【精品】发育中的信号传导图文课件最新版
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第十四讲细胞信号传导(共40张PPT)
1. 钙信号系统
胞内Ca2+信号通过其受体-钙调蛋白转导信号。
现在研究得较清楚的植物中的钙调蛋白主要有两种 ：钙调素与钙依赖型蛋白激酶。
钙调素(calmodulin,CaM)是最重要的多功能Ca2+
信号受体，由148个氨基酸组成的单链的小分子(分子量为 17 000～19 000)酸性蛋白。CaM分子有四个Ca2+结合位 点。当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值
14-1细胞信号传导的分子途径
在植物细胞的信号反应中，已发现有几十种信号分子。按其 作用范围可分为胞间信号分子和胞内信号分子。对于细胞信 号传导的分子途径，可分为四个阶段，即：胞间信号传递、 膜上信号转换、胞内信号转导及蛋白质可逆磷酸化
细胞信号传导的 分子途径分为四
个阶段：
1 胞间信号的传递 2 膜中信号的转换 3 胞内信号的转导 4 蛋白质的可逆磷酸化
第十四讲： 细胞信号传导 概念
植物在整个生长过程中，受到各种内 外因素的影响，这就需要植物体正确地辨 别各种信息并作出相应的反应，以确保正 常的生长和发育。例如植物的向光性能促 使植物向光线充足的方向生长，在这个过 程中，首先植物体要能感受到光线，然后 把相关的信息传递到有关的靶细胞，并诱 发胞内信号转导，调节基因的表达或改变 酶的活性，从而使细胞作出反应。这种信 息的胞间传递和胞内转导过程称为植物体 内的信号传导。
细胞内的G蛋白一般分为两大类：一类是由 三种亚基(α、β、γ)构成的异源三体G蛋白，另 一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白”。小 G蛋白与异源三体G蛋白α亚基有许多相似之处 。它们都能结合GTP或GDP，结合了GTP之后
都呈活化态，可以启动不同的信号转导。
三、胞内信号的转导
发育生物学第四章 发育中的信号传导
二、信号途径的关联和整合
• 不同信号传递途径的相互关联 同一信号分子可同时激活 多种下游传递链（RTK可同时激活MAPK、PKC、STAT 等）；很多信号效应因子是多功能的，可调节其他途径信 号因子的活性（活化的ERK可磷酸化Smad1、2、3，抑制 它们向核内转运；STAT途径可激活Smad7的表达而抑制 FGFβ途径）；
Hedgehog 信号传导途径
Notch/Delta 信号传导途径
酪氨酸激酶受体途径
配位体 酪氨酸激酶
JAK-STAT 信号传导途径
酪蛋白基因启动子
视黄酸（retinoic acid, RA）途径
视黄酸是小分子脂溶性信号分子，可以自由通过细胞膜和核膜。 其受体主要存在于细胞核中。 两类受体： 视黄酸受体（retinoic acid receptor, RAR） 视黄素X受体（retinoid X receptor, RXR）
• 信号途径特异性的调控 来自信号传递途径的转录调节信 息与组织特异性转录调节信息在靶基因的顺式调控元件水 平得以整合； • 不同信号途径在靶基因增强子水平的整合 果蝇eve基因在 肌肉前体细胞中的表达，受多个信号途径的调控
Cross-Talk between Pathways
Figure 6.40. Two signals are needed to effect the differentiation of the T lymphocyte. The first signal comes from the receptors that bind the antigen. The second signal comes from the binding of the CD28 protein to the B7 protein on the surface of the antigen-presenting cell(抗 原递呈细胞 ).The first signal directs the synthesis of one subunit of the AP-1 transcription factor. The second signal directs the synthesis of the other subunit. The two subunits, c-Fos and c-Jun, form the AP-1 transcription factor, which can activate T cellspecific enhancers such as that regulating interleukin 2 production.
第十章激素及信号传导ppt课件
激素的高效性与信号放大密切相关
三、分泌速度的不均一性
激素水平受分泌和失活速率的控制。有的激素分泌 呈现周期性，昼夜节律性；有的是脉冲分泌。这些因素 在设计分析方法时应充分考虑.
