 内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其它细 胞发挥代谢调节作用。
• 整体水平代谢调节
在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神 经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分 泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的 互相协调而对机体代谢进行综合调节。
酶的含量调节。
4目6 录
（二）小分子代谢物通过改变关键酶的构象 别构调节酶活性
1、代谢途径中的关键酶大多是别位酶 别构酶（allosteric enzyme） 别构调节（allosteric regulation） 别构效应剂（allosteric effector）
《细胞信号传导》PPT课件
精选课件
24
（三）细胞内信号转导分子
相关 分子
概念：细胞外的信号经过受体转换进入细胞内，通 过细胞内的一些小分子物质和蛋白质进行传递。
类型： 小分子化学物质：第二信使
酶 催化产生第二信使的酶 激酶/磷酸酶
G蛋白 调节蛋白
接头蛋白
精选课件
25
1. 小分子化学物质
概念：细胞内可扩散，并能调节信号转导蛋白 活性的小分子或离子，又称为第二信使。 如cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3、Cer或花 生四烯酸等。
质膜受体 质膜受体
蛋白质、多肽及氨基 酸衍生物类激素 类固醇类激素、甲状 腺激素
质膜受体 胞内受体
引起细胞内的变化 影响离子通道开闭
引起酶蛋白和功能蛋白 的磷酸 /脱磷酸，改变 细胞的代谢和基因表达 同上
影响转录
精选课件
13
（二）受体（Receptor）
相关 分子
受体：是一类分布于细胞膜、细胞质或细胞核的特 殊蛋白质，能特异性识别并结合相应信号分子，激 活并启动细胞内一系列生化反应，使细胞对信号刺 激产生相应的生物效应。
精选课件
5
细胞信号转导：胞外信号通过与细胞表面的 受体相互作用转变为胞内信号，在细胞内经 信号途径传递引起细胞发生反应的过程。
精选课件
6
跨膜信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质
信息物质经扩散或血循环到达靶细胞
与靶细胞的受体特异性结合
受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统
靶细胞产生生物学效应
精选课件
14
1.受体的类型
细胞膜受体
离子通道型 G蛋白偶联型 催化型 酶偶联型）离子通道偶联受体
受体本身为离子通
物质代谢的联系与调节PPT课件
（一）酶结构的调节
调节：别构调节、共价调节、同工酶、酶原激活
1、别/变构调节 （allosteric regulation） 某些小分子可与酶蛋白特殊部位结合，引起酶 分子构象变化，由此改变酶活性。不涉及共价 键变化。受别位调节的酶称为别位酶（别构酶-allosteric enzyme） 能使酶发生构象变化的小分子物质为效应物或 变构剂。一般多是代谢产物或作用物
丙酮酸氧化 三羧酸循环
糖异生
磷酸戊糖途径
主要关键酶 糖原磷酸化酶
糖原合酶
磷酸果糖激酶Ⅰ、己糖激酶、 丙酮酸激酶 丙酮酸脱氢酶系
柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶 、 α酮戊二酸脱氢酶 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙 酮酸羧激酶，果糖二磷酸酶 葡萄糖6磷酸脱氢酶
脂肪分解
激素敏感性甘油三酯脂肪酶
脂肪酸分解 肉毒碱酰基转移酶 Ⅰ
酶a(有活性)
Pi 酶b磷酸酶 H2O
【例2】促进糖原合成的糖原合酶
ATP
ADP
糖原合酶I
糖原合酶激酶
糖原合酶D
(有活性)
糖原合酶磷
(无活性)
Pi
酸酶 H2O
