第23章 代謝整合和激素調(diào)節(jié)

1、結(jié)構(gòu)、符號(hào)和名詞? ?

1、 結(jié)構(gòu)、符號(hào)和名詞

cAMP：3，5-環(huán)腺苷酸? ??

cGMP：環(huán)磷酸鳥苷? ??

DG：甘油二脂? ?

IP3：三磷酸基醇

TSH：促甲狀腺激素? ?

ACTH：促腎上腺皮質(zhì)激素? ? ?

RIA：肌紅蛋白?

ELISA：酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定? ? ? ?

HRE BMR：高分辨率心電圖 基礎(chǔ)代謝率

Glucagon Insulin CaM：胰高血糖素 胰島素? ??

腎上腺素：是一種激素和神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)

第一信使：細(xì)胞間的通訊要通過細(xì)胞間的信息傳遞完成，即由信息細(xì)胞釋放“第一信使”，經(jīng)細(xì)胞外液影響和作用于其它信息接收細(xì)胞。

第二信使：激素和受體結(jié)合后，激素并不進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，通過某種機(jī)制產(chǎn)生的能替代激素發(fā)揮作用的小分子化合物。

2、重要酶類

?PKA：蛋白激酶A??

PKC：蛋白激酶C??

PLC：可編程控制器??

PDE：磷酸二酯酶??

Atcase：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶??

G-protein：GTP結(jié)合蛋白

2、一句話問題

1)G蛋白三聚體的三個(gè)亞基是不同的，其中beta和gamma亞基結(jié)合緊密，alpha亞基和其它兩個(gè)亞基的結(jié)合于GTP和GDP的結(jié)合有關(guān)，alpha亞基與GTP結(jié)合alpha亞基與其它兩個(gè)亞基解離，當(dāng)GDP與alpha亞基結(jié)合時(shí)三個(gè)亞基結(jié)合形成三聚體。Alpha亞基具備GTP酶活性。

2)cAMP和cGMP均為第二信使，它們的合成依賴于Acase和Gcase而分解主要由PDE完成。

3)20碳烷酸衍生物屬于一種自泌性信號(hào)分子，主要影響鄰近組織細(xì)胞的功能。

4)激素的分泌收到多層級(jí)調(diào)節(jié)小丘腦-->垂體-->腎上腺、胰腺、性腺-->靶組織，其分泌收到反饋調(diào)節(jié)。

5)酶活力調(diào)節(jié)的兩種基本方式是共價(jià)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)。

6)糖尿病分為胰島素依賴性和胰島素不依賴型。

7)cAMP的產(chǎn)生不只是由于腎上腺素的刺激產(chǎn)生，事實(shí)上多種激素作用均會(huì)引起cAMP濃度的升高，cAMP也不知調(diào)節(jié)糖的分解和合成，其效應(yīng)的下級(jí)靶分子是多樣的。

8)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上具有IP3受體，其屬于離子通道型的受體，IP3與其結(jié)合后會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子向細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)。

9)細(xì)胞質(zhì)中Ca離子濃度比細(xì)胞外、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、液泡和線粒體均要低很多。

10)受體主要的四種類型是G蛋白偶聯(lián)受體、離子通道型受體、蛋白激酶型受體、和蛋白激酶偶聯(lián)的受體。

11)PKA受cAMP激活，而PKC受DG和Ca離子激活。

3、 簡(jiǎn)答題

1代謝調(diào)控主要從那些層次調(diào)節(jié)，如何調(diào)節(jié)。

答：分子水平，細(xì)胞水平和整體水平。

? 分子水平的調(diào)節(jié)包括反應(yīng)物和產(chǎn)物的調(diào)節(jié)（主要是酶的調(diào)節(jié)和濃度的調(diào)節(jié)）。酶的調(diào)節(jié)是最基本的代謝調(diào)節(jié)，比較普遍的是可逆的變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾兩種形式；細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)與酶結(jié)和在一起使酶的作用具有嚴(yán)格的定為條理性，使代謝途徑的到分隔控制；整體水平的調(diào)節(jié)，主要包括激素的調(diào)節(jié)和神經(jīng)的調(diào)節(jié)

2試述乙酰輔酶A在代謝網(wǎng)絡(luò)中的重要性。

答：代謝進(jìn)入檸檬酸循環(huán)及進(jìn)一步的電子傳遞系統(tǒng)，其二是作為類固醇的前體，生成膽固醇，其三是步上脂肪酸代謝的逆方向，作為脂肪酸的代謝前體，其四是轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、D-β-羥丁酸和丙酮。并且在水解時(shí)能釋放大量的能量供代謝中運(yùn)用。

3激素可分為哪幾類，脂溶性激素和水溶性激素作用方式有什么不同？?

