細胞信號傳遞

1、關于細胞信號傳遞第一張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月單細胞生物 直接作出反應多細胞生物 通過細胞間復雜的信號傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調控機體活動。外界環(huán)境變化時概 述 細胞具有社會性 細胞間存在復雜的網(wǎng)絡聯(lián)系 信號細胞和靶細胞之間的聯(lián)系通過受體和信號分子第二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 細胞對環(huán)境變化的應答反應過程即是細胞信息傳遞，其本質是將環(huán)境信號經(jīng)一系列環(huán)節(jié)變成細胞內(nèi)的具體應答： 一、酶活性的改變 二、基因表達的改變第三張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 信號分子與受體一、細胞間通訊類型(復習)1、間接聯(lián)系型：通過分泌化學信號分子2、直接聯(lián)系型：通過

2、縫隙連接3、直接接觸型：通過質膜結合分子二、化學信號的種類（一）胞間通訊的信息分子（第一信使）1、定義*：由細胞分泌的調節(jié)靶細胞生命 活動的化學物質。第四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、種類 激 素: 如胰島素、甲狀腺素等 神經(jīng)遞質: 如乙酰膽堿、腎上腺素等 生長因子: 如上皮生長因子、成纖維細胞 生長因子等 細胞因子: 如白介素、干擾素、腫瘤 壞死因子等 注:細胞因子的概念中包含了生長因子第五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質和肽類: （ 如生長因子、細胞因子、胰島素等）氨基酸及其衍生物: （如甲狀腺素、腎上腺素等）類固醇激素: （如糖皮質激素、性激素等）脂酸衍

3、生物: （如前列腺素）氣體:（如一氧化氮、一氧化碳等）化學本質第六張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、胞內(nèi)通訊的信息分子（第二信使）1、定義*：在細胞內(nèi)傳遞細胞調控信號的化學 物質。2、種類： 無機離子 如: Ca2+等 核苷酸-如: cAMP、cGMP 糖類衍生物-如: 三磷酸肌醇(IP3) 脂類衍生物-如: 甘油二酯(DAG) 信號蛋白分子-原癌基因類表達產(chǎn)物， 如G蛋白、蛋白激酶等。第三信使 :負責細胞核內(nèi)外信息傳遞的核蛋白 第七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三、細胞分泌化學信號的作用方式* 1、內(nèi)分泌： 分泌腺分泌，入血，作用緩慢而持久 2、旁分泌： 不進入血流，

4、作用快、持續(xù)時間短。 3、自分泌： 在細胞自身發(fā)揮作用。 4、突觸傳遞： 通過神經(jīng)遞質，作用快，時間短。 注：上述化學信號分子均通過受體發(fā)揮作用第八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月受體信號分子血液信號分子（亦稱局部介質）信號分子受體軸突神經(jīng)遞質，如乙酰膽堿神經(jīng)元細胞體突觸靶細胞內(nèi)分泌細胞靶細胞旁分泌細胞靶細胞內(nèi)分泌旁分泌自分泌突觸信號傳遞間接通訊的四種方式第九張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第 二 節(jié)受 體Receptor第十張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 （一）受體的概念 1、定義*：是靶細胞膜上或細胞內(nèi)特異識別生 物活性物質并與之結合進而產(chǎn)生生物學效 應的物

5、質。 2、化學本質：糖蛋白（絕大多數(shù)） 糖脂（個別） 3、存在部位：細胞膜（多） 細胞內(nèi)（胞漿/核） 信號分子作用的效應細胞第十一張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 配體 (ligand) ： -能與受體特異結合的活性物質。 配體的來源： 內(nèi)源性-信息分子 外源性-藥物、毒物第十二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）受體作用的特點* 1、特異性 2、親合性 3、飽和性 4、可逆性第十三張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)受體活性的調節(jié)1.受體下調：受體的數(shù)目減少和（或）對配 體的結合能力降低與失敏。 類型：2.受體上調：受體的數(shù)目增加和（或）對配 體的結合能力增

