激素与信号转导

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激素和信号转导·

由GPT-5.6-Sol-Ultra生成

激素与化学信号·

基本概念·

  • 信号

    能被专一受体检测，并转化为细胞应答的信息。

  • 胞外信号可为机械、化学或电信号；激素、神经递质和生长因子等属于化学信号。

  • 信号转导（signal transduction）

    胞外信号被放大并转化为胞内化学变化，即细胞应答的过程，是活细胞的普遍性质。

  • 激素（hormone）

    由特定组织或细胞合成、直接分泌入体液并运至特定靶细胞，与专一受体结合后协调和整合不同细胞代谢活动的一类胞外化学信使。

  • 激素的共同特点

    1. 由内分泌组织或细胞合成。
    2. 直接进入相互沟通的体液，通常被运至远处靶细胞。
    3. 与靶细胞专一受体结合，低浓度即可引起强应答。
    4. 分子寿命短，不在细胞中积累，很快被破坏。

其他胞外化学信号·

信号 来源与作用范围 主要特点或实例
激素 同一个体内，经体液到达靶细胞 内源信号；通常作用短暂
信息素（pheromone） 不同个体间传递，常见于异性个体 对接收个体为外源信号；可作性引诱剂，昆虫中常为长链烯醇酯或长链环氧化合物
神经递质 神经元轴突末梢释放至突触间隙 作用于下一神经元或肌细胞；如乙酰胆碱、去甲肾上腺素、谷氨酸、GABA、多巴胺
生长因子/细胞因子 小分泌蛋白与靶细胞质膜受体结合 促进某些细胞生长和分裂；活性较持久，如EGF、促红细胞生成素、白细胞介素、干扰素
  • 神经递质与激素在分子水平上无本质区别，同一分子可因来源和靶组织不同而承担不同角色。
    • 神经组织分泌的肾上腺素、去甲肾上腺素可作神经递质。
    • 肾上腺髓质分泌后作用于肌肉、肝和脂肪组织时则为激素。

激素的分类·

  • 按生物来源

    • 人和脊椎动物激素
    • 无脊椎动物激素，如昆虫激素
    • 植物激素

  • 人和脊椎动物激素按化学本质

类型 代表 合成来源 主要作用方式
肽/蛋白质激素 胰岛素、催产素 较长前体经蛋白酶加工 结合质膜受体，产生第二信使
儿茶酚胺激素 肾上腺素、多巴胺 酪氨酸衍生物 结合质膜受体，产生第二信使
甲状腺激素 $T_4$、$T_3$ 甲状腺球蛋白中的Tyr残基 结合核内受体，调节基因表达
类固醇激素 睾酮、皮质醇 胆固醇衍生物 主要结合核内受体，调节基因表达
维生素D激素 $1\alpha,25-(\mathrm{OH})_2D_3$ 胆固醇衍生物 结合核内受体，调节基因表达
类二十烷酸激素 前列腺素、凝血噁、白三烯 花生四烯酸衍生物 结合质膜受体；效应多局限于合成部位附近
类视黄醇激素 视黄酸 维生素A衍生物 结合核内受体，调节基因表达
氧化氮 $\mathrm{NO^\bullet}$ 精氨酸与 $\mathrm{O_2}$ 进入细胞，激活细胞溶胶鸟苷酸环化酶并产生cGMP
  • 肽、儿茶酚胺和甲状腺激素合称含氮激素。
  • 按作用方式可进一步归为
    • 水溶性：肽、儿茶酚胺、类二十烷酸，不能通过质膜，经质膜受体和第二信使起作用。
    • 脂溶性/水不溶性：类固醇、维生素D、甲状腺、类视黄醇，可通过质膜，经核内受体调节转录。
    • NO：非极性气体，可穿膜并激活细胞溶胶受体。

激素的检测与纯化·

  1. 发现一个组织的生理过程受另一组织来源的信号影响。
  2. 根据推测的生理效应建立定量生物测定（bioassay）。
  3. 用溶剂分级、色谱、电泳等方法分离组织提取物。
  4. 分别测定各组分的激素活性。
  5. 获得纯品后测定组成和结构。
  • 激素效力强但产量极低，化学鉴定常需大规模分离。
    • 为鉴定TRF，研究者曾处理约200万只绵羊的近20吨下丘脑；另一组提取约100万头猪的下丘脑。
    • TRF最终被证明是Glu-His-Pro三肽的衍生物。
  • 放射免疫测定（RIA）与酶联免疫吸附测定（ELISA）
    • 核心是能以高亲和力、高专一性结合激素的抗体。
    • RIA使用放射性标记抗体；ELISA使用连接显色酶的抗体。
    • 分别用放射检测或光度法定量被激素结合的抗体。
    • 灵敏度可达到样品中**皮克（pg）**水平。

内分泌系统与激素释放调控·

内分泌系统·

  • 内分泌系统是人体和脊椎动物的两大通讯系统之一，由分散的无管腺和分泌细胞构成。
  • 各内分泌腺解剖上彼此分离，功能上形成统一系统。
  • 心、肾等器官虽有其他主要功能，也含有分泌激素的细胞。
  • 下丘脑既属于大脑，也属于内分泌系统；其神经元末梢释放入血的信号称下丘脑激素或神经激素。
  • 一种腺体可含多种细胞并分泌多种激素；一般一种细胞类型只分泌一种激素。
  • 同一种激素也可由多个部位分泌，如生长抑素可来自下丘脑、胃肠道和胰腺。

人体主要内分泌腺与神经内分泌起点

分泌部位 主要激素 教材列举的主要作用
下丘脑 释放因子、释放抑制因子 调节腺垂体激素分泌
垂体前叶 GH、TSH、ACTH、促乳素、FSH、LH、LPH、MSH等 调节生长、代谢及其他内分泌腺
垂体后叶 催产素（OT）、抗利尿激素/血管升压素（ADH） 子宫和乳腺活动；水重吸收和升压
甲状腺 $T_4$、$T_3$、降钙素 甲状腺激素促进基础代谢、脑发育和脑功能
甲状旁腺 PTH 升高血钙，调节钙磷平衡
肾上腺皮质 皮质醇、醛固酮 调节糖代谢、应激及水盐代谢
肾上腺髓质 肾上腺素、去甲肾上腺素 动员燃料并增强应急应答
胰岛 胰岛素、胰高血糖素、生长抑素 调节血糖及相关激素分泌
卵巢 雌激素、孕酮、松弛素 女性生殖系统、妊娠和分娩相关调节
睾丸 雄激素 雄性生殖系统发育和性活动
胎盘 绒毛膜促性腺激素、雌激素、孕酮、胎盘催乳素 维持妊娠并促进乳房发育
胸腺 胸腺素 增进T淋巴细胞功能
松果体 褪黑素 教材称可能与性成熟和生物节律有关
胃肠道 胃泌素、促胰液素、缩胆囊素 分别促进胃液、胰液分泌及胆囊收缩
肾 肾素、$1,25-(\mathrm{OH})_2D_3$ 与血压、醛固酮及钙吸收有关
心 心房钠泵肽/心房肽（ANF） 促进肾排钠并参与血压调节
肝 胰岛素样生长因子（IGF） 促进生长

下丘脑调节激素·

激素 简称 化学本质 对垂体前叶的作用
促肾上腺皮质激素释放因子 CRF 41肽 刺激ACTH分泌
促甲状腺素释放因子 TRF 3肽 刺激TSH和促乳素分泌
生长激素释放因子 GHRF 多肽 刺激GH分泌
生长激素释放抑制因子/生长抑素 GHIF/SS 14肽 抑制GH和TSH分泌
促性腺激素释放因子 GnRF 肽 刺激FSH和LH分泌
促乳素释放因子 PRF 多肽 刺激促乳素分泌
促乳素释放抑制因子 PIF 多巴胺 抑制促乳素分泌
促黑素细胞激素释放因子 MRF 多肽 刺激MSH分泌
  • 释放“因子”和释放“激素”同义，如CRF也可写作CRH。
  • 除PIF为多巴胺外，教材列出的下丘脑分泌因子均为肽。
  • 下丘脑激素与垂体激素并非一一对应
    • TRF同时刺激TSH和促乳素分泌。
    • GH同时受GHRF促进和SS抑制。

分级控制·

下丘脑 → 脑垂体 → 其他内分泌腺 → 最终靶组织

等级 组成与作用
一级内分泌腺 下丘脑；整合危险、饥饿、进食、血压等感觉输入，释放调节激素
二级内分泌腺 脑垂体；垂体前叶应答下丘脑激素并分泌促激素，垂体后叶储存并释放下丘脑合成的OT和ADH
三级内分泌腺 甲状腺、肾上腺、胰岛、性腺、胎盘、松果体等；释放外围激素，作用于最终靶组织

  • 垂体前叶又称腺垂体，起源于胚胎上皮；垂体后叶又称神经垂体，起源于神经组织，可看作下丘脑的延伸。

  • 垂体前、后叶均为下丘脑的一级靶腺。

  • 垂体前叶的促激素多为较长多肽；除促乳素直接作用于最终靶组织外，其他促激素通常作用于三级内分泌腺。

  • OT和ADH在下丘脑神经元中合成，沿轴突运至垂体后叶贮存和释放，直接作用于最终靶组织。

  • CRF-ACTH-皮质醇轴

    1. 下丘脑CRF刺激垂体前叶释放ACTH。
    2. ACTH经血液到达肾上腺皮质束状带，触发皮质醇释放。
    3. 皮质醇作用于多类靶细胞；在肝细胞中可增强糖异生。

内分泌激素释放的级联放大和反馈调节

  • 级联放大
    • 下丘脑初始电信号 → 数ng CRF → 数 $\mu\mathrm{g}$ ACTH → 数mg皮质醇。
    • 整个激素级联至少放大百万倍。
  • 负反馈
    • 终末激素或中间激素过量时，可抑制上游激素释放。
    • 皮质醇降低下丘脑分泌CRF神经元的动作电位频率。
    • 皮质醇还降低垂体前叶ACTH分泌细胞对CRF的敏感性，形成“双管齐下”的负反馈。
  • 横向制约
    • 雌激素可提高垂体前叶促乳素分泌，但雌激素分泌不受促乳素控制。
    • 肾上腺素可抑制胰岛细胞分泌胰岛素。

激素通过靶细胞受体起作用·

  • 所有激素均经靶细胞的专一受体起作用，激素与受体具有高亲和力。

  • 一种激素可有多种受体，因而在不同细胞中产生不同效应。

    • 肾上腺素在肌肉和肝中有 $\alpha_1$ 受体，在胰腺 $\beta$ 细胞中有 $\alpha_2$ 受体，在脂肪组织中有 $\beta$ 受体。

  • 每种细胞的受体组合决定其激素应答范围。

  • 即使两类细胞具有同一种受体，也可因胞内靶不同而作出不同应答。

  • 专一性来自激素与受体间的结构互补，高亲和力使细胞能检测极低浓度的激素。

  • 配体-受体作用至少可引起5类胞内事件

    1. 产生cAMP、cGMP、$\mathrm{IP_3}$ 等第二信使。
    2. 激活受体酪氨酸激酶。
    3. 开闭门控离子通道，改变膜电位。
    4. 黏着受体把胞外基质信息传给细胞骨架。
    5. 类固醇或类固醇样分子经核受体改变基因表达。
比较 质膜受体途径 胞内/核内受体途径
典型激素 肽、胺、前列腺素 类固醇、类视黄醇、甲状腺激素
是否穿膜 通常不能 可通过质膜
信息传递 受体构象变化并产生第二信使或激酶级联 激素-受体复合体结合特定DNA序列
主要靶点 已存在酶的别构调节或共价修饰 基因转录及蛋白质合成
应答 常在数秒内出现，持续较短 常需数小时或数天，持续较长

  • 第一信使激活催化分子并产生多个第二信使，受体因而兼有转导器和放大器作用。

  • 一个肾上腺素分子可经级联使糖原释放数万至数百万个1-磷酸葡糖分子。

  • 按信号传播距离

    • 内分泌：释放入血，运至远处器官或组织，如胰岛素、肾上腺素。
    • 旁分泌：释放入胞间液，扩散到邻近细胞，如类二十烷酸和神经组织调节肽。
    • 自分泌：信号与分泌该信号细胞自身的表面受体结合。

人和脊椎动物的代表性激素·

肽激素·

  • 含3～200个或更多氨基酸残基。
  • 先在核糖体上合成较长的激素原，进入分泌小泡后经蛋白酶加工为活性肽。
  • 在分泌颗粒中高度浓缩，经胞吐一次性大量释放。
  • 毛细血管多孔，肽激素易进入血流。
  • 均通过质膜受体和第二信使途径起作用。

胰岛素与胰高血糖素·

  • 胰岛约可多至100万个，含3类细胞
胰岛细胞 比例 分泌激素
$\alpha$/A细胞 15%～25% 胰高血糖素
$\beta$/B细胞 70%～80% 胰岛素
$\delta$/D细胞 较少 生长抑素
  • 胰岛素的结构与加工
    • $M_r=5800$，由A、B两条肽链组成，链间以2个二硫键交联。
    • 前胰岛素原含N端信号肽，信号肽引导其进入分泌小泡。
    • 信号肽被切除后形成含3个二硫键的胰岛素原，储存在 $\beta$ 细胞分泌颗粒中。
    • 血糖升高触发加工时，专一蛋白酶切断2个肽键，生成成熟胰岛素和C肽，经胞吐入血。

