第十七章-激素及其受体介导的信号转导课件

第十七章激素及其受体介导的信号转导第十七章激素及其受体介导的信号转导1提纲一、激素的一般性质激素的定义激素的化学本质、分类和生物合成激素的定量二、激素作用的一般特征特异性高效性水溶性激素的作用往往需要“第二信使”激素的作用可能产生“快反应”或“慢反应”脱敏性和时效性三、激素作用的详细机制脂溶性激素的作用机制水溶性激素的作用机制信号转导的整合四、激素的分泌及其调节提纲一、激素的一般性质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中，3动物激素的进一步分类内分泌激素旁分泌激素只作用于临近的细胞，如前列腺素、阿片肽以及一些多肽生长因子自分泌激素作用于原来分泌它的细胞，如刺激细胞分裂的白细胞介素和某些细胞癌基因的产物内部分泌激素在细胞内合成以后不需要分泌到胞外，而是在原来的细胞内发挥作用。动物激素的进一步分类内分泌激素4动物激素的内分泌、旁分泌、自分泌、内部分泌和神经内分泌动物激素的内分泌、旁分泌、自分泌、内部分泌和神经内分泌5激素的一般性质产生和分泌激素的为复杂的多细胞生物激素的化学本质多样。按照化学本质，可分为肽类或蛋白质激素、固醇类激素、氨基酸衍生物激素、脂类激素等几类激素有的溶于水，有的不溶于水。按照溶解性质，可将激素简单地分为水溶性激素和脂溶性激素。浓度低——动物在静息状态下，血液肽类激素的浓度为，固醇类激素的浓度为。作用能产生强烈的生物学作用激素的一般性质产生和分泌激素的为复杂的多细胞生物6脂溶性激素和水溶性激素的性质比较脂溶性激素和水溶性激素的性质比较7激素的定量化学分析法（）生物活性测定法（）放射免疫测定法——由创立激素的定量化学分析法（）8激素作用的一般特征高度的特异性——由受体决定微量就能发挥作用——原因一是激素与受体的亲和力极高，二是激素在作用过程中存在级联放大的机制。水溶性激素的作用往往需要“第二信使”，已发现的有：、、、、甘油二酯（）、神经酰胺、花生四烯酸和等。可能产生“快反应”或“慢反应”饱和性脱敏性和终止作用激素作用的一般特征高度的特异性——由受体决定9受体受体的定义与本质：蛋白质受体的分类细胞内受体——细胞质受体和核受体细胞表面受体蛋白偶联受体（）离子通道受体酶受体无酶活性但直接与细胞质内的相联系的受体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(激动剂和拮抗剂)受体受体的定义与本质：蛋白质10固醇类激素细胞质受体结构模型固醇类激素细胞质受体结构模型11膜整合蛋白：段疏水的肽段形成段跨膜的α螺旋激活异源三聚体蛋白，再由蛋白激活或抑制效应器的临床上的药物作用靶点是人类基因组第四大基因家族(>个)膜整合蛋白：段疏水的肽段形成段跨膜的α螺旋12离子通道受体乙酰胆碱的烟碱型受体离子通道受体乙酰胆碱的烟碱型受体13酶受体酶受体14无酶活性但直接与细胞质内的酪氨酸蛋白质激酶相联系的受体无酶活性但直接与细胞质内的酪15激素作用的基本过程激素的合成和分泌；激素被运输到靶细胞；激素与靶细胞膜或靶细胞内的特异性受体结合，导致受体的激活；靶细胞内的一条或几条信号转导途径被起动；靶细胞内产生特定的生理或生化效应；信号的终止。激素作用的基本过程激素的合成和分泌；16激素作用的详细机制脂溶性激素的作用机制通过细胞质受体(皮质醇和醛固酮）通过核受体(、孕激素和雌激素）通过膜受体（油菜素内酯和爪蟾的孕激素）水溶性激素系统(系统和系统）系统系统系统其他激素作用的详细机制脂溶性激素的作用机制17受体位于细胞质的脂溶性激素的作用机制受体位于细胞质的脂溶性激素的作用机制18常见的脂溶性激素一致序列常见的脂溶性激素一致序列19糖皮质激素受体的结合结构域与的结合糖皮质激素受体的结合结构域与的结合20作用系统系统（系统）系统（系统）视觉和嗅觉转导系统

