高中生物競賽 7細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)課件

第七章、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（cellsignaltransduction):

指的是耦聯(lián)各種刺激信號與其相應(yīng)的生理效應(yīng)之間的一系列分子反應(yīng)過程。其分子途徑分為四個階段：

1、刺激信號傳遞（胞間信號與受體結(jié)合）2、膜上信號轉(zhuǎn)換3、胞內(nèi)信號傳遞4、蛋白質(zhì)可逆磷酸化細(xì)胞膜外界環(huán)境刺激

cAMP

PKA

酶蛋細(xì)

G

Ca2+

PKCa2+

白磷胞胞間信號

受體

蛋

效應(yīng)器

CaM

酸化反(第一信使)

白

PKC

修飾應(yīng)

IP3

CaM

Tyr蛋白

DG

結(jié)合蛋白

激酶

初級膜上信號胞內(nèi)信號蛋白質(zhì)可信使轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(第二信使)逆磷酸化1、胞外刺激信號傳遞

（1）環(huán)境刺激：(光、溫度、水分、重力、傷害、病原菌毒物、礦物質(zhì)及氣體）

最重要的環(huán)境刺激是光，光是光合作用的能源，光強(qiáng)、光質(zhì)可作為信號激發(fā)受體，引起光形態(tài)建成。

（2）胞間信號傳遞：當(dāng)環(huán)境刺激的作用位點與效應(yīng)位點處在不同部位時，就必然發(fā)生信號的產(chǎn)生和傳遞。這些胞間信號（化學(xué)信號和物理信號）及某些環(huán)境刺激信號就是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的初級信號，即第一信使（firstmessenger）。

胞間化學(xué)信號長距離傳遞的主要途徑是韌皮部，并且可以同時向頂和向基傳遞，傳遞速度為0.1-1mm·s-1；其次是木質(zhì)部集流傳遞。

A、化學(xué)信號（chemicalsignals）：指細(xì)胞感受環(huán)境刺激后形成，并能傳遞信息引起細(xì)胞反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生長活性物質(zhì)。

B、物理信號（physicalsignals）：指細(xì)胞感受環(huán)境刺激后產(chǎn)生的具有傳遞信息功能的物理因子，如：電波、水力學(xué)信號等。胞間物理信號電波長距離傳遞途徑是維管束，短距離傳遞則通過共質(zhì)體及質(zhì)外體。敏感植物動作電波的傳播速度可達(dá)200mm·s-1

。2、跨膜信號轉(zhuǎn)換

（1）細(xì)胞受體（receptor）：受體：指位于細(xì)胞質(zhì)膜上能與化學(xué)信號物質(zhì)特異地結(jié)合，并能將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，發(fā)生相應(yīng)細(xì)胞反應(yīng)的物質(zhì)。

特點：特異性、高親和性、可逆性、飽和性等兩種類型受體：

1、G蛋白連接受體

(G-protein-linkedreceptor)

2、

類受體蛋白激酶

(enzyme-linkedreceptor)

受體與化學(xué)信號物質(zhì)的識別反應(yīng)是細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的第一步。

1、G蛋白連接受體(G-protein-linkedreceptor)G-Protein-linkedReceptors

（2）G蛋白

G蛋白：GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白（GTPbindingregulatoryprotein），膜上信號轉(zhuǎn)換是通過G蛋白偶聯(lián)的。是受體與信使產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的一種中介，也參與環(huán)腺苷酸（cAMP)、Ca2+和磷酸肌醇（PI)等信使的產(chǎn)生，Rodbell等1971發(fā)現(xiàn)，1994年獲諾貝爾獎。異源三聚體GTP結(jié)合蛋白：在活細(xì)胞內(nèi)由三種不同亞基（α、β、γ）構(gòu)成的異源三聚體G蛋白位于內(nèi)膜內(nèi)側(cè)，依賴自身的活化和非活化狀態(tài)循環(huán)實現(xiàn)跨膜信號轉(zhuǎn)換。G蛋白偶聯(lián)受體N端羧基端膜外膜內(nèi)膜NH2HOOC刺激信號與膜受體結(jié)合受體激活

信號傳遞給G蛋白α-亞基與GTP結(jié)合而活化活化的α-亞基呈游離狀態(tài)觸發(fā)效應(yīng)器，把胞外信號轉(zhuǎn)換成內(nèi)胞信號CreceptorhormoneGproteineffectorenzyme3、胞內(nèi)信號傳遞

細(xì)胞內(nèi)信號傳遞系統(tǒng)

第二信使（secondmessenger）：指由胞外刺激信號激活或抑制的、具有生理調(diào)節(jié)活性的細(xì)胞內(nèi)因子。（Ca2+,IP3,DAG,cAMP,cGMP,cADPR,H+,NO）

A、鈣信號系統(tǒng)

各種胞外刺激信號可能直接或間接地調(diào)節(jié)鈣運輸系統(tǒng)而引起胞內(nèi)游離Ca2+濃度的變化，并導(dǎo)致不同的細(xì)胞反應(yīng)。(靜息態(tài)細(xì)胞質(zhì)Ca2+濃度：10-7~10-6mol.L-1,質(zhì)外體Ca2+濃度：10-4~10-3mol.L-1，而Ca2+庫的Ca2+濃度更高。低〔Ca2+〕高〔Ca2+〕高〔Ca2+〕

胞內(nèi)Ca2+信號也可通過鈣受體蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)信號調(diào)節(jié)細(xì)胞生理反應(yīng)。最重要的鈣調(diào)蛋白是鈣調(diào)素（calmodulin，CaM）。

CaM的作用方式（1）直接與靶酶結(jié)合，誘導(dǎo)靶酶的活性構(gòu)象而調(diào)節(jié)它們的活性，如NAD激酶、Ca2+-ATP激酶等；（2）通過活化依賴Ca2+·CaM的蛋白激酶，將靶酶磷酸化，影響其活性，如磷酸化酶、H+-ATP酶等。B、肌醇磷脂信號系統(tǒng)

質(zhì)膜中有三種肌醇磷脂：磷脂酰肌醇（PI）磷脂酰肌醇–4–磷酸（PIP）磷脂酰肌醇–4，5–二磷酸（PIP2）IP3+DAG刺激信號與膜受體結(jié)合受體激活

信號傳遞給G蛋白磷脂酶C（PLC）水解PIP2產(chǎn)生肌醇三磷酸（IP3）和二酯酰甘油（DAG）

IP3通過調(diào)節(jié)Ca2+傳遞信息

DAG

通過激活蛋白激酶C（PKC）傳遞信息。

雙信使系統(tǒng)

C、環(huán)腺苷酸信號系統(tǒng)

環(huán)腺苷酸（cAMP）作為動物細(xì)胞中的第二信使是通過激活蛋白激酶進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；而在植物細(xì)胞中cAMP是否存在以及是否具有胞內(nèi)第二信使的作用，還缺乏足夠的實驗依據(jù)。四、蛋白質(zhì)的可逆磷酸化Pr+ATP蛋白激酶（PK）

P-Pr+ADP

蛋白磷酸酶（PP）

Pr+Pi