細(xì)胞膜與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1、第六章第六章細(xì)胞膜與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單細(xì)胞生物單細(xì)胞生物直接作出反應(yīng)直接作出反應(yīng)多細(xì)胞生物多細(xì)胞生物通過(guò)細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)傳通過(guò)細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)傳遞系統(tǒng)來(lái)傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動(dòng)。遞系統(tǒng)來(lái)傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動(dòng)。外界環(huán)境變化時(shí)外界環(huán)境變化時(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)：細(xì)胞外信號(hào)與細(xì)胞表面細(xì)胞外信號(hào)與細(xì)胞表面受體相互作用，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)信號(hào)，引起細(xì)胞內(nèi)的級(jí)受體相互作用，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)信號(hào)，引起細(xì)胞內(nèi)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的過(guò)程。聯(lián)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的過(guò)程。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引發(fā)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引發(fā)的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)

2、胞的化學(xué)信號(hào)分子及其受體細(xì)胞的化學(xué)信號(hào)分子及其受體v能夠調(diào)節(jié)靶細(xì)胞生命活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)能夠調(diào)節(jié)靶細(xì)胞生命活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)信號(hào)分子信號(hào)分子，又稱(chēng)作又稱(chēng)作配體配體( (ligand)。 如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、化學(xué)介質(zhì)、細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子等。如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、化學(xué)介質(zhì)、細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子等。v特點(diǎn)：特點(diǎn)：特異性、復(fù)雜性、時(shí)間效應(yīng)特異性、復(fù)雜性、時(shí)間效應(yīng)v類(lèi)型：類(lèi)型：親脂性信號(hào)分子親脂性信號(hào)分子-如甾類(lèi)激素和甲狀腺素如甾類(lèi)激素和甲狀腺素 親水性信號(hào)分子親水性信號(hào)分子-神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子和水溶性激素神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子和水溶性激素信號(hào)分子信號(hào)分子(signal molecule)信號(hào)分子信號(hào)分子 o受體（

3、受體（receptor）是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識(shí)別外源化是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識(shí)別外源化學(xué)信號(hào)并與之結(jié)合的成分，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，學(xué)信號(hào)并與之結(jié)合的成分，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，個(gè)別糖脂個(gè)別糖脂 。o受體的作用：受體的作用：一是識(shí)別外源信號(hào)分子，即一是識(shí)別外源信號(hào)分子，即配體（配體（ligand）；二是轉(zhuǎn)換配體信號(hào)，使之成為細(xì)胞內(nèi)分子可識(shí)別的二是轉(zhuǎn)換配體信號(hào)，使之成為細(xì)胞內(nèi)分子可識(shí)別的信號(hào)，并傳遞至其他分子引起細(xì)胞應(yīng)答。信號(hào)，并傳遞至其他分子引起細(xì)胞應(yīng)答。 受體受體受體與信號(hào)分子結(jié)合的特性：受體與信號(hào)分子結(jié)合的特性：配體配體- -受體結(jié)合曲線受體結(jié)合曲線高度特異性高度特異性高度親和力高度親和力可飽和

4、性可飽和性特定的作用模式特定的作用模式可逆性可逆性離子通道偶聯(lián)受體離子通道偶聯(lián)受體G-蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)受體 細(xì)胞內(nèi)受體細(xì)胞內(nèi)受體細(xì)胞膜受體細(xì)胞膜受體受體受體I. 離子通道偶聯(lián)受體離子通道偶聯(lián)受體v 此類(lèi)通道受體的特點(diǎn)是由多個(gè)亞基組成的，除含有此類(lèi)通道受體的特點(diǎn)是由多個(gè)亞基組成的，除含有配體結(jié)合部位外，本身就是離子通道配體結(jié)合部位外，本身就是離子通道.v 離子通道的開(kāi)放，閉合直接受配體的調(diào)控，配體與離子通道的開(kāi)放，閉合直接受配體的調(diào)控，配體與通道胞外部分直接結(jié)合通道胞外部分直接結(jié)合.v 此類(lèi)通道受體有此類(lèi)通道受體有-氨基丁酸受體，谷氨酸天冬氨酸氨基丁酸受體，谷氨酸天冬氨酸

