【精品课件】细胞通讯与信号转导
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精品医学课件-细胞信号转导
游的蛋白激酶，通过多种途径逐级磷酸化细胞内某 些蛋白，进一步影响相关基因的表达。
52
53
多种途径逐 级磷酸化
54
2. JAK-STAT途径
• 配体：干扰素、白介素等细胞因子 • 受体：酪氨酸蛋白激酶型受体 • 效应蛋白及其作用：胞质PTK（非受体型的PTK），如JAK
（Janus kinase）。活化的JAK激活其底物信号转导子和转 录激活子（signal transducer and activator of transcription， STAT），STAT激活一系列后续蛋白质，调节基因表达。
• 两种形式：载体介导和通道介导
10
（二）主动转运（active transport）
1. 原发性主动转运
• ATP直接供能 • Na+-K+泵，ATP酶活性
11
2. 继发性主动转运或协同转运
• ATP间接供能 • Na+依赖式转运体蛋白
12
（三）胞吐与胞吞式转运
• 胞吐：通过一个耗能过程将细胞内物质分泌到细 胞外的过程。（固有性胞吐、调节性胞吐）
虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着， 但是它们与我们的日常生活息息相关， 如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无 法生存下去。如果没有视紫质，我们将 看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们 将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受 体，我们将无法调节血糖；如果没有毒 蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度 限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺 受体，我们甚至无法感受幸福……
15
（三）化学通讯
• 间接通讯方式：信 号分子→靶细胞
• 分3类：
1. 内分泌（endocrine） --血液循环 2. 旁分泌（paracrine） --扩散作用 3. 自分泌（autocrine） --同类或同一细胞 （常见于癌变细胞）
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多种途径逐 级磷酸化
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2. JAK-STAT途径
• 配体：干扰素、白介素等细胞因子 • 受体：酪氨酸蛋白激酶型受体 • 效应蛋白及其作用：胞质PTK（非受体型的PTK），如JAK
（Janus kinase）。活化的JAK激活其底物信号转导子和转 录激活子（signal transducer and activator of transcription， STAT），STAT激活一系列后续蛋白质，调节基因表达。
• 两种形式：载体介导和通道介导
10
（二）主动转运（active transport）
1. 原发性主动转运
• ATP直接供能 • Na+-K+泵，ATP酶活性
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2. 继发性主动转运或协同转运
• ATP间接供能 • Na+依赖式转运体蛋白
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（三）胞吐与胞吞式转运
• 胞吐：通过一个耗能过程将细胞内物质分泌到细 胞外的过程。（固有性胞吐、调节性胞吐）
虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着， 但是它们与我们的日常生活息息相关， 如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无 法生存下去。如果没有视紫质，我们将 看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们 将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受 体，我们将无法调节血糖；如果没有毒 蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度 限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺 受体，我们甚至无法感受幸福……
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（三）化学通讯
• 间接通讯方式：信 号分子→靶细胞
• 分3类：
1. 内分泌（endocrine） --血液循环 2. 旁分泌（paracrine） --扩散作用 3. 自分泌（autocrine） --同类或同一细胞 （常见于癌变细胞）
细胞生物学第11章-细胞通讯与信号转导
（2）不同细胞对同一化学信号分子可能 具有不同的受体。如：Ach分别引起骨骼 肌的收缩、唾液腺的分泌。