前胰岛素原转变为成熟胰岛素

  • 一个激素原也可产生多个活性肽。

    • POMC由一个基因编码，可被加工为至少9种活性肽，包括ACTH、促脂解素、MSH、$\beta$-内啡肽和脑啡肽等。
    • 短肽激素末端常被修饰，如OT、ADH和TRF。

  • 胰岛素的代谢作用

    • 是体内唯一能降低血糖的激素。
    • 促进肌肉和脂肪组织吸收葡萄糖，并转化为6-磷酸葡糖。
    • 在肝中激活糖原合酶、抑制糖原磷酸化酶，使6-磷酸葡糖进入糖原合成。
    • 促进肝糖酵解和丙酮酸转化为乙酰-CoA；过剩乙酰-CoA用于脂肪酸合成。
    • 肝合成的脂肪酸以VLDL三酰甘油运至脂肪组织，再合成三酰甘油储存。
    • 总效应：把过剩血糖转为肝和肌肉糖原以及脂肪组织三酰甘油。

  • 葡萄糖触发胰岛素释放

    1. 葡萄糖转运进入 $\beta$ 细胞，被己糖激酶IV/葡糖激酶转为6-磷酸葡糖并进入糖酵解。
    2. 葡萄糖分解加快使ATP升高，ATP门控 $\mathrm{K^+}$ 通道关闭。
    3. $\mathrm{K^+}$ 外流减少，质膜去极化。
    4. 电压门控 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 通道打开，胞质 $[\mathrm{Ca^{2+}}]$ 升高。
    5. $\mathrm{Ca^{2+}}$ 触发胰岛素胞吐。
    6. 胰岛素促进组织摄取葡萄糖，血糖下降后 $\beta$ 细胞中的葡萄糖流量减少，胰岛素释放减慢或停止。

葡萄糖对胰岛β细胞分泌胰岛素的影响

  • ATP门控 $\mathrm{K^+}$ 通道是调节胰岛素分泌的枢纽。

    • 为八聚体：4个Kir6.2亚基 + 4个SUR1亚基。
    • ATP升高时通道关闭，去极化并促进胰岛素释放。

  • 教材对糖尿病的叙述

    • I型：教材列原因之一为Kir6.2突变使通道持续开放，导致严重高血糖，需要胰岛素治疗。
    • II型：多见于成年人，因 $\beta$ 细胞分泌减少或靶细胞受体敏感性下降。
    • 磺酰脲与SUR1结合并关闭通道，可促进胰岛素释放，用于教材所述II型糖尿病治疗。
    • Kir6.2或SUR1的另一些突变可使通道永久关闭并持续释放胰岛素，导致先天性高胰岛素血症、严重低血糖和不可逆脑损伤。

  • 胰高血糖素

    • 29个残基的单链多肽，$M_r=3485$。
    • 主要作用与胰岛素相反：升高血糖。
    • 血糖低于 $4.5\ \mathrm{mmol/L}$ 或胰岛素分泌增加时，可直接刺激胰岛 $\alpha$ 细胞分泌。
    • 经cAMP激活磷酸化酶并钝化糖原合酶，促进肝糖原降解；主要作用于肝，不刺激肌糖原分解。
    • 抑制肝糖酵解，促进糖异生和葡萄糖输出。
    • 在脂肪组织激活脂酶，释放脂肪酸供肝和大脑以外组织作燃料，从而节省葡萄糖供大脑使用。
    • 上述效应均由cAMP依赖型蛋白质磷酸化介导。

生长激素·

  • 由垂体前叶分泌；人生长激素含191个残基，$M_r=21500$。
  • 具有种属特异性；除灵长类生长激素外，其他哺乳动物生长激素对人无效。
  • 主要促进骨骼和肌肉生长发育。
  • 儿童分泌不足 → 侏儒症：生长停滞、身材矮小，但智力正常。
  • 儿童分泌过多 → 巨人症；教材所列最高记录为2.72 m。
  • 成人分泌过多 → 软骨较多部位异常生长，出现肢端肥大、下颚突出和鼻梁隆高等。
  • 生长激素不足所致儿童侏儒症及早治疗效果较好，可使用重组人生长激素。

催产素与血管升压素·

  • 均在下丘脑合成，运至垂体后叶贮存并由此分泌。
  • 均为含9个氨基酸残基的环状八肽。
  • 催产素（OT）
    • 促进平滑肌，特别是子宫肌收缩，参与分娩。
    • 促进乳腺排乳。
    • 活性很强，教材称120亿分之一的剂量即可引起离体子宫收缩。
  • 血管升压素/抗利尿激素（ADH）
    • 促进肾集合管重吸收水，减少尿量。
    • 使微动脉平滑肌收缩，产生升压作用。

儿茶酚胺激素·

  • 肾上腺髓质合成并分泌肾上腺素和去甲肾上腺素。
  • 合成途径：

Tyr → L-多巴 → 多巴胺 → 去甲肾上腺素 → 肾上腺素

  • 高度浓缩于小泡，经胞吐释放，通过质膜受体和第二信使介导应激应答。
  • 肾上腺髓质来自外胚层并受交感神经支配；肾上腺皮质来自中胚层，二者胚胎来源不同。
  • 共同效应：升高血压、加快心跳、提高代谢率和耗氧量，增加骨骼肌与心肌血流，扩大瞳孔、竖毛，并抑制胃肠蠕动和胃肠壁血流，动员机体应对紧急状态。
  • 差异
    • 肾上腺素对心脏作用较强，是强心剂。
    • 去甲肾上腺素对血管作用较强，是升压剂。
    • 肾上腺素促进糖原分解的作用约为去甲肾上腺素的20倍。
  • 麻黄碱的结构和功能与肾上腺素相似，其类似物可用于缓解哮喘和鼻充血。

类二十烷酸激素·

  • 由20碳多不饱和脂肪酸衍生，包括前列腺素、凝血噁和白三烯。
  • 不预先合成和储存；需要时由磷脂酶 $\mathrm{A_2}$ 从膜磷脂释放花生四烯酸（20:4）后生成。
  • 合成酶系在哺乳动物组织中广泛分布，多数细胞可生成，许多组织也有相应质膜受体。
  • 属旁分泌激素，释放到胞间质并作用于附近细胞。

类固醇激素·

  • 由肾上腺皮质、性腺及妊娠期胎盘产生。
  • 胆固醇是所有类固醇激素的前体。
  • 与载体蛋白结合后经血流运至靶细胞。
  • 主要经核内受体改变专一基因表达，也可有质膜受体介导的快速效应。

肾上腺皮质激素·

  • 肾上腺皮质可合成50种以上皮质类固醇。
  • 糖皮质激素：皮质醇、皮质酮、可的松
    • 主要影响糖代谢，也影响脂肪和蛋白质代谢。
    • 促进肝糖异生，增加肝糖原储备并维持血糖稳定。
    • 提高机体对感染、中毒、疼痛、寒冷、恐惧等刺激的耐受能力。
    • 氢化可的松或可的松可用于抗炎、抗过敏、抗毒和抗休克；过量可引起血压升高、情绪改变、假胖、骨脆和伤口难愈等，需慎用。
  • 盐皮质激素：醛固酮、11-脱氧皮质酮
    • 调节血液电解质和水盐代谢。
    • 促进肾小管重吸收 $\mathrm{Na^+}$，排出 $\mathrm{K^+}$，并相应增加 $\mathrm{Cl^-}$ 和水的重吸收。
    • 11-脱氧皮质酮活性约为醛固酮的 $1/40$。

性激素·

  • 雄激素
    • 主要成员为睾酮；雄酮、脱氢表雄酮和雄烯二酮活性较低。
    • 青春期促进性器官发育、精子形成及男性第二性征。
    • 睾酮还增强基础代谢并影响行为，是男女性欲的基础。
    • 卵巢也先合成睾酮，但大部分再转为雌二醇。
  • 雌激素
    • 包括雌二醇、雌酮和雌三醇，可在体内互相转变。
    • 雌二醇分泌量最大、活性最强；雌三醇活性约为雌二醇的 $1/200$。
    • 促进女性生殖器官、子宫内膜和第二性征发育，并参与动情和月经。
  • 孕激素
    • 卵巢和胎盘均可分泌，主要成员为孕酮/黄体酮，也是许多甾类激素的前体。
    • 与雌激素共同调节子宫周期，使子宫内膜由增生期转为分泌期。
    • 妊娠时抑制子宫运动，促进乳腺小叶生长，有利于着床和胎儿发育。
  • 口服避孕药
    • 炔诺酮和 $17\alpha$-乙炔雌二醇分别为合成的孕激素和雌激素类似物。
    • 成功率多在99%以上。
    • 经下丘脑-垂体-卵巢反馈抑制促性腺激素分泌，从而抑制排卵，并使子宫内膜不利于受精卵种植。

维生素D激素·

  • 活性形式为骨化三醇，即 $1\alpha,25-(\mathrm{OH})_2D_3$，由维生素D在肝、肾连续羟化形成。
  • 与PTH协同维持 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 稳态，调节血钙、骨钙沉积与动用。
  • 经核内受体激活小肠钙结合蛋白合成，促进膳食钙吸收。
  • 维生素D摄入不足或骨化三醇合成缺陷可导致骨骼软弱、畸形的佝偻症。

类视黄醇激素·

  • 经核内类视黄醇受体调节细胞生长、生存和分化。
  • 激素原全反-视黄醇主要在肝由 $\beta$-胡萝卜素衍生，许多组织可将视黄醇转为视黄酸。
  • 所有类型细胞至少有一种核内类视黄醇受体，因而所有组织均可成为靶组织。
  • 成人明显靶组织包括角膜、皮肤、肺、气管上皮和免疫系统，这些组织的细胞持续更新。
  • 视黄酸调节生长或分化所需蛋白质的合成。
  • 过量维生素A可造成分娩缺损，教材不推荐妊娠妇女使用治疗严重痤疮的视黄醇膏。

甲状腺激素·

  • 包括甲状腺素 $T_4$ 和三碘甲状原氨酸 $T_3$，由甲状腺滤泡上皮细胞中碘化的甲状腺球蛋白产生。
  • 甲状腺球蛋白 $M_r=660000$，每分子含115个Tyr残基。
  • 合成与释放
    1. 聚碘：从胃肠吸收的碘离子经血流进入甲状腺，甲状腺聚集体内大部分碘。
    2. 碘活化：甲状腺过氧化物酶和过氧化氢使碘转为活性碘。
    3. Tyr碘化及偶联：形成一碘、二碘Tyr残基，两个碘化Tyr共价连接形成 $T_3$ 和 $T_4$ 残基。
    4. 碘化甲状腺球蛋白储存在滤泡内，可供数周使用。
    5. 需要时被细胞重新摄取并经蛋白酶解，释放游离 $T_4$ 和 $T_3$ 入血。
  • $T_4$ 分泌量远高于 $T_3$，但到达靶细胞后多被脱碘转为 $T_3$；$T_3$ 活性约为 $T_4$ 的5～10倍。

甲状腺激素的结构与生物合成

  • 经核受体增加关键分解代谢酶的基因表达，促进肝和肌肉产能代谢、氧化磷酸化及ATP生成，总体促进生长发育。
  • 甲状腺功能亢进：基础代谢率升高、消瘦、神经紧张、心跳加快、出汗、颤抖和眼球突出。
  • 甲状腺功能减退：基础代谢和产能下降，生长、智力、精神及生殖器官发育受影响。
    • 儿童期功能不足或缺碘 → 呆小症：体形小、智力低、性成熟受阻；早期补充激素可恢复正常发育。
    • 成人缺碘可出现曾称“黏液性水肿”的面、手肿大，教材解释为皮下结缔组织增厚而非黏液积累。

氧化氮·

  • $\mathrm{NO^\bullet}$ 是相对稳定的自由基，由NO合酶利用精氨酸、NADPH和 $\mathrm{O_2}$ 合成：

$$ \text{精氨酸}+\frac{3}{2}\mathrm{NADPH}+2\mathrm{O_2} \longrightarrow \mathrm{NO^\bullet}+\text{瓜氨酸}+2\mathrm{H_2O} +\frac{3}{2}\mathrm{NADP^+} $$

  • NO合酶存在于神经元、巨噬细胞、肝细胞、平滑肌细胞、血管内皮和肾上皮等多种细胞。
  • NO扩散进入邻近细胞，激活细胞溶胶鸟苷酸环化酶，产生cGMP。
  • cGMP激活PKG，使关键蛋白质磷酸化；心肌和血管平滑肌收缩蛋白的磷酸化可使肌肉舒张、血管扩张。
  • 硝酸甘油可释放NO，因而缓解冠心病患者因心肌缺氧收缩造成的疼痛。

昆虫激素·

  • 分为作用于同一个体的内激素和释放到体外、作用于同种昆虫的外激素/信息素。

内激素·

  • 脑激素
    • 由昆虫前脑神经细胞分泌，可能是多肽或蛋白质性质的促激素。
    • 促进前胸腺释放蜕皮激素。
  • 保幼激素
    • 由一对咽侧体产生，又称咽侧体激素。
    • 调节生殖和发育，维持幼虫特性并阻止其变蛹；临近变蛹时通常停止分泌。
    • 少量激素或合成类似物可推迟蛹期，使蚕体增大并增加吐丝量；也可能用作害虫不孕剂。
    • 为类异戊二烯酯，常见I、II、III型，不同物种结构略有差异。
  • 蜕皮激素
    • 由前胸腺分泌，受脑激素促进。
    • 控制变态，促进幼虫蜕皮、化蛹及变为成虫。
    • 促进组织RNA合成，像类固醇激素一样直接调节转录。
    • 化学本质为类固醇，主要有 $\alpha$、$\beta$ 两型。
  • 银杏中有保幼激素样物质，罗汉松中有蜕皮素；教材推测植物合成过量昆虫激素可能有防虫作用。

