(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
合集下载
光杨荣武生物化学原理-南京大学-合作用
1、PS II的光反应
光反应开始于PS II，其一对中心色素（P680）和参与电子传递的分 子与2个被称为D1和D2的蛋白质结合在一起。 （1）天线色素捕获太阳能→共振传递到反应中心→P680的E0′降低→ 1电子激发→转移到与D1结合的脱镁叶绿素（Pheo）； （2）被还原的Ph 将得到的1个电子传给与 D2结合的质体醌 (QA)； （3）先后有2个电子从QA传给与D1结合的QB，QB同时从基质夺取2 个质子，被还原成QBH2； （4）由4个Mn离子和若干锰稳定蛋白构成的产氧复合物催化水的光 解，补充中心色素失去的电子。 具体反应是2 H2O→4个电子→ D1上的Tyr残基接受1个电子→Tyr自由 基→氧化型的 P680的得到电子被还原。
光能吸收后的几种不同去处
三、光系统（photosystems，PS）
----光能吸收、转移和转换的功能单位 包括： 聚光复合体、反应中心、初级电子受体 两种： PSI 、PSII
聚光复合体：由天线色素与结合蛋白质组成的复合体
PS I 含有： 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）
C4循环的全过程 循环的全过程
CAM植物 植物
五、CAM植物
CAM植物多呈肉质，通常生活在半干旱和炎热的沙漠地带， 如仙人掌、菠萝和兰花。为了防止体内有限水分的不必要的流失 ，这一类植物的气孔在白天处于关闭的状态，晚上才开放。由于 CO2需要通过气孔进入体内，因此CO2的固定只能在晚上进行，但光 合作用只有在白天进行，包括光反应和暗反应。为了解决上述矛 盾，在晚上气孔开放的时候，进入叶肉细胞的CO2在PEP羧化酶的 催化下被暂且固定在草酰乙酸分子中，草酰乙酸随后转变为苹果 酸，苹果酸进入液泡被贮存到天亮。一旦天亮，光反应开始产生 ATP和NADPH，Rubisco也被激活，这时苹果酸离开液泡，在细胞液 中苹果酸酶的催化下，为卡尔文循环输送CO2。显然CAM植物以这 种方式固定CO2在降低光呼吸方面与C4植物具有异曲同工之妙。
生物竞赛讲义-生物化学-20生物氧化-《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》
生物竞赛-生物化学原理（第二版）（代
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
电子传递体在呼吸链中的位置与其E0'之间的关系
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
几种呼吸链抑制剂的作用位点
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
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
呼吸链的组分
NAD+及与NAD+偶联的脱氢酶：NAD+是一种流 动的电子传递体。 黄素及与黄素偶联的脱氢酶 辅酶Q：属于一种流动的电子传递体。 铁硫蛋白 细胞色素：细胞色素c是一种流动的电子传递体 氧气
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
复合体 IV 即细胞色素c氧化酶
有4个氧还中心 主要成分为细胞色素a和a3 电子来自还原性的细胞色素c，电子的最终 受体为氧气 一对电子可产生2个质子梯度
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
电子在复合体IV上的传递
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
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：该学说由Peter Mitchell于1961年 提出，其核心内容是电子在沿着呼吸链向下游传 递的时候，释放的自由能转化为跨线粒体内膜 （或跨细菌质膜）的质子梯度，质子梯度中蕴藏 的电化学势能直接用来驱动ATP的合成。驱动 ATP合成的质子梯度通常被称为质子驱动力 （pmf），它由化学势能（质子的浓度差）和电 势能（内负外正）两部分组成。
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
生物竞赛-生物化学-43真核生物的基因表达调控-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
DNA甲基化与印记
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
多个启动子的选择性使用
某些真核生物的基因不止一个启动子，例如，抗肌营
养不良蛋白有8个启动子，通过使用不同的启动子可转 录出不同长度的mRNA，它们经过翻译可产生不同性 质或功能的蛋白质产物。 人谷胱甘肽还原酶的基因具有两个启动子，这两个启 动子分别指导定位于细胞质和线粒体的谷胱甘肽还原 酶的合成。指导线粒体谷胱甘肽还原酶的启动子在指 导细胞质谷胱甘肽还原酶启动子的上游。显然，上游 启动子转录出来的mRNA要比下游启动子转录出来的 mRNA要长。分析它们的核苷酸序列以后发现，长 mRNA的起始密码子位置前移，因而会多翻译一段指 导进入线粒体的信号肽序列。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
DNA重排
B淋巴细胞在成熟过程Ig基因经历的重排 锥体虫主要的表面抗原基因发生的重排 酿酒酵母在交配类型转换过程中发生的基因 重排
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
抗体基因多样性产生的分子机制
1. 2.