6、強與敏感。第十四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(四)受體的分類和結構存在于細胞質膜上的受體，絕大部分是糖蛋白。根據(jù)其結構和轉換信號的方式又分為：(1)離子通道受體(2)G蛋白偶聯(lián)受體(3)酶偶聯(lián)受體 1.膜受體*(membrane receptor)按在細胞中的位置分：細胞膜受體細胞內(nèi)受體 第十五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 離子通道型受體（配體門控型）主要見于可興奮細胞的突觸信號傳遞。 （神經(jīng)遞質對突觸后膜的作用）結構特點 多亞基裝配成跨膜離子通道復合物(筒狀寡聚體)。 本身既有配體結合部位又有離子通道。作用特點 受體未與配體結合時，通道是關閉的， 一旦受體被

7、激活，蛋白大分子突然變構而出現(xiàn) 瞬時的貫穿細胞膜的通道，選擇性地允許某種 離子跨膜移動而出現(xiàn)電反應，改變突觸后細胞的 興奮性。根據(jù)通道對離子的選擇性，可以將其分成： 陽離子通道 陰離子通道分類第十六張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月乙酰膽堿受體第十七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)*G蛋白偶聯(lián)受體 (G protein linked receptors) N端在膜外，常被多糖修飾。 G蛋白偶聯(lián)受體介導許多胞外信號分子的細胞應答, A、參與物質代謝的調節(jié); B、參與基因轉錄的調控 一條肽鏈組成，具有7個疏水結構域，7次橫跨細 胞膜，分子大部分在雙層脂膜中。結構特點 C端在

8、胞內(nèi)側，有G蛋白的識別順序作用特點配體與受體結合，受體變構，通過G蛋白介導，激活或抑制效應蛋白或酶。第十八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 G 蛋白偶聯(lián)受體又稱七個跨膜螺旋受體/蛇型受體 G蛋白偶聯(lián)受體的結構G蛋白偶聯(lián)區(qū)第十九張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 分催化型受體和酶偶聯(lián)型受體 1) 催化型受體 特點：多由一條多肽鏈構成，跨膜一次， 本身既是受體又有酶活性 功能：參與細胞的生長、分化、增殖。 如胰島素受體、表皮生長因子受體等與配體結合后具有酪氨酸蛋白激酶活性。 (3)酶偶聯(lián)受體(單個跨膜螺旋受體）第二十一張，PPT共八

9、十一頁，創(chuàng)作于2022年6月* 跨膜區(qū)由2226個氨基酸殘基構成一個-螺旋，高度疏水。 * 胞外區(qū)為配體結合部位。 * 胞內(nèi)區(qū)為酪氨酸蛋白激酶功能區(qū)，位于C末端，包括ATP結合和底物結合兩個功能區(qū)。 受體結構第二十二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月單跨膜螺旋受體第二十三張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 特點：受體本身無催化活性，與配體結合后，可與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)而表現(xiàn)出酶活性。 功能：為多種細胞因子的受體。如生長激素受體、干擾素受體。2) 酶偶聯(lián)型受體：第二十四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月。 。 。PP.第二十五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 酶

10、偶聯(lián)受體主要包括:受體酪氨酸(Tyr)激酶（RTK):多數(shù)生長因子受體受體鳥苷酸環(huán)化酶：心鈉素（ANP)受體受體Tyr磷酸酶：去磷酸化，如白細胞表面CD45受體Ser/Thr激酶 TGF-受體結合Tyr激酶的受體:生長激素受體、干擾素受體五種第二十六張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2.胞內(nèi)受體位于細胞漿和細胞核中的受體，全部為DNA結合蛋白。多數(shù)位于細胞核內(nèi)配體多為親脂化合物，可穿過細胞膜受體本身是轉錄因子，激活后影響轉錄類固醇激素、甲狀腺激素等的受體屬此類第二十七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第 二 節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體的信號轉導*第二十八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于202