四、专一性和亲和性
激素对靶组织和靶器官具专一性。但有的专一性很 低。如睾酮，除刺激副性器官的发育和维持第二性征 外，还刺激各种组织的生物合成 （如蛋白质的合成）
激素循环于血液中，尽管可以与任何细胞接触，但 它只能被靶细胞捕获，这是因为靶组织有识别不同激素 的受体。激素受体可分为胞内受体和细胞膜受体。
通常类固醇受体在细胞质中，甲状腺素受体在细胞 核内，而肽类、蛋白类和氨基酸衍生物激素的受体在细 胞膜上。
一、细胞内受体（即核受体）
类固醇类激素为脂溶性的小分子化合物，能穿过细胞膜。故
早老蛋白1（presenilin，PS1）增加tau蛋白的磷酸化，与 阿尔茨海默氏症相关，对记忆的形成也十分重要 。 p16INK4a (也称Inhibitor of CDK4)与干细胞衰老调控密切相关《Nature》 2006.10.三篇文章）.
Bcl-2 （B cell lymphoma/lewkmia-2 ）家族是细胞凋亡的 关键调节因子 。
LHRH和FSHRH统称为促性腺激素释放激素
（CRH） （TRH） （GHRH） （GHIH） （PRH） （PIRH） （MRH） （MRIH） （LHRH） （LHIH） （FSHRH）
（GnRH）
下丘脑激素受神经递质的调控
在中枢神经系统（CNS）中，突触传递最重要的方式 是神经化学传递。
⑵ 下丘脑-神经垂体激素（垂体后叶 ）
胃泌素 促胰液素 缩胆囊肽（CCK） 抑胃多肽（GIP）
12. 外激素
皮肤、唾液、排泄物等传播， 如昆虫性诱素
三、分泌速度的不均一性
激素水平受分泌和失活速率的控制。有的激素分泌 呈现周期性，昼夜节律性；有的是脉冲分泌。这些因素 在设计分析方法时应充分考虑.
四、专一性和亲和性
激素对靶组织和靶器官具专一性。但有的专一性很 低。如睾酮，除刺激副性器官的发育和维持第二性征 外，还刺激各种组织的生物合成 （如蛋白质的合成）
激素循环于血液中，尽管可以与任何细胞接触，但 它只能被靶细胞捕获，这是因为靶组织有识别不同激素 的受体。激素受体可分为胞内受体和细胞膜受体。
通常类固醇受体在细胞质中，甲状腺素受体在细胞 核内，而肽类、蛋白类和氨基酸衍生物激素的受体在细 胞膜上。
一、细胞内受体（即核受体）
类固醇类激素为脂溶性的小分子化合物，能穿过细胞膜。故
早老蛋白1（presenilin，PS1）增加tau蛋白的磷酸化，与 阿尔茨海默氏症相关，对记忆的形成也十分重要 。 p16INK4a (也称Inhibitor of CDK4)与干细胞衰老调控密切相关《Nature》 2006.10.三篇文章）.
Bcl-2 （B cell lymphoma/lewkmia-2 ）家族是细胞凋亡的 关键调节因子 。
LHRH和FSHRH统称为促性腺激素释放激素
（CRH） （TRH） （GHRH） （GHIH） （PRH） （PIRH） （MRH） （MRIH） （LHRH） （LHIH） （FSHRH）
（GnRH）
下丘脑激素受神经递质的调控
在中枢神经系统（CNS）中，突触传递最重要的方式 是神经化学传递。
⑵ 下丘脑-神经垂体激素（垂体后叶 ）
胃泌素 促胰液素 缩胆囊肽（CCK） 抑胃多肽（GIP）
12. 外激素
皮肤、唾液、排泄物等传播， 如昆虫性诱素
发育生物学——胚胎发育的信号传导途径73页PPT
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
发育生物学——胚胎发育的信号传导 途径
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
植物生理第七章 植物体内信号传导ppt(共37张PPT)
从拟南芥中已克隆了10种左右CDPK基因，机械刺激、激素 和胁迫都可引 起CDPK基因表达。
现已发现，被CDPKs磷酸化的靶蛋白有质膜ATP酶、离子通 道、细胞骨架成分等。
CDPK- 的结构示意图
自身抑制域(31 a.a)
N
C
蛋白激酶催化域
钙调素样结构域
(共508个氨基酸)
CaM 和 CDPK 的结构比较
G蛋白自身的 活化和非活化作 为一种分子开关 ，将膜外的信号 转换为膜内的信 号并进一步放大 信号。
细胞内的G蛋白一般分为两大类：
一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三
体G蛋白，它参与细胞分裂、气孔运动、花粉
管生长等生理反应的信号转导。
另一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白” ，它参与细胞骨架的运动、细胞扩大、根毛 发育以及细胞极性生长的信号转导。
二、 受体在信号转导中的作用
