细胞生物学翟中和编 第9章 细胞信号转导
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第9章 细胞信号转导
离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor）
G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor）
酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）
第9章 细胞信号转导
细胞表面受体信号转导
第9章 细胞信号转导
受体结合特异性的配体后而被激活，通过信号转导 （signal transduction）途径将胞外信号转换为胞内 信号引发两种主要的细胞反应。
第9章 细胞信号转导
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 2011 高等教育出版社
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯（cell communication）
一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与其相 应的受体结合，通过细胞信号转导产生使靶细胞产生相应的 生理生化变化，使靶细胞产生生物学效应的过程。 细胞间的通讯对于多细胞生物体的组织发生和形态构建， 协调细胞间的功能，控制细胞的生长和分裂是必须的。细胞 信号转导是实现细胞通讯的关键过程。
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第9章 细胞信号转导
二、信号分子与受体
（一）信号分子（signal molecule）
• 气体信号分子（gaseous signal molecule ） NO CO • 疏水性信号分子（hydrophobic signal molecule ） 甾类激素和甲状腺素 • 亲水性信号分子（hydrophilic signal molecule ） 神经递质、局部介质和蛋白类激素
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 2011 高等教育出版社
G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor）
酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）
第9章 细胞信号转导
细胞表面受体信号转导
第9章 细胞信号转导
受体结合特异性的配体后而被激活，通过信号转导 （signal transduction）途径将胞外信号转换为胞内 信号引发两种主要的细胞反应。
第9章 细胞信号转导
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 2011 高等教育出版社
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯（cell communication）
一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与其相 应的受体结合，通过细胞信号转导产生使靶细胞产生相应的 生理生化变化，使靶细胞产生生物学效应的过程。 细胞间的通讯对于多细胞生物体的组织发生和形态构建， 协调细胞间的功能，控制细胞的生长和分裂是必须的。细胞 信号转导是实现细胞通讯的关键过程。
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第9章 细胞信号转导
二、信号分子与受体
（一）信号分子（signal molecule）
• 气体信号分子（gaseous signal molecule ） NO CO • 疏水性信号分子（hydrophobic signal molecule ） 甾类激素和甲状腺素 • 亲水性信号分子（hydrophilic signal molecule ） 神经递质、局部介质和蛋白类激素
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）© 2011 高等教育出版社
细胞生物学,翟中和,第三版--第九章
第九章 细胞骨架(Cytoskeleton)
细胞骨架是指存在 于真核细胞中的蛋白 纤维网架体系。
包括：微丝、微管和
中间丝。
细胞生物学
细胞生物学
细胞生物学
◆作为支架(scaffold)
◆在细胞内形成一个框架(framework)结构 ◆为细胞内的物质和细胞器的运输运动提
供机械支持
◆为细胞的位臵移动提供动力 ◆为信使RNA提供锚定位点，促进 mRNA 翻译成多肽 ◆是细胞分裂的机器 ◆参与信号转导
◆肌球蛋白的结构 由一个重链和几个轻链组成 ， 并组成三个结构 域∶ ●头部 含有与肌动蛋白、ATP结合的位点，负责产生力。 ●颈部 颈部通过同钙调素或类似钙调素的调节轻链亚基 的结合来调节头部的活性。 ●尾部 含有决定尾部是否同膜结合还是同其它的尾部结 细胞生物学 合的位点
（一）Ⅱ型肌球蛋白 ●肌球蛋白Ⅱ:肌收缩、胞质分裂
↓
第二节
微管及其功能
一、微管的结构组成与极性 有α-微管蛋白和β-微管蛋白组成； α-微管蛋白 和β-微管蛋白形成微管蛋白异二聚体是微管装配 的基本单位，微管蛋白异二聚体含有鸟嘌呤核苷酸 的两个结合位点，二价阳离子也能结合到微管蛋白 异二聚体。微管蛋白异二聚体具有一个秋水仙碱结
合位点，一个长春花碱结合位点。
而成。肌膜AP 沿T管传导）。
纵管系统：
L管（也称肌浆 网。肌节两端 的L管称终池， 富含Ca2+)。 三联管：T 管+终池×2
细胞生物学