（3）不同的细胞通过各自的受体，对胞外信号应答， 产生相同的效应。如：肝细胞肾上腺素受体和胰 高血糖素受体结合各自的配体激活以后，都能促 进血糖的升高。
（4）一种细胞具有一套多种类型的受体，应答多种 不同的胞外信号，从而启动细胞的不同生物学效 应。
（３）自分泌（autocrine）：
细胞对自身分泌物产生反应，常见于病理 条件下。如：肿瘤细胞合成释放生长因子刺 激自身。
（4）化学突触传递神经信号：
神经细胞兴奋后，动作电位的传递，引起突 触前突起终末分泌化学信号，扩散至突触后细 胞，实现电信号和化学信号之间的转换。
2 通过细胞的直接接触（contactdependent signaling）：即细胞间接 触性依赖的通讯
（3）气体信号分子： 第一个发现的气体信号分子是NO，可以进入细胞直 接激活效应酶，参与体内众多的生理和病理过程。
2. 受体（receptor）
是一种能够识别和选择性结合某种配体的大分子, 通过和配体的结合，经信号转导作用，最终表现为生 物学效应。
▪ 受体的结构特点：
多为糖蛋白，至少包含配体结合区和效应区2个 功能区域，分别具有结合特异性和效应特异性。
▪ 特异性 ▪ 放大作用 ▪ 信号终止或下调特征 ▪ 整合作用
第二节
细胞内受体介导的信号传递
一、细胞内受体与基因表达
细胞内受体活化的机制：
激活前：受体和抑制性蛋白结合成复合物 激活后：如果甾类激素和受体结合，导致抑制
性蛋白从复合物上解离下来，使受体暴露出 DNA结合位点，激素－受体复合物与基因调 控区（激素应答元件，hormone response element, HRE）结合，影响基因的转录。
（3）不同的细胞通过各自的受体，对胞外信号应答， 产生相同的效应。如：肝细胞肾上腺素受体和胰 高血糖素受体结合各自的配体激活以后，都能促 进血糖的升高。
（4）一种细胞具有一套多种类型的受体，应答多种 不同的胞外信号，从而启动细胞的不同生物学效 应。
（３）自分泌（autocrine）：
细胞对自身分泌物产生反应，常见于病理 条件下。如：肿瘤细胞合成释放生长因子刺 激自身。
（4）化学突触传递神经信号：
神经细胞兴奋后，动作电位的传递，引起突 触前突起终末分泌化学信号，扩散至突触后细 胞，实现电信号和化学信号之间的转换。
2 通过细胞的直接接触（contactdependent signaling）：即细胞间接 触性依赖的通讯
（3）气体信号分子： 第一个发现的气体信号分子是NO，可以进入细胞直 接激活效应酶，参与体内众多的生理和病理过程。
2. 受体（receptor）
是一种能够识别和选择性结合某种配体的大分子, 通过和配体的结合，经信号转导作用，最终表现为生 物学效应。
▪ 受体的结构特点：
多为糖蛋白，至少包含配体结合区和效应区2个 功能区域，分别具有结合特异性和效应特异性。
▪ 特异性 ▪ 放大作用 ▪ 信号终止或下调特征 ▪ 整合作用
第二节
细胞内受体介导的信号传递
一、细胞内受体与基因表达
细胞内受体活化的机制：
激活前：受体和抑制性蛋白结合成复合物 激活后：如果甾类激素和受体结合，导致抑制
性蛋白从复合物上解离下来，使受体暴露出 DNA结合位点，激素－受体复合物与基因调 控区（激素应答元件，hormone response element, HRE）结合，影响基因的转录。
第六章B--细胞通讯与信号转导PPT课件
信号分子： 有各种激素、神经递质类和一些局部介质。
.
24
系统组成
●受体 ●G蛋白 ●效应酶----磷脂酶C(PLC)
信号跨膜传递机理----第二信使的产生
胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活质 膜上的磷酯酶C(PLC)，使质膜上的4,5-二磷酸磷脂酰肌 醇(PIP2)水解成两个第二信使，即1,4,5-三磷酸肌醇 (IP3)和二酰基甘油(DAG)，使胞外信号转换为胞内信号。
.
32
钙调蛋白的结构
.
33
◆ 钙调蛋白活化靶酶的过程： P240
钙
调
蛋
白
钙调蛋白
第一步
激
活
靶
酶
自磷酸化
.
钙调蛋白激酶
第二步
34
DAG的作用
活化与质膜结合的蛋白激酶C(PKC)
.
35
蛋白激酶C(Protein kinase C,PKC)
◆PKC是钙离子和磷脂酰丝氨酸依赖性酶，具有广泛的作用底物。 ◆在未受刺激的细胞中,PKC分布在细胞质中,呈非活性构象。它
.
5
◆α亚基具有三个功能位点： ①GTP结合位点； ②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点； ③ADP-核糖化位点。 ◆G蛋白的活化与失活：
.
6
G蛋白耦联受体蛋白结构： 7次跨膜的膜蛋白
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
见P232 表8-2
.
7
三、 G蛋白在信号传递中效应（激活或抑制效应 酶活性）的产生:
◆霍乱毒素(cholera toxin)
霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的α亚基上，致使α亚基丧失GTP酶 的活性，结果GTP永久结合在Gs的α亚基上，使α亚基处于持续活化状态， 腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者小肠细胞内Na+和水持续外流， 产生严重腹泻而脱水。
.