3. 4. 5.
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
在染色质水平上的基因调控
组蛋白的共价修饰； 染色质重塑因子对染色质的作用； 组蛋白变体取代标准组蛋白。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
组蛋白不同化学修饰对基因表达的影响以及其他功能
修饰形式
乙酰化 单甲基化
修饰位点
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
奥赛培训2011
糖酵解
氧化相
葡糖-6-磷酸脱氢酶
不可逆反应——受到调控（受到NADPH抑制）
葡糖酸内酯酶
没有酶催化，也能发生
葡糖酸-6-磷酸脱氢酶
氧化脱羧反应
磷酸戊糖途径的功能
与NADPH有关的功能 （1）提供生物合成的还原剂NADPH （2）解毒——细胞色素P450单加氧酶解毒系统需要 NADPH参与对毒物的羟基化反应。 （3）免疫 （4）维持红细胞膜的完整 （5）间接进入呼吸链 与核糖-5-磷酸有关的功能 提供核苷酸及其衍生物合成的前体核糖-5-磷酸 与赤藓糖-4-磷酸有关的功能 芳香族氨基酸和维生素B6的合成需要赤藓糖。
线粒体内膜上的甘油-3-磷酸和苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
糖酵解的生理意义
产生ATP 提供生物合成的原料 糖酵解与肿瘤 缺氧与缺氧诱导的转录因子
糖异生
泛指细胞内由乳酸或其它非糖物质净合成 葡萄糖的过程。它主要发生在动物的肝脏 （80％）和肾脏（20％），是动物细胞自 身合成葡萄糖的唯一手段。植物和某些微 生物也可以进行糖异生。
代谢考点
真核细胞代谢的分室化
NADH、FADH2、NADPH、ATP 几种重要的代谢途径：糖酵解、三羧酸
循环、糖异生、磷酸戊糖途径、卡尔文 循环、尿素循环、核苷酸代谢 如何计算ATP的得与失？
代谢途径的分室化
代谢途径 三羧酸循环、氧化磷酸化，脂肪酸氧化，氨基酸分解 糖酵解、脂肪酸合成、磷酸戊糖途径、 DNA复制、转录、转录后加工 膜蛋白和分泌蛋白的合成 脂和胆固醇的合成 翻译后加工（糖基化） 尿素循环 发生区域 线粒体 细胞液 细胞核、线粒体、叶绿体 粗面内质网 光面内质网 高尔基体 肝细胞线粒体和细胞液
DNA & RNA 的差别?