11、2年6月 G蛋白偶聯(lián)受體 （G protein coulped receptor ）配體與受體結合受體活化G蛋白G蛋白激活或抑制下游效應分子效應分子改變細胞內(nèi)第二信使的含量與分布第二信使作用效應靶分子，產(chǎn)生反應信號轉導基本模式第二十九張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一、G 蛋 白*（G protein）GTP binding protein(鳥苷三磷酸結合蛋白)(一) G蛋白的結構特點*： A、能與GDP/GTP結合而得名 B、由 三個亞基組成 C、有兩種存在形式* -GDP -GTP （無活性） （有活性） D、位于細胞膜胞漿面 E、不同的G蛋白是 亞基的不同第三十張，PPT共八十

12、一頁，創(chuàng)作于2022年6月(二)蛋白的種類及功用*霍亂毒素和百日咳毒素可與G蛋白亞基結合，改變其功能而引起毒性反應。P217qq第三十一張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Gs 的作用機制激活型受體 （Rs）腺苷酸環(huán)化酶（AC）活化 Gs（偶聯(lián)蛋白）ATPcAMPGi 的作用機制抑制型受體 （Ri） Gi（偶聯(lián)蛋白）腺苷酸環(huán)化酶（AC）失活不同 、相同siGs是激活型受體Rs與AC之間的偶聯(lián)蛋白。配體配體Gs和Gi的效應酶都是AC二、跨膜信號轉導機制第三十二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月RHACGDPGTP腺苷酸環(huán)化酶ACATPcAMPGs的作用機制第三十三張，PPT共八十一

13、頁，創(chuàng)作于2022年6月同一胞外信號，作用于不同的受體，可激活或抑制AC，從而升高或降低cAMP。腎上腺素2受體（抑制型）受體（激活型）ACACcAMPcAMP第三十四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月G q的信號轉導作用（肌醇磷脂信號通路）磷脂酶C（PLC ）磷脂酰肌醇-4，5二磷酸（PIP2）1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油（DG）IP3/Ca2+信號通路+雙信號系統(tǒng)第二信使DG/PKC信號通路Gq激活水解生成第三十五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)質網(wǎng)Gq PLC-+PIP2DGPKC+IP3Ca2+ /CaM配體系列生物效應G q的信號轉導“雙信使系統(tǒng)” I

14、P3/Ca2+-CaMK DG/ Ca2+-PKC第三十六張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 G蛋白偶聯(lián)受體Gs（激活型）Gi（抑制型）Gq（激活雙信號系統(tǒng)）RsRiR 效應酶：腺苷酸環(huán)化酶 效應酶：腺苷酸環(huán)化酶 效應酶：磷脂酶C（PLC）ATP cAMP影響PKA 活性PIP2 IP3DGPKCCa 2+ 信號系統(tǒng)+-第三十七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三、胞內(nèi)信號轉導通路1、cAMP信號傳遞途徑2. Ca2+信號傳遞途徑第三十八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月配基 - 受體G蛋白s/i腺苷酸環(huán)化酶cAMP生物學效應蛋白激酶A*（一） cAMP信號傳遞途徑調節(jié)

15、代謝影響基因表達第三十九張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1. cAMP 的合成與分解第四十張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE)腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase,AC)第四十一張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、cAMP的作用機制：通過影響PKA的活性 而發(fā)揮作用PKA的組成R 調節(jié)亞基 C 催化亞基4個亞基結合在一起無活性，調節(jié)亞基與cAMP結合后，催化亞基與之分離而具有活性第四十二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3、PKA的作用： 催化效應蛋

16、白磷酸化-調節(jié)代 謝，如腎上腺素升高血糖。 進入細胞核使cAMP反應元件 結合蛋白（CREB）磷酸化 形成CREB二聚體促進轉錄 第四十三張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶ATP磷酸化酶磷酸化酶ATP PPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶H2OPPi腎上腺素對糖原代謝的影響 腎上腺素 受體 腎上腺素 受體復合物激活蛋白 激活ACATPcAMPPKA肝糖原分解，血糖升高第四十四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月腺苷酸環(huán)化酶ATPcAMP（第二信使） 無活性PKA 有活性PKA ATP Mg 2+ 無活性的磷酸化酶b激酶 有活性的磷酸化酶b激酶-P 無活性的磷酸