肌小节：是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 =1/2明带＋暗带＋1/2明带 = 2条Z线间的区域
细胞生物学
（二）肌肉收缩的滑动模型
细胞生物学
终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型
细胞骨架是指存在 于真核细胞中的蛋白 纤维网架体系。
包括：微丝、微管和
中间丝。
细胞生物学
细胞生物学
细胞生物学
◆作为支架(scaffold)
◆在细胞内形成一个框架(framework)结构 ◆为细胞内的物质和细胞器的运输运动提
供机械支持
◆为细胞的位臵移动提供动力 ◆为信使RNA提供锚定位点，促进 mRNA 翻译成多肽 ◆是细胞分裂的机器 ◆参与信号转导
◆肌球蛋白的结构 由一个重链和几个轻链组成 ， 并组成三个结构 域∶ ●头部 含有与肌动蛋白、ATP结合的位点，负责产生力。 ●颈部 颈部通过同钙调素或类似钙调素的调节轻链亚基 的结合来调节头部的活性。 ●尾部 含有决定尾部是否同膜结合还是同其它的尾部结 细胞生物学 合的位点
（一）Ⅱ型肌球蛋白 ●肌球蛋白Ⅱ:肌收缩、胞质分裂
↓
第二节
微管及其功能
一、微管的结构组成与极性 有α-微管蛋白和β-微管蛋白组成； α-微管蛋白 和β-微管蛋白形成微管蛋白异二聚体是微管装配 的基本单位，微管蛋白异二聚体含有鸟嘌呤核苷酸 的两个结合位点，二价阳离子也能结合到微管蛋白 异二聚体。微管蛋白异二聚体具有一个秋水仙碱结
合位点，一个长春花碱结合位点。
而成。肌膜AP 沿T管传导）。
纵管系统：
L管（也称肌浆 网。肌节两端 的L管称终池， 富含Ca2+)。 三联管：T 管+终池×2
细胞生物学
肌小节：是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 =1/2明带＋暗带＋1/2明带 = 2条Z线间的区域
细胞生物学
（二）肌肉收缩的滑动模型
细胞生物学
终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型
细胞生物学(翟中和)重点-推荐下载
通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL)
的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。
COPI-包被小泡在非选择性的批量运输( bulk flow)中
行使功能, 负责 rER Golgi SV PM。
COPI-包被小泡除行使Golgi→ER逆行转运外，也可行
二、蛋白质分选与分选信号
分选途径 门控运输
跨膜运输 膜泡运输 拓扑学等价性的维持
三．膜泡运输
膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍
存在于真核细胞中。在转运过程中不仅涉及蛋白本
身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定
向运输及其复杂的调控过程。 三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用 。 膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂
，是多细胞生物普遍采用的通讯方式；②细胞间接触依赖
性通讯，细胞间直接接触，通过信号细胞跨膜信号分子与
相邻靶细胞表面受体相互作用；③动物相邻细胞间形成间
隙连接、植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通
过交换小分子实现代谢偶联或电偶联，从而实现功能调控
。 2、细胞分泌化学信号的作用方式：①内分泌，由内分泌细
胞分泌信号分子到血液中，通过血液循环运送到体内各个
部位，作用于靶细胞②旁分泌，细胞通过分泌局部化学介
质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻居靶细胞③通过
化学突触传递神经信号④自分泌细胞对自身分泌的信号分
子产生反应。
3、通过胞外信号所介导的细胞通讯如下步骤：①信号细胞
合成并释放信号分子②转运信号分子至靶细胞③信号分子
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线0产中不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资22负料，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置各试时类卷，管调需路控要习试在题验最到；大位对限。设度在备内管进来路行确敷调保设整机过使组程其高1在中正资，常料要工试加况卷强下安看2与全22过，22度并22工且22作尽2下可护1都能关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编5试技写、卷术重电保交要气护底设设装。备备4置管高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并3技试资件且、术卷料拒管中试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
细胞生物学(翟中和)重点