共价修饰与级联放大
（2）特点 ➢ 修饰过程需要其它酶的催化，酶从活性到非活性 的互变需不同的酶分别催化。 ➢ 化学修饰引起酶分子共价键的改变，因一个酶可 催化多个酶蛋白修饰，即出现级联放大作用。 ➢ 修饰过程需耗能
脑
• 耗能大，耗氧多。 • 葡萄糖为主要能源。 • 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。
肌肉
• 合成、储存糖原； • 通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运
动时，以糖酵解为主。
红 细 胞
• 能量主要来自糖酵解。
脂肪组织
物质代谢的联系及调节ppt课件
丙酮酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸
糖的分解代谢和 糖异生的关系
天冬氨酸
（PEP） 丙酮酸
（胞液） （线粒体）
（转氨基作用） 谷氨酸
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
糖
类
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
ATP 腺苷酸 抑制 环化酶
cAMP
磷酸二酯
5'-AMP
酶 激活
葡萄糖
分解代 谢产物
真核生物基因表达调控
• 真核基因表达调控的五个水平
DNA水平调节 转录水平调节 转录后加工的调节 翻译水平调节 翻译后加工的调节
• 真核基因调控主要是正调控 • 顺式作用元件和反式作用因子 • 转录因子的相互作用控制转录
是通过酶的变构效应来实现的。
（1）限速步骤和标兵酶
（2）反馈抑制
（3）前馈和反馈激活
（4）前馈和反馈调节中酶活性调节的机制
共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/ 去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。
谷氨酸
联
谷氨酰氨
系
组氨酸 脯氨酸
丙酮酸 乙酰乙酰CoA
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
草酰乙酸 苹果酸
《细胞信号转导》PPT课件
molecularbiology生物化学与分子生物学教研室第一节细胞通讯第二节细胞信号转导的分子机制第三节不同受体介导的细胞信号转导通路第四节细胞信号转导与医学细胞外信号细胞内的多种分子的浓度活性位置变化蛋白激酶与蛋白磷酸酶proteinkinaseproteinphosphatasegtp结合蛋白gtpbindingproteinmolecularswitchsgtpgtpgdpgtpgtpgtpg蛋白的主要类型肾上腺素腺苷酸环化酶atpcamp无活性pka活化pka磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原分解增加肾上腺素腺苷酸环化酶atpcampg蛋白一类和gtp或gdp结合位于胞膜胞浆面的外周蛋白具有信号转导功能由三个亚基组成非活化形式活化形式proteinactivationpkacampacplcippkacampac11gtp结合蛋白异源三聚体低分子量g蛋白gtp结合形式为活性形式gdp结合形式为非活性形式2130kda称为ras超家族现有50多种具有gtp酶活性13gapgtpaseactivatingproteingtpase激活蛋白sosguanidineexchangefactor鸟苷酸交换因子gefgtpoffgdpgaprasrassosgap第二节细胞信号转导的分子机制15蛋白复合物proteincomplexesclusters是细胞信号转导分子共同构成的基本工作场所是信号转导过程特异性和精确性的保证是网络性调控的基础signalosomestransducisomessignalcomplexsignalcassettessignalingmodules16转录调控复