生物化学 细胞信号转导课件
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生化课件19细胞信号转导
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
RC RC
PKA的激活
R
C
R C
目录
PKA（丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶）
ATP
ADP
Thr Ser
-OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
目录
PKA的作用
⑴ 对代谢的调节作用
目录
受体型PTK-Ras-MAPK途径 P395
组成：催化型受体，Grb2（衔接蛋白）, SOS, Ras蛋白（低 分子量G蛋白）, Raf蛋白，MAPK系统
衔接蛋白：Grb2 (growth factor receptor bound protein 2）
SH3
SH2
SH3
SH2 域 (src homology 2 domain)
细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，该区域能识别 磷酸化的酪氨酸残基并与之结合
目录
SOS (son of sevenless)
富含脯氨酸，可与SH3结合，促使Ras的GDP换成GTP
Ras蛋白：低分子量G蛋白，类似于G蛋白的G 亚基
Raf蛋白：具有丝／苏氨酸蛋白激酶活性 MAPK系统
包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK） ，是一组酶兼底物的蛋白分子。
位于N端，具有转录激活功能 含有锌指结构，结合DNA
位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化， 激活转录
受体二聚化发生的部位
⑵ 相关配体 类固醇激素、甲状腺素和维A酸等
⑶ 功能 多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
RC RC
PKA的激活
R
C
R C
目录
PKA（丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶）
ATP
ADP
Thr Ser
-OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
目录
PKA的作用
⑴ 对代谢的调节作用
目录
受体型PTK-Ras-MAPK途径 P395
组成：催化型受体，Grb2（衔接蛋白）, SOS, Ras蛋白（低 分子量G蛋白）, Raf蛋白，MAPK系统
衔接蛋白：Grb2 (growth factor receptor bound protein 2）
SH3
SH2
SH3
SH2 域 (src homology 2 domain)
细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，该区域能识别 磷酸化的酪氨酸残基并与之结合
目录
SOS (son of sevenless)
富含脯氨酸，可与SH3结合，促使Ras的GDP换成GTP
Ras蛋白：低分子量G蛋白，类似于G蛋白的G 亚基
Raf蛋白：具有丝／苏氨酸蛋白激酶活性 MAPK系统
包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK） ，是一组酶兼底物的蛋白分子。
位于N端，具有转录激活功能 含有锌指结构，结合DNA
位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化， 激活转录
受体二聚化发生的部位
⑵ 相关配体 类固醇激素、甲状腺素和维A酸等
⑶ 功能 多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作
细胞信号转导课件
精选课件
11
目录
细胞间信息物质的化学本质 * 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、
胰岛素等） * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、
肾上腺素等） * 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） * 脂肪酸衍生物（如前列腺素） * 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等
精选课件
12
目录
细胞间信息物质的分类
1、神经递质
• 贝时璋：根据生物物理学的
观点，无非是自然界三个量
综合运动的表现，即物质、
能量和信息在生命系统中无 时无刻地在变化，这三个量 有组织、有秩序的活动是生
贝时璋院士(1903.10.10～)，实验生物学家， 细胞生物学家，教育家。我国细胞学、胚 胎学的创始人之一，我国生物物理学的奠 基人
命的基础。信息流起着调节
精选课件
2
目录
• 对于多细胞生物来说，为了协调和配合各组 织细胞之间的功能活动，需要对各组织细胞 的物质代谢或生理活动进行调节。此外当外 界环境变化时也需通过细胞间复杂的信号传 递系统来传递信息，从而调控机体活动。
• 细胞信息的传递是由许多不同的信息物质所 组成的信息传递链来完成的。
精选课件
3
目录
控制物质和能量代谢的作用。
• 薛定谔：“生命的基本问题 是信息问题”
薛精定选谔课（件1887～1961）奥地利物 理学家，概率量子力学的创始人
4
目录
外部环境刺激
单细胞生物 直接反应
多细胞生物 多级调节
精选课件
5
目录
细胞信号转导: 指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程
化学信号是细胞分泌的各种化学物质并用以 调节自身及其他细胞的代谢和功能
子称为旁分泌信号。如生长因子(growth factors)蛋白