受体：指能够特异地识别并结合信号、在细胞内 放大、传递信号的物质。存在于细胞表面或亚细 胞组分中的天然分子。
细胞受体+配体（信号物质）
受体-配体复合体
生化反应
细胞反应
受体的主要特性： ①能与配体特殊结合； ②高度的亲和力； ③饱和性。 根据受体在细胞中的位置，
可将它分为细胞表面受体
转播
光
放大 发散到多个目标
改变离 调节代 基因表 细胞骨 子流 谢途径 达调节 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育
植物细胞信号转导的模式
第一节 信号与受体结合
一、信号(signals)
化学信号
(chemical signals )：
细胞感受刺激后合成并传递 到作用部位引起生理反应的化 学物质。
现已发现，被CDPKs磷酸化的靶蛋白有质膜ATP酶、离子通 道、细胞骨架成分等。
CDPK- 的结构示意图
自身抑制域(31 a.a)
N
C
蛋白激酶催化域
钙调素样结构域
(共508个氨基酸)
CaM 和 CDPK 的结构比较
G蛋白自身的 活化和非活化作 为一种分子开关 ，将膜外的信号 转换为膜内的信 号并进一步放大 信号。
细胞内的G蛋白一般分为两大类：
一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三
体G蛋白，它参与细胞分裂、气孔运动、花粉
管生长等生理反应的信号转导。
另一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白” ，它参与细胞骨架的运动、细胞扩大、根毛 发育以及细胞极性生长的信号转导。
二、 受体在信号转导中的作用
受体：指能够特异地识别并结合信号、在细胞内 放大、传递信号的物质。存在于细胞表面或亚细 胞组分中的天然分子。
细胞受体+配体（信号物质）
受体-配体复合体
生化反应
细胞反应
受体的主要特性： ①能与配体特殊结合； ②高度的亲和力； ③饱和性。 根据受体在细胞中的位置，
可将它分为细胞表面受体
转播
光
放大 发散到多个目标
改变离 调节代 基因表 细胞骨 子流 谢途径 达调节 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育
植物细胞信号转导的模式
第一节 信号与受体结合
一、信号(signals)
化学信号
(chemical signals )：
细胞感受刺激后合成并传递 到作用部位引起生理反应的化 学物质。
第三章神经信号传导过程【共26张PPT】
K离子被排出后，又形成了内负外正的电位差。 5、递质与受体的结合促使第二信使释放到突触后细胞中。 消退抑制、分化抑制、延缓抑制、条件抑制
6、第二信使扩大第一信使的作用。
4、突触后去极化开始的时间比前冲动到达突触的时间约 级量反应：与全或无规律相反，其电位的幅值随阈上刺激的强度的增大而变高，反应的频率并不发生变化。
如肌肉的运动和腺体的分泌等. 三、神经信号在突触处的整合作用 2、化学递质与突触后膜中的受体蛋白结合引起膜电位的变化，在某些突触上是去极化的变化（兴奋），在另一些突触上是超极化的变化（抑制）。
能相反。 抑制:表现为机体受到外界动因作用时外表上没有反应或反应降低.
1、神经冲动传到突触终端，促使突触泡释放递质进入突触间歇。
神经细胞膜的内外保持离子的一定梯度，以准备在受 （大脑有上千亿个神经元，分为约150种类型，平均每个神经元与其他神经元可形成2000种左右联系。
这种电流使临近细胞膜的通透性发生变化，产生动作电位。
如肌肉的运动和腺体的分泌等.
在抑制突触上，递质打开Cl-门，产生超极化现象
到刺激时产生动作电位。） 7、酶使第二信使丧失活力。
2、消减作用
在兴奋性前突触作用的同时，还有抑制性前突 触的作用，突触后神经元是否产生神经冲动，取决 于兴奋和抑制的代数总和。（兴奋为正、抑制为负） 如果正负的代数和是一足够大的正数，则突触后神 经元仍能产生神经冲动，反之，得一负值，即为抑 制。
3、时间的总和作用
如果起作用的突触为数虽少，但有一连串的 神经冲动到达突触，使他们对突触后膜连续地 施加兴奋性影响，也可以使突触后神经元的轴
第三章神经信号传导过程
几个概念
静息电位:静息状态下,细胞膜外Na+浓度较高,膜内K+ 浓度较高,这类带电离子因膜内外正离子浓度差造成膜 内外大约负70-90毫伏的电位差,称为静息电位(极化现 象). 动作电位:神经细胞受刺激时,细胞膜的通透性迅速发生 变化,Na+通道临时打开,Na+被泵入 细胞膜内部,使细 胞膜内正电荷迅速上升,并高于膜外电位,形成内正外负 约40毫伏的电压差,称为动作电位(去极化现象).