一般由激素、、异源三聚体蛋白、效应器（如和)、第二信使、蛋白质激酶和靶蛋白等组成。作用系统系统（系统）一般由激素、、异源三聚体蛋白、效应器（如21系统实例：胰高血糖素或肾上腺素作用肝细胞主要成分：激素、、蛋白、腺苷酸环化酶（）、、、靶蛋白关键成分的发现过程：糖原磷酸化酶的发现——夫妇(诺贝尔奖得主)的发现和“第二信使学说”——.(年诺贝尔奖得主）可逆的蛋白质磷酸化的发现与蛋白质激酶和磷蛋白磷酸酶——.和.(年诺贝尔奖得主)蛋白的发现——和.(年诺贝尔奖得主)系统的详细图解和动画演示系统实例：胰高血糖素或肾上腺素作用肝细胞22蛋白的发现是胰高血糖素激活肝细胞必需的在作用中，发生水解使用遗传学和生化技术最终确定和纯化到蛋白——的实验蛋白循环蛋白的发现是胰高血糖素激活肝细胞必需的蛋白循环23的实验一种突变的淋巴细胞发现含有正常的受体和正常的，但对胰高血糖素没有反应。这是一种分析纯化的蛋白的好体系。

的实验一种突变的淋巴细胞发现含有正常的受体和正常的，但对胰24的实验（续）从正常脑细胞提取出来的蛋白插入到突变的淋巴细胞以后能够恢复突变细胞得的功能。的实验（续）从正常脑细胞提取出来的蛋白插入到突变的淋巴细胞25所有的蛋白与结合的构象不同于与结合的构象。与结合的蛋白才有活性异源三聚体蛋白小蛋白翻译的起始因子、延伸因子和释放因子（蛋白质生物合成）(生长因子的信号转导）(小泡定向和融合）(形成小泡包被）(蛋白质进入或离开细胞核）(肌动蛋白骨架的调节蛋白的分类所有的蛋白与结合的构象不同于与结合的构象。与结合的蛋白才有活26蛋白与和效应器之间的相互作用蛋白与和效应器之间的相互作用27蛋白的结构组成以及它与细胞膜内侧的结合蛋白的结构组成以及它与细胞膜内侧的结合28常见的三聚体蛋白常见的三聚体蛋白29腺苷酸环化酶系统的级联放大系统腺苷酸环化酶系统的级联放大系统30的激活识别的一致序列为或；亚基含有的假底物序列为。的激活识别的一致序列为或；亚基含有的假底物序列为。31肾上腺素通过的“慢反应”肾上腺素通过的“慢反应”32（）系统实例（促性腺激素释放激素）作用脑垂体前叶主要成分激素蛋白β或效应器β第二信使和钙调蛋白靶蛋白（）系统实例（促性腺激素释放激素）作用脑垂体前叶33的作用位点的作用位点34钙调蛋白（）的结构与功能由美籍华裔科学家张槐耀首先发现是一种对热稳定的酸性蛋白，含有个氨基酸残基，存在于所有的真核细胞，在进化上具有高度的保守性，在三维结构上像一个哑铃，一段圈长的α螺旋将两个球叶相连，每一个球叶具有两个α螺旋环α螺旋这种结构模体，每一个α螺旋环α螺旋能结合一个钙离子。功能作为糖原磷酸化酶的δ亚基直接激活其他蛋白通过依赖蛋白质激酶间接激活其他蛋白钙调蛋白（）的结构与功能由美籍华裔科学家张槐耀首先发现35磷酸肌醇系统的详细图解磷酸肌醇系统的详细图解36磷脂酰肌醇的代谢转变磷脂酰肌醇的代谢转变37信号的终止*→蛋白自带的酶活性将与蛋白结合的水解综合征：α→或；霍乱毒素（）和百日咳毒素（）作用机制；类似物的作用第二信使的水解或吸收水解；磷酸酶水解；钙泵将泵回。茶碱和咖啡因的兴奋和减肥作用躁狂症与的治疗作用佛波脂与肿瘤磷蛋白磷酸酶催化磷酸化的靶蛋白去磷酸化信号的终止*→38霍乱毒素和百日咳毒素的作用机制霍乱毒素和百日咳毒素的作用机制39的类似物的类似物40佛波脂的化学结构佛波脂的化学结构41视觉相关的信号转导系统主要成分：第一信使光子靶细胞视锥细胞和视杆细胞受体(视紫红质）视蛋白顺视黄醛蛋白(传导素）效应器蛋白质激酶：无靶蛋白：离子通道图解灭活机制视觉相关的信号转导系统主要成分：42哺乳动物视杆细胞上光信号的转导和转变哺乳动物视杆细胞上光信号的转导和转变43视黄醛光激活的异构化视黄醛光激活的异构化44光信号转导中膜电位的变化光信号转导中膜电位的变化45嗅觉相关的信号转导系统主要成分：第一信使嗅味分子靶细胞鼻粘膜嗅觉受体细胞蛋白效应器蛋白质激酶：无靶蛋白：离子通道图解灭活机制嗅觉相关的信号转导系统主要成分：46嗅觉产生的分子机制嗅觉产生的分子机制47鼻黏膜嗅觉受体细胞的结构以及结合嗅味分子以后的变化鼻黏膜嗅觉受体细胞的结构以及结合嗅味分子以后的变化48系统