24
系统组成
●受体 ●G蛋白 ●效应酶----磷脂酶C(PLC)
信号跨膜传递机理----第二信使的产生
胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活质 膜上的磷酯酶C(PLC)，使质膜上的4,5-二磷酸磷脂酰肌 醇(PIP2)水解成两个第二信使，即1,4,5-三磷酸肌醇 (IP3)和二酰基甘油(DAG)，使胞外信号转换为胞内信号。
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钙调蛋白的结构
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33
◆ 钙调蛋白活化靶酶的过程： P240
钙
调
蛋
白
钙调蛋白
第一步
激
活
靶
酶
自磷酸化
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钙调蛋白激酶
第二步
34
DAG的作用
活化与质膜结合的蛋白激酶C(PKC)
.
35
蛋白激酶C(Protein kinase C,PKC)
◆PKC是钙离子和磷脂酰丝氨酸依赖性酶，具有广泛的作用底物。 ◆在未受刺激的细胞中,PKC分布在细胞质中,呈非活性构象。它
.
5
◆α亚基具有三个功能位点： ①GTP结合位点； ②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点； ③ADP-核糖化位点。 ◆G蛋白的活化与失活：
.
6
G蛋白耦联受体蛋白结构： 7次跨膜的膜蛋白
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
见P232 表8-2
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7
三、 G蛋白在信号传递中效应（激活或抑制效应 酶活性）的产生:
◆霍乱毒素(cholera toxin)
霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的α亚基上，致使α亚基丧失GTP酶 的活性，结果GTP永久结合在Gs的α亚基上，使α亚基处于持续活化状态， 腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者小肠细胞内Na+和水持续外流， 产生严重腹泻而脱水。
细胞的信号转导与课件
在动物、植物细胞由载体蛋白 介导的协同运输异同点的比较
GPLR：种类繁多，真核 细胞普遍表达（7次跨膜） 信号分子包括：感觉信号 （光、嗅、声等；激素、 神经递质等） GPLR的效应器： AC、PLC、PLA2、 GRK（ GPLR 激酶）、 PDE、PI3K、离子通道等
由细胞表面整合蛋白介导的信号传递
●整合蛋白与粘着斑 ●导致粘着斑装配的信号通路有两条 ●粘着斑的功能：
一是机械结构功能； 二是信号传递功能
●通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：
由细胞表面到细胞核的信号通路 由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路
细胞信号传递的基本特征 与蛋白激酶的网络整合信息
●细胞信号传递的基本特征：
RTK- Ras信号通路： 配体→RTK→ adaptor ←GRF→Ras→Raf（MAPKKK）
→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白 （转录因子）的磷酸化修钸。 G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活
RTKs的失敏（desensitization）
G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活
cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通 过RTK或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。
RTKs的失敏：
催化性受体的效应器位于受体本身，因此失敏即酶活性速发抑制。
