第1718章 激素生物膜.ppt

5.1 含氮激素作用机制的第二信使学说 第二信学说是Sutherland在1965年提出来。Sutherland等在研究糖原酵解第一步所需限速酶磷酸化酶的活性时，发现胰高血糖素与肾上腺素均可使肝匀浆在ATP、Mg2+、腺苷酸环化酶作用下产生一种新的物质，这种物质具有激活磷酸化酶从而进一步催化糖原分解的作用。实验证明，这是环磷腺苷(cAMP)。进一步发现cAMP之所以能够激活磷酸化酶，是由于cAMP激活了cAMP依赖的蛋白激酶而完成的。如果把激素看做第一信使，那么cAMP则可被看做第二信使，现在更多第二信使被鉴定：cGMP、肌醇三磷酸、二酰甘油、钙离子。 腺苷酸环化酶催化ATP成cAMP 5.2 G 蛋白 激素受体与激素结合部位在细胞膜的 外表面，而腺苷酸环化酶在膜的胞浆面，两者之间存在一种偶联的蛋白——鸟苷酸结合蛋白(guanyl nucleotide binding protein)，简称G蛋白，由α、β、γ 三个亚基组成。 α亚基有鸟苷酸GTP/GDP 结合位点。当G蛋白与GDP结合时无活性；当激素与受体结合后触发GTP将与G蛋白结合的GDP取代，负载GTP的G蛋白α亚基与β、γ亚基解离，进一步对腺苷酸环化酶激活。 5.3 蛋白激酶 凡有cAMP的细胞都有一类能够催化蛋白质产生磷酸化反应的酶，称为蛋白激酶，具有催化亚基和调节亚基，是一种别构酶。活化的蛋白激酶又使磷酸化酶激酶磷酸化而被激活。蛋白激酶还可以使组蛋白、核糖体蛋白、脂肪细胞的膜蛋白、线粒体膜蛋白、溶菌酶等磷酸化，是cAMP与磷酸化系统中一个关键酶。 活化磷酸化激酶 生物效应：例如，磷酸化激酶被磷酸化激活后，再去磷酸化激活磷酸化酶b成为有活性的磷酸化酶a，磷酸化酶a又催化糖原转化成1-磷酸葡萄糖，1-磷酸葡萄糖再转变成葡萄糖。 代表性途径1：膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径 激素 代表性途径2：钙及肌醇三磷酸作用途径 磷脂酶C PIP2：肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)； DAG：二酰基甘油(DAP) 蛋白激酶C 第二信使为PIP2的产物： 使靶标蛋白的Ser，Thr磷酸化，使之活化或失活 G 蛋白激活磷脂酶C后的催化反应 活化蛋白激酶C 打开Ca2+通道 二酰甘油（DAG）极大的增强了蛋白激酶C对Ca2+的亲和性，因此使得蛋白激酶C能在生理水平Ca2+浓度下被活化。能够进一步把许多靶蛋白质中的丝氨酸和苏氨酸残基进行磷酸化，使蛋白激活或者失活，例如糖原合成酶被蛋白激酶C磷酸化后失活，停止糖原合成。 激素 磷脂酶C 蛋白激酶C DAG激活蛋白激酶C后的反应 1,4,5-三磷酸(IP3)能够打开内质网、肌肉中的肌质网的Ca2+离子通道，使细胞质中Ca2+离子浓度身高，从而又级联放大触发一系列生物过程。 Ca2+离子又可以与钙调蛋白形成Ca2+-CaM复合物活化钙调蛋白， Ca2+-CaM复合物又可以通过两种方式调节代谢： （1）直接与靶酶起作用 （2）通过活化依赖Ca2+-CaM复合物的蛋白激酶起作用。 激素 代表性途径2：钙及肌醇三磷酸作用途径 磷脂酶C PIP2：肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)； DAG：二酰基甘油(DAP) 蛋白激酶C 第二信使为PIP2的产物： 使靶标蛋白的Ser，Thr磷酸化，使之活化或失活 激素的级联放大效应： 激素在血液中的浓度都很低，一般是纳摩尔、乃至皮摩尔数量级，虽然激素含量很少，但是作用明显。例如1mg的甲状腺激素可使机体增加热量约4200000J； 激素与受体结合后，在细胞内发生一系列酶促放大作用，一个接一个，逐级放大效果。据估计，一分子的胰高血糖素使一个分子的腺苷酸环化酶激活后，通过cAMP-蛋白激酶，可激活10000个分子的磷酸化酶；一分子的促甲状腺激素释放激素，可使腺垂体释放十万个分子的促甲状腺激素。 代表性途径3：受体的酪氨酸激酶途径 受体本身具有酪氨酸激酶结构域，激素结合到受体上，激活了酪氨酸激酶活性，自身磷酸化或对靶蛋白磷酸化。 固醇激素 特异性受体 激素-受体复合物 转录增强子 合成物大量特异的蛋白质 mRNA 细胞膜 （三）固醇类激素受体调节基因转录 固醇类激素，如雌二醇、孕激素、皮质激素、醛固酮等采用此作用机制，因为激素要先进入细胞核，与特异受体结合，因此作用时间相对慢，几小时~几天。 特异性受体一般是结合DNA的蛋白，还能够与金属离子结合，一旦与激素结合后能增强特异基因转录、表达扩增。 Chapter 18 生物膜的组成和结构 一、生物膜概论 “生物膜”包括细胞的外周膜和内膜系统 外周膜系统：将细胞内含物与环境成分分开，保护细胞内环境 内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等 生物膜有多种功能：物质运输、能量转换、细胞识别、细胞免疫、神经传导、代谢