[基础医学]细胞信号转导的分子
医学基础知识考试题库：细胞信号转导
医学基础知识考试题库: 细胞信号转导今天在这里针对中细胞信号转导的知识进行总结。
通常细胞信号转导指的是跨膜的信号转导, 即生物活性物质(激素, 神经递质, 细胞因子)通过受体或者离子通道的作用, 激活或者抑制细胞功能的过程, 即信号从细胞外传递到细胞内的过程。
1.细胞转导的主要通路分类：离子通道型受体, G蛋白偶联受体, 酶联型受体, 招募型受体。
2.离子通道型受体信号转导的机制：如动作电位的产生。
3.G蛋白偶联受体信号转导机制：由多种信号蛋白(G蛋白偶联受体, G蛋白, G蛋白效应器, 蛋白激酶)和第二信使组成。
A.G蛋白偶联受体：是已知最大的膜受体, 由7个跨膜区段单条多肽链(7次跨膜受体)构成。
B.G蛋白：是鸟苷酸结合蛋白的简称。
在细胞膜的内侧面, 是由, , 三个亚单位构成的异三聚体G蛋白, 主要功能亚单位, 可结合GDP,GTP, 还有GTP酶活性。
C.G蛋白效应器：主要是腺苷酸环化酶(AC), 磷脂酶C(PLC), 磷脂酶A2, 磷酸二酯酶(PDE)。
这些直接催化生成或者分解第二信使。
D.第二信使：指第一信使(激素, 神经递质, 细胞因子)作用于膜受体后产生的细胞内信号分子, 包括cAMP, 三磷酸肌醇(IP3), 二酰甘油(DC), 环磷酸鸟苷(cGMP), 花生四烯酸及其代谢产物, Ca2-。
E.蛋白激酶：使底物磷酸化的作用。
4.酶联型受体信号转导机制：A.酪氨酸激酶受体和酪氨酸激酶结合型受体B.鸟苷酸环化酶受体C.丝氨酸/苏氨酸激酶受体5.核受体信号转导机制：激素调控蛋白质转录过程。
包括固醇类激素(糖皮质, 盐皮质, 性激素), 甲状腺激素, 维生素D3受体, 维甲酸受体。
本章节的重点主要是明确各种物质走的是哪个通道及可。
细胞信号转导中的SMAD蛋白家族研究
细胞信号转导中的SMAD蛋白家族研究细胞信号转导是指从细胞表面或细胞内传递的一系列分子反应，从而导致特定细胞功能的改变。
在许多关键的生物学过程中，细胞信号转导起着至关重要的作用。
SMAD蛋白家族是细胞信号转导中非常重要的分子之一。
本文将介绍SMAD蛋白家族的基本知识和最新的研究进展。
什么是SMAD蛋白家族？SMAD蛋白家族是一组信号传导蛋白质，可以被活化的细胞因子所激活，从而调控细胞的基因表达和细胞功能。
目前，SMAD蛋白家族已知有8种不同的成员。
其中，3种被称为R-SMADs，可以与细胞因子的受体结合，并通过多种交互作用进入细胞核，参与转录调控；2种被称为Co-SMADs，在核内与R-SMADs共同作用，参与基因表达的调控；还有3种SMADs作为调节分子（regulatory SMADs）与SMAD信号通路的激活和抑制相关。
SMADs的信号通路可以被负调控，以维持基因表达的平衡状态。
SMAD 蛋白家族在哪些生物学过程中起着至关重要的作用？SMAD 蛋白家族在多种生物学过程中发挥着至关重要的作用，包括器官分化、细胞增殖、凋亡、生物钟调控、生殖发育等。
SMAD信号通路是TGF-β和BMP等因子信号通路的核心。
最近的SMAD家族研究最新进展是什么？SMAD家族的研究已成为当前细胞信号转导和分子医学领域热门的前沿领域。
1. TGF-β/SMAD信号通路在肿瘤中的调节研究SMADs在人类肿瘤中的表达缺陷和异常已被广泛报道，并且很多基因的缺陷将会影响TGF-β/SMAD信号通路的正常功能。
通过对肿瘤患者和小鼠模型的研究，有人发现TGF-β/SMAD信号通路在肿瘤抑制中扮演重要的角色。
2. SMADs在器官分化中的作用SMADs在器官分化中也有一定重要性。
有学者发现一个叫做Smad4的SMAD蛋白，在心脏的发育中扮演着重要的角色。
Smad4的缺失会导致心脏缺陷，并最终导致心脏发育障碍。
研究表明，细胞外基质(Extracellular matrix, ECM)成分在心脏中起着重要作用。
细胞信号转导总结
细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。
这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。
以下是细胞信号转导的简要总结。
一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。
这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。
它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。
受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。
二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。
1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。
这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。
这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。
3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。
MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。
这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。
这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。
三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。
细胞信号转导的基本原理和研究方法
细胞信号转导的基本原理和研究方法细胞信号转导是指细胞内外环境信息传递的一系列过程。
这个过程涉及到大量的分子，包括受体、信号转导分子和下游效应分子。
这些分子在细胞内外形成复杂的交互作用网络，控制着各种细胞过程的发生和细胞命运的决定。
细胞信号转导是现代细胞生物学和生物医学研究的核心之一，对于解决疾病治疗和药物创新具有重要意义。
细胞信号转导的基本原理细胞信号转导是一个复杂的信息传递过程，它通常可以分为三个阶段：受体激活、信号转导和效应反应。
受体是探测细胞外部环境信号的蛋白质分子，通常是细胞膜上的跨膜受体或细胞质内的受体蛋白。
当受体与其配体结合时，会通过构象的改变、酶活性的激活或其他方式引起信号转导分子的激活。
信号转导分子是细胞内部传递信号的分子，它们通常是磷酸化酶、酰化酶、蛋白激酶或磷脂酶等蛋白质酶。
当信号转导分子被激活后，它们会进一步传递信号，并引起下游效应分子的激活。
下游效应分子可以是酶、转录因子、离子通道或运输载体等。
它们通过改变细胞内环境，控制着细胞的代谢、增殖、分化和死亡等生理状态。
细胞信号转导的研究方法细胞信号转导的研究方法多种多样，这些方法可以帮助研究者深入了解信号转导分子和效应分子在细胞内的功能和作用机制。
1. 细胞培养技术。
细胞培养技术是细胞信号转导研究的基础，通过培养细胞可以研究不同信号通路的激活和下游效应分子的功能。
目前，很多细胞系已经被开发出来，包括肝细胞、肺细胞、肾细胞等，为研究者提供了很好的研究材料。
2. 分子生物学技术。
分子生物学技术是研究细胞信号转导的重要手段，包括基因克隆、PCR、分子杂交、蛋白质表达等。
这些技术可以帮助研究者克隆和表达信号转导分子和效应分子，并进一步了解它们的功能和作用机制。
3. 免疫学技术。
免疫学技术可以用于检测和定量信号转导分子和效应分子在细胞中的表达和激活。
流式细胞术、成像技术、免疫印迹等技术可以用于研究信号转导通路的激活和效应分子的表达水平。
细胞的信号转导
一、细胞信号转导概述（一）信号转导的概念在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。
细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。
通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。
（二）信号转导系统的基本组成细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。
信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。
配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。
（三）信号转导的主要途径根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。
依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。
另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。
应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。
（四）信号转导途径间的交互联系细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。
细胞信号转导的分子机制ppt课件
FB, FN, VN vWF,
(CD41/CD61) TSP
VNR (CD51/CD61)
VN, FB vWF, TSP
Platelet
.
33
A.整合素的活化
生长因子、细胞因子等胞外信号启动的细胞 信号转导通路，能激活细胞内酪氨酸蛋白激酶， 使整合素胞内区的酪氨酸残基磷酸化，促进其与 细胞内骨架蛋白的连接，导致整合素的聚集，从 而提高整合素与配体结合的亲和力，增强其粘附 力，该过程被称之为整合素的活化。
•
细胞粘附分子是一大类膜蛋白，介导细胞之间以及
细胞与细胞外基质以及某些血浆蛋白间的识别与结合，
并在细胞的增殖、分化、移行；细胞的信号转导；免疫
调节；炎症反应；血栓形成；损伤修复；病毒和原虫感
染；肿瘤转移等生理和病理生理过程中发挥重要作用 。
.
6
.
7
粘附分子的结构、分类
• 绝大多数粘附分子是存在于膜上的整合糖蛋白，由较长 的细胞外区、跨膜区和较短的细胞内区组成。
transient
N-cadherin
19
based
.
20
.
21
22
Motility
.
Wnt Frz II
APC
Dsh
Axin
Gsk3b
P
E-Cadherin b-catenin
a-catenin
Ca 2+
P
p120
actin filaments
Tcf/Lef
.
