西北农林科技大学生命学院生物化学复习指南第23章 代谢整合和激素调节

第23章 代谢整合和激素调节

1、结构、符号和名词   

1、 结构、符号和名词

cAMP：3，5-环腺苷酸    

cGMP：环磷酸鸟苷    

DG：甘油二脂   

IP3：三磷酸基醇

TSH：促甲状腺激素   

ACTH：促肾上腺皮质激素     

RIA：肌红蛋白 

ELISA：酶联免疫吸附测定       

HRE BMR：高分辨率心电图 基础代谢率

Glucagon Insulin CaM：胰高血糖素 胰岛素    

肾上腺素：是一种激素和神经传导物质

第一信使：细胞间的通讯要通过细胞间的信息传递完成，即由信息细胞释放“第一信使”，经细胞外液影响和作用于其它信息接收细胞。

第二信使：激素和受体结合后，激素并不进入细胞内，通过某种机制产生的能替代激素发挥作用的小分子化合物。

2、重要酶类

 PKA：蛋白激酶A  

PKC：蛋白激酶C  

PLC：可编程控制器  

PDE：磷酸二酯酶  

Atcase：天冬氨酸转氨甲酰酶  

G-protein：GTP结合蛋白

2、一句话问题

1)G蛋白三聚体的三个亚基是不同的，其中beta和gamma亚基结合紧密，alpha亚基和其它两个亚基的结合于GTP和GDP的结合有关，alpha亚基与GTP结合alpha亚基与其它两个亚基解离，当GDP与alpha亚基结合时三个亚基结合形成三聚体。Alpha亚基具备GTP酶活性。

2)cAMP和cGMP均为第二信使，它们的合成依赖于Acase和Gcase而分解主要由PDE完成。

3)20碳烷酸衍生物属于一种自泌性信号分子，主要影响邻近组织细胞的功能。

4)激素的分泌收到多层级调节小丘脑-->垂体-->肾上腺、胰腺、性腺-->靶组织，其分泌收到反馈调节。

5)酶活力调节的两种基本方式是共价修饰和别构调节。

6)糖尿病分为胰岛素依赖性和胰岛素不依赖型。

7)cAMP的产生不只是由于肾上腺素的刺激产生，事实上多种激素作用均会引起cAMP浓度的升高，cAMP也不知调节糖的分解和合成，其效应的下级靶分子是多样的。

8)内质网膜上具有IP3受体，其属于离子通道型的受体，IP3与其结合后会导致内质网中钙离子向细胞质的流动。

9)细胞质中Ca离子浓度比细胞外、内质网、液泡和线粒体均要低很多。

10)受体主要的四种类型是G蛋白偶联受体、离子通道型受体、蛋白激酶型受体、和蛋白激酶偶联的受体。

11)PKA受cAMP激活，而PKC受DG和Ca离子激活。

3、 简答题

1代谢调控主要从那些层次调节，如何调节。

答：分子水平，细胞水平和整体水平。

  分子水平的调节包括反应物和产物的调节（主要是酶的调节和浓度的调节）。酶的调节是最基本的代谢调节，比较普遍的是可逆的变构调节和共价修饰两种形式；细胞的特殊结构与酶结和在一起使酶的作用具有严格的定为条理性，使代谢途径的到分隔控制；整体水平的调节，主要包括激素的调节和神经的调节

2试述乙酰辅酶A在代谢网络中的重要性。

答：代谢进入柠檬酸循环及进一步的电子传递系统，其二是作为类固醇的前体，生成胆固醇，其三是步上脂肪酸代谢的逆方向，作为脂肪酸的代谢前体，其四是转化为乙酰乙酸、D-β-羟丁酸和丙酮。并且在水解时能释放大量的能量供代谢中运用。

3激素可分为哪几类，脂溶性激素和水溶性激素作用方式有什么不同？ 

答：第一类为类固醇，如肾上腺皮质激素、性激素。

　　第二类为氨基酸衍生物，有甲状腺素、肾上腺髓质激素、松果体激素等。

　　第三类激素的结构为肽与蛋白质，如下丘脑激素、垂体激素、胃肠激素、降钙素等。

第四类为脂肪酸衍生物，如前列腺素。

脂溶性激素的受体实际上是一种反式作用因子，是一种细胞内受体，而水溶性激素是一种细胞外受体。

4以肾上腺素为例叙述激素介导的信号转导过程。

答：提示：“从激素的产生、激素受体的结合、G-蛋白作为介导、Acase的活化、PKA的激活、磷酸化酶激酶、磷酸化酶的激活、糖原合成酶的钝化，活化细胞核内的CREB，激活转录”。

