几种重要的信号转导通路PPT课件
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细胞的信号转导(共22张PPT)
神经肌肉接头 乙酰胆硷
神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
7
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关和离子 跨膜流动将信号转导到细胞内部。
2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
新信号形成
8
Na+通道和K+通道通道作用示意图
9
（三）机械门控通道
1、由离子通道完成的跨膜信号传递过程
Na+通道和K+通道刺通道激作用示信意图号→膜通道蛋白开放→离子移动→膜电
位变化→膜内信息→细胞功能改变 几种主要的跨膜信号转导方式
Na+通道和K+通道通道作用示意图 几种主要的跨膜信号转导方式
几种主要的跨膜信号转导方式
离子内流或外流
新信号形成
刺激信号→膜通道蛋白开放→离子移动→膜电位变化→膜内信息→细胞功能改变
内有配体的结合部位，胞浆侧有结合G蛋白的部
位； 通过与配体结合后的构象变化来结合和激活G蛋
白。
11
2）G蛋白（ GTP结合蛋白）
耦联膜受体与效应器的一种特定蛋白，由α、β和γ
三个亚单位组成，其中α亚单位具有鸟苷酸的结合位 点和GTP酶活性。
非活化的G蛋白在膜内与受体分离，其α亚单位结合 一分子的GDP；
磷酸二脂酶(PDE) 磷脂酶A2等
B、 离子通道:
14
4）第二信使：
它是激素、递质、细胞因子等信号分 子作用于细胞膜后细胞内产生的信号因 子，间接地把细胞外信号转入细胞内。
包括cAMP（环磷酸腺苷）、三磷酸 肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环-磷酸鸟苷 (cGMP)和Ca2+等。
神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
7
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关和离子 跨膜流动将信号转导到细胞内部。
2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
新信号形成
8
Na+通道和K+通道通道作用示意图
9
（三）机械门控通道
1、由离子通道完成的跨膜信号传递过程
Na+通道和K+通道刺通道激作用示信意图号→膜通道蛋白开放→离子移动→膜电
位变化→膜内信息→细胞功能改变 几种主要的跨膜信号转导方式
Na+通道和K+通道通道作用示意图 几种主要的跨膜信号转导方式
几种主要的跨膜信号转导方式
离子内流或外流
新信号形成
刺激信号→膜通道蛋白开放→离子移动→膜电位变化→膜内信息→细胞功能改变
内有配体的结合部位，胞浆侧有结合G蛋白的部
位； 通过与配体结合后的构象变化来结合和激活G蛋
白。
11
2）G蛋白（ GTP结合蛋白）
耦联膜受体与效应器的一种特定蛋白，由α、β和γ
三个亚单位组成，其中α亚单位具有鸟苷酸的结合位 点和GTP酶活性。
非活化的G蛋白在膜内与受体分离，其α亚单位结合 一分子的GDP；
磷酸二脂酶(PDE) 磷脂酶A2等
B、 离子通道:
14
4）第二信使：
它是激素、递质、细胞因子等信号分 子作用于细胞膜后细胞内产生的信号因 子，间接地把细胞外信号转入细胞内。
包括cAMP（环磷酸腺苷）、三磷酸 肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环-磷酸鸟苷 (cGMP)和Ca2+等。
2024版Akt信号转导通路课件
Akt蛋白激酶活化机制
1
Akt蛋白激酶通过磷酸化活化，其活化过程受到 PI3K的调节。
2
PI3K在细胞膜上生成PIP3，吸引含有PH结构域 的Akt蛋白。
3
Akt蛋白在细胞膜上被PDK1磷酸化激活，进而发 挥激酶活性。
2024/1/30
10
Akt蛋白激酶底物识别与磷酸化作用
2024/1/30
01
Akt蛋白激酶磷酸化并 抑制GSK3β，进而激活 Wnt信号通路，促进细 胞增殖。