;第八章蛋白质分选与膜泡运输一、分泌蛋白合成的模型---信号假说信号假说信号肽与共转移导肽与后转移信号假说信号假说内容指导因子：蛋白质N-端的信号肽信号识别颗粒）信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白）等在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系信号肽与共转移信号肽与信号斑起始转移序列和终止转移序列起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数跨膜蛋白的取向导肽与后转移基本的特征：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称后转移蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。
二、蛋白质分选与分选信号分选途径门控运输跨膜运输膜泡运输拓扑学等价性的维持三．膜泡运输膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。
在转运过程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程。
三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用。
膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用网格蛋白包被小泡COPII包被小泡COPI包被小泡网格蛋白包被小泡负责蛋白质从高尔基体TGN质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜内吞泡(细胞质) 胞内体溶酶体运输高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地COPII包被小泡负责从内质网高尔基体的物质运输；COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成；包被蛋白的装配是受控的；COPII包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。
COPI包被小泡COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF；负责回收、转运内质网逃逸蛋白ER。
细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运；通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL) 的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。
翟中和细胞生物学考研题库
翟中和细胞生物学考研题库
细胞生物学是一门研究细胞结构与功能，以及细胞在生物体中作用的科学。
作为一门基础学科，它在生物医学领域具有极其重要的地位。
以下是翟中和细胞生物学考研题库的一些典型题目，供同学们复习使用。
一、选择题
1. 细胞膜的基本骨架是：
A. 脂质双层
B. 蛋白质层
C. 糖蛋白层
D. 糖脂层
2. 细胞周期中，细胞体积增大的阶段是：
A. G1期
B. S期
C. G2期
D. M期
3. 细胞凋亡是由以下哪种基因控制的：
A. 原癌基因
B. 抑癌基因
C. 细胞周期基因
D. 凋亡基因
二、填空题
1. 细胞膜的流动性主要取决于膜中的_________。
2. 细胞分裂过程中，染色体的复制发生在细胞周期的_________。
3. 细胞分化的实质是_________的选择性表达。
三、简答题
1. 描述细胞膜的组成和功能。
2. 解释细胞周期的概念及其各个阶段的特点。
3. 阐述细胞凋亡与细胞坏死的区别。
四、论述题
1. 论述细胞信号转导的基本原理及其在生物体中的重要性。
2. 讨论细胞骨架在细胞运动、分裂和形态维持中的作用。
3. 分析细胞周期调控失常可能导致的疾病及其机制。
结束语：
细胞生物学是一门不断发展的学科，它不仅涉及到基础的生物学理论，还与许多疾病的发生、发展密切相关。
希望通过本题库的复习，同学
们能够更深入地理解细胞生物学的基本概念和原理，为进一步的学习和研究打下坚实的基础。
祝同学们考研顺利！。
细胞生物学(翟中和第四版)第8章-第12章
2. 线粒体蛋白以3种途径从细胞质基质输入到线粒体内膜：途 径A：具有N端基质靶向序列和内部停止转移序列；途径B： 具有N端基质靶向序列和内部疏水的Oxa1靶向序列（内膜 蛋白Oxa1所识别 ）；途径C：没有N端基质靶向序列，含 有多个内部靶向序列；倆种膜间隙蛋白（Tim9/10）为外 膜与内膜之间转运的分子伴侣。
• 转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白质靠的是线粒体蛋白N 端的导肽（leader peptide）或过氧化物酶体蛋白C端的靶 向序列（targeting sequence）。
• 注意：蛋白质最终的定位还需要其它空间定位信号；蛋白质 必须在分子伴侣的帮助下解折叠或维持非折叠状态，以利于 通过膜；蛋白质输入通常需要能量。
（一）蛋白质从细胞质基质输入到 线粒体
1. 线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基质：两性的N端靶 向信号序列（形成α螺旋构象）对于指导蛋白质输入线粒 体基质是至关重要的；需要分子伴侣胞质蛋白Hsc70和线 粒体基质蛋白Hsc70协助；需要从内外膜接触点的Tom （外膜移位子）和Tim（内膜移位子）处输入。
核基因编码的蛋白质的分选大体可分2条途径： （1）共翻译转运（cotranslational translocation）途径：
