第八章 細胞信號轉導

1、第八章 細胞信號轉導名詞解釋1、蛋白激酶 protein kinase將磷酸基團轉移到其他蛋白質(zhì)上的酶，通常對其他蛋白質(zhì)的活性具有調(diào)節(jié)作用。2、蛋白激酶C protein kinase C一類多功能的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，可磷酸化多種不同的蛋白質(zhì)底物。3、第二信使 second messenger第一信使分子（激素或其他配體）與細胞表面受體結合后，在細胞內(nèi)產(chǎn)生或釋放到細胞內(nèi)的小分子物質(zhì)，如cAMP，IP3，鈣離子等，有助于信號向胞內(nèi)進行傳遞。4、分子開關 molecular switch細胞信號轉導過程中，通過結合GTP與水解GTP，或者通過蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化而開啟或關閉蛋白質(zhì)的活性

2、。5、磷脂酶C phospholipid C催化PIP2分解產(chǎn)生1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油(DAG)兩個第二信使分子。6、門控通道 gated channel一種離子通道，通過構象改變使溶液中的離子通過或阻止通過。依據(jù)引發(fā)構象改變的機制的不同，門控通道包括電位門通道和配體門通道兩類。7、神經(jīng)遞質(zhì) neurotransmitter突觸前端釋放的一種化學物質(zhì)，與突觸后靶細胞結合，并改變靶細胞的膜電位。8、神經(jīng)生長因子 nerves growth factor，NGF神經(jīng)元存活所必需的細胞因子9、受體 receptor任何能與特定信號分子結合的膜蛋白分子，通常導致細胞攝取反應或細胞信

3、號轉導。10、受體介導的胞吞作用 receptor mediated endocytosis通過網(wǎng)格蛋白有被小泡從胞外基質(zhì)攝取特定大分子的途徑。被轉運的大分子物質(zhì)與細胞表面互補性的受體結合，形成受體-配體復合物并引發(fā)細胞質(zhì)膜局部內(nèi)化作用，然后小窩脫離質(zhì)膜形成有被小泡而將物質(zhì)吞入細胞內(nèi)。11、受體酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinase，RTK能將自身或胞質(zhì)中底物上的酪氨酸殘基磷酸化的細胞表面受體。主要參與細胞生長和分化的調(diào)控。12、調(diào)節(jié)型分泌 regulated secretion細胞中已合成的分泌物質(zhì)先儲存在細胞質(zhì)周邊的分泌泡中，在受到適宜的信號刺激后，才與質(zhì)膜融合將內(nèi)容

4、物分泌到細胞表面。13、細胞通訊 cell communication信號細胞發(fā)出的信息傳遞到靶細胞并與受體相互作用，引起靶細胞產(chǎn)生特異性生物學效應的過程。14、細胞信號傳遞 cell signaling通過信號分子與受體的相互作用，將外界信號經(jīng)細胞質(zhì)膜傳遞到細胞內(nèi)部，通常傳遞至細胞核，并引發(fā)特異性生物學效應的過程。15、信號轉導 signal transduction細胞將外部信號轉變?yōu)樽陨響鸱磻倪^程。16、組成型分泌 constitutive secretion細胞內(nèi)合成的物質(zhì)以連續(xù)的、不需要調(diào)節(jié)的方式向胞外進行分泌。17、G蛋白 G proteinGTP結合蛋白，具有GTPase活性

5、，以分子開關的形式通過合成或水解GTP調(diào)節(jié)自身活性。有三體和單體G蛋白兩大家族。18、G蛋白耦聯(lián)受體 G protein coupled receptor一類在質(zhì)膜上7次跨膜的受體。配體與特異性受體的結合，導致受體的構象發(fā)生改變，與G蛋白親和力也隨之增加，從而通過G蛋白的耦聯(lián)向下游傳遞信號。19、Na+-K+泵 Na+-K+ pump又稱Na+-K+ ATPase，能水解ATP，使亞基帶上磷酸基團或去磷酸化，將Na+泵出細胞，而將K+泵入細胞的膜轉運載體蛋白。20、Ras 蛋白 Ras protein單體G蛋白家族成員，在信號從細胞表面受體傳遞到細胞核內(nèi)的過程中發(fā)揮重要作用。21、SH結構域