17、化酶b 有活性的磷酸化酶a-PATP Mg 2+糖原磷酸化酶的激活與失活腎上腺素受體102104106 糖原 葡萄糖108腎上腺素促進肝糖原分解級聯(lián)放大效應第四十五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月受cAMP調控的基因中，在其轉錄調控區(qū)有一共同的DNA序列，稱為cAMP應答元件(CRE)。CRE可與cAMP應答元件結合蛋白 (CREB)相互作用而調節(jié)此基因的轉錄。(2) 對基因表達的調節(jié)作用第四十六張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月GsACATPcAMPCCRRCC 蛋 白 磷 酸 化RR 2cAMP2cAMPCREBNPi Pi Pi 轉錄活化域DNA結合域細胞膜核 膜第四十

18、七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月結構基因細胞核PiPiPiPiDNA蛋白質調節(jié)基因表達第四十八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月ATPcAMP蛋白激酶A蛋白質或酶磷酸化酶活性改變促進基因表達生物效應AMP磷酸二酯酶cAMP-蛋白激酶A途徑總結*RGAC第四十九張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月霍亂腹瀉的原因霍亂毒素G喪失GTP酶活性（G蛋白持續(xù)活化）AC持續(xù)激活cAMP Na+大量外流，水進入腸道腹瀉第五十張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、 Ca 2+信號傳遞途徑細胞靜息時：Ca2+i 低細胞激活時：Ca2+i 高胞外：Ca2+=10-3mol/L胞內(nèi)：

19、Ca2+=10-7mol/LCa2+:重要的第二信使“鈣庫” ： 內(nèi)質網(wǎng)、線粒體第五十一張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)(DG/Ca2+PKC信號通路)組成:胞外信息分子，G蛋白蛋白激酶C (protein kinase C, PKC)磷脂酶C (phospholipase C, PLC)二酯酰甘油(diacylglycerol, DAG)三磷酸肌醇 ( inositol 1, 4, 5 triphosphate, IP3 )第五十二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月配體受體PLC （磷脂酶C） PIP2IP3Ca2蛋白激酶CDAGGq蛋白內(nèi)質網(wǎng)酶/靶蛋白磷酸化 +生物

20、學效應DG/Ca 2+PKC信號通路：基因的活化第五十三張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月IP3DAGPIP2PLCA. DAG、IP3的生成PIP2 磷脂酶CDAG + IP第五十四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 B. DAG 和IP3的 功 能DAG：在磷脂酰絲氨酸和Ca2+協(xié)同下激活蛋白激酶C(PKC)IP3 ：與內(nèi)質網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上的受體結合，促使Ca2+釋放第五十五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 調節(jié)基因表達PKC 對基因的活化分為早期反應和晚期反應。 C.PKC的生理功能 調節(jié)代謝活化的PKC引起一系列靶蛋白的絲 、蘇氨酸殘基磷酸化。第五十六張，PPT共

21、八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月AP-1PKC 對基因的早期活化和晚期活化第五十七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 (2)Ca2+-鈣調蛋白依賴性蛋白激酶途徑受體、G蛋白、PLC、IP3、Ca2+、鈣調蛋白、CaM激酶( Ca2+ CaM激酶途徑 )鈣調蛋白(calmodulin , CaM)有四個Ca2+結合位點。與Ca2+一起激活CaM激酶，磷酸化多種功能蛋白質（絲、蘇氨基酸殘基）。組成第五十八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月Ca2+- CaM激酶途徑 的級聯(lián)反應包括： 化學信號 鈣通道 胞漿（Ca2+） CaM 激活CaM激酶 底物蛋白 /酶磷酸化 生物學效應 第五十九

