細胞內穩態是由幾個關鍵代謝途徑的協調活動調節。這些過程包括碳水化合物代謝、脂質代謝、谷氨酰胺代謝和核苷酸代謝，它們維持細胞的能量狀態，并提供必要的成分以確保細胞正常功能。反過來，這些代謝途徑中的許多是由細胞外信號轉導調節的。例如，胰島素通過其同源受體作為主要激素，控制關鍵的能量功能，如葡萄糖和脂質代謝。

碳水化合物代謝

碳水化合物代謝包括所有負責碳水化合物（由碳、氫和氧組成的分子（CHO））形成、分解和相互轉化的生化過程，以確保向活細胞持續供應能量。

l葡萄糖是代謝的主要底物，它被小腸吸收到血液中，并循環到身體的所有組織中，在這些組織中，葡萄糖的吸收受到胰島素信號的調節，因此提供了個人日常所需的大部分能量。

l葡萄糖通過糖酵解進一步分解為丙酮酸，生成凈三磷酸腺苷（ATP），這是活細胞的重要能量來源。

l它主要通過肝臟和骨骼肌中的糖原生成轉化為多糖糖原，在那里它被用作緊急燃料儲備，隨后通過糖原分解釋放為游離葡萄糖。

圖1 α-淀粉酶免疫組化染色

胰島素信號傳導

胰島素是控制關鍵能量功能的主要激素，包括葡萄糖和脂質代謝。

l胰島素結合并激活胰島素受體酪氨酸激酶，主要通過PI3K/AKT和ERK1/2途徑啟動下游信號轉導，隨后磷酸化和底物連接的招募，包括IRS蛋白家族。

l通過刺激脂肪和肌肉細胞攝取葡萄糖和減少肝臟中的葡萄糖合成來維持葡萄糖穩態。

l胰腺中的胰島素分泌受血糖水平的調節。

圖2脂質代謝

脂質代謝

脂質代謝包括合成或降解脂質的生物過程，脂質是一類有機化合物，包括脂肪酸或其衍生物，不溶于水，但可溶于有機溶劑。

l 脂質是細胞膜等關鍵細胞結構的基石，在許多細胞信號網絡中發揮作用，是用于支持細胞功能的能量豐富的燃料來源。

l 被稱為甘油三酯的復雜脂類在口腔和小腸消化過程中被稱為脂肪酶的酶分解，并通過脂蛋白在血液中運輸。

l 脂肪酸既是細胞的能量來源，也是能量儲存單位。脂肪酸在脂肪酸合成酶的催化下，由乙酰輔酶A和NADPH在細胞質中合成，并代謝成磷脂。磷脂是細胞膜的主要成分，在細胞信號轉導通路中發揮作用。

圖3磷酸乙酰輔酶a羧化酶IHC

圖4脂肪酸合酶（綠色）和肌動蛋白（紅色）IF

谷氨酸代謝

氨基酸谷氨酰胺是細胞快速增殖的重要代謝燃料。
l谷氨酰胺是血液循環和細胞內庫中含量最多的游離氨基酸。

l作為底物，以滿足不斷增長的需求ATP，生物合成前體和還原劑在分裂細胞。

l特定的氨基酸轉運體允許谷氨酰胺進入細胞，然后在線粒體中轉化為谷氨酸，這是TCA循環中間產物α酮戊二酸的前體。

l癌細胞通常依賴谷氨酰胺代謝來滿足其增加的能量需求。

圖5核苷酸代謝

核苷酸代謝

核苷酸代謝是合成和降解核酸、DNA和RNA的基本構件所必需的一系列生化反應。
l嘌呤(腺嘌呤和鳥嘌呤)和嘧啶(胞苷、尿苷和胸苷)是核苷酸的兩大類。所有核苷酸都由戊糖和磷酸基組成，但嘌呤和嘧啶的氮基大小不同。
l三磷酸核苷（ATP, GTP, CTP和UTP）形式的核苷酸作為許多細胞功能所需的化學能的存儲，包括氨基酸和蛋白質合成，細胞遷移和分裂，這些能量通過去除磷酸鹽而釋放。

l環核苷酸cGMP和cAMP在許多細胞信號級聯中起關鍵的第二信使作用，這些信號級聯被一類稱為環核苷酸磷酸二酯酶的酶修飾。

圖6 CNPase（綠色）和α/β鞘綠色蛋白（Syn205）（紅色）IF

阿拉丁相關產品