诺贝尔委员会对不（）说是.,.,(诺贝尔奖得主）发现是一种信号分子，曾被评为年年度分子合成作用途径硝化甘油与心绞痛；伟哥与系统

诺贝尔委员会对不（）说是.,.,(诺49一氧化氮作为一种旁分泌信号——只作用局部区域，半衰期秒由合酶催化转变而来的功能血管扩张杀死细菌、寄生虫和肿瘤一氧化氮作为一种旁分泌信号——只作用局部区域，半衰期秒50合酶的结构、辅助因子和总反应式合酶的结构、辅助因子和总反应式51系统图解系统图解52（）系统实例：心房利钠因子（）主要成分.不需要蛋白.酶受体——.第二信使——.蛋白质激酶——图解（）系统实例：心房利钠因子（）53心钠素的作用图解心钠素的作用图解54系统一般性质：通过该系统发挥作用的激素主要是一些生长因子受体具有潜在的酪氨酸蛋白激酶的活性受体具有高度保守的结构一般会激活特定基因的表达，是将胞外信息转导到核内的最重要途径。酪氨酸残基的脱磷酸化由专门的蛋白质酪氨酸磷酸酶催化完成。磷酸酶的作用是逆转由激酶引发的反应，其中某些磷酸酶也作为受体(如抗原)定位在细胞膜上。该系统与细胞的癌变有密切的联系系统一般性质：55系统（续）主要成分：生长因子接头蛋白或（含有和结构域）鸟苷酸交换因子——蛋白小蛋白——蛋白蛋白质激酶()；()；转录因子——,,,详细图解和动画演示信号终止酶激活蛋白()系统（续）主要成分：56几种生长因子受体的结构几种生长因子受体的结构57系统的受体激活系统的受体激活58系统的详细图解系统的详细图解59胰岛素介导的信号转导胰岛素介导的信号转导60系统实例:脂瘦素基本特征：这类膜受体尽管没有任何潜在的酶活性，但是在与相应的配体结合以后，也能产生与系统类似的反应。组分：配体和受体和信号转导物与转录激活剂（）图解系统实例:脂瘦素61鼠正常小鼠鼠鼠正常小鼠62信号转导系统的作用图解信号转导系统的作用图解63四种平行的信息跨膜转导系统和相