即蛋白质合成在游离核糖体上起始之后，由信号肽和与之结 合的SRP引导转移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转 入糙面内质网腔或定位在ER膜上，经转运膜泡运到高尔基 体加工包装再分选至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。这 种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译 转运。注意：内质网和高尔基体本身的蛋白质分选也按此途 径来完成。 （2）翻译后转运（post-translational translocation）途径： 即蛋白质在细胞质基质游离核糖体上合成以后，再转移到膜 围绕的细胞器，如细胞核、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体， 或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白。酵母中 有些分泌蛋白由结合ATP的分子Bip蛋白（Bip-ATP）与膜整 合蛋白Sec63复合物相互作用，水解ATP提供动力驱动翻译 后转运途径，即分泌蛋白在细胞质基质游离核糖体上合成后， 再转运至内质网中。
• 转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白质靠的是线粒体蛋白N 端的导肽（leader peptide）或过氧化物酶体蛋白C端的靶 向序列（targeting sequence）。
• 注意：蛋白质最终的定位还需要其它空间定位信号；蛋白质 必须在分子伴侣的帮助下解折叠或维持非折叠状态，以利于 通过膜；蛋白质输入通常需要能量。
（一）蛋白质从细胞质基质输入到 线粒体
1. 线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基质：两性的N端靶 向信号序列（形成α螺旋构象）对于指导蛋白质输入线粒 体基质是至关重要的；需要分子伴侣胞质蛋白Hsc70和线 粒体基质蛋白Hsc70协助；需要从内外膜接触点的Tom （外膜移位子）和Tim（内膜移位子）处输入。
核基因编码的蛋白质的分选大体可分2条途径： （1）共翻译转运（cotranslational translocation）途径：
即蛋白质合成在游离核糖体上起始之后，由信号肽和与之结 合的SRP引导转移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转 入糙面内质网腔或定位在ER膜上，经转运膜泡运到高尔基 体加工包装再分选至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。这 种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译 转运。注意：内质网和高尔基体本身的蛋白质分选也按此途 径来完成。 （2）翻译后转运（post-translational translocation）途径： 即蛋白质在细胞质基质游离核糖体上合成以后，再转移到膜 围绕的细胞器，如细胞核、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体， 或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白。酵母中 有些分泌蛋白由结合ATP的分子Bip蛋白（Bip-ATP）与膜整 合蛋白Sec63复合物相互作用，水解ATP提供动力驱动翻译 后转运途径，即分泌蛋白在细胞质基质游离核糖体上合成后， 再转运至内质网中。
细胞生物学(翟中和版)——第9章 核糖体和核酶
?
19
20
¡与mRNA的结合位点 ¡与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位
点 ¡与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点——肽酰基位点，又称P位
点 ¡肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site) ¡与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶
(即延伸因子EF-G)的结合位点 ¡肽酰转移酶的催化位点 ¡与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和
细胞质 80S
60S(大亚基)
28S
(真核生物)
40S(小亚基) 18S，5.8S,5S
细胞质 70S
50S(大亚基)
23S
(原核生物)
30S(小亚基)
16S，5S
线粒体 55-60S 45S(大亚基)
16S
(哺乳动物)
35S(小亚基)
12S
线粒体 75S
53S(大亚基)
21S
(酵母)
35S(小亚基)
¡多聚核糖体的生物学意义细胞内 Nhomakorabea种多肽的合成，不论其分子量的大小
或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的
多肽分子数目都大体相等。
以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA
的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。
26
27
RNA在生命起源 中的地位及其演 化过程
28
生命是自我复制的体系
三种生物大分子，只有RNA既具有信息载体 功能又具有酶的催化功能。因此，推测RNA 可能是生命起源中最早的生物大分子。
CHAPTER 9
核糖体
Ribosome
1
OUTLINE
• Ribosome structure
翟中和第四版细胞生物学1-9章习题及答案
二、选择题
1、在真核细胞和原核细胞中共同存在的细胞器是（ D ）
A. 中心粒
B. 叶绿体
C. 溶酶体
D. 核
糖体
2、在病毒与细胞起源的关系上，下面的哪种观点越来越有说服
力（ C ）