5、受體，受體，乙酰膽堿受體乙酰膽堿受體，5-羥色胺受體等。羥色胺受體等。乙酰膽堿受體的結(jié)構(gòu)與其功能乙酰膽堿受體的結(jié)構(gòu)與其功能II. G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體v 含含7個(gè)跨膜螺旋區(qū)的膜蛋白，在質(zhì)膜內(nèi)外側(cè)有幾個(gè)個(gè)跨膜螺旋區(qū)的膜蛋白，在質(zhì)膜內(nèi)外側(cè)有幾個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，胞內(nèi)有與環(huán)狀結(jié)構(gòu)，胞內(nèi)有與G蛋白結(jié)合的區(qū)域。蛋白結(jié)合的區(qū)域。v 酶偶聯(lián)受體指那些自身具有酶活性，或者自身沒(méi)有酶活性，但酶偶聯(lián)受體指那些自身具有酶活性，或者自身沒(méi)有酶活性，但與酶分子結(jié)合存在的一類(lèi)受體。與酶分子結(jié)合存在的一類(lèi)受體。 v 這些這些受體大多為只有受體大多為只有1個(gè)跨膜區(qū)段的糖蛋白，亦稱(chēng)為單跨膜受體。個(gè)跨膜區(qū)段的糖蛋白，亦稱(chēng)為單跨膜受

6、體。III. 酶偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)受體第二節(jié)第二節(jié) G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)傳遞途徑蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)傳遞途徑信號(hào)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)級(jí)聯(lián)放大離子通道離子通道腺苷環(huán)化酶：腺苷環(huán)化酶：磷脂酶磷脂酶C：磷脂酶磷脂酶A2磷酸二酯酶磷酸二酯酶鳥(niǎo)苷環(huán)化酶：鳥(niǎo)苷環(huán)化酶：G蛋白蛋白效應(yīng)蛋白效應(yīng)蛋白磷脂酰信號(hào)通路磷脂酰信號(hào)通路 cAMPcAMP信號(hào)通路信號(hào)通路胞外信號(hào)分子胞外信號(hào)分子cGMPcGMP信號(hào)通路信號(hào)通路信號(hào)分子信號(hào)分子結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)與與G-蛋白相蛋白相作用的位點(diǎn)作用的位點(diǎn)I. G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體II. G蛋白蛋白(G-protein) 一種鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白，是由一種鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白，是由、三個(gè)亞基組成的異三三個(gè)

7、亞基組成的異三聚體。聚體。 和和亞基總是緊密結(jié)合在一起作為一個(gè)功能單位。亞基總是緊密結(jié)合在一起作為一個(gè)功能單位。亞基可結(jié)合亞基可結(jié)合GTP或或GDP，具有，具有GTPase活性?；钚浴?G蛋白的效應(yīng)蛋白：蛋白的效應(yīng)蛋白：腺苷酸環(huán)化酶、鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶、磷脂酶腺苷酸環(huán)化酶、鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶、磷脂酶C等。等。G蛋白作用過(guò)程示意圖蛋白作用過(guò)程示意圖 Cell Signal Transduction 示示腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶(AC)的結(jié)構(gòu)及催化活性的結(jié)構(gòu)及催化活性III. 腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase, AC)第二信使第二信使(secondary messenger)v不能