Extracellular Space
Name
Ligands
Distribution
LFA-1
αLβ2
(CD11a/CD18)
(基础医学)细胞信号转导障碍与疾病
细胞的信号接受系统
1. G蛋白偶联受体：为神经递质、神经肽、趋化因子等
接受系统；该受体效应由G蛋白和第二信使物质介导。
2. 酶活性受体：胞内有蛋白激酶活性或偶联蛋白激酶。
配体有细胞因子、生长因子等蛋白信号分子。
3. 细胞浆或细胞核内的受体：本类受体的配体为脂溶
性小分子，有甾体激素（糖皮质激素、性激素等）、甲 状腺素、维生素类（维生素D3、维甲酸），它们不需经 细胞膜受体介导便能直接进入细胞内发挥作用。
Gi调节模型
Gi对腺苷酸环化酶的抑制作用可通过两个途径： ①通过α亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制 酶的活性；②通过βγ亚基复合物与游离Gs的α 亚基结合，阻断Gs的α亚基对腺苷酸环化酶的 活化。 百日咳毒素催化Gi的α亚基ADP-核糖基化，结 果降低了GTP与Gi的α亚基结合的水平，使Gi 的α亚基不能活化，从而阻断了Ri受体对腺苷 酸环化酶的抑制作用。
PIP2
PLCβ Gq
α1受体 AngII受体
IP3
DAG
Ca2＋
靶蛋白 磷酸化
PKC
靶基因 转录
Phospholipase C signal transduction pathway
二、受体酪氨酸蛋白激酶 介导的信号转导途径
(Tyrosine protein kinase-mediated signal transduction pathway)
补充内容
G蛋白，即鸟苷酸结合蛋白(GTP binding protein)，参与细胞的多种生命活动，如 细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小 泡运输、微管组装、蛋白质合成等。
细胞质膜上最多，也是最重要的信号转 导系统是由G-蛋白介导的信号转导。G蛋 白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基 组成的异源三体，三个亚基分别是α、β、 γ，总相对分子质量在100kDa左右。
细胞信号转导的分子机制
细胞信号转导的分子机制
细胞信号转导是指细胞内分子信号传递的过程。
它是维持生命活力、康复和发
展的基本过程之一，它不仅与新陈代谢和细胞生长的调控有关，还与疾病的发展和细胞死亡有关。
细胞信号转导的分子机制
细胞内信号传递是指在细胞外发生信号分子或细胞因子与上皮细胞结合后，通
过膜内或细胞内信号转导途径，向细胞内传递信息，进而介导细胞内的生化反应。
在细胞内，信号分子会触发细胞膜上的特定受体，这些受体是膜上蛋白质，它
们能够识别与之结合的信号分子。
当信号分子与受体结合时，会在受体的内部激活蛋白质分子，这些蛋白质会进一步传递信号，最终引发一系列的细胞生理反应。
细胞信号转导的分子机制包括三个主要阶段：
阶段一：信号的接收和识别
信号分子在细胞外空间与受体结合，受体的结构和构型与细胞外信号分子相互
匹配，触发各种酶的激活和转运。
阶段二：信号的放大和传递
信号的传递是由蛋白激酶级联或蛋白激酶间级联的方式实现。
一旦受体被激活，会引发下游蛋白的激活和级连反应，直到达到细胞内科学或异质细胞之间的联络。
阶段三：所激活的生理反应
信号的传递最终导致的反应包括细胞增殖、分化、分泌、迁移等。
了解细胞信号转导的分子机制，对于人类疾病的治疗和康复，有着至关重要的
作用。
例如，靶向肿瘤细胞信号转导途径的新药物可以阻断癌细胞的生长和扩散，从而对癌症的治疗起到关键的作用。
此外，越来越多的研究表明，细胞信号转导途径与多种心血管疾病、神经退行性疾病和免疫系统疾病有关。
细胞信号转导的进一步研究将有助于我们更好地掌握生命的奥秘，对于相关疾病的治疗与康复具有非常重要的意义。
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特性
内源性 配体 结构
跨膜区 段数目
功能 细胞 应答
离子通 道受体 神经递质
寡聚体形 成的孔道
4个
离子通道 去极化与
超极化
三种膜受体的特点
G-蛋白偶联受体
单次跨膜受体
神经递质、激素、趋化因子、 外源刺激（味，光）
③PIP3的靶分子是蛋白激酶B
3.气体第二信使 （1）NO
H2N
+
NH2
NH
NO合酶
+
H2N COO-
精氨酸
H2N O NH
＋ NO
+
H2N COO-
胍氨酸
NO作用
受NO激活和抑制的酶和蛋白质 酶和蛋白质
激活
ADP-核糖转移酶，可溶性鸟苷酸环化酶,
环氧化酶
抑制 细胞色素，顺乌头酸酶，质子ATP酶，运铁
激活或抑制
蛋白，
核糖核苷酸还原酶，脂加氧酶
氨基的亚硝基化，巯基的亚硝基化
（2）CO
HO1：也称之为热休克蛋白32（HSP32 ） 作用：
催化CO生成 催化产物（铁蛋白、CO、胆红素）在氧化应 激中起着保护组织细胞的作用 。 上调内质网Fe2+通道，促进胞内Fe2+泵出 。 抑制卡波西肉瘤的生长
4.蛋白质分子
径 cytC、caspase
作
描
药
述
物
环
作
节 （2）FasL途径指标
不 完
和方法均单一
用 靶 点
善
方
面
的
（3）survivin无 设
上下游分子设计 计
BCL-2,Bax bclx
等
不足之处：
SH结构域：Src同源结构域”(Src homology domain)的缩写
能够与受体酪氨酸激酶磷酸化残基紧紧结 合,形成多蛋白的复合物进行信号转导。
SH2结构域含有约100个氨基酸残基，中间一段为反 平行β-片层，两端各一个α-螺旋 SH2结构域特异性地识别配基上磷酸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的酪氨酸残 基及其c端的3~5个氨基酸残基。
生长因子 细胞因子
单体
具有或不具有催化活 性的单体
7个
1个
激活G蛋白
激活蛋白酪氨酸激酶
去极化与超极化调节蛋白质功 调节蛋白质的功能和
能和表达水平
表达水平，调节细胞
分化和增殖
（二） 胞内受体
1.基本结构
3. 2.