6、SH domain是Src同源結構域的縮寫，這種結構域能夠與受體酪氨酸激酶磷酸化殘基緊密結合，形成多蛋白的復合物進行信號轉導。22、內(nèi)分泌 endocrine由內(nèi)分泌細胞分泌信號分子到血液中，通過血液循環(huán)運送到體內(nèi)各個部位，作用于靶細胞。23、旁分泌 paracrine細胞通過分泌局部化學介質(zhì)到細胞外液中，經(jīng)過局部擴散作用于鄰近靶細胞。24、自分泌 autocrine細胞對自身分泌的物質(zhì)產(chǎn)生反應。25、激素 hormone激素是由內(nèi)分泌細胞(如腎上腺、睪丸、卵巢、胰腺、甲狀腺、甲狀旁腺和垂體)合成的化學信號分子,這些信號分子被分泌到血液中后, 經(jīng)血液循環(huán)運送到體內(nèi)各個部位作用于靶細胞。26、表

7、面受體 surface receptor位于細胞質(zhì)膜上的受體稱為表面受體(surface receptor), 細胞表面受體主要是識別周圍環(huán)境中的活性物質(zhì)或被相應的信號分子所識別, 并與之結合, 將外部信號轉變成內(nèi)部信號, 以啟動一系列反應而產(chǎn)生特定的生物效應。27、細胞內(nèi)受體 intracellular receptor位于胞質(zhì)溶膠、核基質(zhì)中的受體稱為細胞內(nèi)受體。細胞內(nèi)受體主要是同脂溶性的小信號分子相作用。28、離子通道偶聯(lián)受體 ino-channel coupled receptor具有離子通道作用的細胞質(zhì)膜受體稱為離子通道受體。它們多為數(shù)個亞基組成的寡聚體蛋白, 除有配體結合位點外, 本

8、身就是離子通道的一部分,并借此將信號傳遞至細胞內(nèi)。信號分子同離子通道受體結合, 可改變膜的離子通透性。29、酶聯(lián)受體 enzyme linked receptor 這種受體蛋白既是受體又是酶，一旦被配體激活即具有酶活性并將信號放大，又稱催化受體。這一類受體轉導的信號通常與細胞的生長、繁殖、分化、生存有關。30、信號級聯(lián)放大 signaling cascade從細胞表面受體接收外部信號到最后作出綜合性應答是一個將信號逐步放大的過程，稱為信號的級聯(lián)放大反應。31、受體鈍化 receptor desensitization受體對信號分子失去敏感性稱為受體鈍化, 一般是通過對受體的修飾進行鈍化的。32

9、、信號趨異 divergence是指同一種信號與受體作用后在細胞內(nèi)分成幾個不同的信號途徑進行傳遞,最典型的是受體酪氨酸激酶的信號轉導。33、SOS蛋白 Sos protein是編碼鳥苷釋放蛋白的基因sos的產(chǎn)物（sos是son of sevenless 的縮寫）。Sos蛋白在Ras信號轉導途徑中的作用是促進Ras釋放GDP,結合GTP,使Ras蛋白由非活性狀態(tài)轉變?yōu)榛钚誀顟B(tài)，所以, Sos蛋白是Ras激活蛋白。34、PKA系統(tǒng) protein kinase A system是G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)的一種信號轉導途徑。信號分子作用于膜受體后，通過G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶, 產(chǎn)生第二信使cAMP后,激活蛋白

10、激酶A進行信號的放大。故將此途徑稱為PKA信號轉導系統(tǒng)。如胰高血糖素和腎上腺素都是很小的水溶性的胺,它們在結構上沒有相同之處,并作用于不同的膜受體, 但都能通過G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶, 最后通過蛋白激酶A進行信號放大。35、PKC系統(tǒng) protein kinase C system，PKC system由于該系統(tǒng)中的第二信使是磷脂肌醇，故此這一系統(tǒng)又稱為磷脂肌醇信號途徑在這一信號轉導途徑中，膜受體與其相應的第一信使分子結合后，激活膜上的Gq蛋白(一種G蛋白)，然后由Gq蛋白激活磷酸脂酶C。將膜上的脂酰肌醇4,5-二磷酸分解為兩個細胞內(nèi)的第二信使：二酰甘油( diacylglycerol, DA