答：第一類為類固醇，如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素。

　　第二類為氨基酸衍生物，有甲狀腺素、腎上腺髓質(zhì)激素、松果體激素等。

　　第三類激素的結(jié)構(gòu)為肽與蛋白質(zhì)，如下丘腦激素、垂體激素、胃腸激素、降鈣素等。

第四類為脂肪酸衍生物，如前列腺素。

脂溶性激素的受體實(shí)際上是一種反式作用因子，是一種細(xì)胞內(nèi)受體，而水溶性激素是一種細(xì)胞外受體。

4以腎上腺素為例敘述激素介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。

答：提示：“從激素的產(chǎn)生、激素受體的結(jié)合、G-蛋白作為介導(dǎo)、Acase的活化、PKA的激活、磷酸化酶激酶、磷酸化酶的激活、糖原合成酶的鈍化，活化細(xì)胞核內(nèi)的CREB，激活轉(zhuǎn)錄”。

5試述IP3和DG信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程及其與鈣信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)系。

? 答：激活細(xì)胞膜上磷脂酶C(PLC)，催化質(zhì)膜磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）水解，生成三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DG）。IP3促進(jìn)肌漿網(wǎng)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存的Ca2+釋放。Ca2+可作為第二信使啟動(dòng)多種細(xì)胞反應(yīng)。Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶或磷酸酯酶，產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)。DG與Ca2+能協(xié)調(diào)活化蛋白激酶C（PKC）。

6胰島素和胰高血糖素如何調(diào)節(jié)代血糖濃度，饑餓狀態(tài)下如何確保大腦的營(yíng)養(yǎng)供給。

?答：體內(nèi)升血糖的激素有許多，胰高血糖素、腎上腺素等 而體內(nèi)降血糖的激素只有胰島素 血糖高時(shí)，胰島素抑制胰高血糖素分泌，使血糖下降，如果下降較多時(shí)，還有其他的激素可升高血糖使血糖穩(wěn)定。 而血糖較低時(shí)，如過胰高血糖素會(huì)抑制胰島素分泌，使血糖升高，當(dāng)血糖較高時(shí)，就再也沒有激素能降血糖了。

?血糖緩慢降低到正常水平下，肝開始將存儲(chǔ)的糖分解，增加并維持血糖水平。脂肪和蛋白們還在身體各細(xì)胞里面。大腦不是個(gè)存儲(chǔ)營(yíng)養(yǎng)的地方，但是個(gè)能量需求的大戶，所以血液里流淌什么能量，大腦就輸入什么能量。有糖的話它用糖，沒糖了就用脂。

代謝作用的特點(diǎn)

6.代謝過程所包含的化學(xué)反應(yīng)通常不是一步完成，由一系列的中間代謝過程所組成，反應(yīng)數(shù)目雖多，但有極強(qiáng)的順序性。

7.代謝作用需要溫和的條件，絕大多數(shù)反應(yīng)都由酶所催化。

8.代謝作用具有高度靈敏的自我調(diào)節(jié)。

9.代謝的作用層次

10.整體水平上。主要靠激素或激素伴同神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行的綜合調(diào)節(jié)

11.胞水平上。主要通過胞內(nèi)酶布局的區(qū)域化而實(shí)現(xiàn)

12.分子水平上。主要通過酶的反饋抑制、變構(gòu)調(diào)節(jié)、共價(jià)修飾以及基因表達(dá)的調(diào)控等實(shí)現(xiàn)

激素:生物體內(nèi)特殊組織或腺體產(chǎn)生、直接分泌到體液中（動(dòng)物指血液、淋巴液、腦脊液、腸液），通過體液運(yùn)送到特定作用部位（靶），引起特殊激素效應(yīng)的一群微量的有機(jī)化合物。是生物體內(nèi)的“化學(xué)信使”。

激素的分類

激素按化學(xué)本質(zhì)可分為三大類：

含氮激素（包括蛋白質(zhì)激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素）

固（甾）醇類激素

脂肪酸衍生物激素（二十碳四烯酸）?