(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
杨荣武生物化学原理笔记—激素及其受体介导的信号转导
激素及其受体介导的信号转导激素激素是在细胞之间低浓度就可以起作用的非营养信号分子。
动物激素1.内分泌激素2.神经内分泌激素3.旁分泌激素只作用于邻近的细胞，如前列腺素、阿片肽以及一些多肽生长因子4.自分泌激素作用于原来分泌它的细胞，如刺激T细胞分裂的白细胞介素-2和某些细胞癌基因的产物5.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。
激素的分类★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、氨基酸衍生物激素、固醇类激素、脂肪酸衍生物激素等几类★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。
激素作用的基本过程①激素的合成和分泌；②激素被运输到靶细胞；③激素与靶细胞膜或靶细胞内的特异性受体结合，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。
激素作用的一般特征①高度的特异性——由受体决定②高效性——微量就能发挥作用：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。
③水溶性激素的作用往往需要“第二信使”，已发现的有：cAMP、cGMP、IP3、Ca2+、甘油二酯（DG）、Ceramide、NO等。
④可能产生“快反应”或“慢反应”⑤脱敏性⑥时效性受体★受体：存在于细胞中的一种特殊成分，它能够识别并结合源自细胞外的各种信号配体，形成可逆的二元复合物，由此引发出特定的生物学效应。
★本质：蛋白质★受体的基本性质①与配体结合的高度专一性②与配体结合的可逆性③与配体结合的高亲和性④与配体结合的饱和性⑤与配体的结合可产生强大的生物学效应(激动剂和拮抗剂)受体的分类受体的分类：定位不同，作用机制不同细胞内受体——细胞质受体和核受体细胞表面受体①G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）②离子通道受体③酶受体④无酶活性但直接与细胞质内的酪氨酸蛋白激酶（TPK）相联系的受体GPCR①膜整合蛋白：7 段疏水的肽段形成7段跨膜的α螺旋，又名7次跨膜受体（seven-transmembrane domain receptor, 7TM）②激活异源三聚体G蛋白，再由G蛋白激活或抑制效应器③40%的临床上的药物作用靶点是GPCR④人类基因组第四大基因家族(> 800个)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（油菜素内酯和爪蟾的孕激素）☜水溶性激素的作用机制1.GPCR系统（AC系统和PLC系统）2.GC系统3.NO系统4.RTK 系统动物激素分泌的反馈调节①长反馈（long feedback loop）——是指靶腺分泌的最终激素与CNS、下丘脑或脑垂体上内源的受体结合，阻止激素从这些细胞的释放；②短反馈（short feedback loop）——是指脑垂体分泌的激素与下丘脑上的内源受体结合，最终抑制下丘脑分泌释放激素；③超短反馈（ultra-short feedback loop）——是指下丘脑分泌的释放激素抑制自身的分泌。
奥赛培训2011
我们如何相信基 因组就是很空呢?
959 细胞 1,031 细胞
19,000个基因
~108 细胞 13,600 个基因
真核基因 (外显子+内含子)
剪接
翻译
选择性剪接: 一个基因，几个蛋白质!
哪一种先出现，蛋白质还是DNA？
RNA，RNA，RNA RNA，RNA，RNA，RNA RNA，RNA，RNA RNA， RNA， RNA
~31,000个基因 ~26,000 个基因~50,000个基因
1.5%
外显子
内含子
基因之间的非 编码序列
基因组是空的.
基因组含有大量的死亡基因（假基因）
基因密集（城市）染色体和 基因贫乏染色体（沙漠）
19号染色体每百万个碱基对含有23 个基因(3%) ， 而13号染色体每每百万个碱基对含有23 个基因 (0.7%).