Akt蛋白激酶通过磷酸 化作用抑制凋亡相关蛋 白，如Bad和caspase9，从而抑制细胞凋亡。
Akt蛋白激酶还参与细胞 周期调控、细胞迁移和 侵袭等多种生物学过程。
2024/1/30
12
03
PI3K/Akt信号转导通路组成与调控
2024/1/30
Akt激动剂
激活Akt激酶活性，用于研究Akt信号通路的激活机制及其对下游靶 蛋白的调控作用。
25
基因敲除和过表达技术在Akt功能研究中应用
基因敲除技术
通过基因编辑技术敲除Akt基因，研究 其在生物体或细胞中的功能缺失表型。
过表达技术
将外源Akt基因导入细胞或生物体中， 研究其在特定条件下的功能增益表型。
80%
下游效应
激活的Akt通过磷酸化作用调控下 游靶蛋白，如mTOR、GSK3β、 FoxO等，进而参与细胞生长、增 殖、分化等多种生物学过程。
2024/1/30
15
PI3K/Akt信号转导通路负反馈调节机制
PTEN的负调控
PTEN通过去磷酸化作用降低 PIP3水平，从而负调控 PI3K/Akt通路。
Akt自身负反馈
Akt可磷酸化并抑制其上游激活 因子，如PI3K或受体酪氨酸激 酶等。
信号转导教学课件ppt
G蛋白偶联受体信号转导的通路
01
GPCR与配体结合后，引起G蛋白的活化，释放出GDP并替换为GTP，进而引起 下游效应分子的激活。
02
G蛋白可激活多种效应分子，如AC、PLC等，进而产生第二信使分子，如cAMP 和DAG，进一步调节细胞的生物学效应。
03
GPCR信号转导通路还包括抑制性通路和非抑制性通路，抑制性通路通过降低细 胞内cAMP水平来抑制细胞活动，而非抑制性通路则通过激活PLC并产生DAG和 IP3来促进细胞活动。
分类
根据结构和功能，细胞因子可分为白细胞介素(IL)、干扰素 (IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)等。
细胞因子受体的结构与功能
结构
细胞因子受体是一类跨膜蛋白，由胞内区和胞外区组成，胞内区具有酪氨酸 激酶活性。
功能
细胞因子受体通过与相应配体结合，传递信号至细胞内，触发一系列生物学 反应，如增殖、分化、凋亡等。
磷酸化
激活的受体通过磷酸化修饰，进一 步激活下游信号分子。
酶联型受体信号转导的通路
MAPK通路
酶联型受体激活后，通过MAPK通路传递信号，引发细胞反应。
JAK-STAT通路
酶联型受体激活后，通过JAK-STAT通路传递信号，调节细胞增殖和分化。
04
细胞因子信号转导
细胞因子的定义与分类
定义
细胞因子是由免疫细胞和非免疫细胞产生的一类小分子可溶 性蛋白，具有调节免疫应答和炎症反应等多种生物学功能。
信号转导与药物研发
了解信号转导的机制有助于开发新的药物，针对异常的信号转导过程进行干预和 治疗。
06
信号转导研究方法
基因敲除与敲入技术
基因敲除技术
利用同源重组或转座子等技术，将特定基因从染色质中剔除 ，以研究基因功能。
生物化学教学课件：信号转导通路
信号转导要素：信号或配体, 受体, 信号放大
(产生第二信使), 应答和反馈调节
22
PARTⅠ
1 Basic characteristics of signal transduction 2 Four general types of signal transducers
PARTⅡ
1 Regulatory mechanisms 2 Some diseases caused by defects in the
由于衰老和疾病，多种细胞或器官需要修复；
来源？ 伦理 (胚胎干细胞)?
干细胞分化： 根据组织局部 微环境的差异
而分化成 相应的细胞
Whether the specialisation of cells is reversible
in human?
2011年，Science 评出 本世纪前十年十大科学成就：
“发现成熟细胞可以重新编程而获得多能性”
iPS, induced pluripotent stem cell
诱导多能干细胞
中枢神经
上皮
软骨
脂肪
引入关键基因 体细胞重新编程
肌肉 畸胎瘤实验
iMice
iPS-derived mice
iPS在疾病治疗中的应用
优势 • 诱导简单，容易操作 • 可从自体细胞中获得，免
Time to flee!