外激素·

  • 极微量即可影响同种昆虫行为，承担集结、追踪和性引诱等“社会语言”功能。
  • 性信息素由昆虫腹部末端生殖孔附近的腺体分泌，可用于害虫预测和防治。
  • 教材例子
    • 红棉铃虫：7,11-十六二烯醇乙酸酯的顺顺、顺反异构体混合物。
    • 舞毒蛾：顺-7,8-环氧-2-甲基十八烷。

植物激素·

  • 本教材列出5种或5类：生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯。
  • 植物没有高等动物式的专门内分泌腺；各激素在相应组织中合成，经靶细胞受体起作用。
  • 生长素、细胞分裂素和赤霉素一般提供分裂、伸长信号；脱落酸和乙烯一般提供减缓分裂、伸长的信号。
  • 实际效应取决于作用部位、发育阶段和激素相对浓度。

生长素·

  • 植物界最早发现的激素，研究向光性时被认识。
  • 化学本质为吲哚乙酸（IAA），以Trp为前体，在枝条和幼苗顶端分生组织合成后由上向下运输。
  • 不断合成又不断被酶分解，体内含量很少。
  • 主要促进幼茎细胞伸长，也促进果实生长。
  • 浓度和靶组织决定效应
    • 低于促茎生长浓度的IAA可促进根伸长。
    • 能促进茎生长的浓度会明显抑制根生长。
  • 农业用人工生长调节剂包括NAA、2,4-D、IPA。
    • 低浓度NAA可防止棉花过早落花、落铃。
    • 低浓度2,4-D可使花不经授粉形成无子果实。

细胞分裂素·

  • 细胞分裂素（cytokinin）

    能刺激细胞分裂的一类腺嘌呤衍生物。

  • 代表物：激动素、玉米素和人工合成的 $N^6$-苄基腺嘌呤。
  • 在根尖、胚和果实等生长旺盛组织合成。
  • 促进核酸和蛋白质合成、物质调运并延缓器官衰老，可用于某些果蔬保鲜。
  • 主要作用是促进细胞分裂和分化。
  • 顶芽生长素与根部细胞分裂素相互对抗；摘除顶芽后，侧芽处生长素下降，解除对侧芽发育的抑制。

赤霉素·

  • 最早从引起水稻恶苗病的赤霉菌中分离；恶苗病来自赤霉素剂量过高。
  • 本教材称已知60多种，按发现次序记为 $A_1,A_2,A_3,\ldots$。
  • 最熟知的 $GA_3$ 又称赤霉酸，为一元酸；在植物中常以可能是储存形式的葡糖苷存在。
  • $GA_3$ 含有四环的赤霉核（赤霉烷），它是赤霉素类的母体化合物。
  • 在根尖、茎尖合成，最突出作用是促进茎、叶细胞伸长。
    • 可使矮生植株恢复正常高度。
    • 对正常高度植株不再刺激生长，教材称生长素没有这种区别。
  • 喷洒葡萄可形成较大的无子果实。

脱落酸·

  • 脱落酸（ABA）在叶绿体和其他质体中合成。
  • 主要功能
    1. 抑制生长，使多年生木本植物和种子进入休眠。
    2. 加速离层形成，引起落花落叶。
    3. 促进气孔关闭。
  • 这些作用有利于抵抗不利条件或适应生长季节结束。
  • 赤霉素促进种子萌发，ABA使种子休眠；种子是否萌发及芽是否休眠，都由两者浓度之比而非绝对浓度决定。

乙烯·

  • 为气体激素，以S-腺苷甲硫氨酸为前体；成熟果实和许多其他组织均可产生，生长素可刺激其生成。
  • 主要引发果实成熟和其他衰老过程，教材把成熟视为衰老过程。
  • 乙烯与ABA等协同使果柄、叶柄连接处细胞老化死亡，形成离层并引起脱落。
  • 人工合成的乙烯利即2-氯乙基膦酸，被子植物吸收后释放乙烯，可用于香蕉、柿子等催熟。

几种植物激素的化学结构

信号转导概述·

共同特点·

专一性·

  • 来自信号与受体之间的精确分子互补，由氢键、疏水作用和静电作用等非共价力介导。
  • 多细胞生物还具有细胞类型层面的专一性
    • 受体只存在于特定细胞：TRF能触发垂体前叶细胞应答，肝细胞因无相应受体而不应答。
    • 胞内靶只存在于特定细胞：肝细胞和脂肪细胞均有肾上腺素受体，但肝细胞调节糖原代谢，脂肪细胞则从三酰甘油释放脂肪酸。

敏感性·

  • 来自3个方面

    1. 受体对信号分子的高亲和力。
    2. 受体-配体相互作用常具有协同性。
    3. 酶级联产生信号放大。

  • 受体-配体结合

$$ \mathrm{R+L\rightleftharpoons RL} $$

$$ K_a=\frac{[\mathrm{RL}]}{[\mathrm{R}][\mathrm{L}]} =\frac{k_{+1}}{k_{-1}}=\frac{1}{K_d} $$

  • $K_a$ 为结合常数，$K_d$ 为解离常数；结合具有可饱和性。

  • 教材称常见 $K_d$ 为 $10^{-10}\ \mathrm{mol/L}$ 或更小，因而受体可检测皮摩尔级配体。

  • 达到受体半饱和所需的配体浓度可粗略反映亲和力。

  • Scatchard分析

$$ N_t=[\mathrm{R}]+[\mathrm{RL}] $$

$$ \frac{[\mathrm{RL}]}{[\mathrm{L}]} =\frac{1}{K_d}\left(N_t-[\mathrm{RL}]\right) $$

  • 以 $[\mathrm{RL}]/[\mathrm{L}]$ 对 $[\mathrm{RL}]$ 作图，斜率为 $-1/K_d=-K_a$。
  • 横轴截距为总结合位点数 $N_t$。
  • 适用于最简单的结合；受体为别构蛋白时，图线可偏离线性。
  • 教材后文将 $10{-9}\sim10{-11}\ \mathrm{mol/L}$ 标为典型 $K_a$，与前述 $K_a=1/K_d$ 及量纲不一致，原文未作解释。

Scatchard作图

  • 协同性：配体浓度的小变化可引起受体活性的大变化。
  • 级联放大
    • 酶级联是一个信号受体相关酶连续激活下游酶的反应链，即“酶催化酶”。
    • 若每一步一个酶分子转化10个下游分子，连续 $n$ 步后可形成 $10^n$ 个终产物。
    • 被作用分子按几何级数增加，可在几毫秒内放大数个数量级。

模块性·

  • 多结构域信号蛋白可识别其他蛋白质、细胞骨架或质膜中的专一特征。
  • 单个模块可有多个结合位点，组合成不同的多酶复合物，实现不同功能和定位。
  • 常见方式是一个模块结合另一蛋白中的磷酸化残基，使相互作用受磷酸化和去磷酸化调节。
  • 非酶促支架蛋白可同时结合级联中的多个酶，使其在特定时间和亚细胞位置相互作用。

脱敏与整合·

  • 脱敏（desensitization）
    • 信号持续存在时，受体活化触发反馈，使系统对信号的应答降低。
    • 刺激降至一定阈值后，系统可重新变得敏感。
  • 整合（integration）
    • 系统接收多个信号并形成适合细胞或机体需要的统一应答。
    • 不同通路在多个层面进行“对话”，共同维持内稳态。

基本过程与受体类型·

  1. 信号与受体相互作用。
  2. 活化受体与细胞机器相互作用，产生第二信使或改变细胞蛋白活性。
  3. 靶细胞代谢活动改变。
  4. 转导过程终止。
  • 信号转导机制在进化中高度保留；信号及应答虽成千上万，转导机器仅由约10种基本类型蛋白质构成。
  • 6类基本（通用）受体
受体类型 转导方式 代表
G蛋白偶联受体（GPCR） 经G蛋白调节效应酶或离子通道；活化的效应酶产生第二信使 $\beta$-肾上腺素能受体
受体酪氨酸激酶（RTK） 受体兼有Tyr激酶活性，磷酸化多个靶蛋白 胰岛素受体、EGFR
受体鸟苷酸环化酶 胞质侧酶结构域生成cGMP ANF受体
质膜门控离子通道 应答配体或跨膜电位变化而开闭 乙酰胆碱受体通道
黏着受体 在胞外基质与细胞骨架之间双向传递信息 整联蛋白
核内受体 配体-受体复合体改变专一基因表达 雌激素受体

G蛋白偶联受体与第二信使·

GPCR的共同组成·

  • 3个基本要素
    1. 含7个跨膜螺旋的质膜受体。
    2. 在GTP结合活性态和GDP结合无活性态之间切换的G蛋白。
    3. 由活性G蛋白调节的效应酶或离子通道。
  • 基本链条

配体结合GPCR → G蛋白释放GDP并结合GTP → 活性G蛋白离开受体 → 调节效应酶/通道 → 第二信使改变 → 下游靶蛋白应答

  • 人基因组约编码
    • 350个检测激素、生长因子和其他内源配体的GPCR。
    • 约500个嗅觉和味觉受体。
    • 至少150个天然配体尚未鉴定的“孤儿受体”。
  • 教材称市场上几乎一半药物以GPCR为靶。

第二信使·

第一信使与质膜受体结合后产生的胞内信息转导物。

第二信使 主要作用
cAMP 激活cAMP依赖型蛋白激酶/PKA
cGMP 激活cGMP依赖型蛋白激酶/PKG
$\mathrm{Ca^{2+}}$ 激活CaM及其他钙结合蛋白
$\mathrm{IP_3}$ 促进内质网释放 $\mathrm{Ca^{2+}}$
DAG 激活蛋白激酶C/PKC

某些第二信使的化学结构


$\beta$-肾上腺素能受体-$G_s$-cAMP-PKA通路·

  • 肾上腺素能受体按亲和力及激动剂、拮抗剂应答分为 $\alpha_1$、$\alpha_2$、$\beta_1$、$\beta_2$。

  • 激动剂：结合受体并模拟天然配体效应的结构类似物。

  • 拮抗剂：结合受体但不触发正常效应，并阻断天然配体或激动剂作用的类似物。

  • $\beta_1$ 和 $\beta_2$ 亚型按相同机制起作用，在肌、肝和脂肪组织中介导糖原或脂肪降解加速。

  • 受体结构

    • 膜内在蛋白，含7段跨膜疏水螺旋，每段20～28个氨基酸残基。
    • 又称七螺旋受体。
    • 肾上腺素结合位点位于质膜深处，结合后受体胞内结构域改变构象。

  • 信号步骤

    1. 肾上腺素与受体结合，使受体促进 $G_s$ 的 $\alpha$ 亚基释放GDP并结合GTP。
    2. $G_s$ 是 $\alpha\beta\gamma$ 杂三聚体；活化后 $G_{s\alpha}$-GTP与 $\beta\gamma$ 二聚体分离。
    3. $G_{s\alpha}$ 由共价棕榈酰基锚定于膜，在膜平面移动至腺苷酸环化酶。
    4. 仅GTP结合的 $G_{s\alpha}$ 可激活腺苷酸环化酶，使ATP生成cAMP。
    5. cAMP别构激活PKA，PKA磷酸化靶蛋白的Ser或Thr残基。
    6. $G_{s\alpha}$ 固有GTP酶水解GTP，转为GDP态并重新结合 $\beta\gamma$，关闭开关。

β-肾上腺素能信号通路

  • $G_s$ 是二进制分子开关
    • $G_{s\alpha}$-GTP：接通，激活腺苷酸环化酶。
    • $G_{s\alpha}$-GDP：断开，不能激活效应酶。
  • 同一腺苷酸环化酶还可受抑制性 $G_i$ 调节；$G_i$ 活化使cAMP下降。

PKA的激活和靶蛋白·

  • 无活性PKA为 $R_2C_2$ 四聚体
    • 2个调节亚基R
    • 2个催化亚基C
  • R亚基的自抑制结构域占据C亚基的底物结合裂隙，使酶无活性。
  • cAMP与R结合 → R构象改变 → 自抑制结构域移开 → 复合体释放2个有活性的C亚基。
  • 每个C亚基结合ATP，并将其 $\gamma$-磷酸转给靶蛋白Ser或Thr的羟基。

PKA的激活

  • PKA识别共有序列：

$\mathrm{xR[RK]x[ST]B}$；x为任意氨基酸，B为疏水氨基酸。

PKA靶蛋白 被调节的途径或过程
糖原合酶 糖原合成
磷酸化酶b激酶 糖原降解
肝丙酮酸激酶 糖酵解
丙酮酸脱氢酶复合体 丙酮酸转为乙酰-CoA
激素敏感型脂酶 三酰甘油动员、脂肪酸氧化
PFK-2/FBPase-2 糖酵解/糖异生
酪氨酸羟化酶 儿茶酚胺合成
组蛋白H1、H2B DNA缩合
心受磷蛋白 胞内 $[\mathrm{Ca^{2+}}]$
蛋白质磷酸酶-1抑制剂-1 蛋白质去磷酸化