合物17蛋白相互作用是信号转导复合物形成的基础蛋白相互识别的结构基础蛋白复合物的重要结构蛋白衔接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein1840proteininteractiondomain19sh2domainsrcsh2srchomologydomainpyeei20sh3domainclassrkxxpxxpclasspxxpxrsrchomologydomain蛋白激酶btkphthsh3sh2催化区衔接蛋白grb2sh3sh2sh3转录因子statdna结合区sh2ta细胞骨架蛋白tensinsh2ptb22phosphotyrosine?sh2?ptbapoptosis?dd?ded?car
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
护理学专业本科教材
生物化学
另外变构抑制剂常是代谢终产物，变构 酶常处于代谢通路的开端，通过反馈抑制， 可以及早地调节整个代谢通路，减少不必要 的底物消耗。
护理学专业本科教材
生物化学
（二）共价修饰调节
酶的共价修饰调节和变构调节一样，也 是机体物质代谢中快速调节的一种重要方式。
护理学专业本科教材
生物化学
护理学专业本科教材
生物化学
主要代谢途径酶系在细胞内的隔离分布
代谢酶系
分布区域
代谢酶系
分布区域
糖酵解
胞浆
呼吸链
线粒体
糖异生
胞浆、线粒体
蛋白质合成
核糖体
糖原合成、分解 磷酸戊糖途径
胞浆 胞浆
尿素合成 三羧酸循环
胞浆、线粒体 线粒体
脂肪酸合成
胞浆
氧化磷酸化
线粒体
胆固醇合成 磷脂合成
胞浆、内质网 内质网
血红素合成 蛋白质降解
护理学专业本科教材
生物化学
这些亲水性激素分子不能直接透过细胞 膜传递信号，而是作为第一信使分子与相应 的靶细胞膜受体结合后，由受体将激素的调 节信号跨膜传递到细胞内。再通过第二信使 及信号蛋白的级联放大，产生细胞代谢效应。
护理学专业本科教材
生物化学
2．胞内受体激素 胞内受体即定位于细胞内的受体。能
护理学专业本科教材
生物化学
3．应激(stress) 应激是人体受到一些强烈的刺激，如创
伤、剧痛、缺氧、中毒、感染以及剧烈情绪 激动时，机体所作出的一系列反应。
护理学专业本科教材
生物化学
应激状态时，交感神经兴奋，肾上腺髓 质及皮质激素分泌增多，血浆胰高血糖素及 生长激素水平增加，而胰岛素分泌减少，引 起一系列代谢改变。①血糖升高；②脂肪动 员增强；③蛋白质分解加强。
生物化学
酶的隔离分布使得代谢物也相应 的存在于细胞不同区域或亚细胞结构 中，直接影响相关代谢的速率。
护理学专业本科教材
生物化学
（二）激素水平的调节
高等动物通过专门的内分泌细胞、器 官分泌激素，对其他细胞发挥代谢调节作 用，改变某些酶的催化活性或含量，从而 改变细胞内代谢物的浓度，影响代谢反应 的速度及方向。
快速调节酶活性的一种重要方式。变构酶及 变构调节的概念见第三章酶。
护理学专业本科教材
生物化学
1．变构调节机制 变构酶动力学不符合米曼氏方程式，酶促
反应速度和作用物浓度的关系不呈矩形双曲线 而常常呈S形。
护理学专业本科教材
生物化学
V Vmax 变构激活
变构酶
变构抑制
0
[S]
变构酶的S形曲线
护理学专业本科教材
胞浆、线粒体 溶酶体、蛋白酶体
脂肪酸β-氧化
护理学专业本科教材
线粒体
核酸合成
细胞核
生物化学
酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条 件，使某些调节因素较为专一地影响某一细 胞组分中酶的活性，而不影响其他组分中酶 的活性，使各种代谢途径互不干扰，又利于 相互协调，从而保证了整体反应的有序性。
护理学专业本科教材
护理学专业本科教材
生物化学
2．变构调节的生理意义 变构效应在酶的快速调节中占有特别
重要的地位。变构酶的活性可以极灵敏地受 到代谢产物浓度的调节，这对机体的自身代 谢调控具有重要的意义。
护理学专业本科教材
生物化学
