性激素分泌的反馈调节
Gilman的实验 （续）
☺ 从正常脑细胞提取出来的G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。
G蛋白的分类
所有的G蛋白与GDP结合的构象不同于与GTP结合的构 象。与GTP结合的G蛋白才有活性
☺ 异源三聚体G蛋白 ☺ 小G蛋白 ① 翻译的起始因子、延伸因子和释放因子（蛋白质生物 合成） ② Ras (生长因子的信号转导） ③ Rab (小泡定向和融合） ④ ARF (形成小泡包被） ⑤ Ran (蛋白质进入或离开细胞核） ⑥ Rho (肌动蛋白骨架的调节
磷酸肌醇系统的详细图解
磷脂酰肌醇的代谢转变
信号的终止
* HR*→H + R * G蛋白自带的GTP酶活性将与G蛋白结合的GTP水解 McCune Albright综合征：GsαArg201→His201或Cys201； 霍乱毒素（CT）和百日咳毒素（PT）作用机制；GTP 类 似物的作用 * 第二信使的水解或吸收 A-PDE水解cAMP；磷酸酶水解IP3；钙泵将Ca 2+泵回ER。 茶碱和咖啡因的兴奋和减肥作用 躁狂症与Li+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
OBOB鼠
正常小鼠
DBDB鼠
JAK-STAT信号转导系统的作用图解
四种平行的信息跨膜转导系统和相互间的联系
两种细胞内信息转导整合机制
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
☺ 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148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7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 ① 作为糖原磷酸化酶的δ亚基 ② 直接激活其他蛋白 ③ 通过依赖CaM蛋白质激酶间接激活其他蛋白
AC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、GPCR、Gs蛋白、腺苷酸环化 酶（AC）、cAMP、PKA、靶蛋白 关键成分的发现过程：
① 糖原磷酸化酶的发现—— Coris夫妇 (1947 诺贝尔奖得主) ② cAMP的发现和 ―第二信使学说‖ ——Earl W. Sutherland (1971年诺贝尔奖得主） ③ 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——E.H. Fischer和E.G. Krebs (1992 年诺贝尔奖得主) ④ G蛋白的发现——Martin Rodbell 和Alfred G. Gilman (1994年诺贝尔奖得主)
PLC（PKC）系统
实例- GnRH（促性腺激素释放激素） 作用脑垂体前叶 主要成分
① 激素 ② GPCR ③ G 蛋白-Gplc-β 或Gq ④ 效应器- PLC -β ⑤ 第二信使-DG,IP3 ,Ca2+ ⑥ PKC 和钙调蛋白 ⑦ 靶蛋白
PLC的作 用位点
钙调蛋白（CaM）的结构与功能
③
④ ⑤ ⑥
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
① G蛋白偶联受体（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TPK相联系的受体
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)
激素作用的基本过程
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 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。
激素作用的详细机制
1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5. 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(T3/T4、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 GPCR系统(AC系统和PLC系统） GC系统 NO系统 RTK 系统 其他
1. 脂溶性激素的作用机制 2. 水溶性激素的作用机制 3. 信号转导的整合
四、激素的分泌及其调节
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。
G蛋白与GPCR和效应器之间的相互作用
G蛋白的结构组成以及它与细胞膜内侧的结合
常见的三聚体G蛋白
腺苷酸环化酶系统的级联放大系统
PKA识别的一致序列为ArgArg-X-Ser-Z或Arg-Arg-X-ThrZ；R亚基含有的假底物序列 为 Arg-Arg-Gly-Ala-Ile。
PKA的激活
肾上腺素通过PKA的“慢反应”
几种生长因子受体的结构
RTK系统的受体激活
RTK系统的详细图解
胰岛素介导的信号转导
STAT/JAK 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RTK系统类似 的反应。 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） 图解
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10-12~10-10mol/L，固醇类激素的浓度为 10-10~10-8mol/L。 作用能产生强烈的生物学作用
哺乳动物视杆细胞上光信号的转导和转变
视黄醛光激活的异构化
光信号转导中膜电位的变化
嗅觉相关的信号转导系统
主要成分： ①第一信使-嗅味分子 ②靶细胞-鼻粘膜嗅觉受体细胞 ③GPCR ④G 蛋白-Golf ⑤效应器- AC ⑥蛋白质激酶：无 ⑦靶蛋白：离子通道 图解 灭活机制
嗅觉产生的分子机制
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
固醇类激素细胞质受体结构模型
GPCR
① ② ③ ④ 膜整合蛋白：7 段疏水的肽段形成7段跨膜的α螺旋 激活异源三聚体G蛋白，再由G蛋白激活或抑制效应器 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)
离子通道受体
乙酰胆碱的烟碱型受体
酶受体
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
脂溶性激素和水溶性激素的性质比较
激素的定量
化学分析法（chemical assay） 生物活性测定法（bioactivity assay） 放射免疫测定法——由Rosalyn Sussman Yalow创立
激素作用的一般特征
① ② 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：cAMP、cGMP、IP3、Ca2+、甘油二酯（DG） 、神经酰胺、花生四烯酸和NO等。 可能产生“快反应”或“慢反应” 饱和性 脱敏性和终止作用
第十七章 激素及其受体 介导的信号转导
提纲
一、激素的一般性质
1. 激素的定义 2. 激素的化学本质、分类和生物合成 3. 激素的定量
二、激素作用的一般特征
1. 特异性 2. 高效性 3. 水溶性激素的作用往往需要“第二信使” 4. 激素的作用可能产生“快反应”或“慢反应” 5. 脱敏性和时效性
三、激素作用的详细机制
受体位于细胞质的脂溶性激素的作用机制
常见的脂溶性激素HRE一致序列
糖皮质激素受体的DNA结合结构域与HRE的结合
GPCR作用系统
一般由激素、GPCR、异源三聚体G蛋白、效应 器（如AC和PLC)、第二信使、蛋白质激酶和靶 蛋白等组成。 1. 2. 3. AC系统（PKA系统） PLC系统（PKC系统） 视觉和嗅觉转导系统
霍乱毒素和百日咳毒素的作用机制
GTP的类似物
佛波脂的化学结构
视觉相关的信号转导系统
主要成分： ①第一信使-光子 ②靶细胞-视锥细胞和视杆细胞 ③受体 (视紫红质）=视蛋白+11 顺-视黄醛 ④G 蛋白-Gt (传导素） ⑤效应器- G-PDE ⑥蛋白质激酶：无 ⑦靶蛋白：离子通道 图解 灭活机制

AC 系统的详细图解和动画演示cAMP.swf
G蛋白的发现
① GTP是胰高血糖素激活肝细胞AC必需的 ② 在作用中，GTP发生水解 ③ 使用遗传学和生化技术最终确定和纯化到G蛋白 ——Gilman的实验
G 蛋白循环
Gilman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AC， 但对胰高血 糖素没有反 应。这是一 种分析纯化 的G蛋白的 好体系。
NO 系统 -诺贝尔委员会对不（说是
Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro, Ferid Murad (1998诺贝 尔奖得主）发现NO是一种信号分子 ，曾被评为1992年年 度分子 合成 作用途径 硝化甘油与心绞痛；伟哥与ED