机制：受体的磷酸化修饰。EGF受体Thr654的磷酸化导致RTK活性的 抑制，如果该位点产生Ala突变，则阻止活性抑制，后又发现C 端的Ser1046/7也是磷酸化位点。磷酸化位点所在的C端恰好是 SH2蛋白的结合部位。
受体的功能： 介导物质跨膜运输(受体介导的内吞作用) 信号转导：受体的激活（activation） （级联反应）；
第十二章细胞信号转导ppt课件
➢ 激素(hormone)：内分泌细胞分泌 特点：低浓度、长距离、长时效、全身性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
细胞信号转导和细胞通讯
免疫效应的发挥
在免疫应答的效应阶段，活化的免疫细胞通过释放细胞因子、抗体等效应分子来清除病原体或异常细胞。这 个过程同样涉及到多种信号分子的交换和细胞间的相互作用。
06
细胞信号转导和细胞通讯的研 究方法与技术
Chapter
分子生物学技术在信号转导研究中的应用
基因克隆与表达分析
通过基因克隆技术，研究信号转导相关基因的表达模式、调控机 制以及蛋白质相互作用。
当信号分子与GPCRs结合后，GPCRs 会发生构象变化，激活与之偶联的G 蛋白。
酪氨酸激酶受体信号通路
酪氨酸激酶受体（RTKs）是一 类跨膜蛋白受体，它们具有酪氨
酸激酶活性。
当RTKs与配体结合后，会发生 二聚化并激活自身的酪氨酸激酶
活性。
RTKs通过磷酸化下游的底物蛋 白，如STATs、PI3K、PLCγ等， 将信号传递至细胞核内，调控基
02
细胞通讯的基本概念
Chapter
细胞通讯的定义与重要性
定义
细胞通讯是指细胞间或细胞内通 过信号分子进行信息传递和调控 的过程。
重要性
细胞通讯对于维持多细胞生物体 的生命活动至关重要，它协调不 同细胞的行为，确保生物体作为 一个整体正常运作。
细胞间通讯的方式与机制
通过细胞间形成的间隙连接通道 ，允许小分子物质和离子在细胞 间直接交换。
超分辨显微镜技术
突破光学衍射极限，以更 高的分辨率观察细胞通讯 中的细微结构和动态过程 。
活细胞成像技术
结合荧光标记和显微操作 技术，实时监测细胞通讯 过程中的分子动态和细胞 行为。
其他相关技术与方法的简介
生物信息学分析
利用生物信息学方法，对信号转导和细胞通讯相关的大数据进行 挖掘和分析，揭示其内在规律和调控机制。
在免疫应答的效应阶段，活化的免疫细胞通过释放细胞因子、抗体等效应分子来清除病原体或异常细胞。这 个过程同样涉及到多种信号分子的交换和细胞间的相互作用。
06
细胞信号转导和细胞通讯的研 究方法与技术
Chapter
分子生物学技术在信号转导研究中的应用
基因克隆与表达分析
通过基因克隆技术，研究信号转导相关基因的表达模式、调控机 制以及蛋白质相互作用。
当信号分子与GPCRs结合后，GPCRs 会发生构象变化，激活与之偶联的G 蛋白。
酪氨酸激酶受体信号通路
酪氨酸激酶受体（RTKs）是一 类跨膜蛋白受体，它们具有酪氨
酸激酶活性。
当RTKs与配体结合后，会发生 二聚化并激活自身的酪氨酸激酶
活性。
RTKs通过磷酸化下游的底物蛋 白，如STATs、PI3K、PLCγ等， 将信号传递至细胞核内，调控基
02
细胞通讯的基本概念
Chapter
细胞通讯的定义与重要性
定义
细胞通讯是指细胞间或细胞内通 过信号分子进行信息传递和调控 的过程。
重要性
细胞通讯对于维持多细胞生物体 的生命活动至关重要，它协调不 同细胞的行为，确保生物体作为 一个整体正常运作。
细胞间通讯的方式与机制
通过细胞间形成的间隙连接通道 ，允许小分子物质和离子在细胞 间直接交换。
超分辨显微镜技术
突破光学衍射极限，以更 高的分辨率观察细胞通讯 中的细微结构和动态过程 。
活细胞成像技术
结合荧光标记和显微操作 技术，实时监测细胞通讯 过程中的分子动态和细胞 行为。
其他相关技术与方法的简介
生物信息学分析
利用生物信息学方法，对信号转导和细胞通讯相关的大数据进行 挖掘和分析，揭示其内在规律和调控机制。
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
• NO的作用机制：
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
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G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