11、G)和1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)。IP3動員細胞內(nèi)鈣庫釋放Ca2+到細胞質(zhì)中與鈣調(diào)蛋白結合，隨后參與一系列的反應；而DAG在Ca2+的協(xié)同下激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，然后通過蛋白激酶C引起級聯(lián)反應，進行細胞的應答，故此將該系統(tǒng)稱為PKC系統(tǒng),或稱為IP3、DAG、Ca2+信號通路。思考題1、 試述細胞以哪些方式進行通訊，各種方式之間有何不同？細胞通訊：指一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)（配體）傳遞到另一個細胞并與靶細胞相應的受體相互作用，然后通過細胞信號轉導產(chǎn)生胞內(nèi)一列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應的過程。細胞通訊對于多細胞生物體的發(fā)生和組織的構

12、建，協(xié)調(diào)細胞的功能，控制細胞的生長、分裂、分化和凋亡是必需的。細胞通訊有三種方式：（1）細胞通過分泌化學信號進行細胞間相互通訊，這是多細胞生物最普遍采用的通訊方式；（2）細胞間接觸依賴性的通訊，指細胞間直接接觸，通過與質(zhì)膜結合的信號分子影響其他細胞，細胞間直接接觸而無需信號分子的釋放，通過質(zhì)膜上的信號分子與靶細胞質(zhì)膜上的受體分子相互作用來介導細胞通訊。（3）動物相鄰細胞間形成間隙連接以及植物細胞間通過胞間連絲使細胞間相互溝通，通過交換小分子來實現(xiàn)代謝耦聯(lián)或電耦聯(lián)。該方式?jīng)]有信號的分泌及細胞間直接的接觸。2、 何謂信號轉導中的分子開關蛋白？舉例說明其作用機制。在細胞內(nèi)一系列信號傳遞的級聯(lián)反應中，

13、必須有正、負兩種相輔相成的反饋機制進行精確調(diào)控。對每一個反應既要求由激活機制還要求由失活機制，負責這種正、負調(diào)控的蛋白稱為分子開關。一類是通過蛋白激酶使之磷酸化而激活，通過蛋白磷酸酯酶使之區(qū)磷酸化而失活。另一類是GTPase開關蛋白，結合GTP活化，結合GDP失活。Ras蛋白就是一個典型的分子開關蛋白，通過其他蛋白質(zhì)的作用使得GTP與其結合而處于激活狀態(tài)。一種GTP酶激活蛋白可促進將結合的GTP水解為GDP，Ras的工作就類似電路開關。如果Ras分子開關失去控制一直處于激活狀態(tài)，下游MAPK一直活躍，使得細胞有絲分裂失去控制，從而導致癌變。3、試分析細胞信號系統(tǒng)的組成及其作用。細胞表面受體：特

14、異識別胞外信號；轉乘蛋白：負責信息向下傳遞；信使蛋白：攜帶信號從一部分傳遞到另一部分；接頭蛋白：連接信號蛋白；放大和轉導蛋白：由酶和離子通道組成，介導信號級聯(lián)反應；傳感蛋白：負責不同形式信號的轉換；分歧蛋白：信號從一條途徑傳遞到另一條途徑；整合蛋白：從多條通路接受信號并向下傳遞；潛在基因調(diào)控蛋白：在表面被受體活化，遷移到細胞核刺激基因轉錄。4、簡要比較G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號通路有何異同。G蛋白耦聯(lián)受體是細胞表面由單條多肽經(jīng)7次跨膜形成的受體，該信號通路是指配體-受體復合物與靶細胞的作用要通過與G蛋白的耦聯(lián)，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)，影響細胞的行為。根據(jù)產(chǎn)生第二信使的