5试述IP3和DG信号转导的过程及其与钙信号系统的联系。

  答：激活细胞膜上磷脂酶C(PLC)，催化质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促进肌浆网或内质网储存的Ca2+释放。Ca2+可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2+与钙调蛋白结合，激活Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶，产生多种生物学效应。DG与Ca2+能协调活化蛋白激酶C（PKC）。

6胰岛素和胰高血糖素如何调节代血糖浓度，饥饿状态下如何确保大脑的营养供给。

 答：体内升血糖的激素有许多，胰高血糖素、肾上腺素等 而体内降血糖的激素只有胰岛素 血糖高时，胰岛素抑制胰高血糖素分泌，使血糖下降，如果下降较多时，还有其他的激素可升高血糖使血糖稳定。 而血糖较低时，如过胰高血糖素会抑制胰岛素分泌，使血糖升高，当血糖较高时，就再也没有激素能降血糖了。

 血糖缓慢降低到正常水平下，肝开始将存储的糖分解，增加并维持血糖水平。脂肪和蛋白们还在身体各细胞里面。大脑不是个存储营养的地方，但是个能量需求的大户，所以血液里流淌什么能量，大脑就输入什么能量。有糖的话它用糖，没糖了就用脂。

代谢作用的特点

6.代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成，由一系列的中间代谢过程所组成，反应数目虽多，但有极强的顺序性。

7.代谢作用需要温和的条件，绝大多数反应都由酶所催化。

8.代谢作用具有高度灵敏的自我调节。

9.代谢的作用层次

10.整体水平上。主要靠激素或激素伴同神经系统进行的综合调节

11.胞水平上。主要通过胞内酶布局的区域化而实现

12.分子水平上。主要通过酶的反馈抑制、变构调节、共价修饰以及基因表达的调控等实现

激素:生物体内特殊组织或腺体产生、直接分泌到体液中（动物指血液、淋巴液、脑脊液、肠液），通过体液运送到特定作用部位（靶），引起特殊激素效应的一群微量的有机化合物。是生物体内的“化学信使”。

激素的分类

激素按化学本质可分为三大类：

含氮激素（包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素）

固（甾）醇类激素

脂肪酸衍生物激素（二十碳四烯酸） 

也有分成四类的：

肽类激素。3—200个aa，包括所有的下丘脑激素、垂体激素、胰（岛）激素（胰岛素、胰高血糖素及生长激素抑制素）

胺类激。Tyr衍生的低分子量化合物（甲状腺素、去甲肾上腺素及甲状腺旁素）

类固醇激素。包括肾上腺皮质激素、VitD形式的激素和性激素

二十碳酸类激素。花生四烯酸衍生物（前列腺素、白三烯和凝血恶烷）

激素的作用方式（机理）

通常快速作用的激素通过变构作用或共价修饰一个或多个预选存在的酶而改变酶的活性；慢作用的激素通常通过改变基因的表达，引起一些调控蛋白的生物合成。所有激素都是通过与对激素敏感的靶细胞表面存在的特异受体结合发挥作用，结合是高特异高亲和的。

水溶性激素的作用机理

水溶性激素（肽类和胺类激素）不能通过细胞膜，它们的受体位于靶细胞的外表面，激素与膜上的特异受体结合，受体产生变构作用，改变酶的构象，或产生或引起胞内信号分子的形成。这种胞内信号分子被称为第二信使（the second messenger），如cAMP，或调控特异的酶反应，或改变一个特异的或一套特异基因翻译形成蛋白质的速度。

脂溶性（类固醇）激素的作用机理

类固醇激素和甲状腺激素作用中，激素-受体复合物自身携带信使，改变基因表达。由于脂溶性激素可通过细胞膜，它们或与膜上受体结合进入细胞、或进入细胞后与核膜上受体结合，两种情况都进入核内，调控特异基因的表达。

注意：类固醇激素和甲状腺激素的作用是在核中改变基因的表达。甲状腺激素和类固醇激素发挥作用的机制与其他激素的不同，它们在血液中疏水，有特异的运输载体，在靶组织中，这些激素通过简单扩散通过质膜，与核内特异受体蛋白结合，激素-受体复合物通过结合到高度特异的DNA序列（被称为hormone response elements,HREs）上而改变基因的表达。

肽类激素（Peptide Hormones）

主要有胰岛素（Insulin）、胰高血糖素（Glucagon）和促生长素(Somatostatin)。胰（腺）有两个主要生化功能，分泌细胞制造消化酶释放到肠道中、内分泌细胞制造和分泌调节燃料物质代谢的肽类激素。胰岛的-细胞分泌胰高血糖素、-细胞分泌胰岛素、-细胞分泌促生长素。 

胺类激素（Amine Hormones）

水溶性激素，有肾上腺素（epinephrine）、去甲肾上腺素（norepinephrine）、多巴（dopa）及多巴胺（dopamine），是一类胺化合物，被称为儿茶酚胺，是儿茶酚的衍生物。