α鹅膏蕈碱的化学结构
拉登和萨达姆为什么喜欢蓖麻？
蓖麻毒素是从蓖麻中提炼出来。蓖麻是一种十 分常见的植物，在全世界广泛种植。但目前还 没有对付蓖麻毒素的解药。千分之一克的蓖麻 毒素就足以毒死一名成年人。虽然世界上还有 比蓖麻毒素更毒的物质，但是蓖麻毒素却十分 容易提取。 蓖麻毒素则是一种核糖体失活蛋白，它作为糖 苷酶切下真核细胞核糖体28S rRNA上的一个腺 嘌呤，导致核糖体失活。
不饱和脂肪酸
二十二碳六烯酸 （脑黄金）
DHA
必需脂肪酸
亚油酸 α-亚麻酸
Linoleic acid α-linolenic acid
18:2(9,12) 或18:2Δ9c,12c 18:3 (9,12,15) 或18:3Δ9c,12c,15c
Flight or Fight
肾上腺素的作用机制
(杨荣武)生物竞赛讲义-生物化学-32核苷酸代谢-杨荣武《生物化学原理(第二版)(代谢生物化学)》
嘌呤类似物 嘧啶类似物
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
核苷类似物
嘧啶核苷酸合成的调节
细菌 细菌嘧啶核苷酸合成的限速酶为天冬氨酸转氨甲酰基 酶，其中CTP和UTP为它的反馈抑制剂，ATP为别构激 活剂。
哺乳动物 哺乳动物嘧啶核苷酸合成的限速酶是CPS-II。UDP或 UTP抑制它的活性，PRPP则激活它的活性。EGF能够 诱导CPS-II的磷酸化，使其降低对UTP抑制的敏感性， 但增强了对PRPP激活的敏感性。 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受 到UMP的抑制
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
抗核酸代谢类药物
除了可用于治疗癌症以外，还经常用作抗病毒 的药物。
（1）叶酸类似物 （2）谷氨酰胺类似物 （3）碱基类似物 （4）核苷类似物
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
谷氨酰胺的类似物
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
司 抓 住 契 机 ,在元旦 期间,在 湖州三 县两区 进行进 一步的 宣传。 二、活动目的
■ 鉴 于 微 车 市场与 目标消 费者追 求口碑 好,强动 力,售后 服务好 的特性 ,满足 消费者 的心理
杨荣武 生物化 学原理 第二版
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
第三十二章 核苷酸代谢
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
嘧啶核苷酸合成的补救途径
类似于嘌呤核苷酸的补救合成，由嘧啶磷 酸核糖转移酶催化。
核苷激酶
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
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
核苷类似物
嘧啶核苷酸合成的调节
细菌 细菌嘧啶核苷酸合成的限速酶为天冬氨酸转氨甲酰基 酶，其中CTP和UTP为它的反馈抑制剂，ATP为别构激 活剂。
哺乳动物 哺乳动物嘧啶核苷酸合成的限速酶是CPS-II。UDP或 UTP抑制它的活性，PRPP则激活它的活性。EGF能够 诱导CPS-II的磷酸化，使其降低对UTP抑制的敏感性， 但增强了对PRPP激活的敏感性。 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受 到UMP的抑制
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
抗核酸代谢类药物
除了可用于治疗癌症以外，还经常用作抗病毒 的药物。
（1）叶酸类似物 （2）谷氨酰胺类似物 （3）碱基类似物 （4）核苷类似物
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
谷氨酰胺的类似物
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
司 抓 住 契 机 ,在元旦 期间,在 湖州三 县两区 进行进 一步的 宣传。 二、活动目的
■ 鉴 于 微 车 市场与 目标消 费者追 求口碑 好,强动 力,售后 服务好 的特性 ,满足 消费者 的心理
杨荣武 生物化 学原理 第二版
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
第三十二章 核苷酸代谢
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
嘧啶核苷酸合成的补救途径
类似于嘌呤核苷酸的补救合成，由嘧啶磷 酸核糖转移酶催化。
核苷激酶
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
生物化学课件
信号传导系统的终止
（1）HR解离 （2）受体脱敏 （3）第二信使的降解 （4）G蛋白的自我灭活 （5）蛋白质的去磷酸化
膜受体的结构与功能
与G蛋白偶联的受体 离子通道受体 具有内在酶活性的受体 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
激素的作用过程
（1）激素的合成和分泌； （2）激素被运输到靶细胞； （3）激素与靶细胞膜或靶细胞内的特异性受 体结合，导致受体的激活； （4）靶细胞内的一条或几条信号传导途径被 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。
（1）1个特异性的测序引物和单链DNA模板结合，然后加入四种酶的 混合物，包括：DNA聚合酶、ATP硫酸化酶、荧光素酶和双磷酸酶。 反应底物有腺苷-5‘-磷酸硫酸（APS)和荧光素。 （2）向反应体系中加入1种dNTP，如果它正好能和DNA模板的下一个 碱基配对，则会在DNA 聚合酶的作用下，添加到测序引物的3＇端，同时释放出1分子的PPi。dATP由腺苷-α硫-三磷酸，dATPαS） 替代，因为DNA聚合酶对dATPαS的催化效率比对dATP的催化效率 高，且dATPαS不是荧光素酶的底物。 （3）在ATP硫酸化酶的作用下，生成的PPi可以和APS结合形成ATP； 在荧光素酶的催化下，生成的ATP又可以和荧光素结合形成氧化荧 光素，同时产生可见光。通过电荷耦合器光学系统即可获得一个 特异的检测峰，峰值的高低则和相匹配的碱基数成正比。 （4）反应体系中剩余的dNTP和残留的少量ATP在双磷酸酶的作用下 发生降解。 （5）加入另一种dNTP，使第2、3、4步反应重复进行，根据获得的 峰值图即可读取准确的DNA序列信息
RNA，RNA，RNA RNA，RNA，RNA，RNA RNA，RNA，RNA RNA， RNA， RNA
杨荣武生物化学原理南京大学糖酵解PPT课件
2-脱氧葡萄糖-6-磷酸也能够与此酶的活性中心结合， 但由于不能形成烯二醇中间物，所以无法完成反应， 反而因为它占据活性中心而抑制酶的活性。
现已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白，除了参与 糖酵解以外，它还是一种神经生长因子。
22
第三步反应: 磷酸果糖的激活
FDP
糖酵解途径的限速步骤!！
23
糖酵解第二次引发反应 ΔG 是一个大的负值，不可逆反应 受到高度的调控
7
• 糖的吸收和转运
细胞膜
转运蛋白 （Transport protein）
+
Na G
+
Na