15、不同，它可分為cAMP信號通路和磷脂酰肌醇信號通路：（1）cAMP信號通路的主要效應是激活靶細胞和開啟基因表達，這時通過蛋白激酶A完成的。該信號途徑涉及的反應鏈可表示為激素G蛋白耦聯(lián)受體G蛋白腺苷酸環(huán)化酶cAMPcAMP依賴的蛋白激酶A基因調(diào)控蛋白基因轉錄。（2）磷脂酰肌醇信號通路的最大特點是胞外信號被膜受體接收后，同時產(chǎn)生兩個胞外信使，分別啟動兩個信號傳遞途徑即IP3/Ca2+和DAG/PKC途徑，實現(xiàn)細胞對外界信號的應答，因此，這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”?？杀硎緸椋杭毎庑盘柗肿覩-蛋白耦聯(lián)型受體G蛋白磷脂酶C磷脂酰肌醇（PIP2)：IP3胞內(nèi)鈣離子濃度升高鈣離子與鈣調(diào)蛋白結合鈣調(diào)蛋

16、白激酶DAG+Ca2+ 激活PKC靶蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內(nèi)pH值升高（3）相同：膜受體與效應酶之間的作用都是通過G蛋白耦聯(lián)的。不同：化學信號分子、膜受體結構、G蛋白組分、效應酶均不相同。前者效應酶為腺苷酸環(huán)化酶AC,后者效應酶為磷脂酶C；第二信使不同，前者為cAMP，后者為IP3和DAG。5、概述受體酪氨酸激酶介導的信號通路的組成、特點及其主要功能。 組成受體酪氨酸激酶又稱酪氨酸蛋白激酶受體，是細胞表面一大類重要受體家族，包括6個亞族。它的胞外配體是可溶性或膜結合的多肽或蛋白類激素，包括胰島素和多種生長因子。通路可概括為如下模式：配體RTK接頭蛋白GEFRasRaf（MAPKKK

17、）MAPKKMAPK進入細胞核其他激酶或基因調(diào)控蛋白（轉錄因子）的磷酸化修飾，對基因表達產(chǎn)生多種效應。 特點 激活機制為受體之間的二聚體化、自磷酸化活化自身。沒有特定的二級信使，要求信號有特定的結構域。由Ras分子開關的參與。介導下游MAPK的激活。 功能RTK-Ras信號通路是這類受體所介導的重要信號通路，具有廣泛的功能，包括調(diào)節(jié)磁暴的增殖與分化，促進細胞的存活，以及細胞代謝過程中的調(diào)節(jié)與校正。6、試總結細胞信號的整合方式與控制機制。細胞信號的整合方式細胞的信號傳遞時多通路、多環(huán)節(jié)、多層次和高度復雜的可控過程。細胞信號傳遞通路具有收斂或發(fā)散的特點，根據(jù)信號的強度和持續(xù)的時間不同從而控制反應的

18、性質(zhì)。每種受體都能識別和結合各自的特異性配體，來自各種非相關受體的信號可以在細胞內(nèi)收斂或激活一個共同的效應器的信號，從而引起細胞生理、生化反應和細胞行為的改變。另外，來自相同配體的信號又可發(fā)散激活各種不同的效應器，導致多樣化的細胞應答細胞的信號轉導既具有專一性又有作用機制的相似性。不同的細胞中，因為轉錄因子組分不同，即使受體相同而其下游的通路也是不同的形成蛋白激酶的網(wǎng)絡整合信息。細胞內(nèi)各種不同的信號通路主要提供了信號途徑本身的線性特征，信號轉導的最重要特征之一是構成復雜的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)，具有高度的非線性特點。因此細胞需要對各種信號進行整合和精確控制，在各信號通路之間進行交叉對話并作出適宜的應答。