A. 生物大分子→病毒→细胞
B. 生物大分子→细胞
和病毒
C. 生物大分子→细胞→病毒
D. 都不对
3、 原核细胞与真核细胞相比较，原核细胞具有（ C ）
程度上影响宿主 DNA 复制与转录；病毒 DNA 复制之后表达晚期蛋白， 晚期蛋白是病毒包装过程中所需要的蛋白。
②RNA 病毒：一般在细胞质内复制，RNA(+)病毒的 RNA 本身就 可以作为模板，利用宿主的代谢系统翻译出病毒的早期蛋白，而 RNA(-)病毒必须以本身 RNA 为模板，利用病毒本身携带的 RNA 聚合 酶合成病毒的 mRNA；早期蛋白抑制宿主 DNA 的复制与转录，催化病 毒基因组 RNA 的合成；病毒 mRNA 与宿主的核糖体相结合翻译出病 毒的结构蛋白的等晚期蛋白；新复制的 RNA 与病毒蛋白组装。
③反转录病毒：在宿主细胞核中复制，以病毒的 RNA 为模板在病 毒自身携带的逆转录酶作用下合成病毒 DNA 分子，整合到宿主 DNA， 以 次 段 整 合 DNA 为 模 板 ， 合 成 新 的 病 毒 基 因 组 RNA 和 mRNA，后者与核糖体相结合，翻译出各种病毒蛋白，其中包括病毒 的反转录酶，最后装配子代病毒。
细胞克隆 ：用单细胞克隆培养或通过药物筛选的方法 从某一细胞系中分离出单个细胞，并由此增殖形成的，具有 基本相同的遗传性状的细胞群体。 细胞系 ：原代细胞传 40~50 代次，并且仍保持原来染色体的二倍 体数量及接触抑制的行为，这种传代细胞称作细胞系。 细胞株 ：有特殊的遗传标记或性质，这样的细胞系可以成为细 胞株。 原代细胞 ：从有机体取出后立即培养的细胞 传代细胞：进行传代培养后的细胞 单克隆抗体 ：产生抗体的淋巴细胞同肿瘤细胞融合
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• 无活性的PKA是含有2个调节亚基(R)和2个催化亚基(C)的四 聚体，每个R亚基上有2个cAMP结合位点 • cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离，释放 出催化亚基，激活PKA
1. cAMP-PKA信号与糖原代谢
2. cAMP-PKA 信号通路与基因表达调控
（三）激活磷脂酶C、以IP3 和DAG 作为双信使 G 蛋白偶联受体介导的信号通路
http://www.topnews.in/health/viagra-maycause-hearing-loss-27477
/phr150/Viagra/howitworks.html
第三节 G蛋白偶联受体介导的信号转导
受体 G蛋白
效应物
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
（二）受体
受体（receptor）：是一种能够识别和选择性结 合某种配体（信号分子）的大分子，多为糖蛋白 。受体结合特异性配体后被激活，通过信号转导 途径将胞外信号转换为胞内化学或物理信号，以 启动一系列过程，最终表现为细胞生物学效应。 一般至少包括两个功能区域，与配体结合 的区域和产生效应的区域 ，分别具有结合特异 性和效应特异性。
• 脂溶性气体分子NO
- 受体具有鸟苷酸环化 酶活性
• 个别亲脂性小分子
- 如前列腺素受体在细 胞质膜上
NO气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→NO合酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶 →cGMP→PKG→平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅
谢生成NO，后者刺激心脏血管平滑肌细胞舒张，
从而增加心脏供血。
Viagra (伟哥) inhibits the enzyme PDE
• 枸橼酸西地那非(sildenafil citrate)：一种对环磷酸鸟苷（ cGMP）特异的5型磷酸二酯酶（PDE5）选择性抑制剂 • NO激活鸟苷酸环化酶导致环磷酸鸟苷（cGMP）水平增 高，使阴茎海绵体内平滑肌松弛，血液充盈
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
4.G蛋白偶联受体的激活
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
二、G 蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
• G蛋白偶联受体主 要有3类： – 激活离子通道
– 激活或抑制腺苷 酸环化酶(AC) ，以cAMP为第 二信使
– 激活磷脂酶 C(PLC)，以IP3 和DAG作为双 信使
一、细胞通讯
2.步骤与功能
存活
生长+分裂
分化
死亡
信号转导影响细胞结构和功能的各方面
发育 信号转导 生长
凋亡
代谢
免疫
酶活性； 细胞骨架； 离子通透性； DNA合成的起始； 基因表达激活或抑制
二、几个基本概念
• 信号分子 • 受体 • 第二信使 • 分子开关
（一）信号分子（配体）
Signal molecule (Ligand): 细胞的信息载体，能与靶细胞受体
一、细胞通讯
1.方式
• 化学信号通讯( chemical signaling )
• 接触依赖性通讯（contact-dependent signaling） • 间隙连接（gap junction）胞间连丝（plasmodesma）
化学信号通讯作用方式
A. 内分泌 B. 旁分泌 C. 化学突触
D. 自分泌
细胞分泌化学信号的作用方式
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。
旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。