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
细胞信号转导精品课件
05
细胞信号转导的未来展 望
细胞信号转导与药物研发
细胞信号转导与药物研发
随着对细胞信号转导机制的深入了解，药物研发正逐渐转 向针对特定信号通路的治疗方法。这有助于开发更精确、 副作用更小的药物，提高治疗效果。
针对特定疾病的信号通路
针对特定疾病的信号通路进行药物设计，可以更有效地治 疗某些难以治愈的疾病，如癌症、神经退行性疾病等。
细胞信号转导精品课件
目录
• 细胞信号转导概述 • 细胞信号转导的分子机制 • 细胞信号转导与疾病 • 细胞信号转导的研究方法 • 细胞信号转导的未来展望
01
细胞信号转导概述
细胞信号转导的定义
细胞信号转导
是指细胞接收到胞外信号后，通 过一系列的信号转导过程，将胞 外信号转导至胞内，调控基因的 表达，从而影响细胞的生命活动
个性化治疗的可能性
通过对个体基因组和信号转导通路的深入研究，有望实现 个性化治疗，根据患者的具体情况制定最合适的治疗方案 。
细胞信号转导与基因治疗
基因治疗与信号转导
基因治疗是一种通过修改或替换缺陷基因来治疗遗传性疾病的方法。细胞信号转导在基因表达和调控中起着重要作用 ，因此对信号转导机制的理解有助于优化基因治疗方案。
癌症治疗中的细胞信号转导
针对癌症治疗中的细胞信号转导，可以采取多种手段，如抑制信号 转导、诱导细胞凋亡等。
神经退行性疾病与细胞信号转导
神经退行性疾病概述
01
神经退行性疾病是一类以神经元退行性病变为主要特征的疾病
，如阿尔茨海默病、帕金森病等。
细胞信号转导与神经退行性疾病
02
细胞信号转导在神经退行性疾病的发生、发展中起着重要作用
针对糖尿病的治疗，可以采取多种手段，如抑制 信号转导、调节血糖等。
《生物化学》课件 第十一章细胞信号转导 ppt
2、细胞表面受体：
该受体位于靶细胞膜表面，其配体为水溶性信号分 子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶 性激素分子、粘附分子等）。
目录
目录
一种受体分子转换的信号，可通过 一条或多条信号转导通路进行传递。而 不同类型受体分子转换的信号，也可通 过相同的信号通路进行传递。
不同的信号转导通路之间亦可发生 交叉调控，形成复杂的信号转导网络。
信号转导通路和网络的形成是动态 过程，随着信号的种类和强弱而不断的 变化。
目录
（二）受体与配体相互作的特点
1、高度专一性 2、高度亲和力 3、可饱和性 4、可 逆 性 5、特定的作用模式
目录
三、膜受体介导的信号转导
（一）蛋白激酶A（PKA）通路
该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA 激活为主要特征。
1、细胞内信号转导分子异常激活
信号转导分子的结构发生改变，可导 致其激活并维持在活性状态。
2、细胞内信号转导分子异常失活
信号转导分子表达降低或结构改变， 可导致其失活。
目录
（三）信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常
功能或者失去正常功能，从而导致疾 病的发生，或影响疾病的过程。许多 疾病的发生和发展都与信号转导异常 有关。
不能正常传递 持续高度激活 受体功能异常 信号转导分子功能异常
目录
（一）受体异常激活和失能
1、受体异常激活
基因突变可导致异常受体的产生， 不依赖外源信号的作用而激活细胞内 的信号通路。
2、受体异常失能
受体分子数量、结构或调节功能 发生异常，导致受体异常失能，不能 正常递信号。
目录Βιβλιοθήκη （二）信号转导分子的异常激活和失活
细胞外信号
该受体位于靶细胞膜表面，其配体为水溶性信号分 子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶 性激素分子、粘附分子等）。
目录
目录
一种受体分子转换的信号，可通过 一条或多条信号转导通路进行传递。而 不同类型受体分子转换的信号，也可通 过相同的信号通路进行传递。
不同的信号转导通路之间亦可发生 交叉调控，形成复杂的信号转导网络。
信号转导通路和网络的形成是动态 过程，随着信号的种类和强弱而不断的 变化。
目录
（二）受体与配体相互作的特点
1、高度专一性 2、高度亲和力 3、可饱和性 4、可 逆 性 5、特定的作用模式
目录
三、膜受体介导的信号转导
（一）蛋白激酶A（PKA）通路
该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA 激活为主要特征。
1、细胞内信号转导分子异常激活
信号转导分子的结构发生改变，可导 致其激活并维持在活性状态。
2、细胞内信号转导分子异常失活
信号转导分子表达降低或结构改变， 可导致其失活。
目录
（三）信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常
功能或者失去正常功能，从而导致疾 病的发生，或影响疾病的过程。许多 疾病的发生和发展都与信号转导异常 有关。
不能正常传递 持续高度激活 受体功能异常 信号转导分子功能异常
目录
（一）受体异常激活和失能
1、受体异常激活
基因突变可导致异常受体的产生， 不依赖外源信号的作用而激活细胞内 的信号通路。
2、受体异常失能
受体分子数量、结构或调节功能 发生异常，导致受体异常失能，不能 正常递信号。
目录Βιβλιοθήκη （二）信号转导分子的异常激活和失活
细胞外信号
第九章-细胞信号转导PPT课件
一.离子通道偶联蛋白（配体门离子通道）
包括：结合位点+离子通道 二.G蛋白偶联受体（最大家族）
普遍存在真核细胞表面
.
10
三.酶联受体： 一类具有酶活性； 另一类受体胞内段与酶联系。
至少两个功能域：结合配体、产生效应
受体被激活-信号转导-引发两种主要反应：
改变预存蛋白活性
影响特殊蛋白的表达量
•
.
11
.
3
细胞通讯3种方式：
一、分泌化学信号
分泌化学信号作用方式4种： • 内分泌 • 旁分泌 • 自分泌 • 化学突出传递神经信号
.