细胞生物学第八章-细胞信号转导ppt课件
GRF
51
MAPk: Mitogen-activated protein kinase （促分裂原活化蛋白质激酶）
在哺乳动物里 称为 Raf
改变一些蛋白质的活性
改变基因表达状况
在哺乳动物里 称为 MEK
一般俗称为 p38
结果: 促进许多导致细胞分裂 基因的表达 例如， G1-周期蛋白
52
二、细胞表面其他酶连受体
35
（二）磷脂酰肌醇双信使信号通路
1）三种肌醇磷脂 细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
PI 激酶
PI P 激酶
磷脂酰肌醇（PI）
磷脂酰肌醇-4-磷酸 （PI(4)P）
磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI(4，5)P2）36
2）双信使
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
受体蛋白
无活性G-蛋白
信号分子
被激活的G-蛋白亚基
激活的 a 亚基
激活的
28
b/g 亚基
a-亚基的内在GTP酶活性使之失活
靶蛋白
激活的a亚基
a亚基激活其靶蛋白
激活的b/g亚基
a亚基上GTP水解，使该亚基本 身失活，造成和靶蛋白解离
29
失活的a-亚基与bg -复合体结合
无活性G-蛋白 无活性靶蛋白
无活性的细胞核受体
辅激发蛋白
配体
受体结合序列
起始靶基因转录
激活的细胞核受体
20
胞内受体介导 的信号传递过 程
21
甾类激素可以诱导原初反应和次级反应；即：
A：直接诱导少数特殊基因转录的原初反应阶段；
B：基因产物再活化其他基因，产生一种延迟的次级 反应。这种反应对激素原初作用起放大效应。
51
MAPk: Mitogen-activated protein kinase （促分裂原活化蛋白质激酶）
在哺乳动物里 称为 Raf
改变一些蛋白质的活性
改变基因表达状况
在哺乳动物里 称为 MEK
一般俗称为 p38
结果: 促进许多导致细胞分裂 基因的表达 例如， G1-周期蛋白
52
二、细胞表面其他酶连受体
35
（二）磷脂酰肌醇双信使信号通路
1）三种肌醇磷脂 细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
PI 激酶
PI P 激酶
磷脂酰肌醇（PI）
磷脂酰肌醇-4-磷酸 （PI(4)P）
磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI(4，5)P2）36
2）双信使
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
受体蛋白
无活性G-蛋白
信号分子
被激活的G-蛋白亚基
激活的 a 亚基
激活的
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b/g 亚基
a-亚基的内在GTP酶活性使之失活
靶蛋白
激活的a亚基
a亚基激活其靶蛋白
激活的b/g亚基
a亚基上GTP水解，使该亚基本 身失活，造成和靶蛋白解离
29
失活的a-亚基与bg -复合体结合
无活性G-蛋白 无活性靶蛋白
无活性的细胞核受体
辅激发蛋白
配体
受体结合序列
起始靶基因转录
激活的细胞核受体
20
胞内受体介导 的信号传递过 程
21
甾类激素可以诱导原初反应和次级反应；即：
A：直接诱导少数特殊基因转录的原初反应阶段；
B：基因产物再活化其他基因，产生一种延迟的次级 反应。这种反应对激素原初作用起放大效应。
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（一）离子通道受体的信息传导机制： 受体自身为离子通道，信号（神经递质）与受体识
别结合，开闭通道，离子流动，改变细胞膜的兴奋性。 （二）催化受体的信息传导机制：
自身是酶，具有TPK活性，主要是一些生长因子的 受体，与配体结合即活化，使靶蛋白的酪氨酸残基磷酸 化，引起细胞反应。 （三）偶联G蛋白受体的信息传导机制：
信号（配体）
1、 CAMP信号途径：
信号与受体结合，受体活 化，构象改变，暴露与G 蛋白的结合部位。 配体－受体复合物与G蛋白 结合，G活化，Gsα构象 改变，结合GTP Gsα-GTP复合物与βγ分 离，暴露与AC的结合部 位。 Gsα-GTP与 AC结合，