级联放大·

  1. 一个激素-受体复合体可依次激活若干，可能上百个G蛋白。
  2. 每个活性 $G_{s\alpha}$ 激活一个腺苷酸环化酶。
  3. 每个环化酶生成多个cAMP。
  4. cAMP激活PKA，每个PKA磷酸化多个靶蛋白。
  5. 磷酸化酶b激酶再激活多个糖原磷酸化酶b，快速动员糖原。
  • 净效应是初始激素信号放大数个数量级。
  • 教材图注指出，激活一个PKA催化亚基需2个cAMP，因此这一步本身不放大；图中数字仅用于图解，几乎肯定低估真实放大。

肾上腺素信号的级联放大


应答终止·

  1. 激素解离：血中肾上腺素低于受体 $K_d$ 后，激素解离，受体恢复无活性构象。
  2. GTP水解：$G_\alpha$ 固有GTP酶使GTP转为GDP和Pi，$\alpha$ 亚基与 $\beta\gamma$ 重新缔合；GAP可显著加速该过程。
  3. 清除第二信使：环核苷酸磷酸二酯酶把cAMP水解为无活性的 $5’$-AMP。
  4. 靶蛋白去磷酸化：磷蛋白磷酸酶水解P-Ser、P-Thr或P-Tyr，逆转末端代谢效应。
  • 人基因组约有150个磷蛋白磷酸酶基因，蛋白激酶基因约500个。

受体脱敏与重致敏·

  1. 肾上腺素持续占据受体时，$\beta$-肾上腺素能受体激酶 $\beta$ARK/GRK2磷酸化受体胞质侧C端附近的多个Ser。
  2. $\beta$ARK原位于胞质，结合 $G_{s\beta\gamma}$ 后被招募到质膜。
  3. $\beta$-抑制蛋白（$\beta$-arrestin）结合磷酸化受体，阻断受体继续与G蛋白作用。
  4. $\beta$-抑制蛋白募集网格蛋白和AP-2，促进膜内陷及受体内吞。
  5. 小泡中的受体不能接触肾上腺素，随后受体被去磷酸化并返回质膜，恢复敏感性。
  • 人基因组至少有5个不同GRK基因和4个不同抑制蛋白基因。

β-肾上腺素能受体的脱敏


cAMP信号的多样性与定位·

  • 多种激素、生长因子和调节分子使用cAMP，但作用结果取决于

    1. 组织中的受体类型。
    2. 受体偶联的是 $G_s$ 还是 $G_i$。
    3. 该细胞拥有的PKA靶蛋白。

  • 例子

    • 胰高血糖素在脂肪细胞经 $G_s$ 升高cAMP，动员脂肪。
    • ACTH在肾上腺皮质经cAMP/PKA激活合成皮质醇等类固醇所需酶。
    • PKA催化亚基可入核磷酸化CREB，改变cAMP调节基因表达。
    • GHIF/生长抑素经 $G_i$ 抑制腺苷酸环化酶，降低cAMP。
    • $\mathrm{PGE_1}$ 在脂肪组织可经 $G_i$ 降低cAMP，在另一些组织可经 $G_s$ 促进cAMP生成。
    • $\alpha_2$-肾上腺素能受体经 $G_i$ 使肾上腺素降低cAMP。

  • A激酶锚定蛋白（AKAP）

    • 多价、非催化衔接蛋白，一端结合PKA的R亚基，另一端结合专一细胞结构。
    • 可把PKA定位于微管、肌动蛋白丝、离子通道、线粒体或核。
    • 有时把PKA与腺苷酸环化酶、PDE或磷蛋白磷酸酶连接，产生高度局限而短暂的应答。

$G_q$-PLC-$\mathrm{IP_3}$/DAG-$\mathrm{Ca^{2+}}$/PKC通路·

  • 通过本通路起作用的信号包括 $\alpha_1$-肾上腺素能激动剂和毒蕈碱 $M_1$ 型乙酰胆碱等。
  1. 配体结合GPCR，使 $G_q$ 释放GDP并结合GTP。
  2. 活性 $G_q$ 激活质膜中对 $\mathrm{PIP_2}$ 专一的磷脂酶C（PLC）。
  3. PLC水解 $\mathrm{PIP_2}$，产生DAG和水溶性 $\mathrm{IP_3}$。
  4. $\mathrm{IP_3}$ 扩散至内质网，与 $\mathrm{IP_3}$ 门控 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 通道结合并开门。
  5. SERCA泵使内质网 $[\mathrm{Ca^{2+}}]$ 比胞质高几个数量级，开门后 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 迅速进入胞质，使其浓度升至约 $10^{-6}\ \mathrm{mol/L}$。
  6. DAG与 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 协同激活PKC。
  7. PKC的假底物结构域移出底物结合区，酶得以磷酸化靶蛋白的Ser或Thr。
  • PKC有多种同工酶，各有特定组织分布、靶蛋白和作用。
  • 靶蛋白包括细胞骨架蛋白、代谢酶和调节基因表达的核蛋白，因而可影响神经、免疫和细胞分裂。

PLC-IP3-DAG-Ca2+信号通路


$\mathrm{Ca^{2+}}$ 是时空定位的第二信使·

  • 可触发神经元和内分泌细胞胞吐、糖原代谢、肌肉收缩、递质释放及细胞骨架重排。

  • 适合作第二信使的原因

    • 胞质浓度可发生大幅快速变化。
    • 能结合蛋白质中Asp、Glu侧链的负电荷氧，引起蛋白构象变化。

  • 未刺激细胞的胞质 $[\mathrm{Ca{2+}}]<10{-7}\ \mathrm{mol/L}$，比胞外、内质网和线粒体低几个数量级。

  • ER、线粒体和质膜上的钙泵以及胞内可溶性磷酸盐共同维持低胞质钙。

  • 刺激可使胞外钙经质膜通道内流，或使ER、线粒体释放钙。

  • 钙调蛋白（CaM）

    • 148个残基，$M_r=16700$，为酸性蛋白。
    • 含4个高亲和力 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 结合位点。
    • 当胞质钙升至约 $10^{-6}\ \mathrm{mol/L}$ 时结合钙并改变构象，进而调节多种蛋白。
    • 属已知170多种成员的钙结合蛋白家族。

  • E-F手模体

    • 由E、F两段短 $\alpha$ 螺旋和中央 $\beta$ 折叠环构成。
    • $\mathrm{Ca^{2+}}$ 位于中央环形成的口袋中。

钙调蛋白及E-F手结构（上）

钙调蛋白及E-F手结构（下）

  • $\mathrm{Ca^{2+}}$/CaM激活CaM激酶I～IV，后者磷酸化靶酶。
  • CaM也是肌肉磷酸化酶b激酶的调节亚基，使钙既触发消耗ATP的收缩，又促进糖原降解以提供燃料。
  • 钙信号常为数秒尺度的尖峰或波动；恒定的胞外激素浓度也可转为胞内钙尖峰的频率和波幅。
  • 钙从通道处扩散时，因被ER隔离或泵出细胞而衰减，形成局部、短暂信号。
  • 在某些组织中，腺苷酸环化酶和cAMP PDE均受钙刺激，因而钙的时空变化可造成局部、短暂的cAMP变化。

受体酪氨酸激酶·

RTK与胰岛素受体·

  • RTK为质膜受体大家族，结构为
    • 胞外配体结合结构域
    • 单个跨膜螺旋
    • 胞质侧Tyr激酶结构域
  • 胰岛素受体（INSR）和EGFR是原型。
  • INSR结构
    • 由2个胞外 $\alpha$ 亚基和2个跨膜 $\beta$ 亚基组成，是预先形成的 $(\alpha\beta)_2$ 二聚体。
    • $\alpha$ 亚基含胰岛素结合结构域。
    • $\beta$ 亚基胞质C端含Tyr激酶活性。
  • 激活
    1. 一个胰岛素分子结合于二聚体两个单位之间。
    2. 每个 $\beta$ 亚基磷酸化另一个 $\beta$ 亚基C端附近3个关键Tyr。
    3. 自磷酸化使自身抑制序列离开活性部位，受体可磷酸化其他靶蛋白。

胰岛素受体的自磷酸化


IRS-1-Grb2/Sos-Ras-MAPK分支·

  1. 自磷酸化INSR使IRS-1的多个Tyr残基磷酸化。
  2. P-IRS-1成为多蛋白复合体的成核点。
  3. Grb2的SH2结构域结合IRS-1的P-Tyr；Grb2无催化活性，是衔接蛋白。
  4. Grb2的SH3结构域结合Sos富含Pro的区域，把Sos招募到受体复合体。
  5. Sos作为鸟苷酸交换因子（GEF），催化Ras释放GDP并结合GTP。
  6. Ras-GTP激活Raf-1，依次形成Raf-1 → MEK → ERK激酶级联。
  7. MEK和ERK均须Thr与Tyr残基同时被磷酸化才被激活。
  8. ERK进入核内，磷酸化教材所列EIK1等转录因子，调节约100个胰岛素响应基因。
  • Ras是 $M_r=20000$ 的单体小G蛋白；GPCR中的 $G_s/G_i/G_q$ 则为 $\alpha\beta\gamma$ 三聚体。
  • 家族对应
    • ERK = MAPK
    • MEK = MAPKK
    • Raf-1 = MAPKKK
  • 某些胰岛素调节基因参与细胞分裂，因此胰岛素也具有生长因子作用。
  • MAPK级联还介导PDGF、EGF等生长因子的信号，并把信号放大数个数量级。

胰岛素经MAPK级联调节基因表达


IRS-1-PI3K-$\mathrm{PIP_3}$-PKB分支·

  1. PI3K的SH2结构域结合P-IRS-1。
  2. PI3K把膜脂 $\mathrm{PIP_2}$ 转为 $\mathrm{PIP_3}$。
  3. $\mathrm{PIP_3}$ 的多电荷头基在质膜胞质侧募集PKB。
  4. PDK1磷酸化并激活与 $\mathrm{PIP_3}$ 结合的PKB。
  5. PKB磷酸化并使GSK3失活。
  6. 活性、未磷酸化的GSK3原本会磷酸化并钝化糖原合酶；GSK3失活后，肝和肌肉糖原合成增加。
  7. 在肌肉和脂肪组织，PKB还触发网格蛋白辅助的GLUT4由内泡移至质膜，促进葡萄糖吸收。
  • 终止机制：PTEN除去 $\mathrm{PIP_3}$ 第3位磷酸，生成不能结合PKB的 $\mathrm{PIP_2}$。
  • 多种肿瘤中可见PTEN突变，使 $\mathrm{PIP_3}$ 和PKB活性异常升高，形成持续细胞分裂信号。

胰岛素促进糖原合成与GLUT4转位

  • 许多RTK在配体结合后才二聚；INSR在结合胰岛素前已为 $(\alpha\beta)_2$，是一个例外。
  • EGF、PDGF受体也可磷酸化IRS-1，使来自不同受体的信号在IRS-1整合。
  • IRS-1可激活多种含SH2结构域的蛋白，从同一受体分出多条通路。
  • 受体样Tyr磷酸酶可逆转RTK刺激产生的信号。

JAK-STAT通路·

  • EPO是肾产生的165残基蛋白质，调节红细胞形成。
  • EPO受体本身无固有蛋白激酶活性。
  • 通路：
    1. EPO结合受体并使受体二聚。
    2. 二聚受体结合并激活胞质可溶性Tyr激酶JAK。
    3. JAK磷酸化受体胞质结构域的多个Tyr。
    4. STAT5的SH2结构域结合受体P-Tyr，使STAT5被JAK磷酸化。
    5. P-STAT5形成二聚体并暴露核定位序列NLS。
    6. STAT5二聚体入核，诱导红细胞成熟所需基因表达。
  • 活性JAK也可经Grb2触发MAPK级联。
  • Src是另一种能与某些已结合配体的受体缔合的可溶性Tyr激酶。

EPO受体的JAK-STAT通路


通路间通讯·

  • 胰岛素与肾上腺素在许多组织中的代谢效应相反。
  • INSR激酶直接磷酸化 $\beta_2$-肾上腺素能受体胞质尾部2个Tyr。
  • 胰岛素激活的PKB再磷酸化同一区域2个Ser。
  • 4个位点的磷酸化触发网格蛋白辅助的受体内化，降低细胞对肾上腺素的敏感性。
  • $\beta_2$ 受体上的P-Tyr还可成为Grb2的成核点；存在 $\beta_2$ 受体时，胰岛素对ERK的激活增强5～10倍。

胰岛素受体与β2肾上腺素能受体的通讯

鸟苷酸环化酶、cGMP与PKG·

  • 鸟苷酸环化酶催化GTP生成第二信使cGMP。
  • 两类鸟苷酸环化酶
    • 质膜受体鸟苷酸环化酶：胞外结合肽类配体，胞质侧催化生成cGMP。
    • 细胞溶胶鸟苷酸环化酶：紧密结合血红素，由NO激活。
  • PKG
    • 单条多肽，$M_r=80000$，同一分子含调节和催化结构域。
    • 无cGMP时，调节域的假底物占据底物结合裂隙。
    • cGMP结合使假底物移开，PKG得以磷酸化靶蛋白Ser和Thr。