－葡萄糖转运系统
8
糖的主要分解代谢途径
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 （有氧或无氧）
（无氧） 丙酮酸
糖酵解
（有氧）
乳酸 乙醇
乙酰 CoA
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
9
糖酵解——EMP途径
10
一、糖酵解的全部反应
糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP 生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄 糖降解的途径。该途径也称作EmbdenMeyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。
28
第六步反应:甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化
醛 1,3-BPG
29
☻ 整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 ☻ 产生1,3-BPG和NADH ☻ 为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞（破坏巯基）能够
抑制此酶活性。 ☻ 砷酸在化学结构和化学性质与无机磷酸极为相似，因此可以代替
无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物 很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法 进入下一步底物水平磷酸化反应。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的 自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷 酸有毒性的原因。
现已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白，除了参与 糖酵解以外，它还是一种神经生长因子。
22
第三步反应: 磷酸果糖的激活
FDP
糖酵解途径的限速步骤!！
23
糖酵解第二次引发反应 ΔG 是一个大的负值，不可逆反应 受到高度的调控
7
• 糖的吸收和转运
细胞膜
转运蛋白 （Transport protein）
+
Na G
+
Na
－葡萄糖转运系统
8
糖的主要分解代谢途径
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 （有氧或无氧）
（无氧） 丙酮酸
糖酵解
（有氧）
乳酸 乙醇
乙酰 CoA
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
9
糖酵解——EMP途径
10
一、糖酵解的全部反应
糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP 生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄 糖降解的途径。该途径也称作EmbdenMeyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。
28
第六步反应:甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化
醛 1,3-BPG
29
☻ 整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 ☻ 产生1,3-BPG和NADH ☻ 为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞（破坏巯基）能够
抑制此酶活性。 ☻ 砷酸在化学结构和化学性质与无机磷酸极为相似，因此可以代替
无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物 很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法 进入下一步底物水平磷酸化反应。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的 自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷 酸有毒性的原因。
[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
![[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](https://img.taocdn.com/s3/m/a658fcb4551810a6f52486b0.png)
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。
酶受体系统
受体鸟苷酸环化酶（PKG）系统 受体酪氨酸蛋白激酶（RTK）系统 受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶系统(自学) 受体酪氨酸磷酸酶系统(自学)
GC (PKG)系统
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
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)
第二信使
磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸 (PIP2) DAG（二酰甘油） IP3（肌醇三磷酸）
激活蛋白激酶C 细胞内的Ca2+浓度升高
(PKC)
与钙调蛋白结合
Protein Kinase C (PKC)
DAG激活 Ser/Thr残基磷酸化 靶蛋白：质膜受体、载体蛋白、细胞骨架和多种酶 调节基因表达
组分： 1. 配体和受体 2. JAK1 和JAK2 3.信号转导物与转录激活剂 （STATS）
JAK-STAT信号转导系统的作用图解
离子通道受体系统
乙酰胆碱的烟碱型受体
四种平行的信息跨膜转导系统和相互间的联系
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。
(完整版)生物化学--杨荣武教授
2014年暑期生物学奥林匹克 竞赛理论培训辅导
南京大学 杨荣武
一、氨基酸
氨基酸的结构通式
不同的侧链基团，不同的理化性质
蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸
蛋白质氨基酸，即标准氨基酸——在蛋白质 生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入 到蛋白质分子之中 ˗ 共22种：20种常见+2种不常见
非蛋白质氨基酸——不能直接参入到蛋白质 分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰 产物
疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对 水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和 性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、 Met、Phe和Trp。