4
二、细胞间接触性依赖通讯：
①细胞-细胞黏着 ②细胞-基质黏着
.
5
三、间隙连接或胞间连丝：
• 动物细胞间的间隙连接或植物细胞间的胞 间连丝同属于通讯连接。
• 通讯连接：详见第十七章
.
18
③.表面受体被激活后，在临近质膜上形成肌 醇磷脂分子，从而募集具有PH结构域的信号 蛋白，形成复合物，参与下游事件。
.
19
（三）信号转导系统的4个主要特性：
• 特异性 • 放大效应 • 网络化与反馈 • 整合作用
.
20
第二节 细胞内受体介导的信号传递
细胞内受体超家族本质是依赖激素激活的基因调控 蛋白，在细胞内，受体与抑制剂（如Hsp90）结 合为复合物，当信号分子与受体结合后，抑制剂 脱落，使得受体暴露其DNA结合位点而被激活。
.
15
• 研究蛋白互作的模式结构域——SH2结构域
确定蛋白家族成员： 酶、癌蛋白、锚定蛋白接头蛋白、调节蛋 白、转录因子
.
16
（二）信号蛋白复合物的装配3种策略：
第12章 细胞信号转导(共63张PPT)
coupled receptor，GPCR）。
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
生物化学课件19第十九章 细胞信号转导
细胞信号转导
细胞信号转导是生物体内一系列的化学反应和信息传递过程，影响细胞的活 动和功能。探索细胞信号转导的奥秘，为科学研究和医学治疗开辟新的可能。
细胞信号转导概述
定义
细胞信号转导是细胞内外信息的转导、传递和转化过程。
种类和特点
细胞信号转导可以通过多种方式进行，如激素、神经递质或细胞间相互作用。
重要性
效应蛋白接收信号并在细胞内 发挥特定的功能。
细胞信号转导的调节机制
1
调节机制的种类和作用
细胞信号转导的调节机制包括阳性和阴
调节机制的具体例子
2
性调节，用于平衡和控制细胞信号的强 度和持续时间。
具体调节机制包括磷酸化、去磷酸化、
蛋白质降解以及转录调节等。
细胞信号转导的应用
在疾病治疗方面的应用
深入研究细胞信号转导可以帮助我们理解疾病发生 的机制，并为疾病治疗提供新的靶点。
细胞信号转导在细胞生存、分化、增殖和适应环境等方面起着至关重要的作用。
细胞信号转导的分子机制
第一类信号转导分子： 第二类信号转导分子： 第三类信号转导分子：
受体蛋白
信号转导途径
效应蛋白
受体蛋白位于细胞膜上，可以 感受并与外界信号结合。
信号转导途径是外界信号通过 一系列蛋白质相互作用传递到 细胞内部的途径。
在生物科技方面的应用
利用细胞信号转导的原理，我们可以开发新型药物、 制备生物工程产品和改造生物反应器等。
总结
1 细胞信号转导的重要性和应用前景
细胞信号转导是生命的基础，对于理解细胞功能和疾病治疗具有重要意义。
2 发展方ห้องสมุดไป่ตู้和未来发展趋势
随着技术的不断进步，我们可以预见细胞信号转导研究将继续深入，并带来更多创新和 突破。
细胞信号转导是生物体内一系列的化学反应和信息传递过程，影响细胞的活 动和功能。探索细胞信号转导的奥秘，为科学研究和医学治疗开辟新的可能。
细胞信号转导概述
定义
细胞信号转导是细胞内外信息的转导、传递和转化过程。
种类和特点
细胞信号转导可以通过多种方式进行，如激素、神经递质或细胞间相互作用。
重要性
效应蛋白接收信号并在细胞内 发挥特定的功能。
细胞信号转导的调节机制
1
调节机制的种类和作用
细胞信号转导的调节机制包括阳性和阴
调节机制的具体例子
2
性调节，用于平衡和控制细胞信号的强 度和持续时间。
具体调节机制包括磷酸化、去磷酸化、
蛋白质降解以及转录调节等。
细胞信号转导的应用
在疾病治疗方面的应用
深入研究细胞信号转导可以帮助我们理解疾病发生 的机制，并为疾病治疗提供新的靶点。
细胞信号转导在细胞生存、分化、增殖和适应环境等方面起着至关重要的作用。
细胞信号转导的分子机制
第一类信号转导分子： 第二类信号转导分子： 第三类信号转导分子：
受体蛋白
信号转导途径
效应蛋白
受体蛋白位于细胞膜上，可以 感受并与外界信号结合。
信号转导途径是外界信号通过 一系列蛋白质相互作用传递到 细胞内部的途径。
在生物科技方面的应用
利用细胞信号转导的原理，我们可以开发新型药物、 制备生物工程产品和改造生物反应器等。
总结
1 细胞信号转导的重要性和应用前景
细胞信号转导是生命的基础，对于理解细胞功能和疾病治疗具有重要意义。
2 发展方ห้องสมุดไป่ตู้和未来发展趋势
随着技术的不断进步，我们可以预见细胞信号转导研究将继续深入，并带来更多创新和 突破。