6、第二信使扩大第一信使的作用。
4、突触后去极化开始的时间比前冲动到达突触的时间约 级量反应：与全或无规律相反，其电位的幅值随阈上刺激的强度的增大而变高，反应的频率并不发生变化。
如肌肉的运动和腺体的分泌等. 三、神经信号在突触处的整合作用 2、化学递质与突触后膜中的受体蛋白结合引起膜电位的变化，在某些突触上是去极化的变化（兴奋），在另一些突触上是超极化的变化（抑制）。
能相反。 抑制:表现为机体受到外界动因作用时外表上没有反应或反应降低.
1、神经冲动传到突触终端，促使突触泡释放递质进入突触间歇。
神经细胞膜的内外保持离子的一定梯度，以准备在受 （大脑有上千亿个神经元，分为约150种类型，平均每个神经元与其他神经元可形成2000种左右联系。
这种电流使临近细胞膜的通透性发生变化，产生动作电位。
如肌肉的运动和腺体的分泌等.
在抑制突触上，递质打开Cl-门，产生超极化现象
到刺激时产生动作电位。） 7、酶使第二信使丧失活力。
2、消减作用
在兴奋性前突触作用的同时，还有抑制性前突 触的作用，突触后神经元是否产生神经冲动，取决 于兴奋和抑制的代数总和。（兴奋为正、抑制为负） 如果正负的代数和是一足够大的正数，则突触后神 经元仍能产生神经冲动，反之，得一负值，即为抑 制。
3、时间的总和作用
如果起作用的突触为数虽少，但有一连串的 神经冲动到达突触，使他们对突触后膜连续地 施加兴奋性影响，也可以使突触后神经元的轴
第三章神经信号传导过程
几个概念
静息电位:静息状态下,细胞膜外Na+浓度较高,膜内K+ 浓度较高,这类带电离子因膜内外正离子浓度差造成膜 内外大约负70-90毫伏的电位差,称为静息电位(极化现 象). 动作电位:神经细胞受刺激时,细胞膜的通透性迅速发生 变化,Na+通道临时打开,Na+被泵入 细胞膜内部,使细 胞膜内正电荷迅速上升,并高于膜外电位,形成内正外负 约40毫伏的电压差,称为动作电位(去极化现象).
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Wnt蛋白： • 原癌基因家族编码产物 • 分泌性糖蛋白 • 人类含有19种wnt基因 • 尽管结构相似，但功能不同 • 具有不同的生物学活性
Wnt受体： — Frizzled家族蛋白 — 低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP) Frizzled家族蛋白：
• 7次跨膜蛋白Biblioteka • 胞外Cys富集域和跨膜域高度保守 • 人类有10个成员
TGFβ信号途径
Wnt 信号途径
Wnt信号通路的主要成员
• Wnt蛋白(配体)
• Wnt受体
• Dishevelled(Dsh/Dvl)蛋白 • 多蛋白复合体
— β-连环蛋白(β-catenin)
— 糖原合成酶激酶 (glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β) — 轴蛋白(Axin/Conduction) — APC(adenomatous polyposis coli)
合体激活下游信号传递。 • 其受体具有丝氨酸／苏氨酸激酶活性，包括2个亚类，即I 型和II型受体。
I型、II型受体
• I型和II型受体均为单跨膜受体蛋白，激酶活性区城位于膜 内，但I型受体在膜内紧接着跨膜区有一个特征性的富含 甘氨酸与丝氨酸的区域(称为GS区城)。
• 不同的TGFβ类配体结合不同的I型和II型受体，二者都是
信号传导所必需的。
一、TGFβ信号途径
• ①TGFβ配体首先与II类受体(TβR-II)结合； • ②TGFβ I类受体(TβR-I)也被募集到这一复合体中； • ③TβR-II会磷酸化TβR-I的GS区域并使其活化。 • TβR-I单独不能结合TGFβ。 • BMP I型或II型受体可以单独较弱地结合BMP分子，但只有在I、II型
第一信使
受体
第二信使 效应蛋白
效应蛋白
细胞膜受体
受体
细胞内受体
受体
膜上的离子受体通道
一 细胞膜受体 1．含离子通道的受体 配体依赖性 电压依赖性 2．G-蛋白偶联受体 A 族：视紫红质、2肾上腺素受体受体族 B 族：胰高血糖素/ 血管活性肠肽/ 降钙 素受体族 C 族：神经递质/钙受体样受体族 3．具有酪氨酸激酶活性的受体 二 细胞内受体 1. 胞浆受体：位于靶细胞浆内，如性激素受 体、肾上腺皮质激素受体 2. 胞核受体：位于靶细胞核内，如甲状腺素 受体