22、張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 受體 Gq磷脂酶CDAG內(nèi)質網(wǎng)鈣調蛋白（CaM）Ca2+-CaMPKC鈣調蛋白激酶 靶蛋白 或酶靶蛋白或酶磷酸化生理效應Ca2+依賴性蛋白激酶途徑總結IP3Ca2+Ca2+PIP2質膜胞漿胞外配體調節(jié)基因表達第六十張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 酶偶聯(lián)受體的信號轉導催化型受體跨膜信號轉導：受體本身具有酶活性，直接作用胞內(nèi)底物酶偶聯(lián)型受體跨膜信號轉導：受體與酶偶聯(lián)后作用于胞內(nèi)底物第六十一張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一、催化型受體的信號轉導酪氨酸蛋白激酶在細胞的生長、增殖、分化等過程中起重要的調節(jié)作用，并與腫瘤細胞的發(fā)生有

23、密切的關系。受體本身具有酶活性。如：轉化生長因子（TGF- ）受體： 具有Ser/Thr激酶活性 心房肽（ANP）受體： 具有鳥苷酸環(huán)化酶活性* NGF, EGF, PDGF,insulin 等受體： 具有酪氨酸蛋白激酶活性第六十二張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）酪氨酸蛋白激酶受體的信號轉導1. 受體的結構具有酪氨酸蛋白激酶（PTK）活性的受體，稱為受體酪氨酸蛋白激酶（RTK），其結構有共性：第六十三張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2.酪氨酸蛋白激酶跨膜信號轉導生長因子與受體結合受體二聚化或寡聚化受體構象變化受體激活發(fā)生自身磷酸化磷酸化的受體使底物的酪氨酸磷酸化，將信

24、息向下游傳遞。第六十四張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月催化型受體與配體結合后，發(fā)生自身磷酸化并磷酸化中介分子 Grb2和SOS，使其活化，進而激活Ras蛋白，開啟為多種生長因子信息傳遞過程所共有的Ras通路。3. Ras-MAPK信號通路 Grb2: 生長因子受體結合蛋白SOS 蛋白: 一種鳥苷酸釋放因子，通過Grb2作用于小G 蛋白使Ras活化。Ras蛋白：一族原癌基因產(chǎn)物，稱為小G蛋白家族，結合 GTP有活性,結合GDP無活性。第六十五張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月GRB2 (growth factor receptor bound protein 2）識別磷酸化的酪

25、氨酸殘基并與之結合。 組成：催化性受體，GRB2, SOS, Ras蛋白, Raf蛋白，MAPK系統(tǒng)SH2SH3與SOS的結合域第六十六張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 SOS (一種鳥苷酸交換因子)富含脯氨酸，可與SH3結合，促使Ras的GDP換成GTP。Ras蛋白：原癌基因產(chǎn)物，類似于G蛋白的G亞基Raf蛋白：具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性MAPK系統(tǒng) (mitogen-activated protein kinase)包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK, Raf蛋白），是一組酶兼底物的蛋白分子。第六十七張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 催

26、化性受體 生長因子受體結合蛋白(GRB2) SOS(鳥苷酸釋放因子) Ras蛋白(小G蛋白) Raf蛋白 絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)系統(tǒng) 受體型 Ras-MAPK信號途徑*第六十八張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 細胞外信號EGF、PDGF等具有PTK活性的受體GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf調節(jié)其他蛋白活性MAPKKMAPK P P P細胞核反式作用因子調控基因表達細胞膜二聚化第六十九張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）鳥苷酸環(huán)化酶受體的信號轉導 （cGMP-蛋白激酶G途徑）受體-鳥苷酸環(huán)化酶(guanylate cyclase, GC)，cGMP, 蛋白激酶G (protein kinase G，PKG)1、組成cGMP的合成和降解 GTPGMg2+PPicGMP 磷酸二酯酶H2OCa2+ 或 Mg2+5- GMP第七十張，PPT共八十一頁，創(chuàng)作于2022年6月使有關蛋白或酶類的絲、蘇氨酸殘基磷酸化2、PKG的功能NOGCPKG 蛋白