AC活化，分解 ATP为 CAMP Gsα分解GTP为 GDP，构 型改变，与 AC分离， AC 失活， Gsα与βγ结合， 恢复静息状态。
第二信使的作用
cAMP的作用
cAMP PKA （绝大多数细胞），调 节代谢，促进细胞分化。
离子通道（嗅上皮细胞）， 调节离子通道的通透性。
cGMP的作用
cGMP PKG（绝大多数细胞），调 节代谢，促进细胞分裂。
离子能道（视网膜光感受 器），调节离子通透性。
IP3 、 DAG 、Ca2+的作用：
第九章 细胞通讯与信号转导
细胞通讯
细胞通讯(cell munication)是指一个细胞发 出的信息可通过介质传递到另一个细胞，通过 受体的识别和信号传递作用引起细胞产生相应 的生物效应。
细胞通讯有三种方式： （1）细胞通过信号分子进行相互通讯； （2）细胞间直接接触相互通讯； （3）细胞间通过间隙连接相互通讯。
细胞与细胞之间的识别 白细胞吞噬细菌等异物 精卵结合而不与其他细胞结合； 巨噬细胞吞噬衰老红细胞
细胞与分子之间的识别： 与大分子如LDL识别，介导内吞 与细胞膜上分子识别，介导粘附 与激素、神经递质分子识别，介导信号传导
细胞识别的方式：受体与其识别的配体间有
互补的结构关系，可识别并互补结合。
信号的跨膜传递
图示 GS信号转导过程模式图
CAMP信号途径
刺激型信号途径
抑制型信号途径
刺激型信号
抑制型信号
Rs
Ri
Gs
Gi
AC
ATP→CAMP 抑制 被磷酸二酯酶降解
CAMP信号途径
2、CGMP信号途径
与CAMP途径相似，比较如下：
CAMP途径
CGMP途径
效应型
AC
GC
分布
AC在膜上
GC在膜或细胞质中
第二信使
IP3 ER上 IP3受体钙库释放Ca2+ 胞内Ca2+上 升级联反应 生物效应； DAG 蛋白激酶 C 蛋白酶的磷酸化生物效应； Ca2+ CaM， Ca2+的作用广泛，如肌肉收缩、 Ach释放等。
例 如 ： 肾 上 腺 素 引 起 肝 细 胞 糖 元 分 解
在信号转导过程中，信号逐级放大
通过膜Ca2+通道 胞外胞质内
通过ER上Ca2+通道 内质网库胞质内
Ca2+进入胞质的过程：
Ca2+受体激活 G蛋白活化 打开细胞膜Ca2+通道
导致胞内[Ca2+]上升
IP3 打开细胞内钙库膜Ca2+通道
导致胞质内[Ca2+]上升
信使分为三大类：
第一信使：配体，如激素、药物、神经递质等 第二信使：胞质中的信号物质 CAMP 、CGMP、
Ca2+ 、 IP3 、DG 第三信使：细胞核中的信号物质
第一信使通过膜受体的转导作用将信息指令传给第二 信使，由第二信使启动并指导完成胞内一系列生物效 应。
第二信使的作用：直接作用于效应蛋白如离子通道， 产生相应的生物效应或激活细胞内的蛋白激酶系统， 引起级联反应，产生生物效应。
第三信使直接调节基因的活动。
由G蛋白介导,将信息传递给第二信使,引起一系列 胞内生物效应。
G蛋白：鸟苷酸结合蛋白的总称，其共同特征是：
由三个亚单位组成； 位于细胞膜受体与效应器之间的转导蛋白； 具有结合GDP或GTP的能力，有GTP酶活性； 可激活效应蛋白，实现信息转导功能。
偶联G蛋白受体的信息传导途径：
CAMP信号途径 CGMP信号途径 IP3信号途径 DG信号途径 Ca2+信号途径
细胞通讯的路径
细胞通讯通过：细胞识别 信号跨膜传递 生物效应。
可见，细胞识别是细胞通讯的一个 首要环节，其分子基础是膜受体。
（一）膜受体的概念
受体是细胞膜 或细胞内的功 能性糖蛋白， 可特异地识别 配体并与之结 合，引起相应 的生物效应。
受体： 膜受体 胞内受体
膜受体：细胞膜 上特异性的蛋白 质或脂类分子。
信 号 与 细 胞 效 应 总 结
图示 第一信号、第二信号与细胞效应
配体是细胞外的信号分子，如：激素、药物、 神经递质、毒素等。
（二）膜受体的特性
特异性 高亲和性 可饱和性 可逆性
（三）膜受体的分子结构
调节部位 催化单位 转换单位
（四）膜受体类型
离子通道受体：如N-AchR为Na+通道， r-氨基丁酸受体的 Cl- 通道
催化受体：有 TPK 活性，如EGFR、PDGFR 等。 偶联G蛋白受体：有G蛋白介导，如 多巴胺受体等。
P1P2 IP3+DAG
（第二信使）
甘油二酯和三磷酸肌醇途径的模式图
甘油二酯和三磷酸肌醇途径与CAMP途径比较：
CAMP途径 甘油二酯和三磷酸肌醇途径
G蛋白 效应器 底物 第二信使