自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同
一细胞，常见于癌变细胞。 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释 放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
腺苷酸环化酶 cAMP（降低） K+ 通 道（ Gβγ 激 膜电位改变 活效应器）
Golfα
Gqα Goα Gtα
腺苷酸环化酶
磷脂酶C 磷脂酶C cGMP 磷酸二酯酶
cAMP（升高）
嗅觉受体（鼻腔）
IP3，DAG（升高） α 2 肾上腺素受体 IP3，DAG（升高） 乙酰胆碱受体（内皮细胞） cGMP（降低） 视杆细胞中视紫红质（光受体）
C. 酶联受体（enzyme-linked receptor）
（二）受体
同一信号分子作用于不同靶细胞的受体后，产生
不同的生物学效应。如：乙酰胆碱
同一靶细胞上不同的受体应答不同的胞外信号， 产生相同的效应。 每种细胞都有一套多种类型的受体，应答多种不 同的胞外信号从而启动细胞不同生物学效应，如 ：生长、分裂、分化或调亡。
受体的类型
细胞表面受体
细胞内受体
小的亲脂性 信号分子
亲水性信号分子
细胞内受体的特点
位于细胞质基质或核基质中；
识别并结合小的脂溶性分子；
通常是基因调控蛋白或酶，与信号分子结合
后被激活。
细胞表面受体的类型
A. 离子通道偶联受体（ion channel-coupled receptor） B. G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor, GPCR）
• 细胞信号转导的整合与控制
第一节 细胞信号转导概述
• 细胞通讯（cell communication）：一个细胞发出的信息通过 介质传递到另一个细胞产生相应的反应。细胞间的通讯对于 多细胞生物体的发生和组织构建，协调细胞的功能，控制细 胞的生长和分裂是必需的。
• 细胞识别（cell recognition）：细胞通过表面的受体与胞外 信号物质分子（配体）选择性的相互作用，导致细胞内一系 列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程 • 细胞信号通路（signaling pathway ）：指细胞接受外界信号 ，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最 终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应。
• 胞外信号分子与细 胞表面G蛋白偶联 受体结合，激活质 膜上的磷脂酶 C(PLC)，使质膜 上的磷脂酰肌醇 (PI)最终水解为三 磷酸肌醇(IP3)和二 酰甘油(DAG)两个 第二信使，使胞外 信号转换为胞内信 号，两个第二信使 分别以不同的方式 引起细胞的应答反 应。
结合并传递信息。 物理信号：声、光、电、温度 化学信号：激素、局部介质、神经递质
10
化学信号分子
• 气体性信号分子：NO、CO 特点：可自由扩散进入细胞激活效应酶。 • 疏水性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素 特点：分子小、疏水性强，可穿过细胞膜与细胞质 或细胞核中受体结合形成激素－受体复合物，调节 基因表达。 • 亲水性信号分子：神经递质、局部介质和多数蛋白 类激素 特点：不能穿过脂双层，只能与靶细胞表面受体结 合，再经信号转导，在细胞内产生第二信使引起细 胞的应答反应。
Robert J. Lefkowitz
Brian K. Kobilka
三、信号转导系统及其特性
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
基于支架蛋白 基于受体活化域
基于肌醇磷脂
三、信号转导系统及其特性
（三）信号系统的主要特性
特异性 脱敏
放大效应
整合作用
第二节 细胞内受体介导的信号传递
• 亲脂性小分子
- 类固醇激素、视黄酸 、维生素D和甲状腺素 受体在细胞核内
• G 蛋白偶联受体（GPCR）是细胞表面受体中最大的多样性家族 • 含有7 个疏水肽段形成的跨膜α 螺旋区和相似的三维结构，N 端在细胞外侧，C 端在胞质侧
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
2.G蛋白
• G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白 的简称，位于质膜胞浆一侧。 • 由Gα、Gβ、Gγ三个亚基组成，Gβ 和Gγ亚基以异二聚体存在；Gα和 Gβγ亚基通过共价结合的脂肪酸 链尾结合在膜上；
蛋白质模式结合域（modular binding domain）
SH2 结构域（Src homology 2 domain）
蛋白质模式结合域及其结合基序特异性
美国科学家罗伯特· 莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz） 和布莱恩· 克比尔卡（Brian K. Kobilka）因“G蛋白偶 联受体研究”获得2012年诺贝尔化学奖
三、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统基本组成及信号蛋白相互作用
• 细胞表面受体介导的信号通路5个步骤：
① 受体特异性识别并结合胞外信号分子，形成 受体－配体复合物，导致受体激活 ② 受体构象改变，导致信号初级跨膜转导，靶 细胞内产生第二信使或活化的信号蛋白 ③ 胞内第二信使或胞内信号蛋白复合物装配， 起始胞内信号放大的级联反应 ④ 细胞应答反应 ⑤ 受体脱敏或受体下调，终止或降低细胞反应