脑：神经信号警告 眼：瞳孔
身体各部位，释放 放大，视
心脏：心率加速
激素激活肾上腺 野变窄来自肺：气管扩张，呼吸频率加快
肌肉：血量增加，
肌肉收缩
髓质 皮质醇
皮质
肾上腺素
去甲肾上腺素
肝脏：糖原分解，
糖被释放到血液
《信号转导》PPT课件 (2)
28
么么么么方面
❖ Sds绝对是假的
(1). 受体酪氨酸蛋白激酶途径
EGF、PDGF等生长因子
结合生长因子后，受体TPK 二 聚化 导致自身磷酸化
TPK激活
PLC
催化底物蛋白的酪 氨酸磷酸化
PKC/MAPK
（与细胞增殖肥大、 肿瘤的发生有关）
靶蛋白磷酸化激活
30
(2).非受体酪氨酸蛋白激酶信号转导途径
是一种神经肌肉间传递功能障碍的自身免疫
（ 病，主要特征为受累横纹肌稍行活动后即迅速 二 疲乏无力，经休息后肌力有程度不同的恢复。
47
（二）.自身免疫性受体病
定义：
因体内产生针对自身受体的抗体而引起的疾病。 抗受体的抗体有两类：
阻断型：它与受体结合后，可阻断受体与配体的结合，从而
阻断受体的信号转导通路和效应，导致靶细胞功能下降。
刺激型：它与受体结合后，可模拟信号分子或配体的作用，
激活特定的信号转导通路使靶细胞功能亢进。
48
1.重症肌无力
38
信号转导异常的原因
1.基因突变： 信号转导蛋白数量改变 信号转导蛋白功能改变
2.免疫功能异常 机体免疫功能紊乱导致抗信号转导蛋白的抗体干 扰正常的信号转导过程
3.继发性异常：内环境紊乱 pH、离子浓度、细胞内某些成分（如ATP）明显 变化
39
信号转导异常的发生环节
1.配体异常： 过少或过多 可影响其受体及受体后信号转导通路中蛋白数量
17
G 蛋白偶联受体的结构（400-600个氨基酸残基组成的多肽） G-protein-coupled receptors (GPCR)
与配体结合
Extracellular
-NH2
么么么么方面
❖ Sds绝对是假的
(1). 受体酪氨酸蛋白激酶途径
EGF、PDGF等生长因子
结合生长因子后，受体TPK 二 聚化 导致自身磷酸化
TPK激活
PLC
催化底物蛋白的酪 氨酸磷酸化
PKC/MAPK
（与细胞增殖肥大、 肿瘤的发生有关）
靶蛋白磷酸化激活
30
(2).非受体酪氨酸蛋白激酶信号转导途径
是一种神经肌肉间传递功能障碍的自身免疫
（ 病，主要特征为受累横纹肌稍行活动后即迅速 二 疲乏无力，经休息后肌力有程度不同的恢复。
47
（二）.自身免疫性受体病
定义：
因体内产生针对自身受体的抗体而引起的疾病。 抗受体的抗体有两类：
阻断型：它与受体结合后，可阻断受体与配体的结合，从而
阻断受体的信号转导通路和效应，导致靶细胞功能下降。
刺激型：它与受体结合后，可模拟信号分子或配体的作用，
激活特定的信号转导通路使靶细胞功能亢进。
48
1.重症肌无力
38
信号转导异常的原因
1.基因突变： 信号转导蛋白数量改变 信号转导蛋白功能改变
2.免疫功能异常 机体免疫功能紊乱导致抗信号转导蛋白的抗体干 扰正常的信号转导过程
3.继发性异常：内环境紊乱 pH、离子浓度、细胞内某些成分（如ATP）明显 变化
39
信号转导异常的发生环节
1.配体异常： 过少或过多 可影响其受体及受体后信号转导通路中蛋白数量
17
G 蛋白偶联受体的结构（400-600个氨基酸残基组成的多肽） G-protein-coupled receptors (GPCR)
与配体结合
Extracellular
-NH2
信号转导教学课件ppt
信号转导与疾病
许多疾病的发生与信号转导异常有关，如肿瘤、自身免疫 性疾病、神经退行性疾病等。
针对信号转导途径的治疗策略已成为许多药物研发的重要 方向，包括抑制剂、激动剂、拮抗剂等。
02
信号转导基本元件
细胞膜受体
定义
01
细胞膜受体是指能够接受外界信号分子，并将其转化为细胞内
信号分子的跨膜蛋白。
种类
肿瘤细胞信号转导与血管生成和侵袭
1 2
肿瘤细胞血管生成与信号转导
详细阐述肿瘤细胞通过哪些信号转导通路促进 血管生成以及血管生成的信号转导机制。
肿瘤细胞侵袭与信号转导
介绍与肿瘤细胞侵袭相关的信号转导通路，如 基质金属蛋白酶（MMPs）及其抑制剂等。
3
肿瘤细胞的转移与信号转导
阐述肿瘤细胞转移过程中涉及的信号转导通路 及机制，包括转移前后的变化及转移过程中的 关键分子作用。
PLC通路的生物学功 能
PLC通路主要参与调节细胞增殖、分 化、凋亡等生物学过程，并在多种疾 病中发挥重要作用。
要点三
PLC通路与其他信号 通路的交叉互动
PLC通路与其他信号通路如MAPK、 PI3K等存在交叉互动，共同调节细胞 生理功能。
04
信号转导与免疫
固有免疫
01
固有免疫应答
是生物体在长期进化过程中形成的、对多种病原体具有防御作用的天
02
细胞膜受体可分为离子通道型受体、G蛋白偶联型受体和酶偶
联型受体等。
功能
03
细胞膜受体在感知外部环境刺激、调节细胞反应和通讯方面起
着重要作用。
G蛋白
定义
G蛋白是指与细胞膜受体结合并被激活的一类蛋 白，其在信号转导中起着关键作用。
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
几种重要的信号转导通路ppt课件
Figure 15.17 General mechanism of the activation of effector proteins associated with G protein– coupled receptors.
Figure 15.6 GTPase switch proteins cycle between active and inactive forms.
Figure 15.7 Switching mechanism of G proteins.
Figure 15.15 General structure of G protein–coupled receptors.
6.20 The Wnt signal transduction pathways (Part 1)
6.20 The Wnt signal transduction pathways (Part 2)
6.20 The Wnt signal transduction pathways (Part 3)
Christiane Nuesslein- Volhard
Eric Wieschaus
Wg:Green Hh: Red
Segment Polarity mutants wingless (wg) hedgehog (hh)
