细胞内稳态是由几个关键代谢途径的协调活动调节。这些过程包括碳水化合物代谢、脂质代谢、谷氨酰胺代谢和核苷酸代谢，它们维持细胞的能量状态，并提供必要的成分以确保细胞正常功能。反过来，这些代谢途径中的许多是由细胞外信号转导调节的。例如，胰岛素通过其同源受体作为主要激素，控制关键的能量功能，如葡萄糖和脂质代谢。

碳水化合物代谢

碳水化合物代谢包括所有负责碳水化合物（由碳、氢和氧组成的分子（CHO））形成、分解和相互转化的生化过程，以确保向活细胞持续供应能量。

l葡萄糖是代谢的主要底物，它被小肠吸收到血液中，并循环到身体的所有组织中，在这些组织中，葡萄糖的吸收受到胰岛素信号的调节，因此提供了个人日常所需的大部分能量。

l葡萄糖通过糖酵解进一步分解为丙酮酸，生成净三磷酸腺苷（ATP），这是活细胞的重要能量来源。

l它主要通过肝脏和骨骼肌中的糖原生成转化为多糖糖原，在那里它被用作紧急燃料储备，随后通过糖原分解释放为游离葡萄糖。

图1 α-淀粉酶免疫组化染色

胰岛素信号传导

胰岛素是控制关键能量功能的主要激素，包括葡萄糖和脂质代谢。

l胰岛素结合并激活胰岛素受体酪氨酸激酶，主要通过PI3K/AKT和ERK1/2途径启动下游信号转导，随后磷酸化和底物连接的招募，包括IRS蛋白家族。

l通过刺激脂肪和肌肉细胞摄取葡萄糖和减少肝脏中的葡萄糖合成来维持葡萄糖稳态。

l胰腺中的胰岛素分泌受血糖水平的调节。

图2脂质代谢

脂质代谢

脂质代谢包括合成或降解脂质的生物过程，脂质是一类有机化合物，包括脂肪酸或其衍生物，不溶于水，但可溶于有机溶剂。

l 脂质是细胞膜等关键细胞结构的基石，在许多细胞信号网络中发挥作用，是用于支持细胞功能的能量丰富的燃料来源。

l 被称为甘油三酯的复杂脂类在口腔和小肠消化过程中被称为脂肪酶的酶分解，并通过脂蛋白在血液中运输。

l 脂肪酸既是细胞的能量来源，也是能量储存单位。脂肪酸在脂肪酸合成酶的催化下，由乙酰辅酶A和NADPH在细胞质中合成，并代谢成磷脂。磷脂是细胞膜的主要成分，在细胞信号转导通路中发挥作用。

图3磷酸乙酰辅酶a羧化酶IHC

图4脂肪酸合酶（绿色）和肌动蛋白（红色）IF

谷氨酸代谢

氨基酸谷氨酰胺是细胞快速增殖的重要代谢燃料。
l谷氨酰胺是血液循环和细胞内库中含量最多的游离氨基酸。

l作为底物，以满足不断增长的需求ATP，生物合成前体和还原剂在分裂细胞。

l特定的氨基酸转运体允许谷氨酰胺进入细胞，然后在线粒体中转化为谷氨酸，这是TCA循环中间产物α酮戊二酸的前体。

l癌细胞通常依赖谷氨酰胺代谢来满足其增加的能量需求。

图5核苷酸代谢

核苷酸代谢

核苷酸代谢是合成和降解核酸、DNA和RNA的基本构件所必需的一系列生化反应。
l嘌呤(腺嘌呤和鸟嘌呤)和嘧啶(胞苷、尿苷和胸苷)是核苷酸的两大类。所有核苷酸都由戊糖和磷酸基组成，但嘌呤和嘧啶的氮基大小不同。
l三磷酸核苷（ATP, GTP, CTP和UTP）形式的核苷酸作为许多细胞功能所需的化学能的存储，包括氨基酸和蛋白质合成，细胞迁移和分裂，这些能量通过去除磷酸盐而释放。

l环核苷酸cGMP和cAMP在许多细胞信号级联中起关键的第二信使作用，这些信号级联被一类称为环核苷酸磷酸二酯酶的酶修饰。

图6 CNPase（绿色）和α/β鞘绿色蛋白（Syn205）（红色）IF

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