8、穿過(guò)靶細(xì)胞膜，只能與膜受體結(jié)合，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制，不能穿過(guò)靶細(xì)胞膜，只能與膜受體結(jié)合，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制，通過(guò)胞內(nèi)信使（如通過(guò)胞內(nèi)信使（如cAMP）或激活膜受體的激酶活性（如受體）或激活膜受體的激酶活性（如受體酪氨酸激酶），引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)的一類(lèi)信號(hào)分子。酪氨酸激酶），引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)的一類(lèi)信號(hào)分子。第一信使（第一信使（primary messenger）v 肽類(lèi)激素等作為第一信使不能透過(guò)細(xì)胞膜，需經(jīng)質(zhì)膜受體介肽類(lèi)激素等作為第一信使不能透過(guò)細(xì)胞膜，需經(jīng)質(zhì)膜受體介導(dǎo)，刺激細(xì)胞產(chǎn)生在細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的小分子，稱(chēng)為導(dǎo)，刺激細(xì)胞產(chǎn)生在細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的小分子，稱(chēng)為第二信使第二信使（second messen

9、ger） 如：如：Ca2+、DAG、IP3、cAMP、cGMP等。等。v由兩個(gè)催化亞基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基組成。由兩個(gè)催化亞基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基組成。cAMP與調(diào)節(jié)亞與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，使調(diào)節(jié)亞基和催化亞基解離，釋放出催化亞基，基結(jié)合，使調(diào)節(jié)亞基和催化亞基解離，釋放出催化亞基，激活蛋白激酶激活蛋白激酶A的活性。的活性。IV. 蛋白激酶蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）胰高血糖素胰高血糖素受體通過(guò)受體通過(guò)AC-cAMP-PKA通路轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào) 胞外信號(hào)分子胞外信號(hào)分子 G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體 G蛋白蛋白 磷脂酶磷脂酶CIP3 胞內(nèi)胞內(nèi)Ca2+濃度升高濃度升高 Ca2+/鈣調(diào)蛋白

10、鈣調(diào)蛋白(CaM)復(fù)合物復(fù)合物 底物磷酸化底物磷酸化DG 激活激活PKC (PLC)PIP2靶蛋白磷酸化；靶蛋白磷酸化；促促Na+/H+交換而使胞內(nèi)交換而使胞內(nèi)pH增高；增高；等等等等生物學(xué)效應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)細(xì)胞反應(yīng)細(xì)胞反應(yīng)磷脂酰肌醇途徑磷脂酰肌醇途徑PIP2 Hydrolysis4,5-二磷酸磷脂酰肌醇二磷酸磷脂酰肌醇1,4,5-三磷酸肌醇三磷酸肌醇二?；视投；视蛌 IP3同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上專(zhuān)一的同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上專(zhuān)一的IP3受體結(jié)合，使受體結(jié)合，使IP3 -門(mén)控門(mén)控Ca2+通道打開(kāi)，通道打開(kāi)， 使使Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放出來(lái)。從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放出來(lái)。 IP3 啟動(dòng)第二信使啟動(dòng)第二信使Ca2+的釋放的釋放

11、 使使蛋白激酶蛋白激酶C(PKC)C(PKC)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜，被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜，被DAGDAG激活激活鈣調(diào)蛋白鈣調(diào)蛋白(calmodulin) (calmodulin) 激活蛋白激酶或磷酸酶激活蛋白激酶或磷酸酶Ca2+Ca2+/CaMG G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基本模式蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基本模式配體配體+G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體激活激活G蛋白蛋白第二信使第二信使靶分子靶分子生物學(xué)效應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)效應(yīng)分子效應(yīng)分子激活激活復(fù)習(xí)：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能復(fù)習(xí)：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能 基本概念：膜內(nèi)在蛋白、膜周邊蛋白、細(xì)胞外被、脂基本概念：膜內(nèi)在蛋白、膜周邊蛋白、細(xì)胞外被、脂筏模型、筏模型、通道蛋白、通道蛋白、載體蛋白、載體蛋白、伴隨伴隨運(yùn)輸運(yùn)輸、鈉鉀泵鈉鉀泵、細(xì)胞內(nèi)受體、膜受體、細(xì)胞內(nèi)受體、膜受體、G蛋白偶聯(lián)受體、蛋白偶聯(lián)受體、G蛋白、蛋白、 NO信號(hào)信號(hào) 膜脂種類(lèi)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。膜脂種類(lèi)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 膜的特性；影