参与信号转导的两类鸟苷酸环化酶

  • ANF通路
    1. 血容量增加使心房伸展，心房细胞释放ANF。
    2. ANF到达肾集合管并激活受体鸟苷酸环化酶。
    3. cGMP升高，促进 $\mathrm{Na^+}$ 及水排泄。
    4. 血容量下降，抵消原来的ANF释放刺激。
    5. 血管平滑肌的ANF受体还可引起血管舒张、增加血流并降低血压。
  • 鸟苷素通路
    • 鸟苷素激活肠上皮的受体鸟苷酸环化酶，调节 $\mathrm{Cl^-}$ 分泌。
    • 教材所称细菌热稳定肽“内毒素”也作用于该受体，使cGMP及 $\mathrm{Cl^-}$ 分泌升高，水重吸收减少并引起腹泻。
  • NO通路
    • NO无需载体穿膜，与细胞溶胶鸟苷酸环化酶的血红素结合并促进cGMP生成。
    • 心脏中PKG刺激离子泵清除胞质 $\mathrm{Ca^{2+}}$，降低收缩力。
    • NO作用短暂，形成后数秒即氧化为硝酸盐或亚硝酸盐；硝基血管舒张剂在数小时内缓慢降解，可持续提供NO。
  • 终止与药物
    • cGMP PDE将cGMP转为无活性的 $5’$-GMP。
    • 西地那非抑制阴茎血管中的PDE同工酶，在适当刺激已升高cGMP后维持其高水平。

门控离子通道·

膜电位与离子流·

  • 可兴奋细胞把外部信号转为膜电位变化并传递，参与神经传导、肌肉收缩、激素分泌、感觉、学习和记忆。
  • 离子通道为 $\mathrm{Na+}$、$\mathrm{K+}$、$\mathrm{Ca{2+}}$、$\mathrm{Cl-}$ 提供受调节的被动跨膜途径。
  • 通道可由配体结合或跨膜电位变化门控。
  • $\mathrm{Na±K+}$-ATP酶每输出3个 $\mathrm{Na^+}$、输入2个 $\mathrm{K^+}$，建立内负外正的极化膜。
  • 典型动物细胞 $V_m=-70\sim-50\ \mathrm{mV}$；动作电位例中静息电位约为 $-60\ \mathrm{mV}$。
离子流 对膜电位的影响
$\mathrm{Na^+}$ 内流 去极化
$\mathrm{Ca^{2+}}$ 内流 去极化，同时可改变胞质钙信号
$\mathrm{Cl^-}$ 外流 去极化
$\mathrm{K^+}$ 外流 超极化
  • 离子自发流动由浓度梯度和电位梯度共同决定。以阳离子由胞外进入胞内为例：

$$ \Delta G=RT\ln\left(\frac{C_{\mathrm{in}}}{C_{\mathrm{out}}}\right)+ZF V_m $$

细胞 $\mathrm{K^+}$ 内/外 $\mathrm{Na^+}$ 内/外 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 内/外 $\mathrm{Cl^-}$ 内/外
乌贼神经元 400/20 50/440 $\leq0.4$/10 40～150/560
蛙肌 124/2.3 10.4/109 $<0.1$/2.1 1.5/78
  • 浓度单位均为 $\mathrm{mmol/L}$。
  • $\mathrm{Na^+}$ 的平衡电位约为 $+70\ \mathrm{mV}$；静息时开放的 $\mathrm{K^+}$ 通道最多，故 $V_m$ 更接近 $\mathrm{K^+}$ 平衡电位 $-98\ \mathrm{mV}$。
  • 动作电位期间流动的 $\mathrm{Na+}$、$\mathrm{K+}$、$\mathrm{Cl^-}$ 相对总量很小，不显著改变其总体浓度。
  • 胞质 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 仅约 $0.1\ \mu\mathrm{mol/L}$，少量内流即可显著改变其浓度。

跨膜电位与离子流


动作电位·

  • 沿轴突传递信号需要3类电压门控通道
    1. $\mathrm{Na^+}$ 通道短暂开启，$\mathrm{Na^+}$ 内流并使膜去极化。
    2. 邻近**$\mathrm{K^+}$ 通道**随后开启，$\mathrm{K^+}$ 外流并复极化。
    3. 去极化波到达轴突末端后，$\mathrm{Ca^{2+}}$ 通道开启，钙内流触发乙酰胆碱胞吐。
  • 乙酰胆碱扩散到突触后神经元或肌细胞，结合受体并打开配体门控通道；$\mathrm{Na+}$、$\mathrm{Ca{2+}}$ 内流使突触后膜去极化。
  • 门控通道可通过改变胞内离子浓度或改变 $V_m$ 两种方式转导信号。

电压门控和配体门控通道在神经元中的作用

  • 电压门控 $\mathrm{Na^+}$ 通道
    • 对 $\mathrm{Na^+}$ 的选择性比对其他离子高100倍以上。
    • 流速超过 $10^7$ 个离子/s。
    • 开启后数毫秒内失活，并保持无活性数毫秒。
    • 每次开启后短暂不应期保证动作电位在生理条件下由胞体向轴突末端传播。
    • 教材同时指出，若人工刺激轴突某一点，动作电位本质上可双向传播；体内因刺激位置及突触单向性而表现为单向。

电压门控 $\mathrm{Na^+}$ 通道的结构·

  • 由单条含1840个残基的大多肽构成。
  • 含4个同源结构域I～IV，每个结构域各有6个跨膜螺旋S1～S6。
  • 每个结构域
    • S4富含带正电Arg，是电压传感器。
    • S6构成激活门。
    • S5与S6之间的连接肽组成 $\mathrm{Na^+}$ 专一孔区。
  • 结构域III、IV之间的胞质肽段构成钝化门。
  • 跨膜电位由约 $-60$ 变至 $+30\ \mathrm{mV}$ 时，S4在膜内移动并触发激活门开启。
  • 球-链模型
    • 通道打开后，被短肽链拴住的“球”结合通道内面并关闭孔道。
    • 链越长，通道开放时间越长。

电压门控Na+通道的组成（A）

电压门控Na+通道的立体结构（B）

电压门控Na+通道的电压感受（C）

电压门控Na+通道的门控变化（D）


烟碱样乙酰胆碱受体·

  • 为配体门控离子通道，介导某些突触和神经肌接头的信号并触发肌肉收缩。

  • 与毒蕈碱样乙酰胆碱受体在结构和功能上均不相同。

  • 乙酰胆碱扩散数 $\mu\mathrm{m}$ 到达突触后细胞并结合受体，使受体构象改变、通道开启。

  • 可通过 $\mathrm{Na+}$、$\mathrm{Ca{2+}}$、$\mathrm{K^+}$，不通过其他阳离子及所有阴离子。

  • $\mathrm{Na^+}$ 通量不可饱和，与胞外 $[\mathrm{Na^+}]$ 成正比，生理条件下约 $2\times10^7$ 个离子/s。

  • 通道开放数秒后由固有定时机制关闭；持续乙酰胆碱存在时也可脱敏，但教材称确切机制尚不清楚。

  • 结构

    • 5个同源亚基组成 $\alpha_2\beta\gamma\delta$ 五聚体，每个 $\alpha$ 亚基有一个乙酰胆碱结合位点。
    • 每个亚基含4个跨膜螺旋M1～M4，M2为两亲螺旋并衬在孔道内。
    • 胞内、外孔口约2 nm，脂双层内的孔道变窄。
    • 关闭时5个M2上的Leu大疏水侧链朝向孔内，限制离子通过。
    • 乙酰胆碱结合使M2轻微扭转，Leu移开、小极性残基朝向孔道，孔径扩大。

乙酰胆碱受体离子通道


其他受体通道与毒素·

  • 亲离子型受体本身就是离子通道；亲代谢型受体通过产生第二信使起作用。
  • 5-羟色胺和谷氨酸开启 $\mathrm{K+}$、$\mathrm{Na+}$、$\mathrm{Ca^{2+}}$ 阳离子通道；甘氨酸开启 $\mathrm{Cl^-}$ 通道。
  • 阳离子通道孔区关键位置含带负电的Glu、Asp；实验中把若干酸性残基换成碱性残基，可把阳离子通道转为阴离子通道。
  • 一个神经元接收多个去极化或超极化输入，只有整合后形成足够大的净去极化才产生动作电位。
  • 乙酰胆碱、甘氨酸、谷氨酸、GABA受体通道由胞外配体门控；cAMP、cGMP、$\mathrm{IP_3}$、$\mathrm{Ca^{2+}}$、ATP可调节另一类参与视、嗅、味觉的通道。
毒素 靶通道
树眼镜蛇毒素 电压门控 $\mathrm{K^+}$ 通道
河豚毒素 电压门控 $\mathrm{Na^+}$ 通道
眼镜蛇毒素 乙酰胆碱受体通道
  • 单个通道每秒可通过约1000万个离子，是强放大器；因此少量高亲和毒素即可产生显著全身效应。

整联蛋白：双向黏着受体·

  • 整联蛋白为 $\alpha\beta$ 异二聚质膜受体，介导细胞-细胞及细胞-胞外基质黏着，并双向传递信息。

  • 哺乳动物基因组编码18种 $\alpha$ 亚基和8种 $\beta$ 亚基；教材称已发现24种不同组合，各有独特功能。

  • 胞外配体包括胶原、血纤蛋白原、纤连蛋白及含Arg-Gly-Asp（RGD）序列的蛋白质。

  • $\alpha$、$\beta$ 亚基短胞质尾与踝蛋白、$\alpha$-辅肌动蛋白、黏着斑蛋白、桩蛋白等相互作用，调节肌动蛋白骨架。

  • 因而可调节细胞形状、活动、极性和分化。

  • 外向内信号

    • 胞外配体结合引起整联蛋白胞外域大幅构象变化。
    • 变化传至 $\alpha$、$\beta$ 胞质尾，改变与胞内蛋白及细胞骨架的作用。

  • 内向外信号

    • 胞内信号使胞外结构域由无亲和力构象转为高亲和力构象。
    • 改变细胞对胞外基质的黏着能力。

整联蛋白的双向信号转导

  • 生理与疾病
    • 参与胚胎发育、凝血、免疫细胞活动、分化、肿瘤生长及有丝分裂。
    • CD18 $\beta$ 亚基突变可致白细胞黏着缺损，白细胞不能穿出血管到感染部位；严重缺乏婴儿常在2岁前死于感染。
    • 血小板整联蛋白 $\alpha_{\mathrm{IIb}}\beta_3$ 使血小板连接损伤部位、其他血小板和血纤蛋白原，形成血块。
    • $\alpha_{\mathrm{IIb}}\beta_3$ 任一亚基突变可致血小板机能不全，小损伤也可过度出血。
    • 替罗非班、埃替非巴肽阻断血小板整联蛋白外部配体位点，减少血块形成，用于治疗或预防心肌梗死。
    • 肿瘤细胞黏着改变和血管发生也受专一整联蛋白调节，整联蛋白因而是抑制肿瘤迁移和再定位的潜在药物靶点。

核内受体信号转导·

  • 类固醇、视黄酸、甲状腺激素和维生素D激素至少有一部分效应通过核内改变基因表达实现。
  • 类固醇疏水、难溶于血，由专一载体蛋白运至靶组织。
  • 经典机制
    1. 激素简单扩散通过质膜并结合核内专一受体。
    2. 无配体的脱配基受体常抑制靶基因转录。
    3. 配体结合引起受体构象变化，使激素-受体复合体结合DNA中的激素应答元件（HRE）。
    4. 在其他转录必需蛋白协助下，复合体改变邻近专一基因的表达。
    5. RNA及蛋白质合成需要时间，完全效应常在数小时至数天后出现。

核内受体调节基因表达的一般机制

  • 受体拮抗药
    • 三苯氧胺与雌激素竞争受体，但其复合体对基因表达影响很小或没有，可减慢或停止激素依赖性乳腺癌残留细胞生长。
    • 米菲司酮/RU486结合孕酮受体，阻断受精卵着床所需的激素作用，因而可作避孕药。
  • 快速非经典效应
    • 某些类固醇效应出现过快，不能由转录和蛋白质合成解释。
    • 教材例：雌激素介导的血管扩张不依赖基因转录，而与类固醇受体诱导胞内cAMP下降有关；可能另有质膜受体机制。

本章名词·

G蛋白｜G protein　⭐真题

G蛋白（G protein）是一类与GTP结合并具有GTP酶活性的信号转导蛋白，通常指杂三聚体G蛋白，由α、β和γ亚基组成。在G蛋白偶联受体（GPCR）被配体激活后，G蛋白α亚基上的GDP被GTP替换，导致α亚基与βγ亚基解离。游离的Gα亚基可激活或抑制下游效应酶（如腺苷酸环化酶），从而改变第二信使（如cAMP）的水平。Gα亚基自身的GTP酶活性将结合的GTP水解为GDP，促使Gα重新与βγ亚基结合而恢复到无活性状态，构成自我限制的分子开关。

级联放大｜cascade amplification　⭐真题

级联放大是指在信号转导过程中，通过酶级联反应将微弱信号逐级放大的机制。一个上游信号分子（如激素）激活一个催化剂，该催化剂再激活多个下游催化剂，经过多步连续激活，最终使初始信号以指数级扩大。例如，若级联包含n步反应，最后一步的产物分子数可达10ⁿ，从而高效触发细胞应答。

G蛋白偶联受体｜G protein-coupled receptor　⭐真题

G蛋白偶联受体是一类具有七跨膜螺旋结构的细胞表面受体，通过杂三聚体G蛋白间接传递信号。配体结合后，受体催化G蛋白上的GDP交换为GTP，导致Gα亚基与Gβγ解离，随后Gα亚基激活或抑制下游效应酶，改变第二信使水平，从而引发细胞应答。

激素｜hormone　⭐真题

激素是由内分泌腺或内分泌细胞合成并分泌的化学信号分子，经体液（如血液）运输至靶组织，与特异性受体结合后，通过信号转导途径引发细胞应答，从而调节机体的生长、发育、代谢、生殖及内环境稳态。