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第9章 细胞信号转导 Cell Signal Transduction
本章主要内容
• 细胞信号转导概述 • 细胞内受体介导的信号传递 • 细胞表面受体介导的信号传递
– G蛋白偶联受体介导的信号转导 – 酶联受体介导的信号转导 – 其它细胞表面受体介导的信号通路
受体转导胞外信号引发快反应和慢反应
（三）第二信使
• 第一信使-----细胞外信号分子 • 第二信使（second messenger）：指在胞内产生的非蛋白类 小分子，其浓度变化应答于胞外信号与细胞表面受体的结 合，在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能。
（三）第二信使
• 目前公认的第二信使：cAMP（环腺苷酸）、 cGMP（环鸟甘酸）、Ca2+、 DAG（二酰甘油）、 IP3（1,4,5-三磷酸肌醇）、 PIP3（3,4,5-三磷酸磷 脂酰肌醇）等。
1. cAMP-PKA信号与糖原代谢
2. cAMP-PKA 信号通路与基因表达调控
（三）激活磷脂酶C、以IP3 和DAG 作为双信使 G 蛋白偶联受体介导的信号通路
http://www.topnews.in/health/viagra-maycause-hearing-loss-27477
/phr150/Viagra/howitworks.html
第三节 G蛋白偶联受体介导的信号转导
受体 G蛋白
效应物
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
（二）受体
受体（receptor）：是一种能够识别和选择性结 合某种配体（信号分子）的大分子，多为糖蛋白 。受体结合特异性配体后被激活，通过信号转导 途径将胞外信号转换为胞内化学或物理信号，以 启动一系列过程，最终表现为细胞生物学效应。 一般至少包括两个功能区域，与配体结合 的区域和产生效应的区域 ，分别具有结合特异 性和效应特异性。
• 脂溶性气体分子NO
- 受体具有鸟苷酸环化 酶活性
• 个别亲脂性小分子
- 如前列腺素受体在细 胞质膜上
NO气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→NO合酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶 →cGMP→PKG→平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅
谢生成NO，后者刺激心脏血管平滑肌细胞舒张，
从而增加心脏供血。
Viagra (伟哥) inhibits the enzyme PDE
• 枸橼酸西地那非(sildenafil citrate)：一种对环磷酸鸟苷（ cGMP）特异的5型磷酸二酯酶（PDE5）选择性抑制剂 • NO激活鸟苷酸环化酶导致环磷酸鸟苷（cGMP）水平增 高，使阴茎海绵体内平滑肌松弛，血液充盈
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
4.G蛋白偶联受体的激活
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
二、G 蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
• G蛋白偶联受体主 要有3类： – 激活离子通道
– 激活或抑制腺苷 酸环化酶(AC) ，以cAMP为第 二信使
– 激活磷脂酶 C(PLC)，以IP3 和DAG作为双 信使
一、细胞通讯
2.步骤与功能
存活
生长+分裂
分化
死亡
信号转导影响细胞结构和功能的各方面
发育 信号转导 生长
凋亡
代谢
免疫
酶活性； 细胞骨架； 离子通透性； DNA合成的起始； 基因表达激活或抑制
二、几个基本概念
• 信号分子 • 受体 • 第二信使 • 分子开关
（一）信号分子（配体）
Signal molecule (Ligand): 细胞的信息载体，能与靶细胞受体
一、细胞通讯
1.方式
• 化学信号通讯( chemical signaling )
• 接触依赖性通讯（contact-dependent signaling） • 间隙连接（gap junction）胞间连丝（plasmodesma）
化学信号通讯作用方式
A. 内分泌 B. 旁分泌 C. 化学突触
D. 自分泌
细胞分泌化学信号的作用方式
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。
旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。
自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同
一细胞，常见于癌变细胞。 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释 放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
腺苷酸环化酶 cAMP（降低） K+ 通 道（ Gβγ 激 膜电位改变 活效应器）
Golfα
Gqα Goα Gtα
腺苷酸环化酶
磷脂酶C 磷脂酶C cGMP 磷酸二酯酶
cAMP（升高）
嗅觉受体（鼻腔）
IP3，DAG（升高） α 2 肾上腺素受体 IP3，DAG（升高） 乙酰胆碱受体（内皮细胞） cGMP（降低） 视杆细胞中视紫红质（光受体）
C. 酶联受体（enzyme-linked receptor）
（二）受体
同一信号分子作用于不同靶细胞的受体后，产生