在变构酶的S形曲线中段，底物浓度稍有降 低，酶的活性明显下降，多酶体系催化的代谢通 路可因此而被关闭；反之，底物浓度稍有升高， 则酶活性迅速上升，代谢通路又被打开，可以快 速调节细胞内底物浓度和代谢速度。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞内存在着多种蛋白激酶它们可以将 ATP分子中的磷酸基团转移至特定的蛋白分子 底物上，使后者磷酸化。磷酸酶它们可将相应 的磷酸基团移去。
护理学专业本科教材
生物化学
2．共价修饰调节的生理意义 绝大多数共价修饰的酶都具有无活性(或低
活性)与有活性(或高活性)两种形式。它们之间 的互变反应，正、逆两向都有共价变化，由不 同的酶进行催化，而催化这互变反应的酶又受 机体调节物质(如激素)的控制。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞水平代谢调节主要通过三方面实现: 细胞内酶差异分布 关键酶活性调控 关键酶含量调控
关键酶活性及其含量的调控后面专门论述，首先看细 胞内酶差异分布对物质代谢反应的调节作用。
护理学专业本科教材
生物化学
从前面物质代谢反应的学习中可知， 酶在细胞内是隔离分布的。特定代谢反应 中的有关酶，常常组成一个酶体系，分布 在细胞的某一区域或亚细胞结构中。
自分泌：细胞产生信号分子作用于细胞自身受体
护理学专业本科教材
生物化学
细胞信号转导过程涉及细胞外信号与受 体作用、细胞内信号转导相关分子浓度、活 性及位置变化，最终引起细胞应答反应。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞内存在多种信号转导途径，彼此之间 相互交叉构成错综复杂的网络。信号转导机制 的阐明不仅加深对生命活动本质的认识，同时 也有助于深入研究肿瘤、内分泌及代谢性疾病、 心血管疾病及药物中毒等的发病机制。
护理学专业本科教材
生物化学
按激素受体在细胞的定位不同，可 将激素分为两大类：膜受体激素和胞内 受体激素。
护理学专业本科教材
生物化学
1．膜受体激素 膜受体即定位于细胞膜上的受体，多
数是跨膜糖蛋白。能与膜受体特异结合的 激素称为膜受体激素。
护理学专业本科教材
生物化学
这类激素包括胰岛素、生长激素、促 性腺激素、促甲状腺激素和甲状旁腺激素 等蛋白质类激素，生长因子等肽类及肾上 腺素等儿茶酚类激素。
够透过脂质双层细胞膜进入细胞与胞内受 体结合的激素称为胞内受体激素。
护理学专业本科教材
生物化学
这类激素包括类固醇激素、甲状腺素、 维生素D及视黄酸等脂溶性激素。大部分 该类激素与位于细胞核内的受体结合，有 的激素与细胞液中受体结合后再进入核内。
护理学专业本科教材
生物化学
激素与受体结合后引起受体构象改变， 然后激素-受体复合物再与DNA上的激素反应 元件(hormone response element, HRE )结合， 促进或抑制靶基因转录，进而影响蛋白质的 合成，进一步对细胞代谢进行调节。
护理学专业本科教材
生物化学
3．神经递质 神经递质是神经突触所释放的化学信号分
子，它们只在突触间隙将信号传递给突触后的 靶细胞，其作用时间较短。
护理学专业本科教材
生物化学
4．气体信号分子 气体分子信号包括NO和CO。NO是由NO合
酶通过氧化L-精氨酸的胍基产生，是一种结构 简单、半衰期短、化学性质活泼的气体信号分 子。CO是最近发现的另一种气体信息分子，它 是在血红素加单氧酶氧化血红素过程中产生的。
1．共价修饰的机制 酶分子肽链上的某些氨基酸残基可在另一
种酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起 酶活性的改变，这个过程称为酶的共价修饰调 节。
护理学专业本科教材
生物化学
如磷酸化和脱磷酸，乙酰化和去乙酰化， 腺苷化和去腺苷化，甲基化和去甲基化以及SH基和-S-S-基互变等，其中磷酸化和脱磷酸 作用在物质代谢调节中最为常见。
护理学专业本科教材
生物化学
一、信号转导的相关概念
