《细胞信号与代谢调控》课件.ppt

《细胞信号与代谢调控》本课件将带您深入了解细胞信号传导与代谢调控的奥秘，从基础知识到最新研究进展，为您提供全面的知识框架。

细胞内的信号传导机制细胞信号传导是细胞感知外界环境变化并做出相应反应的关键机制。它涉及一系列分子事件，从信号接收、传递、放大到最终的靶基因表达或蛋白质活性调节。细胞信号传导系统由多种蛋白质组成，包括受体、信号转导蛋白和效应蛋白。信号传导通路通常具有级联反应的特点，保证信号的精确传递和放大。

细胞膜受体的分类与功能1G蛋白偶联受体(GPCR):最大的受体家族，参与各种生理过程，如视觉、嗅觉、激素调节等。2离子通道受体：介导神经递质和药物的作用，调节离子跨膜流动，参与神经信号传递。3酪氨酸激酶受体(RTK):介导生长因子、细胞因子等信号，调控细胞生长、分化和增殖。

细胞内信号通路的主要类型MAPK通路：参与细胞增殖、分化、凋亡等过程，受多种刺激因子激活。PI3K/Akt通路：调控细胞生长、存活、代谢，参与肿瘤发生和免疫反应。NF-κB通路：参与炎症反应、免疫反应和肿瘤发生等过程。

信号通路的激活过程1信号分子与受体结合，诱导受体构象变化。2受体激活下游信号转导蛋白，形成信号级联反应。3信号传导通路最终到达效应蛋白，改变靶蛋白的活性或基因表达。

蛋白质磷酸化在信号传导中的作用蛋白质磷酸化是信号传导中常见的调控机制，由蛋白激酶催化。磷酸化修饰改变蛋白质的构象和活性，从而影响下游信号的传递。蛋白质去磷酸化由蛋白磷酸酶催化，平衡磷酸化状态，维持信号传导的动态性。

激素调控细胞代谢的一般机制激素分泌内分泌细胞分泌特定激素，进入血液循环。1激素运输激素通过血液循环到达靶细胞。2受体结合激素与靶细胞膜或细胞内的受体结合。3信号传导激活信号传导通路，改变靶蛋白活性或基因表达。4代谢调控最终调节靶细胞的代谢活动。5

胰岛素信号通路及其生理功能1葡萄糖摄取促进肌肉和脂肪细胞摄取葡萄糖，降低血糖水平。2糖原合成促进肝脏和肌肉合成糖原，储存能量。3蛋白质合成促进肌肉蛋白质合成，抑制蛋白质降解。4脂类代谢抑制脂肪分解，促进脂肪合成。

胰岛素抵抗与2型糖尿病的发生1胰岛素抵抗胰岛素无法有效结合受体，信号传导受阻。2高血糖胰岛素敏感性下降，血糖无法有效利用，导致高血糖。32型糖尿病长期高血糖，引发各种并发症，如心血管疾病、肾脏病等。

肾上腺糖皮质激素信号通路

糖皮质激素对代谢的影响糖代谢促进糖异生，提高血糖水平。脂类代谢促进脂肪分解，抑制脂肪合成。蛋白质代谢促进蛋白质分解，抑制蛋白质合成。

甲状腺激素对机体代谢的调控1基础代谢促进基础代谢率，增加能量消耗。2糖代谢促进糖利用，降低血糖水平。3脂类代谢促进脂肪分解，抑制脂肪合成。4生长发育促进生长发育，促进骨骼生长。

细胞内氧传感机制低氧诱导因子1(HIF-1)在低氧环境下稳定表达，激活下游基因表达。脯氨酰羟化酶(PHD)在氧气充足的情况下，羟化HIF-1α亚基，使其降解。

HIF-1在低氧环境下的作用

线粒体呼吸链与细胞能量代谢1电子从NADH和FADH2传递给氧气，产生能量。2能量以ATP形式储存，供细胞生命活动使用。3线粒体呼吸链的效率决定着细胞能量代谢的效率。

ATP敏感性钾通道及其调控ATP敏感性钾通道(KATP)是线粒体膜上的离子通道，对ATP浓度敏感。当ATP浓度下降时，KATP通道开放，使钾离子外流，抑制胰岛素分泌，降低血糖水平。

AMPK在细胞能量代谢中的作用AMPK是一种关键的能量感受器，在能量缺乏的情况下被激活。激活的AMPK抑制能量消耗，促进能量生成，维持细胞能量平衡。AMPK参与多种代谢过程，包括糖代谢、脂类代谢和蛋白质代谢。

SIRT家族在代谢调控中的作用1SIRT1：参与糖代谢、脂类代谢、炎症反应，延缓衰老。2SIRT3：主要在线粒体中发挥作用，调节线粒体能量代谢和活性氧清除。3SIRT6：调节基因组稳定性，参与炎症反应和代谢疾病的发生。

叶酸参与的单碳代谢途径

核受体在代谢调控中的作用核受体是一类与DNA结合的蛋白质，参与基因转录调控。核受体通过与配体结合，调节靶基因表达，参与多种代谢过程的调控。

PPARs家族及其调控功能PPARα主要在肝脏中表达，调节脂肪酸氧化和脂蛋白代谢。PPARδ广泛表达，促进脂肪酸氧化，改善胰岛素敏感性。PPARγ主要在脂肪组织中表达，调节脂肪生成和脂质代谢。

脂肪酸合成与分解的调控1脂肪酸合成主要在肝脏和脂肪组织进行，受胰岛素和PPARγ调控。2脂肪酸分解主要在线粒体中进行，受胰高血糖素和AMPK调控。3脂肪酸合成和分解相互平衡，维持体内脂类代谢的稳态。

糖异生作用的分子机制糖异生是将非糖物质转化为葡萄糖的过程，主要在肝脏中进行。糖异生途径的关键酶包括丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和葡萄糖-6-磷酸酶。