19、整合信號會聚其他信號通路的輸入從而修正細胞對信號的反應。細胞信號的控制機制細胞對外界信號適度的反應既涉及到信號的有效刺激和啟動，也依賴信號通路本身的調(diào)節(jié)。信號放大與信號終止并存當細胞長期暴露在某種形式的刺激下時，細胞對刺激的反應將會降低。細胞以不同的方式對信號進行適應：一是逐漸降低表面受體的數(shù)目，游離受體的減少降低了對外界信號的敏感度；二是快速鈍化受體；三是在受體已經(jīng)被激活下，其下游信號蛋白發(fā)生變化，使通路受阻。7、試分析信號轉導的幾條通路的共性與特性。多途徑、多層次的細胞信號傳遞通路具有收斂或發(fā)散的特點；細胞的信號轉導既具有專一性又有作用機制的相似性；信號轉導過程具有信號放大作用，其放大作用

20、又必須受到適度的控制，表現(xiàn)為信號的放大作用和信號的終止作用并存；細胞對長期的信號刺激反應能進行自身調(diào)節(jié)。8、G蛋白與Ras蛋白激活的反應之間有什么異同？相同：兩種激活過程都依賴于某些蛋白質(zhì)；都是催化G蛋白或Ras蛋白上的GDP/GTP交換。不同：G蛋白耦聯(lián)受體可直接對G蛋白形式激活功能，而Ras蛋白的激活是在那些酶聯(lián)受體被磷酸化激活后，則先將多個銜接蛋白裝配為一個信號復合物，再對Ras進行激活。9、試述細胞信號傳導中細胞表面受體的主要種類和基本特點。（1）離子通道耦聯(lián)受體是由多亞基組成的，受體-離子通道復合體，本身既有信號結合位點，又是離子通道，其跨膜信號轉導中無需中間步驟。（2）G蛋白耦聯(lián)的

21、受體是細胞表面由單條多肽經(jīng)七次跨膜形成的受體，該信號通路是指配體-受體復合物與靶蛋白的作用必須通過G蛋白耦聯(lián)，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)，影響細胞的行為。（3）與酶連接的受體，是跨膜蛋白，胞外部分有同配體結合的結構域，胞內(nèi)結構域可以作為酶或同其他的一些蛋白質(zhì)組成復合物后行使酶的作用。其傳導反應比較慢，并且需要許多細胞內(nèi)轉換步驟。（4）細胞表面整聯(lián)蛋白介導的信號轉導，跨膜蛋白受體為異二聚體，它是細胞外環(huán)境信號調(diào)控細胞內(nèi)活性的渠道，又是介導細胞附著在胞外基質(zhì)上的跨膜蛋白。10、比較組成型胞吐途徑和調(diào)節(jié)性胞吐途徑的特點及其生物學意義。胞吐作用是將細胞內(nèi)的分泌泡或其他膜泡中的物

22、質(zhì)通過細胞質(zhì)膜運出細胞的過程。根據(jù)其過程是否連續(xù)將其分為組成型胞吐途徑和調(diào)節(jié)型胞吐途徑。組成型胞吐途徑是指細胞從高爾基體反面管網(wǎng)狀區(qū)分泌的囊泡向質(zhì)膜流動并與之融合的穩(wěn)定過程。新合成的囊泡膜的蛋白和膜類脂不斷供應質(zhì)膜更新，確保細胞分裂前質(zhì)膜的生化功能，囊泡內(nèi)可溶性蛋白分泌到細胞外，有的成為質(zhì)膜外周蛋白，有的形成胞外基質(zhì)組分，有的作為營養(yǎng)成分或信號分子擴散到胞外液。調(diào)節(jié)型胞吐途徑是指分泌細胞產(chǎn)生的分泌物（如激素、糖液、消化酶）儲存在分泌泡內(nèi)，當細胞受到胞外信號刺激時，分泌泡與質(zhì)膜融合并將其內(nèi)含物釋放出去的過程。調(diào)節(jié)型胞吐途徑存在于特殊機能的細胞中，如已知腦垂體細胞分泌腎上腺皮質(zhì)激素，胰島的細胞分泌胰島素，胰腺的腺泡細胞分泌胰蛋白酶原，這三種分泌產(chǎn)物均分布在各自細胞的可調(diào)節(jié)性分泌泡中，只有在相應信號刺激下向細胞外分泌，保證特殊生理功能的可調(diào)節(jié)性。11、NO的產(chǎn)生及其細胞信使作用？NO是可溶性的氣體，NO的產(chǎn)生與血管內(nèi)