细胞信号转导过程包括了信号分子作用的 多个环节，随着研究的不断深入产生了很多理 论及概念，下面主要介绍胞内、外信号及受体。
护理学专业本科教材
生物化学
（一）细胞外信号分子
细胞外信号分子分为以下几类： 1.内分泌激素 2.局部化学介质 3.神经递质 4.气体信号分子 5.自分泌信号分子 6.细胞膜表面结合的信号分子
护理学专业本科教材
生物化学
二、关键酶活性的调节
关键酶催化的反应通常是整条途径中反应 最慢的，因此又称限速酶，它的活性决定了反 应的总速度。同时关键酶催化的反应往往是单 向反应，所以其活性还决定着代谢反应的方向。
护理学专业本科教材
生物化学
重要代谢途径的关键酶
代谢途径
糖酵解
关键酶
己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶
护理学专业本科教材
生物化学
1．内分泌激素 内分泌激素又称内分泌信号，是由特殊
分化的内分泌细胞合成并释放的化学信号分 子。
护理学专业本科教材
生物化学
水溶性激素： 氨基酸衍生物类：如甲状腺激素、儿茶酚胺类激素； 蛋白质和多肽类：如胰岛素、下丘脑激素、垂体激素等； 它们都是很难直接通过细胞膜的脂质双层 进入细胞，必须与靶细胞表面的受体结合而 引发细胞的应答反应。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞通讯和细胞信号转导是高等生物生命活动 的基本机制。细胞间通讯途径多样。
细胞间通讯 细胞自身作用
间隙连接：作用快，细胞同步性高 直接 接触 膜结合蛋白介导：作用较快
间接 内分泌：血液，激素，作用持久，与受体亲和性高 联系 旁分泌：组织液，局部和神经突出，作用短，亲和力低
护理学专业本科教材
生物化学
共价修饰调节存在级联放大效应，由于共 价修饰是酶所催化的反应，少量的调节因素就 可通过加速这种酶促反应，使大量的另一种酶 发生化学修饰。因此，这类反应的催化效率常 较变构调节为高。
护理学专业本科教材
生物化学
化学修饰与变构调节是两种主要的调节方 式。对某一种酶来说，它可以同时受这两种方 式的调节。
第十三章 物质代谢调节与细胞信号转导 PPT课件
生物化学
这三级水平代谢调节中，激素和整体的 代谢调节都是通过细胞水平的代谢调节实现， 因此细胞水平代谢调节是物质代谢调节的基 础。
护理学专业本科教材
生物化学
（一）细胞水平的调节
通过细胞内代谢物浓度的变化，来影响代 谢途径中相关酶的活性和含量，从而调节物质 代谢的速度及方向，这种调节方式称为细胞水 平的代谢调节，
生物化学
另外变构抑制剂常是代谢终产物，变构 酶常处于代谢通路的开端，通过反馈抑制， 可以及早地调节整个代谢通路，减少不必要 的底物消耗。
护理学专业本科教材
生物化学
（二）共价修饰调节
酶的共价修饰调节和变构调节一样，也 是机体物质代谢中快速调节的一种重要方式。
护理学专业本科教材
生物化学
护理学专业本科教材
生物化学
主要代谢途径酶系在细胞内的隔离分布
代谢酶系
分布区域
代谢酶系
分布区域
糖酵解
胞浆
呼吸链
线粒体
糖异生
胞浆、线粒体
蛋白质合成
核糖体
糖原合成、分解 磷酸戊糖途径
胞浆 胞浆
尿素合成 三羧酸循环
胞浆、线粒体 线粒体
脂肪酸合成
胞浆
氧化磷酸化
线粒体
胆固醇合成 磷脂合成
胞浆、内质网 内质网
血红素合成 蛋白质降解
护理学专业本科教材
生物化学
这些亲水性激素分子不能直接透过细胞 膜传递信号，而是作为第一信使分子与相应 的靶细胞膜受体结合后，由受体将激素的调 节信号跨膜传递到细胞内。再通过第二信使 及信号蛋白的级联放大，产生细胞代谢效应。
护理学专业本科教材
生物化学
2．胞内受体激素 胞内受体即定位于细胞内的受体。能
护理学专业本科教材
生物化学
3．应激(stress) 应激是人体受到一些强烈的刺激，如创
伤、剧痛、缺氧、中毒、感染以及剧烈情绪 激动时，机体所作出的一系列反应。
护理学专业本科教材
生物化学
应激状态时，交感神经兴奋，肾上腺髓 质及皮质激素分泌增多，血浆胰高血糖素及 生长激素水平增加，而胰岛素分泌减少，引 起一系列代谢改变。①血糖升高；②脂肪动 员增强；③蛋白质分解加强。
