生物化学 第五篇 激素及其受体介导的信息转导.doc

第五篇 激素及其受体介导的信息转导（第十六章 小结）第十六章 激素及其受体介导的信息转导激素是生物体内产生的一类需求量不大的化学物质，在微摩尔浓度即可产生生理效应。按作用方式，激素可分为内分泌激素、旁分泌激素、自分泌激素和内部分泌激素。测定激素浓度的方法有化学测定法、生物活性测定法和放射免疫分析法。放射免疫分析法最灵敏、最快速、特异性最高。激素按其溶解性质可分为脂溶性激素和水溶性激素。脂溶性激素体内储存量少，一般和蛋白质相连存在，半衰期长，受体一般存在于细胞质或核内，直接作用，产生生理效应；而水溶性激素在体内储存量多，除了小肽类激素外一般不与蛋白质相连存在，半衰期短，受体在细胞膜上，通过第二信使间接作用，产生生理效应。激素的作用首先需要与专一性的受体结合。对激素而言，受体的化学本质都是蛋白质，多数是糖蛋白。激素与受体结合的主要特征有：具有特异性、高亲和力、可逆性、饱和性以及能产生强有力的生物学效应。受体可分为细胞内受体和细胞膜受体。细胞膜受体又可分为：G蛋白偶联受体、离子通道受体、有潜在酶活性的受体和本身无酶活性但与有酪氨酸激酶活性的蛋白质相连的受体。脂溶性激素与水性激素作用机制不同，脂溶性激素一般通过与细胞内受体结合，再与DNA上的HRE结合来改变某基因的表达，而水溶性激素则通过细胞膜受体发挥作用。许多水溶性激素的受体为G蛋白偶联的受体。G蛋白为鸟苷酸结合蛋白，包括Gs、Gi、Gt、Golf、味觉素和Gq等。当G蛋白结合GDP时表现为无活性；当被激素受体激活时，GTP就替代GDP，表现出应有的生理作用。AC系统的G蛋白为Gs或Gi。激素与受体结合以后激活Gs，Gs激活AC，Gi抑制AC，AC催化产生cAMP第二信使，cAMP激活PKA，PKA导致一系列蛋白质的磷酸化修饰，最终产生特定的生理学效应。磷酸肌醇系统的G蛋白为Gq。激素与受体结合以后激活Gq，Gq激活PLC，PLC催化PIP2水解产生第二信使IP3与DAG，IP3结合于内质网上的受体，开启Ca2+通道，释放Ca2+。Ca2+除了通过活化钙调蛋白或其他钙传感器蛋白等来完成多种生理效应以外，还可以与DAG和PS一起激活PKC，活化的PKC再进一步磷酸化其他蛋白质。其他与G蛋白偶联的系统还有视觉系统和嗅觉系统，它们通过产生的第二信使，调节细胞膜上离子通道开放和关闭以产生特殊的电信号，最终产生视觉和嗅觉。许多生长因子通过RTK系统起作用，这个系统需要小分子G蛋白，即Ras蛋白。RTK系统的受体具有酪氨酸激酶TPK的活性，当配体与其相结合时，TPK活性被激活，随后接头蛋白、鸟苷酸交换蛋白、Ras蛋白、MAPKKK、MAPKK、MAPK和特定转录因子被依次活化最终导致靶细胞基因表达发生变化，引起细胞增殖。心房利钠因子通过GC系统起作用，这个系统中没有G蛋白的参与，激素受体具有鸟苷酸环化酶的活性，当激素结合到受体上，受体酶活性被激活，产生第二信使cGMP，再由cGMP激活蛋白激酶PKG，PKG再去激活一系列靶蛋白，引起级联反应。NO作为某些激素的第二信使，从一种细胞中释放以后，又作为一种旁分泌信号分子，作用于其周围细胞（如平滑肌细胞）后产生第二信使cGMP，产生扩张血管等生理功能。干扰素和脂瘦素通过STAT/JAK系统作用，这个系统与RTK系统很相似，但受体缺乏TPK活性，需要与一个有激酶活性的蛋白质JAK相结合，通过激活JAK蛋白的活性来完成生理效应。激素作用的终止主要是通过激素与受体的分离，第二信使的降解，由G蛋白本身具有的GTP酶活性将GTP分解为GDP，蛋白磷酸酶将磷酸化的蛋白磷酸根水解等方法来起作用。此外，癌基因与抗癌基因的作用机制也与激素的转导途径有关。高等动物激素主要有体内特定的内分泌腺合成或分泌。激素也可能由分散在各处的一些特定组织细胞分泌或由动物体内的某些神经细胞分泌。在所有的内分泌腺中，脑垂体起一种承上启下的作用，它一方面作为主腺体来控制其他的一些靶腺体，另一方面其本身又受到下丘脑的控制。激素的作用受到严格的调控。控制高等动物激素分泌的手段首先是来自神经系统的控制，其次是由于血浆和细胞外液的化学变化引发的负反馈，最后就是受其他激素的控制。这三种手段在动物体的下丘脑-垂体-靶腺组成的控制轴上被有机地结合在一起。与动物激素相