不同的生物学效应。如：乙酰胆碱
同一靶细胞上不同的受体应答不同的胞外信号， 产生相同的效应。 每种细胞都有一套多种类型的受体，应答多种不 同的胞外信号从而启动细胞不同生物学效应，如 ：生长、分裂、分化或调亡。
受体的类型
细胞表面受体
细胞内受体
小的亲脂性 信号分子
亲水性信号分子
细胞内受体的特点
位于细胞质基质或核基质中；
识别并结合小的脂溶性分子；
通常是基因调控蛋白或酶，与信号分子结合
后被激活。
细胞表面受体的类型
A. 离子通道偶联受体（ion channel-coupled receptor） B. G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor, GPCR）
• 细胞信号转导的整合与控制
第一节 细胞信号转导概述
• 细胞通讯（cell communication）：一个细胞发出的信息通过 介质传递到另一个细胞产生相应的反应。细胞间的通讯对于 多细胞生物体的发生和组织构建，协调细胞的功能，控制细 胞的生长和分裂是必需的。
• 细胞识别（cell recognition）：细胞通过表面的受体与胞外 信号物质分子（配体）选择性的相互作用，导致细胞内一系 列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程 • 细胞信号通路（signaling pathway ）：指细胞接受外界信号 ，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最 终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应。
• 胞外信号分子与细 胞表面G蛋白偶联 受体结合，激活质 膜上的磷脂酶 C(PLC)，使质膜 上的磷脂酰肌醇 (PI)最终水解为三 磷酸肌醇(IP3)和二 酰甘油(DAG)两个 第二信使，使胞外 信号转换为胞内信 号，两个第二信使 分别以不同的方式 引起细胞的应答反 应。
结合并传递信息。 物理信号：声、光、电、温度 化学信号：激素、局部介质、神经递质
10
化学信号分子
• 气体性信号分子：NO、CO 特点：可自由扩散进入细胞激活效应酶。 • 疏水性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素 特点：分子小、疏水性强，可穿过细胞膜与细胞质 或细胞核中受体结合形成激素－受体复合物，调节 基因表达。 • 亲水性信号分子：神经递质、局部介质和多数蛋白 类激素 特点：不能穿过脂双层，只能与靶细胞表面受体结 合，再经信号转导，在细胞内产生第二信使引起细 胞的应答反应。
Robert J. Lefkowitz
Brian K. Kobilka
三、信号转导系统及其特性
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
基于支架蛋白 基于受体活化域
基于肌醇磷脂
三、信号转导系统及其特性
（三）信号系统的主要特性
特异性 脱敏
放大效应
整合作用
第二节 细胞内受体介导的信号传递
• 亲脂性小分子
- 类固醇激素、视黄酸 、维生素D和甲状腺素 受体在细胞核内
• G 蛋白偶联受体（GPCR）是细胞表面受体中最大的多样性家族 • 含有7 个疏水肽段形成的跨膜α 螺旋区和相似的三维结构，N 端在细胞外侧，C 端在胞质侧
一、G 蛋白偶联受体的结构与激活
2.G蛋白
• G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白 的简称，位于质膜胞浆一侧。 • 由Gα、Gβ、Gγ三个亚基组成，Gβ 和Gγ亚基以异二聚体存在；Gα和 Gβγ亚基通过共价结合的脂肪酸 链尾结合在膜上；
蛋白质模式结合域（modular binding domain）
SH2 结构域（Src homology 2 domain）
蛋白质模式结合域及其结合基序特异性
美国科学家罗伯特· 莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz） 和布莱恩· 克比尔卡（Brian K. Kobilka）因“G蛋白偶 联受体研究”获得2012年诺贝尔化学奖
三、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统基本组成及信号蛋白相互作用
• 细胞表面受体介导的信号通路5个步骤：
① 受体特异性识别并结合胞外信号分子，形成 受体－配体复合物，导致受体激活 ② 受体构象改变，导致信号初级跨膜转导，靶 细胞内产生第二信使或活化的信号蛋白 ③ 胞内第二信使或胞内信号蛋白复合物装配， 起始胞内信号放大的级联反应 ④ 细胞应答反应 ⑤ 受体脱敏或受体下调，终止或降低细胞反应
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第9章 细胞信号转导 Cell Signal Transduction
本章主要内容
• 细胞信号转导概述 • 细胞内受体介导的信号传递 • 细胞表面受体介导的信号传递
– G蛋白偶联受体介导的信号转导 – 酶联受体介导的信号转导 – 其它细胞表面受体介导的信号通路
受体转导胞外信号引发快反应和慢反应
（三）第二信使
• 第一信使-----细胞外信号分子 • 第二信使（second messenger）：指在胞内产生的非蛋白类 小分子，其浓度变化应答于胞外信号与细胞表面受体的结 合，在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能。
（三）第二信使
• 目前公认的第二信使：cAMP（环腺苷酸）、 cGMP（环鸟甘酸）、Ca2+、 DAG（二酰甘油）、 IP3（1,4,5-三磷酸肌醇）、 PIP3（3,4,5-三磷酸磷 脂酰肌醇）等。