生物化学
酶的隔离分布使得代谢物也相应 的存在于细胞不同区域或亚细胞结构 中，直接影响相关代谢的速率。
护理学专业本科教材
生物化学
（二）激素水平的调节
高等动物通过专门的内分泌细胞、器 官分泌激素，对其他细胞发挥代谢调节作 用，改变某些酶的催化活性或含量，从而 改变细胞内代谢物的浓度，影响代谢反应 的速度及方向。
快速调节酶活性的一种重要方式。变构酶及 变构调节的概念见第三章酶。
护理学专业本科教材
生物化学
1．变构调节机制 变构酶动力学不符合米曼氏方程式，酶促
反应速度和作用物浓度的关系不呈矩形双曲线 而常常呈S形。
护理学专业本科教材
生物化学
V Vmax 变构激活
变构酶
变构抑制
0
[S]
变构酶的S形曲线
护理学专业本科教材
胞浆、线粒体 溶酶体、蛋白酶体
脂肪酸β-氧化
护理学专业本科教材
线粒体
核酸合成
细胞核
生物化学
酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条 件，使某些调节因素较为专一地影响某一细 胞组分中酶的活性，而不影响其他组分中酶 的活性，使各种代谢途径互不干扰，又利于 相互协调，从而保证了整体反应的有序性。
护理学专业本科教材
护理学专业本科教材
生物化学
2．变构调节的生理意义 变构效应在酶的快速调节中占有特别
重要的地位。变构酶的活性可以极灵敏地受 到代谢产物浓度的调节，这对机体的自身代 谢调控具有重要的意义。
护理学专业本科教材
生物化学
在变构酶的S形曲线中段，底物浓度稍有降 低，酶的活性明显下降，多酶体系催化的代谢通 路可因此而被关闭；反之，底物浓度稍有升高， 则酶活性迅速上升，代谢通路又被打开，可以快 速调节细胞内底物浓度和代谢速度。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞内存在着多种蛋白激酶它们可以将 ATP分子中的磷酸基团转移至特定的蛋白分子 底物上，使后者磷酸化。磷酸酶它们可将相应 的磷酸基团移去。
护理学专业本科教材
生物化学
2．共价修饰调节的生理意义 绝大多数共价修饰的酶都具有无活性(或低
活性)与有活性(或高活性)两种形式。它们之间 的互变反应，正、逆两向都有共价变化，由不 同的酶进行催化，而催化这互变反应的酶又受 机体调节物质(如激素)的控制。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞水平代谢调节主要通过三方面实现: 细胞内酶差异分布 关键酶活性调控 关键酶含量调控
关键酶活性及其含量的调控后面专门论述，首先看细 胞内酶差异分布对物质代谢反应的调节作用。
护理学专业本科教材
生物化学
从前面物质代谢反应的学习中可知， 酶在细胞内是隔离分布的。特定代谢反应 中的有关酶，常常组成一个酶体系，分布 在细胞的某一区域或亚细胞结构中。
自分泌：细胞产生信号分子作用于细胞自身受体
护理学专业本科教材
生物化学
细胞信号转导过程涉及细胞外信号与受 体作用、细胞内信号转导相关分子浓度、活 性及位置变化，最终引起细胞应答反应。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞内存在多种信号转导途径，彼此之间 相互交叉构成错综复杂的网络。信号转导机制 的阐明不仅加深对生命活动本质的认识，同时 也有助于深入研究肿瘤、内分泌及代谢性疾病、 心血管疾病及药物中毒等的发病机制。
护理学专业本科教材
生物化学
按激素受体在细胞的定位不同，可 将激素分为两大类：膜受体激素和胞内 受体激素。
护理学专业本科教材
生物化学
1．膜受体激素 膜受体即定位于细胞膜上的受体，多
数是跨膜糖蛋白。能与膜受体特异结合的 激素称为膜受体激素。
护理学专业本科教材
生物化学
这类激素包括胰岛素、生长激素、促 性腺激素、促甲状腺激素和甲状旁腺激素 等蛋白质类激素，生长因子等肽类及肾上 腺素等儿茶酚类激素。
够透过脂质双层细胞膜进入细胞与胞内受 体结合的激素称为胞内受体激素。