中具有重要作用； • Nodal(属于BMP因子亚类)：在脊椎动物胚胎中胚层的图示 形成及左-右轴的建立过程中起着关键作用。
一、TGFβ信号途径
• TGFβ类分子是以前体形式合成的，需要经过加工才能成 为有活性的成熟形式，其成熟单体之间通过二硫键形成二 聚体。
• TGFβ类配体（与受体专一性结合的分子）通过其受体复
细胞信号是实实在在的化学物质！
细胞信号分子的种类
1、激素 2、神经递质 3、生长因子 4、细胞因子 5、无机物
细胞信号转导（cell signal transduction) 是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激， 经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。
信号转导系统 signal transduction system
一、TGFβ信号途径
• TGFβ：即转化生长因子β是一类分泌性的信号分子。
• TGFβ超家族因子包括30多个成员，可分为TGFβ、BMP、
Activin等亚类。 • TGFβ家族因子在早期发育中起着关键作用： • TGFβ l，2，3，5：参与了细胞外基质形成和细胞分裂的调 节；
• BMP因子：在脊椎动物及果蝇的胚胎背-腹轴图示形成过程
感官，前庭
细胞死亡程序的变化
基因表达的变化
细胞应答
酶活性的变化
细胞骨架构型的变化
信号级联放大（signaling cascade）
从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合 性应答，不仅是 一个信号转导过程，更重要的是将信号进行逐步放大的过程
是什么“熄灭”了信号的传递？
信号终止
1.配体（信号）被降解、失活、重吸收 2. 受体被内吞 3.第二信使被降解 4.GTP被水解 5.信号转导蛋白被磷酸酶去磷酸
当前围绕信号转导研究的热门话题 干细胞 肿瘤 细胞凋亡 信号 转导 衰老
其它生命 奥秘问题
纳米技术
药物筛选
第一节 参与早期胚胎发育的信号调节途径
• ①TGFβ信号途径 • ②Wnt信号途径
• ③Hedgehog ['hedʒhɔg]信号途径
• ④Notch[nɔtʃ]信号途径 • ⑤酪氨酸激酶受体途径 • ⑥JAK-STAT信号途径 • ⑦视黄酸（retinoic acid，RA）途径
低密度脂蛋白受体相关蛋白： ( Low density lipoprotein receptor related protein , LRP ) • 单跨膜蛋白 • 胞外域直接结合Wnt蛋白 • Wnt 辅受体 • 胞内部分结合轴蛋白 • 哺乳动物的两个同源体
上海海洋大学
发育中的信号传导
纯洁美好的爱情信号
传递烽火的狼烟信号
信号是什么？
令人吃惊的外太空信号
传播图像的视频信号
细胞信号 (Cell Signaling）
是太空信号那般的虚拟飘渺吗？ 或是视频信号那样的五彩斑斓吗？
亦或狼烟信号那种的十万火急呢？
细胞信号 ：用来 介导细胞与细胞间、 细胞与组织间的相 互联系以调节细胞 生命活动的化学物 质
受体共同存在时才具有高亲和力。
• 研究表明：TGFβ信号传导受体复合物是一个异源四聚体，包括2个 TβR-I和2个TβR-II分子。
Smad蛋白
• Smad蛋白(果蝇中为Mad)在传递TGFβ类信号中起着关键作用。 • 脊椎动物至少有9个Smad ，依据共功能不同可分为3类，即受体调节 型Smad(R-Smad)、通用型(Co-Smad)和抑制型Smad。 • ④TGFβ I类受体被激活后可磷酸化R-Smad。 • R-Smad具有受体特异性，BMP受体可激活Smad1，5，而TGFβ、 Activin可激活Smad2，3。 • ⑤R-Smad被活化后与Co-Smad(Smad4)形成复合体并转运至细胞核内调 节靶基因的表达。 • 抑制型Smad：包括Smad6，7。它们可与R-Smad竞争I型受体结合位点 而抑制其激活。 Smad 6也可通过与R-Smad形成无活性的二聚体而抑 制其活性。