第二信使｜second messenger　⭐真题

第二信使是指在信号转导过程中，由细胞膜受体激活后经效应酶催化产生的胞内信号分子。它们将胞外信号（第一信使）转换为胞内化学信号，通过浓度变化传递并放大信息，进而触发细胞特定应答。典型的第二信使包括cAMP、cGMP、IP₃、DAG和Ca²⁺等，它们分别激活下游蛋白激酶或其他效应蛋白，最终引起细胞代谢、分泌或基因表达等变化。

胰岛素｜insulin

胰岛素是由胰岛β细胞分泌的一种小分子蛋白质激素，相对分子质量约5800，由A链和B链通过两个二硫键共价连接而成。它在体内最初以无活性的单链前体（前胰岛素原）合成，切除信号肽后形成胰岛素原并储存于分泌颗粒。胰岛素与靶细胞膜上的受体结合后，启动Ras-MAPK等蛋白质磷酸化级联反应，调控下游基因转录，参与代谢调节。

信号肽｜signal peptide

在起始密码子后, 有一段编码疏水性氨基酸序列的 RNA 区域, 该氨基酸序列就被称为信号肽序列, 它负责把蛋白质导引到细胞含不同膜结构的亚细胞器内。

整联蛋白｜integrin

整联蛋白是一类由α和β亚基组成的跨膜受体，主要介导细胞与细胞外基质或细胞间的黏附。其β亚基CD18的编码基因发生突变可引起白细胞黏着缺损，导致白细胞无法穿出血管到达感染部位，表明整联蛋白在白细胞迁移和免疫应答中起关键作用。

cAMP应答元件结合蛋白｜cAMP response element-binding protein

cAMP应答元件结合蛋白（CREB）是一种受cAMP信号调控的转录因子，能够与DNA上的cAMP应答元件（CRE）结合，调节下游基因的表达。它通常被cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）磷酸化而激活，参与多种细胞过程，包括代谢、细胞增殖和记忆形成等。

翻译｜translation

指将 mRNA 链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始, 按每 3 个核苷酸代表一个氨基酸的原则, 依次合成一条多肽链的过程。

钙调蛋白｜calmodulin

钙调蛋白（calmodulin, CaM）是一种由148个氨基酸残基组成的酸性多肽链，分子量约16700，具有4个高亲和力的Ca²⁺结合部位。作为细胞内钙离子的主要受体，它参与钙信号转导，当结合Ca²⁺后发生构象改变，从而激活多种靶蛋白，介导多种生理过程。

核定位信号｜nuclear localization signal

核定位信号是蛋白质分子内一段特定的氨基酸序列，通常富含碱性氨基酸（如赖氨酸、精氨酸），能够被核转运受体识别并结合。该信号引导蛋白质通过核孔复合体主动转运进入细胞核，是真核生物蛋白质入核的必要元件。核定位信号的缺失或突变会导致蛋白质在细胞质中滞留，影响其核内功能的发挥。

甲状腺素｜thyroxine

甲状腺素是由甲状腺分泌的碘化酪氨酸衍生物激素，即四碘甲状腺原氨酸（T4），是甲状腺激素的主要活性形式之一。它通过核内受体发挥作用，增加编码关键分解代谢酶的基因表达，加强线粒体氧化磷酸化，促进ATP生成，从而促进组织产能代谢和机体生长、发育。甲状腺素分泌异常可导致甲状腺机能亢进或减退，影响基础代谢率和生长发育。

类二十烷酸激素｜eicosanoid hormone

类二十烷酸激素是由花生四烯酸等二十碳多不饱和脂肪酸衍生的一类局部激素，主要包括前列腺素、血栓素和白三烯等，在合成部位附近发挥旁分泌或自分泌作用，参与炎症、凝血、平滑肌收缩等多种生理或病理过程。

类视黄醇激素｜retinoid hormone

类视黄醇激素是一类疏水性激素，由维生素A衍生而来，通过简单扩散进入靶细胞，并与核内特异性受体结合，形成激素-受体复合物，作用于DNA上的激素应答元件，调控特定基因的转录表达，从而影响发育、分化等生理过程。

酶级联｜enzyme cascade

酶级联是指一个跟信号受体结合的酶被连续激活的反应链，即酶催化酶的生化序列。通过多步酶的依次激活，可将初始信号大幅放大，如经过n步反应后产物分子数可达10^n。这种级联放大机制是信号转导敏感性的重要基础，并常通过负反馈实现精细调节。

前胰岛素原｜preproinsulin

前胰岛素原是胰岛素在胰腺β细胞中合成的无活性单链前体蛋白，其氨基端含有一段信号肽，负责引导新生肽链进入内质网腔并最终进入分泌小泡。在运输过程中，信号肽被蛋白酶切除，前胰岛素原转变为含有三个二硫键的胰岛素原，后者进一步加工为成熟的胰岛素。

肾上腺素｜epinephrine

肾上腺素是一种由肾上腺髓质分泌的儿茶酚胺激素。当生物体面临威胁时，肾上腺素释放并作为“战斗或逃跑”信号，结合靶细胞膜上的肾上腺素能受体（如β受体），通过第二信使系统介导燃料代谢变化，包括加速糖原和脂肪降解，以动员能量。

受体臂｜acceptor arm

受体臂（acceptor arm）是tRNA三叶草形二级结构的一个组成部分，也称氨基酸臂。它由7对碱基构成双螺旋茎，5’端为磷酸基，3’端为CCA-OH。其主要功能是接受活化的氨基酸，在蛋白质合成中起转运氨基酸的作用。

脱敏作用｜desensitization

脱敏作用是指细胞或生物体在持续暴露于激动剂（如激素、神经递质）后，对该激动剂的反应性逐渐减弱或消失的现象。其机制通常涉及受体磷酸化、内吞降解、G蛋白脱偶联或下游信号通路的负反馈调控，以保护细胞免于过度刺激，维持内稳态。

细胞分裂素｜cytokinin

细胞分裂素是一类结构和功能相似的植物激素，与赤霉素等同为重要内源信号分子。它们并非单一物质，而是一组天然和合成类似物的家族，主要参与调控细胞分裂、生长和分化等过程。

腺苷酸环化酶｜adenylate cyclase

腺苷酸环化酶是一种细胞膜上的效应酶，能被刺激性 G 蛋白 (G_s) 的 α 亚基激活，催化 ATP 转化为第二信使 cAMP。在信号转导中，它通过产生 cAMP 将激素等细胞外信号传递至胞内，进而激活 cAMP 依赖型蛋白激酶，引发下游磷酸化级联反应。

信号转导｜signal transduction

信号转导（signal transduction）是指胞外信号（如信号分子和电信号等）被放大并转化为胞内应答的化学过程。其基本过程包括信号与受体相互作用、活化受体通过第二信使或蛋白质活性变化引发靶细胞代谢改变，最终转导结束。信号转导具有专一性，依赖于信号与受体间的精确分子互补及细胞类型特异性；具有敏感性，通过高亲和力、协同性和酶级联放大实现；具有整合性，能接受多种信号产生统一的细胞应答。

信息素｜pheromone

信息素是由昆虫分泌到体外的化学信号物质，极微量即可引起同种其他个体的行为反应，发挥集结、追踪、性引诱等社会性通信作用。其中性信息素（性引诱剂）研究最广泛，由腹部末端生殖孔附近的腺体分泌，可用于害虫预测预报和防治。

性引诱剂｜sex attractant

性引诱剂即性信息素，是由昆虫腹部末端生殖孔附近的分泌腺分泌到体外的一种外激素，极微量就能影响同种昆虫的性行为，起到引诱异性的作用。

血管升压素｜vasopressin

血管升压素又称抗利尿激素，是由下丘脑合成、经垂体后叶贮存和分泌的环状八肽激素，含9个氨基酸残基。其主要功能是调节体内水平衡，促进水在肾集合管的重吸收，使尿量减少，即抗利尿作用；此外还可引起微动脉平滑肌收缩，具有升压效应。

氧化氮｜nitric oxide

氧化氮（NO）是一种非极性气体信号分子，能通过质膜自由扩散进入细胞，参与细胞信号转导过程。

胰岛素原｜proinsulin

胰岛素原（proinsulin）是胰岛素生物合成过程中无活性的单链前体，由前胰岛素原在内质网切除信号肽后生成。它具有三个二硫键，储存于胰岛β细胞的分泌颗粒中，随后经蛋白酶加工可转变为有活性的胰岛素。

胰高血糖素｜glucagon

胰高血糖素是由胰腺胰岛α细胞分泌的一种激素，在血糖稳态调节中发挥重要作用。

植物激素｜phytohormone

植物激素是植物体内合成的一类微量有机物质，能从产生部位运送到作用部位，在很低浓度下调节植物的生长发育过程，如乙烯可引发果实成熟和衰老，油菜素内酯可促进茎伸长并影响细胞壁微纤维定向。

吲哚乙酸｜indoleacetic acid

吲哚乙酸是最早发现的植物生长素，化学本质为吲哚-3-乙酸，主要在茎尖、幼叶等分生组织中合成，能通过极性运输调控细胞伸长、维管分化和顶端优势等过程。

转录｜transcription

是指拷贝出一条与 DNA 链序列完全相同(除了 T→U 之外)的 RNA 单链的过程, 是基因表达的核心步骤。

3,3',5-三碘原氨酸｜3,3',5-triiodothyronine

3,3’,5-三碘原氨酸（triiodothyronine，T3）是由甲状腺分泌的一种甲状腺激素。它通过核内受体发挥作用，促进肝和肌肉等组织的产能代谢，加强线粒体氧化磷酸化，增加ATP生成，从而推动机体生长和发育。T3分泌过多或不足可分别引起甲状腺功能亢进或减退，影响基础代谢率及正常发育。

靶细胞｜target cell

靶细胞是指能够对特定激素或信号分子产生应答的细胞，因其表面或内部存在相应的特异性受体。水溶性激素通过与靶细胞膜上的受体结合，激活胞内信号转导级联；疏水性激素则扩散进入靶细胞，与核内受体结合，调节基因表达。靶细胞的专一性取决于受体分布及下游效应分子的存在。

胞吐｜exocytosis

胞吐是细胞将胞内囊泡中的物质释放到胞外的过程，涉及囊泡与质膜融合，其实现依赖于生物膜的流动性。

保幼激素｜juvenile hormone

保幼激素是由昆虫咽侧体产生并分泌的激素，又称咽侧体激素。其主要功能是调节昆虫的生殖和发育，保持幼虫特性，阻止其变态成蛹，通常在蛹期前停止分泌。利用保幼激素或其类似物可推迟蛹期以增加吐丝量，并有可能成为害虫防治的不孕剂。天然保幼激素的化学本质是类异戊二烯酯，常见类型有保幼激素Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。

Ca2+/钙调蛋白依赖型蛋白激酶｜Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase

Ca2+/钙调蛋白依赖型蛋白激酶是一类由Ca2+/钙调蛋白复合物激活的蛋白激酶，属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族。当胞内Ca2+浓度升高时，Ca2+与钙调蛋白结合，该复合物与激酶结合并触发其构象改变，从而激活激酶活性。激活后可将底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，参与多种Ca2+介导的细胞信号转导过程。

Ca2+结合蛋白质家族｜Ca2+-binding protein family

Ca2+结合蛋白质家族是一类能够与钙离子（Ca2+）特异性结合的蛋白质。它们通过富含天冬氨酸和谷氨酸残基侧链羧基的多个负电荷氧与Ca2+配位，从而引发蛋白质构象改变。这类蛋白质是钙信号转导的关键组分，钙调蛋白（CaM）即为典型代表，具有多个高亲和力的Ca2+结合部位，介导多种细胞生理应答。

cAMP依赖型蛋白激酶｜cAMP-dependent protein kinase

cAMP依赖型蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase，又称蛋白激酶A或PKA）是一类胞内信使依赖性蛋白激酶，属于蛋白激酶家族中根据是否有调节物分类的信使依赖性蛋白激酶。它由第二信使cAMP通过别构作用激活，进而催化靶蛋白上特定的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，改变靶酶活性，参与信号转导级联放大过程。

cGMP依赖型蛋白激酶｜cGMP-dependent protein kinase

cGMP依赖型蛋白激酶（cGMP-dependent protein kinase, PKG）是一类被第二信使环鸟苷酸（cGMP）激活的蛋白激酶，属于信使依赖性蛋白激酶家族。它通过催化底物蛋白质的磷酸化，介导cGMP在动物体内的多种生物学作用。

呆小症｜cretinism

呆小症是由于小儿时期甲状腺机能不全或缺碘导致甲状腺激素合成不足所引起的疾病，主要表现为身材矮小、智力低下和性发育不成熟。与生长激素缺乏导致的侏儒症不同，呆小症患者智力发育受损。及早给予甲状腺激素治疗可促使恢复正常发育。

第一信使｜first messenger

第一信使是指细胞外能与靶细胞受体结合并触发信号转导过程的化学信号分子，如激素。第一信使本身不进入细胞，而是通过激活细胞膜上的受体，诱发细胞内产生第二信使，从而将信号传递并放大，最终引起细胞代谢或功能的改变。

电荷中继网｜charge relay network

电荷中继网是胰凝乳蛋白酶等丝氨酸蛋白酶活性部位中由天冬氨酸、组氨酸和丝氨酸残基（如Asp102、His57、Ser195）构成的催化三联体，通过氢键网络协同传递电荷，促进亲核催化和广义碱催化，高效水解肽键。