护理学专业本科教材
生物化学
这类激素包括类固醇激素、甲状腺素、 维生素D及视黄酸等脂溶性激素。大部分 该类激素与位于细胞核内的受体结合，有 的激素与细胞液中受体结合后再进入核内。
护理学专业本科教材
生物化学
激素与受体结合后引起受体构象改变， 然后激素-受体复合物再与DNA上的激素反应 元件(hormone response element, HRE )结合， 促进或抑制靶基因转录，进而影响蛋白质的 合成，进一步对细胞代谢进行调节。
护理学专业本科教材
生物化学
3．神经递质 神经递质是神经突触所释放的化学信号分
子，它们只在突触间隙将信号传递给突触后的 靶细胞，其作用时间较短。
护理学专业本科教材
生物化学
4．气体信号分子 气体分子信号包括NO和CO。NO是由NO合
酶通过氧化L-精氨酸的胍基产生，是一种结构 简单、半衰期短、化学性质活泼的气体信号分 子。CO是最近发现的另一种气体信息分子，它 是在血红素加单氧酶氧化血红素过程中产生的。
1．共价修饰的机制 酶分子肽链上的某些氨基酸残基可在另一
种酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起 酶活性的改变，这个过程称为酶的共价修饰调 节。
护理学专业本科教材
生物化学
如磷酸化和脱磷酸，乙酰化和去乙酰化， 腺苷化和去腺苷化，甲基化和去甲基化以及SH基和-S-S-基互变等，其中磷酸化和脱磷酸 作用在物质代谢调节中最为常见。
护理学专业本科教材
生物化学
一、信号转导的相关概念
细胞信号转导过程包括了信号分子作用的 多个环节，随着研究的不断深入产生了很多理 论及概念，下面主要介绍胞内、外信号及受体。
护理学专业本科教材
生物化学
（一）细胞外信号分子
细胞外信号分子分为以下几类： 1.内分泌激素 2.局部化学介质 3.神经递质 4.气体信号分子 5.自分泌信号分子 6.细胞膜表面结合的信号分子
护理学专业本科教材
生物化学
二、关键酶活性的调节
关键酶催化的反应通常是整条途径中反应 最慢的，因此又称限速酶，它的活性决定了反 应的总速度。同时关键酶催化的反应往往是单 向反应，所以其活性还决定着代谢反应的方向。
护理学专业本科教材
生物化学
重要代谢途径的关键酶
代谢途径
糖酵解
关键酶
己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶
护理学专业本科教材
生物化学
1．内分泌激素 内分泌激素又称内分泌信号，是由特殊
分化的内分泌细胞合成并释放的化学信号分 子。
护理学专业本科教材
生物化学
水溶性激素： 氨基酸衍生物类：如甲状腺激素、儿茶酚胺类激素； 蛋白质和多肽类：如胰岛素、下丘脑激素、垂体激素等； 它们都是很难直接通过细胞膜的脂质双层 进入细胞，必须与靶细胞表面的受体结合而 引发细胞的应答反应。
护理学专业本科教材
生物化学
细胞通讯和细胞信号转导是高等生物生命活动 的基本机制。细胞间通讯途径多样。
细胞间通讯 细胞自身作用
间隙连接：作用快，细胞同步性高 直接 接触 膜结合蛋白介导：作用较快
间接 内分泌：血液，激素，作用持久，与受体亲和性高 联系 旁分泌：组织液，局部和神经突出，作用短，亲和力低
护理学专业本科教材
生物化学
共价修饰调节存在级联放大效应，由于共 价修饰是酶所催化的反应，少量的调节因素就 可通过加速这种酶促反应，使大量的另一种酶 发生化学修饰。因此，这类反应的催化效率常 较变构调节为高。
护理学专业本科教材
生物化学
化学修饰与变构调节是两种主要的调节方 式。对某一种酶来说，它可以同时受这两种方 式的调节。
第十三章 物质代谢调节与细胞信号转导 PPT课件
生物化学
这三级水平代谢调节中，激素和整体的 代谢调节都是通过细胞水平的代谢调节实现， 因此细胞水平代谢调节是物质代谢调节的基 础。
护理学专业本科教材
生物化学
（一）细胞水平的调节
通过细胞内代谢物浓度的变化，来影响代 谢途径中相关酶的活性和含量，从而调节物质 代谢的速度及方向，这种调节方式称为细胞水 平的代谢调节，