1.
免
疫
组 化
（1）方法单一
法
检
测
（2）表达定位描述 ，
途 （1）线粒体途径 未
★（二）衔接蛋白分子的基本特征
（1）无酶活性、亦无转录活性；
（2）含有保守结构域；如SH2，SH3等 （3）与其他蛋白形成信号转导复合物
（signaling complex）发挥作用。
（三）衔接蛋白分子的分类
1.胞浆内衔接蛋白（cytoplasmic adapters） 肉瘤衔接蛋白、 生长因子受体结合蛋白2（Grb2)、 Grb2相关衔接蛋白（Gads）等；
如，第三信使：是涉及胞浆的信 息分子在细胞核内的信息及其调 控。
•
配体+膜受体 第二信使
特定激酶激活
第 三 信 使
5.Ca2+
特定核蛋白磷酸化 靶基因转录
五、衔接蛋白与信号转导复合物
（一）定义 衔接蛋白（adaptor protein, adaptin ）
连接上游信号转导分子与下游信号转导 分子的接头，参与信号转导分子的联动和 协同的含有组件结构域的蛋白质分子 。
• 含有SH2结构域的蛋白也常常含有SH3结构 域。
• SH3能够识别富含脯氨酸和疏水残基的特 异序列的蛋白质并与之结合,从而介导蛋白 与蛋白相互作用。
• 富含脯氨酸的残基（共约10个氨基酸）， 核心部分为PXXP（X为除半胱氨酸之外的 任一氨基酸）。
SH2结构域
SH3结构域
• SH2结构域： 配基序列 • I类： 酪氨酸-亲水-亲水-疏水； • II类：酪氨酸-疏水--X--疏水。
diphosphate，PIP2) • 肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5-triphosphate，IP3）
（2）产生与降解
磷脂酶C
（3）作用
① IP3调控钙离子通道
IP3 ＋ IP3受体 钙离子通道开放，细胞内钙释放
细胞内钙离子浓度迅速增加
② DAG和钙离子激活蛋白激酶C
AC
GC
鸟苷酸环化酶
（2）作用
①激活蛋白激酶A或G ②别构调节离子通道活性； 如：•视杆细胞膜上富含cGMP-门控阳离子通道
•嗅觉细胞核苷酸-门控钙通道
2.脂类第二信使
• （1）种类
• 二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG） • 花生四烯酸（arachidonic acid，AA） • 磷脂酸（phosphatidic acid， PA） • 溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA） • 4-磷酸磷脂酰肌醇（PI-4-phosphate，PIP） • 磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol -4,5-
细胞信号转导的分子及其作用
四、第二信使
（一）第二信使具备的特征 1.浓度或分布在细胞外信号的作用下发生迅速改变； 2.其类似物可模拟细胞外信号的作用； 3.阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应。 4.作为别位效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子。
（二）种类 1.环核苷酸第二信使 （1）产生与降解
2.跨膜衔接蛋白（transmembrane adapters） 存在膜上胆固醇/鞘脂类构成的独特的脂筏
微结构域中。
六、 细胞受体
（一）膜受体
1.环状受体 （配体依赖性离子通道受体)
2.G蛋白偶联受体 （G-protein coupled receptors, GPCRs)
3.单个跨膜α螺旋受体