电压门控离子通道｜voltage-gated ion channel

电压门控离子通道是一类跨膜蛋白，其开放与关闭受膜电位变化调控，允许特定离子顺电化学梯度跨膜流动，产生和传导电信号，是可兴奋细胞功能活动的基础。

负反馈｜negative feedback

负反馈是指在一个调控系统中，终产物或输出信号能抑制上游关键步骤的活性，从而防止产物过量积累或信号过度放大。在代谢途径中，终产物常反馈抑制催化第一步反应的酶（如CTP抑制ATCase）；在内分泌调节中，下游激素（如皮质醇）通过抑制下丘脑释放因子来减少自身合成，形成负反馈环以维持激素水平的相对稳定。

G蛋白偶联受体激酶｜G protein-coupled receptor kinase

G蛋白偶联受体激酶是一类特异性磷酸化活化态G蛋白偶联受体的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通过促使受体与阻遏蛋白结合而介导受体脱敏和內化，在终止G蛋白偶联受体信号转导中起关键作用。

钙黏着蛋白｜cadherin

钙黏着蛋白（cadherin）是一类依赖Ca²⁺的细胞黏附分子，通过胞外结构域的同嗜性相互作用介导细胞间的黏附，在胚胎发育和组织维持中发挥关键作用。

睾酮｜testosterone

睾酮是由睾丸间质细胞分泌的主要雄激素，是体内最重要的雄激素。它在青春起始期促进性器官发育、精子生成和第二性征的出现，并能增强基础代谢、影响行为，是男女性欲的基础。其代谢产物如雄酮等也属雄激素，但活性远低于睾酮。

共同受体｜coreceptor

共同受体（coreceptor）是一类在细胞表面与主要受体协同作用的膜蛋白，本身通常不直接具备信号转导功能，但通过与配体结合或稳定受体‒配体复合物，协助主要受体识别信号分子，或增强信号转导的专一性和效率。

共同途径｜common pathway

共同途径是凝血过程中内源性和外源性两条凝血途径汇合于因子X之后的最终阶段。该途径从因子X被激活为Xa开始，在因子V和钙离子等辅助因子参与下，将凝血酶原（因子II）激活为凝血酶，随后凝血酶催化纤维蛋白原转化为纤维蛋白，从而形成血凝块，实现止血。

核内受体｜nuclear receptor

核内受体是一类存在于细胞核内的受体蛋白，其配体通常为疏水性激素（如雌激素、孕酮、皮质醇等）。未结合配体时，该受体常抑制靶基因转录；激素通过扩散进入靶细胞后与受体结合，引发受体构象改变，使其获得与DNA中特定序列——激素应答元件结合的能力。结合后，受体-激素复合物作为转录调节因子，在其他蛋白协助下激活邻近基因的表达，最终通过改变RNA和蛋白质合成产生缓慢但持久的生物学效应。

激动剂｜agonist

激动剂是指能够与受体结合并模拟其天然配体效应的结构类似物。它通过占据受体的结合位点，引发与天然配体相似的细胞信号转导，从而激活下游生理反应。在某些情况下，合成的激动剂可比天然配体具有更高的亲和力。

激动素｜kinetin

激动素是一种嘌呤类植物激素，化学结构为N6-呋喃甲基腺嘌呤。

激素应答元件｜hormone response element

激素应答元件是存在于DNA中的专一调节序列，能被激素-核受体复合物特异性识别并结合。固醇类激素进入靶细胞后与核受体结合，引发受体构象改变，使其获得与激素应答元件结合的能力。该复合物结合后，在其他蛋白质协助下调节邻近基因的转录表达，从而改变基因表达水平。

甲状腺机能减退｜hypothyroidism

甲状腺机能减退是指甲状腺分泌的甲状腺激素（T4和T3）不足，导致基础代谢率下降、产能量减少的病理状态。患者表现为生长和发育受阻，精神和智力发育迟缓，生殖器官发育受影响。小儿时期可致呆小症，成人缺碘可出现黏液性水肿症状。

甲状腺机能亢进｜hyperthyroidism

甲状腺机能亢进是由于血液中甲状腺激素(T3和T4)过多所致的一种内分泌失调状态，患者基础代谢率显著升高，临床表现为身体消瘦、神经紧张、心跳加快、出汗、颤抖及眼球突出等症状。

甲状腺激素｜thyroid hormone

甲状腺激素是甲状腺分泌的含碘激素，主要包括三碘甲腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4），化学本质为碘代酪氨酸衍生物。它通过核内受体增加编码分解代谢酶的基因表达，加强线粒体氧化磷酸化，增加ATP生成，从而促进组织特别是肝和肌肉的产能代谢，并促进机体的生长和发育。分泌异常时，甲亢导致基础代谢率升高、消瘦等，甲减则基础代谢率下降、生长发育受阻，小儿缺乏可致呆小症。

甲状腺球蛋白｜thyroglobulin

甲状腺球蛋白是甲状腺滤泡上皮细胞合成的一种大分子糖蛋白，是甲状腺激素（T₃和T₄）生物合成的前体物质。其分子中含有多个酪氨酸残基，可在过氧化物酶催化下碘化并偶联形成甲状腺激素，储存于滤泡腔内，经胞饮和蛋白酶水解后释放出游离激素。

拮抗剂｜antagonist

拮抗剂是一类能与受体结合但不触发正常信号效应的结构类似物，通过占据受体位点阻断激动剂（包括内源性配体）的作用，从而抑制细胞应答。

巨人症｜gigantism

巨人症是儿童时期因生长激素分泌过多导致的身材过度生长,表现为体型异常高大,但身体各部分比例协调。

LDL受体｜LDL receptor

LDL受体是细胞表面识别并内吞低密度脂蛋白（LDL）的膜蛋白，负责介导胆固醇的胞内递送，对维持脂质代谢稳态起关键作用。

MAPK级联｜MAPK cascade

MAPK级联是由三种蛋白激酶（MAPKKK、MAPKK、MAPK）依次磷酸化激活的胞内信号转导模块。MAPKKK（如Raf-1）首先被上游信号激活，随后磷酸化激活MAPKK（如MEK），后者再磷酸化激活MAPK（如ERK）。活化的MAPK进入细胞核磷酸化转录因子，从而调控特定基因的表达。该级联具有信号放大作用，是激素与生长因子调控细胞增殖、分化等过程的关键通路。

米菲司酮｜mifepristone

米菲司酮是一种合成类固醇化合物，作为孕酮受体的拮抗剂。它通过与孕酮竞争结合核内受体，阻断孕酮对靶基因的调控，从而拮抗孕酮的生理效应。临床上主要用于终止早期妊娠。

模块性｜modularity

模块性是指蛋白质特别是支架蛋白质所具有的一种结构组织特性，即蛋白质由多个结构和功能上相对独立的模块组成。每个模块是蛋白质中的特定结构部分（如结构域或其次级结构），能通过蛋白质-蛋白质相互作用识别并结合其他蛋白质中的特定结构元件。这种模块化组织使得支架蛋白质可以同时结合多种不同蛋白质，进而组装成多蛋白复合体，在信号转导中发挥支架作用。

NO合酶｜NO synthase

NO合酶是一氧化氮合酶，催化一氧化氮（NO）生成的酶。

脑下垂体｜pituitary gland

脑下垂体是位于脑底部的重要内分泌腺，分为腺垂体和神经垂体两部分。腺垂体分泌多种蛋白质或多肽激素，如生长激素、促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、催乳激素和促卵泡激素等，参与生长、代谢及靶腺调控。神经垂体则贮存并释放下丘脑合成的催产素和升压素。垂体分泌活动受下丘脑释放因子和抑制因子的调节。

脑激素｜brain hormone

脑激素是昆虫前脑神经细胞分泌的一类促激素，化学本质可能为多肽或蛋白质，其主要功能是促进前胸腺释放蜕皮激素。

内分泌｜endocrine

内分泌是由内分泌腺或内分泌细胞合成并分泌激素，通过体液（如血液）传递至靶组织，对机体生长、代谢、内环境稳态等生理活动进行整体性调节的系统。激素作为化学信使，经与靶细胞受体特异性结合，引发细胞信号转导和应答。其调节常以分级调控（如下丘脑-垂体-靶腺轴）和负反馈机制实现精确控制，并与神经系统协同维持机体的协调统一。

内分泌腺｜endocrine gland

内分泌腺是指能合成和分泌激素的一类腺体或细胞，激素通过体液运输至靶组织发挥调节作用。主要包括下丘脑、垂体、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺、胰岛等，其分泌的激素化学本质多样，如多肽、蛋白质、类固醇等，功能涉及生长、代谢、水盐平衡和应激应答等。

内激素｜endohormone

内激素是由生物体内分泌细胞或腺体分泌的激素，通过体液运输，作用于自身靶细胞，调节生长、发育、变态等生理过程。例如昆虫的脑激素促进前胸腺释放蜕皮激素，保幼激素保持幼虫特性并阻止变态。它与外激素不同，不作用于其他个体，仅在自身体内起信号转导作用。

黏着受体｜adhesion receptor

黏着受体是位于质膜上的一类受体，能与胞外基质中的大分子组分（如胶原蛋白）相互作用，将信号传递给细胞骨架系统，从而调节细胞迁移或与胞外基质的黏着。

鸟苷酸环化酶｜guanylate cyclase

鸟苷酸环化酶是一类受体酶，被激活后能催化GTP转化为第二信使鸟苷酸3’,5’-环单磷酸（cGMP）。cGMP的许多生理效应由cGMP依赖型蛋白激酶G（PKG）介导。

旁分泌｜paracrine

旁分泌（paracrine）是一种细胞间通讯方式，分泌的信号分子（如生长因子、前列腺素等）经组织液扩散后，作用于邻近的靶细胞，而不进入血液循环，故作用范围局限、持续时间较短，在发育、免疫应答及局部稳态调节中发挥重要作用。

皮质醇｜cortisol

皮质醇是由肾上腺皮质分泌的一种糖皮质激素，属于类固醇激素。它主要通过血液循环与载体蛋白结合运输，进入靶细胞后与核受体结合，调控基因表达，从而促进肝细胞糖异生，增加肝糖原贮备，维持血糖浓度相对稳定，并影响脂肪和蛋白质代谢。皮质醇能提高机体对感染、中毒等有害刺激的耐受能力，是下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴终产物，受促肾上腺皮质激素调控，并通过负反馈抑制上游激素的释放。

皮质酮｜corticosterone

皮质酮是由肾上腺皮质分泌的一种糖皮质激素，属类固醇激素。它主要参与糖代谢调节，促进肝细胞糖异生以增加肝糖原贮备，维持血糖浓度相对稳定，并能提高机体对感染、中毒等有害刺激的耐受能力。皮质酮通过与靶细胞核内受体结合，引发基因表达和代谢改变而发挥效应。

亲和力｜affinity

亲和力是受体与配体之间结合的强度，通常用解离常数Kd衡量，Kd值越小亲和力越高。高亲和力使受体能检出皮摩尔级浓度的信号分子，是信号转导高度敏感性的基础之一。

去甲肾上腺素｜norepinephrine

去甲肾上腺素是肾上腺髓质合成和分泌的一种儿茶酚胺激素，在结构上与儿茶酚相关，体内由酪氨酸合成。它能结合肾上腺素能受体，作为激动剂发挥信使作用，参与应激反应等生理过程。

醛固酮｜aldosterone

醛固酮是由肾上腺皮质分泌的一种盐皮质激素，属于类固醇激素。它主要调节体内的水盐代谢，通过影响肾脏对钠离子和钾离子的转运，维持电解质平衡和体液容量。作为类固醇激素，醛固酮经血液循环运输至靶组织，进入细胞后与核受体结合，调控基因表达，从而发挥其生理效应。

人生长激素｜human growth hormone

人生长激素是垂体前叶分泌的一种肽类激素，分子量约21500，由191个氨基酸残基组成。其主要功能是促进骨骼和肌肉的生长发育，对机体生长至关重要。该激素具有种属特异性，除灵长类外，其他哺乳动物的生长激素对人无效。其三维结构属于全α蛋白质，形成四螺旋束。

Scatchard分析｜Scatchard analysis

Scatchard分析是一种定量研究受体-配体相互作用的作图分析法。通过以结合配体浓度与游离配体浓度的比值对结合配体浓度作图，可同时求得受体对配体的亲和力（如解离常数）和受体分子的结合位点数目。该方法假定结合位点独立且等价，当受体为别构蛋白时，图形会偏离线性，类似于酶动力学中的Lineweaver-Burk作图。

SH2模块｜SH2 module

SH2模块（Src同源2模块）是真核细胞信号转导蛋白中约100个氨基酸残基组成的保守结构域，能专一识别并结合含磷酸化酪氨酸残基的序列。它常见于支架蛋白或衔接蛋白中，通过介导蛋白质间的相互作用，参与组装多蛋白复合体，从而整合与传递胞内信号。

三碘甲状原氨酸｜triiodothyronine

三碘甲状原氨酸（T3）是甲状腺激素的主要活性形式之一，由甲状腺分泌。它通过核内受体增加编码分解代谢酶的基因表达，加强线粒体氧化磷酸化，促进ATP生成，从而调节基础代谢并促进机体生长与发育。其分泌不足或过多可分别导致甲状腺机能减退或亢进，影响代谢、生长和精神智力发育。