也有分成四類的：

肽類激素。3—200個(gè)aa，包括所有的下丘腦激素、垂體激素、胰（島）激素（胰島素、胰高血糖素及生長(zhǎng)激素抑制素）

胺類激。Tyr衍生的低分子量化合物（甲狀腺素、去甲腎上腺素及甲狀腺旁素）

類固醇激素。包括腎上腺皮質(zhì)激素、VitD形式的激素和性激素

二十碳酸類激素?；ㄉ南┧嵫苌铮ㄇ傲邢偎?、白三烯和凝血惡烷）

激素的作用方式（機(jī)理）

通?？焖僮饔玫募に赝ㄟ^變構(gòu)作用或共價(jià)修飾一個(gè)或多個(gè)預(yù)選存在的酶而改變酶的活性；慢作用的激素通常通過改變基因的表達(dá)，引起一些調(diào)控蛋白的生物合成。所有激素都是通過與對(duì)激素敏感的靶細(xì)胞表面存在的特異受體結(jié)合發(fā)揮作用，結(jié)合是高特異高親和的。

水溶性激素的作用機(jī)理

水溶性激素（肽類和胺類激素）不能通過細(xì)胞膜，它們的受體位于靶細(xì)胞的外表面，激素與膜上的特異受體結(jié)合，受體產(chǎn)生變構(gòu)作用，改變酶的構(gòu)象，或產(chǎn)生或引起胞內(nèi)信號(hào)分子的形成。這種胞內(nèi)信號(hào)分子被稱為第二信使（the second messenger），如cAMP，或調(diào)控特異的酶反應(yīng)，或改變一個(gè)特異的或一套特異基因翻譯形成蛋白質(zhì)的速度。

脂溶性（類固醇）激素的作用機(jī)理

類固醇激素和甲狀腺激素作用中，激素-受體復(fù)合物自身攜帶信使，改變基因表達(dá)。由于脂溶性激素可通過細(xì)胞膜，它們或與膜上受體結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞、或進(jìn)入細(xì)胞后與核膜上受體結(jié)合，兩種情況都進(jìn)入核內(nèi)，調(diào)控特異基因的表達(dá)。

注意：類固醇激素和甲狀腺激素的作用是在核中改變基因的表達(dá)。甲狀腺激素和類固醇激素發(fā)揮作用的機(jī)制與其他激素的不同，它們?cè)谘褐惺杷刑禺惖倪\(yùn)輸載體，在靶組織中，這些激素通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散通過質(zhì)膜，與核內(nèi)特異受體蛋白結(jié)合，激素-受體復(fù)合物通過結(jié)合到高度特異的DNA序列（被稱為hormone response elements,HREs）上而改變基因的表達(dá)。

肽類激素（Peptide Hormones）

主要有胰島素（Insulin）、胰高血糖素（Glucagon）和促生長(zhǎng)素(Somatostatin)。胰（腺）有兩個(gè)主要生化功能，分泌細(xì)胞制造消化酶釋放到腸道中、內(nèi)分泌細(xì)胞制造和分泌調(diào)節(jié)燃料物質(zhì)代謝的肽類激素。胰島的-細(xì)胞分泌胰高血糖素、-細(xì)胞分泌胰島素、-細(xì)胞分泌促生長(zhǎng)素。?

胺類激素（Amine Hormones）

水溶性激素，有腎上腺素（epinephrine）、去甲腎上腺素（norepinephrine）、多巴（dopa）及多巴胺（dopamine），是一類胺化合物，被稱為兒茶酚胺，是兒茶酚的衍生物。

腎上腺素

腎上腺素的生成

腎上腺素和去甲腎上腺素作用比較

胰島素對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)

血糖濃度的增加會(huì)導(dǎo)致胰島素分泌的增加和胰高血糖素分泌的減少，胰島素刺激肌肉吸收血糖轉(zhuǎn)變?yōu)榧√窃?，激活糖原合成酶和鈍化糖原磷酸化酶，表現(xiàn)為糖原合成，胰島素還刺激多余能量物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹疽越档脱?。胰島素對(duì)血糖的作用：細(xì)胞吸收葡萄糖以甘油三酯和糖原貯存

胰高血糖素對(duì)血糖濃度的調(diào)節(jié)

較低的血糖濃度促發(fā)胰高血糖素分泌的增加和胰島素釋放的減少，與腎上腺素相似，胰高血糖素通過活化糖原磷酸化酶和鈍化糖原合成酶來刺激肝中糖原的凈降解，不同的是胰高血糖素抑制肝臟中由酵解引起的葡萄糖的降解，并通過糖原異生刺激葡萄糖合成。另外，胰高血糖素還影響脂肪組織，激活甘油三酯酶活性，動(dòng)員脂肪分解，變相增加血糖。胰高血糖素對(duì)血糖的作用：肝臟產(chǎn)生和釋放葡萄糖