词记亲水氨基酸与疏水氨基酸
☺ 西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅 流苏落，心比双丝郁中缠 亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸； 骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸 天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯 赖氨酸；丝-丝氨酸
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。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条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
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
一、氨基酸
氨基酸的结构通式
不同的侧链基团，不同的理化性质
蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸
蛋白质氨基酸，即标准氨基酸——在蛋白质 生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入 到蛋白质分子之中 ˗ 共22种：20种常见+2种不常见
非蛋白质氨基酸——不能直接参入到蛋白质 分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰 产物
疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对 水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和 性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、 Met、Phe和Trp。
词记亲水氨基酸与疏水氨基酸
☺ 西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅 流苏落，心比双丝郁中缠 亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸； 骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸 天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯 赖氨酸；丝-丝氨酸
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。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条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
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。
- 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)。
直接
间接（通过第二信使）
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
G蛋白偶联的受体
G蛋白
G
Effector
Signal
三聚体G蛋白ห้องสมุดไป่ตู้两种形式：
GDP
非活性
GTP
活性形式
3个亚基 可解离
腺苷酸环化酶
cAMP: 第二信使
腺苷酸环化酶系统（肾上腺素）
激素
受体膜蛋白
活化G蛋白
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP
激活蛋白激酶(PKA)
引发多种生物学效应
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
脂溶性激素的作用机制
（影响下游基因的表达）
核受体负责与DNA结合的锌指结构
糖皮质激素受体的DNA结合结构域与HRE的结合
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
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
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)
磷酸肌醇系统（促性腺激素释放激素）
激素 受体膜蛋白
活化Gq
激活磷脂酶C(PLC)
第二信使
磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸 (PIP2) DAG（二酰甘油） IP3（肌醇三磷酸）
激活蛋白激酶C 细胞内的Ca2+浓度升高
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。
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）
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
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。
激素及其受体介导的信息转导
Hormone 希腊语 “奋起活动”
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。
固醇类激素细胞质受体结构模型
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。
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）
• 溶解性质分为 水溶性激素 脂溶性激素
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
第二信使
效应
各
级
效
应
蛋
白
效应
配体 受体
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）
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
咖啡因 茶碱
磷酸二酯酶
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
CH OH
CH3
催化蛋白质中Ser/Thr残基磷酸化
糖原 葡糖-1-磷酸
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
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
PKA的 “慢反应”
• 激素、趋化因子、神经递质、钙离子等。 • 嗅觉、视觉、味觉
（2）离子通道受体
默认状态：关闭
乙酰胆碱的烟碱型受体
（3）具有内在酶活性的受体
（4）酪氨酸蛋白质激酶相关受体(无酶活性)
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
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
PKA
糖原磷酸化酶b激酶
糖原磷酸化酶b激酶
（无活性）
（有活性）
糖原磷酸化酶b
糖原磷酸化酶a