三聚体G蛋白｜trimeric G protein

三聚体G蛋白是G蛋白偶联受体信号转导途径中的关键分子开关，由α、β和γ三个亚基组成。在静息状态下，α亚基结合GDP并与βγ二聚体缔合成无活性的杂三聚体。配体激活受体后，催化α亚基上的GDP置换为GTP，导致α亚基与βγ解离，GTP-α亚基进而激活或抑制下游效应酶如腺苷酸环化酶。α亚基固有的GTP酶活性可将GTP水解为GDP，使α亚基重新与βγ结合，信号终止。

神经递质｜neurotransmitter

神经递质是由突触前神经元释放的一类化学信号分子，扩散跨过突触间隙后与突触后膜上的特异受体结合，进而触发离子通道开放或细胞内信号转导，从而实现神经信号在细胞间的传递。

神经激素｜neurohormone

神经激素是由神经细胞合成并分泌进入血液循环的激素，如下丘脑神经元合成的催产素和血管升压素，经轴突运输至垂体后叶释放，直接作用于靶组织。

生长激素｜growth hormone

生长激素（growth hormone）是由腺垂体分泌的蛋白质激素，含191个氨基酸残基。其主要功能是促进骨骼与肌肉的生长发育，并参与代谢调节。生长激素具有种属特异性，除灵长类外，其他哺乳动物的生长激素对人体无效。儿童时期分泌不足可致侏儒症，分泌过多则引起巨人症；成人分泌过多可导致肢端肥大症。

生长素｜auxin

生长素是一类重要的植物激素，化学本质主要是吲哚乙酸（IAA）等小分子有机酸，主要生理功能是促进细胞的伸长生长，并参与顶端优势、向性运动、果实发育等调控过程。

生长抑素｜somatostatin

生长抑素（somatostatin）是由下丘脑和胰岛δ细胞产生的一种多肽激素。作为抑制因子，它可抑制腺垂体分泌多种激素。在胰腺中，由δ细胞分泌的生长抑素参与调节胰岛内分泌功能。

生育三烯酚｜tocotrienol

生育三烯酚是维生素E家族的一类脂溶性化合物，化学结构类似生育酚，但含不饱和类异戊二烯侧链，具有抗氧化活性，可清除自由基以保护生物膜。

受体｜receptor

受体是能与信号分子（配体）特异性结合的蛋白质，具有高度的亲和力和专一性。受体与配体的相互作用通过非共价力介导，并常引起受体构象改变，从而触发下游信号转导。它不仅作为信号转导器，还作为信号放大器，通过级联反应放大信号。受体可位于细胞膜或细胞内，介导对激素、神经递质等多种信号的应答。

受体酪氨酸激酶｜receptor tyrosine kinase

受体酪氨酸激酶是一类位于质膜的受体，本身即具有酪氨酸激酶活性。当配体结合后，该受体通过小G蛋白Ras激活下游蛋白激酶级联（Raf-1、MEK、ERK），最终活化的ERK进入细胞核磷酸化转录因子，从而调控特定基因的转录与表达。

受体鸟苷酸环化酶｜receptor guanylyl cyclase

受体鸟苷酸环化酶是一类具有酶活性的质膜受体，其胞质侧结构域具有鸟苷酸环化酶活性。被激活后，它催化GTP转变为第二信使cGMP。cGMP在动物体内主要通过激活cGMP依赖型蛋白激酶（蛋白激酶G）发挥作用，后者磷酸化靶蛋白，从而改变细胞活性。

肽激素｜peptide hormone

肽激素是一类由氨基酸通过肽键连接而成的激素，化学本质为多肽或蛋白质。它们多为水溶性，不能自由穿过细胞膜，需与靶细胞表面的跨膜受体结合，触发受体构象变化，进而激活胞内信号转导级联反应，产生第二信使并放大信号，最终调控细胞代谢与功能。常见的肽激素包括胰岛素、生长激素和促胰液素等。

糖皮质激素｜glucocorticoid

糖皮质激素是由肾上腺皮质分泌的一类类固醇激素，主要包括皮质醇、皮质酮和可的松。其主要功能是调节糖代谢，促进肝细胞糖异生以增加肝糖原储备并维持血糖稳定，同时也影响脂肪和蛋白质代谢。此外，糖皮质激素可提高机体对多种有害刺激的耐受能力，具有抗炎、抗过敏等药理作用。它们通过进入靶细胞与核受体结合，调节特定基因表达而发挥效应。

蜕皮激素｜ecdysone

蜕皮激素是由昆虫前胸腺分泌的一类类固醇激素，分泌受脑激素的促进。其主要功能是控制昆虫的变态过程，促进幼虫蜕皮、化蛹及羽化为成虫。蜕皮激素的作用机制类似于哺乳动物类固醇激素，通过直接调控基因转录、促进组织中RNA的合成来发挥效应。已知天然蜕皮激素主要有α-蜕皮激素和β-蜕皮激素等，某些植物中也含有蜕皮激素类似物。

脱落酸｜abscisic acid

脱落酸是一种植物激素，与乙烯等协同作用，促进离层形成，参与器官脱落等过程。

脱氢表雄酮｜dehydroepiandrosterone

脱氢表雄酮是由肾上腺皮质分泌的一种雄激素，其生物活性较睾酮弱得多，属于性激素。

外激素｜pheromone

外激素（pheromone），又称信息素，是由昆虫分泌到体外的化学物质，极微量即可影响同种昆虫的行为，如集结、追踪和性引诱等，在昆虫群体中起社会语言作用。其中性信息素研究最多，由腹部末端生殖孔附近的分泌腺释放，已鉴定多种昆虫的化学结构，用于害虫预测预报和防治。

下丘脑｜hypothalamus

下丘脑是重要的内分泌腺，可分泌多种多肽类释放因子和抑制因子，通过调控腺垂体相应激素的释放，间接影响下游内分泌腺的功能，是神经-体液调节的关键整合中枢。

下丘脑激素｜hypothalamic hormone

下丘脑激素是由下丘脑分泌的一类多肽激素，主要包括释放因子和抑制因子，分别促进或抑制腺垂体相应激素的分泌。它们作为神经内分泌信号分子，参与下丘脑-垂体-靶腺轴的级联调节，通过负反馈机制维持激素水平的稳态。

心房钠泵因子｜atrial natriuretic factor

心房钠泵因子即心房钠尿肽（atrial natriuretic peptide, ANP），是一种由心房肌细胞分泌的肽类激素，具有强大的利钠、利尿和舒张血管效应，参与调节机体水盐平衡和血压稳态。

心房肽｜atrial natriuretic peptide

心房肽是由心房肌细胞分泌的肽类激素，通过与受体鸟苷酸环化酶结合，提高细胞内cGMP浓度，从而发挥利钠、利尿和扩张血管等生理功能。

心绞痛｜angina pectoris

心绞痛是由于冠状动脉供血不足，导致心肌急剧、暂时缺血缺氧所引起的临床综合征，以发作性胸痛为主要表现，常见原因为冠状动脉粥样硬化。

信号分子｜signaling molecule

信号分子是指携带信息并在细胞间传递信号的化学物质，如激素、生长因子和神经递质等。它们作为靶细胞受体的专一配体，通过高度亲和的互补结合，触发下游信号转导级联反应，将胞外信号转化为胞内应答。

信号转导机制｜signal transduction mechanism

信号转导机制是指细胞将胞外信号（如激素、生长因子等）转化为胞内应答的化学过程。该过程遵循共同的基本框架：信号与受体专一结合，活化的受体通过产生第二信使或改变蛋白质活性传递信号，最终引起细胞代谢或基因表达变化，并适时终止。其关键特点包括由信号与受体间的精确分子互补实现的专一性，通过受体高亲和力、协同结合及酶级联放大效应达到的高敏感性，以及多条信号途径间的整合作用以维持细胞整体稳态。

信号转导级联｜signaling cascade

信号转导级联是指在信号转导过程中，一系列酶依次被激活的反应链，通常由蛋白激酶构成，每个激酶通过磷酸化激活下游激酶，从而对胞外信号产生放大效应。

信号转导器｜signal transducer

信号转导器是指在细胞信号转导过程中负责传递或放大信号的分子，主要是蛋白质，如各种蛋白激酶。它们位于受体下游，通过磷酸化等机制激活后续靶分子，形成级联放大效应。信号转导器是信号转导通路的核心环节，能够将胞外信号转化为胞内应答。

性激素｜sex hormone

性激素是影响性发育、性行为和生殖及相关非生殖功能的一类类固醇激素。主要包括雄激素（如睾酮）、雌激素（如雌二醇）和孕激素（如孕酮）。它们通过血流经载体蛋白运输至靶组织，进入细胞与核受体结合，作为激素-受体复合物与DNA上的激素应答元件相互作用，调节特定基因表达，从而引发代谢和生理变化。雄激素促进性器官发育、精子生成和第二性征出现，并影响基础代谢与行为。

性信息素｜sex pheromone

性信息素是昆虫分泌的一种外激素，极微量即可通过空气传播，引诱同种异性个体前来交配，发挥着性引诱剂的作用。它由昆虫腹部末端生殖孔附近的分泌腺产生并释放到体外，是昆虫化学通讯的重要信号分子。性信息素在害虫预测预报和防治中具有应用前景。

雄激素｜androgen

雄激素是一类主要由睾丸间质细胞分泌的性激素，肾上腺也可少量产生，其中睾酮是体内最重要且活性最高的雄激素，其代谢产物雄酮及脱氢表雄酮、雄烯二酮等活性较低。雄激素的关键功能是在青春期促进性器官发育、精子生成及第二性征（如面部长须、喉结突出、骨骼肌发育）的出现，同时能增强基础代谢，并作为男女性欲的基础影响性行为。

雄酮｜androsterone

雄酮是睾酮在体内的主要代谢产物，属于雄激素，但其生物活性远低于睾酮。

烟碱样乙酰胆碱受体｜nicotinic acetylcholine receptor

烟碱样乙酰胆碱受体是一种配体门控离子通道，属于乙酰胆碱受体亚型，对烟碱敏感。它位于突触后膜或肌细胞膜，当乙酰胆碱结合后，受体变构使通道开放，选择性允许Na⁺、Ca²⁺和K⁺通过，引发膜去极化。在神经肌肉接头，该受体介导电信号传递，触发肌肉收缩。Na⁺的内流不可饱和且快速。

盐皮质激素｜mineralocorticoid

盐皮质激素是由肾上腺皮质分泌的一类类固醇激素，以醛固酮为代表。它们主要影响盐代谢，调节血液中电解质（如Na⁺、K⁺）的平衡，从而控制水盐代谢。这类激素通过血液在蛋白质载体上运输，进入靶细胞后与核受体结合，引发基因表达和代谢变化。

氧化氮激素｜nitric oxide hormone

氧化氮（NO）是一种非极性气体类激素，能自由通过质膜进入细胞，属于可跨膜扩散的信号分子，参与细胞间通讯与信号转导。

胰岛素过高｜hyperinsulinemia

胰岛素过高（hyperinsulinemia）是指血液中胰岛素浓度异常升高的状态，常因胰岛素抵抗或β细胞功能紊乱导致代偿性分泌增多，可能引起低血糖或代谢紊乱。

玉米素｜zeatin

玉米素是一种天然的植物激素，化学上为N⁶-异戊烯腺嘌呤，属于嘌呤类衍生物。

乙烯利｜ethephon

乙烯利是一种人工合成的植物生长调节剂，化学名称为2-氯乙基膦酸。它被植物吸收后能在体内释放乙烯，从而发挥与乙烯相似的生理作用，如促进果实成熟，目前已应用于香蕉、柿子等果实的催熟。

孕激素｜progestogen

孕激素是由卵巢和胎盘分泌的一类性激素，其主要成员是孕酮（也称黄体酮），参与生殖功能的调节。

孕酮｜progesterone

孕酮是由卵巢和胎盘分泌的一种孕激素，也称黄体酮，属于类固醇激素，疏水，需载体蛋白转运，以扩散方式进入靶细胞，与核受体结合后调节靶基因转录。

质膜门控离子通道｜plasma membrane gated ion channel

质膜门控离子通道是位于细胞质膜上的跨膜蛋白孔道，通过响应特定刺激（如配体结合）而开放或关闭，介导离子顺电化学梯度跨膜流动。离子流动产生膜电位变化，是可兴奋细胞电信号产生和传播的基础。例如，烟碱样乙酰胆碱受体是一种配体门控离子通道，与乙酰胆碱结合后开放，允许Na⁺、Ca²⁺、K⁺通过，使质膜去极化，从而触发下游生理反应。

抑制性G蛋白｜inhibitory G protein

抑制性G蛋白（inhibitory G protein，Gi）是一种异三聚体G蛋白，通过与被激活的抑制型G蛋白偶联受体结合，其α亚基抑制腺苷酸环化酶活性，降低胞内cAMP浓度，从而对信号转导进行负调控，并参与多种信号的整合。

侏儒症｜dwarfism

侏儒症是由于儿童时期生长激素分泌不足引起的生长发育障碍，表现为生长停滞、身材矮小，但智力发育正常，身体各部分比例尚协调，与呆小症的智力低下不同。

整合｜integration

整合是信号转导系统的一个特点，指系统接受多种信号并产生适合细胞或生物体需要的统一应答的能力。不同的信号途径在多个水平上相互转换，形成复杂的“对话”（信息交流），以维持细胞和生物体的内稳态。

自分泌｜autocrine

自分泌（autocrine）是指细胞分泌的信号分子作用于该细胞自身或同类型细胞表面受体，从而调节自身功能的一种信号传递方式。