饑餓時(shí)燃料物質(zhì)代謝轉(zhuǎn)向腦中饑餓過夜，幾乎所有肝糖元和肌糖元被用完，24小時(shí)后，血糖下降，胰島素分泌降低，胰高血糖素分泌增加，引起甘油三酯動(dòng)用，成為肌肉及肝臟的主要能量物質(zhì)。為給腦組織供應(yīng)葡萄糖，肝臟降解蛋白質(zhì)，生糖氨基酸碳架異生葡萄糖供腦需要，氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩嘏懦觥Ｖ緞?dòng)用產(chǎn)生乙酰CoA，轉(zhuǎn)變?yōu)橥w也可為腦組織供能。

第一信使:

第二信使:共五種：cAMP、cGMP、1,4,5-三磷酸肌醇、1,2-二酰甘油、Ca2+

激素通過cAMP起作用

IP3和DG信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程及其與鈣信號(hào)系統(tǒng)的聯(lián)系

IP3打開細(xì)胞內(nèi)部膜(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和肌質(zhì)網(wǎng)膜)結(jié)構(gòu)上的Ca2+通道，使其釋放到細(xì)胞質(zhì)中，引起一系列效應(yīng)。

DAG激活蛋白酶C?；钚缘鞍酌窩將存在于許多種靶蛋白中的絲氨酸殘基和蘇氨酸殘基磷酸化，從而改變其活性，使其失活或活化。

在IP3的作用下，細(xì)胞質(zhì)中的Ca2+水平的升高進(jìn)一步又促使糖原合成酶活性升高。然而，蛋白激酶C的作用卻使IP3誘導(dǎo)增高糖原磷酸化酶活性的過程適宜的終止。

DAG和IP3的大部分效應(yīng)都是協(xié)同的。

簡(jiǎn)述

13.G蛋白的三個(gè)亞基是不同的。其中β亞基與γ亞基家和緊密，α亞基和其它兩個(gè)亞基結(jié)合與GTP和GDP的集結(jié)合關(guān)，α亞基與GTP結(jié)合時(shí)與其它兩個(gè)亞基解離，當(dāng)GDP和α亞基結(jié)合時(shí)三個(gè)亞基結(jié)合形成三聚體。α亞基具備GTP酶活性。

14.cAMP和cGMP的結(jié)合依賴于腺苷環(huán)化酶（Acase）和鳥苷環(huán)化酶（Gcase），而它們的分解主要由磷酸二酯酶（PDE）完成。

15.20碳烷酸衍生物是一種自泌性信號(hào)分子，主要影響臨近組織細(xì)胞的功能。

16.激素的分泌受到多層調(diào)節(jié)：下丘腦→垂體→腎上腺等腺體→靶細(xì)胞，其分泌受到反饋調(diào)節(jié)。

17.酶活力調(diào)節(jié)的兩種基本方式是：共價(jià)修飾和別構(gòu)調(diào)節(jié)(還有酶原的激活)。

18.糖尿病分為胰島素依賴型和胰島素不依賴型。

19.cAMP的產(chǎn)生不只是由腎上腺素的刺激產(chǎn)生，有多種激素作用會(huì)引起cAMP濃度的升高(腎上腺素只不過是許多激素中的一種，事實(shí)上生長(zhǎng)因子及其他的調(diào)控分子也是通過改變胞內(nèi)cAMP水平而改變cAMP依賴的蛋白激酶活性)。以cAMP為第二信使的激素有：胰高血糖素、腎上腺素、促（腎上腺）皮質(zhì)（激）素、甲狀旁腺（激）素、甲狀腺刺激素、促濾泡激素、促黃體（生成）激素等，穿梭蛋白是Gs。（也有一些激素通過抑制腺苷酸環(huán)化酶降低cAMP水平，抑制蛋白磷酸化起作用，如促生長(zhǎng)素、前列腺素等，穿梭蛋白是Gi。） cAMP也不只調(diào)節(jié)糖的分解合成，其相應(yīng)的下級(jí)靶分子是多樣的。

20.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上具有IP3受體，屬于離子通道型受體，IP3與其結(jié)合會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+ 向細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)。

21.細(xì)胞外Ca2+濃度遠(yuǎn)大于胞內(nèi)。

22.受體的主要四種類型：G蛋白偶聯(lián)受體、離子通道型受體、蛋白激酶型受體、與蛋白激酶偶聯(lián)的受體。

23.PKA受cAMP激活，而PKC受DG和Ca2+激活。