肾上腺素

肾上腺素的生成

肾上腺素和去甲肾上腺素作用比较

胰岛素对血糖浓度的调节

血糖浓度的增加会导致胰岛素分泌的增加和胰高血糖素分泌的减少，胰岛素刺激肌肉吸收血糖转变为肌糖原，激活糖原合成酶和钝化糖原磷酸化酶，表现为糖原合成，胰岛素还刺激多余能量物质转变为脂肪以降低血糖。胰岛素对血糖的作用：细胞吸收葡萄糖以甘油三酯和糖原贮存

胰高血糖素对血糖浓度的调节

较低的血糖浓度促发胰高血糖素分泌的增加和胰岛素释放的减少，与肾上腺素相似，胰高血糖素通过活化糖原磷酸化酶和钝化糖原合成酶来刺激肝中糖原的净降解，不同的是胰高血糖素抑制肝脏中由酵解引起的葡萄糖的降解，并通过糖原异生刺激葡萄糖合成。另外，胰高血糖素还影响脂肪组织，激活甘油三酯酶活性，动员脂肪分解，变相增加血糖。胰高血糖素对血糖的作用：肝脏产生和释放葡萄糖

饥饿时燃料物质代谢转向脑中饥饿过夜，几乎所有肝糖元和肌糖元被用完，24小时后，血糖下降，胰岛素分泌降低，胰高血糖素分泌增加，引起甘油三酯动用，成为肌肉及肝脏的主要能量物质。为给脑组织供应葡萄糖，肝脏降解蛋白质，生糖氨基酸碳架异生葡萄糖供脑需要，氨转变为尿素排出。脂肪动用产生乙酰CoA，转变为酮体也可为脑组织供能。

第一信使:

第二信使:共五种：cAMP、cGMP、1,4,5-三磷酸肌醇、1,2-二酰甘油、Ca2+

激素通过cAMP起作用

IP3和DG信号转导的过程及其与钙信号系统的联系

IP3打开细胞内部膜(内质网膜和肌质网膜)结构上的Ca2+通道，使其释放到细胞质中，引起一系列效应。

DAG激活蛋白酶C。活性蛋白酶C将存在于许多种靶蛋白中的丝氨酸残基和苏氨酸残基磷酸化，从而改变其活性，使其失活或活化。

在IP3的作用下，细胞质中的Ca2+水平的升高进一步又促使糖原合成酶活性升高。然而，蛋白激酶C的作用却使IP3诱导增高糖原磷酸化酶活性的过程适宜的终止。

DAG和IP3的大部分效应都是协同的。

简述

13.G蛋白的三个亚基是不同的。其中β亚基与γ亚基家和紧密，α亚基和其它两个亚基结合与GTP和GDP的集结合关，α亚基与GTP结合时与其它两个亚基解离，当GDP和α亚基结合时三个亚基结合形成三聚体。α亚基具备GTP酶活性。

14.cAMP和cGMP的结合依赖于腺苷环化酶（Acase）和鸟苷环化酶（Gcase），而它们的分解主要由磷酸二酯酶（PDE）完成。

15.20碳烷酸衍生物是一种自泌性信号分子，主要影响临近组织细胞的功能。

16.激素的分泌受到多层调节：下丘脑→垂体→肾上腺等腺体→靶细胞，其分泌受到反馈调节。

17.酶活力调节的两种基本方式是：共价修饰和别构调节(还有酶原的激活)。

18.糖尿病分为胰岛素依赖型和胰岛素不依赖型。

19.cAMP的产生不只是由肾上腺素的刺激产生，有多种激素作用会引起cAMP浓度的升高(肾上腺素只不过是许多激素中的一种，事实上生长因子及其他的调控分子也是通过改变胞内cAMP水平而改变cAMP依赖的蛋白激酶活性)。以cAMP为第二信使的激素有：胰高血糖素、肾上腺素、促（肾上腺）皮质（激）素、甲状旁腺（激）素、甲状腺刺激素、促滤泡激素、促黄体（生成）激素等，穿梭蛋白是Gs。（也有一些激素通过抑制腺苷酸环化酶降低cAMP水平，抑制蛋白磷酸化起作用，如促生长素、前列腺素等，穿梭蛋白是Gi。） cAMP也不只调节糖的分解合成，其相应的下级靶分子是多样的。

20.内质网上具有IP3受体，属于离子通道型受体，IP3与其结合会导致内质网中Ca2+ 向细胞质流动。

21.细胞外Ca2+浓度远大于胞内。

22.受体的主要四种类型：G蛋白偶联受体、离子通道型受体、蛋白激酶型受体、与蛋白激酶偶联的受体。

23.PKA受cAMP激活，而PKC受DG和Ca2+激活。