Figure 16.30 Wnt signaling pathway.
6.12 The widely used RTK signal transduction pathway
6.13 Activation of the Mitf transcription factor through the binding of stem cell factor by the Kit RTK protein (Part 2)
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Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company
6.14 A STAT pathway: the casein gene activation pathway activated by prolactin
Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company
Figure 16.8 Erythropoietin and formation of red blood cells (erythrocytes).
Major Developmental signaling pathways
1. RTK Pathways: FGF, EGF, Jak-Stat 2. TGF-beta 3. Wnt 4. Hh 5. Notch
6.10 Structure and function of a receptor tyrosine kinase
Figure 16.4 Ligand-induced dimerization of HER1, a human receptor for epidermal growth factor (EGF).
Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
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Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company
Figure 16.7 The HER family of receptors and their ligands.
Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company
Figure 16.6 Activation of EGF receptor by EGF results in the formation of an asymmetric kinase domain dimer.
6.21 Relationships among members of the TGF-b superfamily
6.21 Relationships among members of the TGF-b superfamily (Part 1)
6.21 Relationships among members of the TGF-b superfamily (Part 2)
Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company
Figure 16.5 Structure of the fibroblast growth factor (FGF) receptor, stabilized by heparan sulfate.
Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
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Genetic control of Drosophila embryogenesis
Edward B. Lewis
Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
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6.20 (Part 1)
6.20 The Wnt signal transduction pathways (Part 2)
6.23 The Smad pathway activated by TGF-b superfamily ligands (Part 1)
6.23 The Smad pathway activated by TGF-b superfamily ligands (Part 2)
Figure 16.29 Model of Ski-mediated down-regulation of Smad transcription-activating function.
Christiane Nuesslein- Volhard
Eric Wieschaus
Wg:Green Hh: Red
Segment Polarity mutants wingless (wg) hedgehog (hh)
Figure 16.30 Wnt signaling pathway.
6.20 The Wnt signal transduction pathways (Part 3)
Figure 16.31 Processing of Hedgehog (Hh) precursor protein.
6.12 The widely used RTK signal transduction pathway
6.13 Activation of the Mitf transcription factor through the binding of stem cell factor by the Kit RTK protein (Part 2)
Figure 16.27 Structure of TGF-b superfamily of signaling molecules.
Molecular Cell Biology, 7th Edition Lodish et al.
Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company