Gs Gi AC ATP CAMP
Gp 磷脂酶C P1P2 IP3 DAG
4、Ca2+信号途径
Ca2+进入胞质的两种 途径：
单体型受体：一个蛋白分子 复合型受体：两个或多个蛋白分子
膜受体类型:
离子通道受体
摧化受体
偶联
（五）膜受体的功能
膜受体的功能： 信号跨膜传递 细胞识别
膜受体的分布： 同一个细胞上有不同的受体 不同的细胞上有相同和不同的受体
细胞识别：细胞与细胞之间或细 胞与分子之间的认识和鉴别。
CAMP
CGMP
含量
多
少，为 CAMP的1/10
功能
分化
分裂
举例
肝细胞上β肾上腺素受体
视杆细胞的光感效应
介导的糖元分解
CGMP
信 号 途 径
3、甘油二酯和三磷酸肌醇途径
细胞膜中约5%的肌醇磷脂（PI） ，分布于膜内层， 在ATP作用下， PI磷酸化形成PIP2 （4，5二磷酸 肌醇）。 受体+配体 活化Gp Gp +磷脂酶C 磷脂酶C活化
别结合，开闭通道，离子流动，改变细胞膜的兴奋性。 （二）催化受体的信息传导机制：
自身是酶，具有TPK活性，主要是一些生长因子的 受体，与配体结合即活化，使靶蛋白的酪氨酸残基磷酸 化，引起细胞反应。 （三）偶联G蛋白受体的信息传导机制：
信号（配体）
1、 CAMP信号途径：
信号与受体结合，受体活 化，构象改变，暴露与G 蛋白的结合部位。 配体－受体复合物与G蛋白 结合，G活化，Gsα构象 改变，结合GTP Gsα-GTP复合物与βγ分 离，暴露与AC的结合部 位。 Gsα-GTP与 AC结合，
AC活化，分解 ATP为 CAMP Gsα分解GTP为 GDP，构 型改变，与 AC分离， AC 失活， Gsα与βγ结合， 恢复静息状态。
第二信使的作用
cAMP的作用
cAMP PKA （绝大多数细胞），调 节代谢，促进细胞分化。
离子通道（嗅上皮细胞）， 调节离子通道的通透性。
cGMP的作用
cGMP PKG（绝大多数细胞），调 节代谢，促进细胞分裂。
离子能道（视网膜光感受 器），调节离子通透性。
IP3 、 DAG 、Ca2+的作用：
第九章 细胞通讯与信号转导
细胞通讯
细胞通讯(cell munication)是指一个细胞发 出的信息可通过介质传递到另一个细胞，通过 受体的识别和信号传递作用引起细胞产生相应 的生物效应。
细胞通讯有三种方式： （1）细胞通过信号分子进行相互通讯； （2）细胞间直接接触相互通讯； （3）细胞间通过间隙连接相互通讯。
细胞与细胞之间的识别 白细胞吞噬细菌等异物 精卵结合而不与其他细胞结合； 巨噬细胞吞噬衰老红细胞
细胞与分子之间的识别： 与大分子如LDL识别，介导内吞 与细胞膜上分子识别，介导粘附 与激素、神经递质分子识别，介导信号传导
细胞识别的方式：受体与其识别的配体间有
互补的结构关系，可识别并互补结合。
信号的跨膜传递
图示 GS信号转导过程模式图
CAMP信号途径
刺激型信号途径
抑制型信号途径
刺激型信号
抑制型信号
Rs
Ri
Gs
Gi
AC
ATP→CAMP 抑制 被磷酸二酯酶降解
CAMP信号途径
2、CGMP信号途径
与CAMP途径相似，比较如下：
CAMP途径
CGMP途径
效应型
AC
GC
分布
AC在膜上
GC在膜或细胞质中
第二信使
IP3 ER上 IP3受体钙库释放Ca2+ 胞内Ca2+上 升级联反应 生物效应； DAG 蛋白激酶 C 蛋白酶的磷酸化生物效应； Ca2+ CaM， Ca2+的作用广泛，如肌肉收缩、 Ach释放等。
例 如 ： 肾 上 腺 素 引 起 肝 细 胞 糖 元 分 解
在信号转导过程中，信号逐级放大
通过膜Ca2+通道 胞外胞质内
通过ER上Ca2+通道 内质网库胞质内
Ca2+进入胞质的过程：
Ca2+受体激活 G蛋白活化 打开细胞膜Ca2+通道
导致胞内[Ca2+]上升
IP3 打开细胞内钙库膜Ca2+通道
导致胞质内[Ca2+]上升
信使分为三大类：
第一信使：配体，如激素、药物、神经递质等 第二信使：胞质中的信号物质 CAMP 、CGMP、
Ca2+ 、 IP3 、DG 第三信使：细胞核中的信号物质
第一信使通过膜受体的转导作用将信息指令传给第二 信使，由第二信使启动并指导完成胞内一系列生物效 应。
第二信使的作用：直接作用于效应蛋白如离子通道， 产生相应的生物效应或激活细胞内的蛋白激酶系统， 引起级联反应，产生生物效应。
第三信使直接调节基因的活动。
由G蛋白介导,将信息传递给第二信使,引起一系列 胞内生物效应。
G蛋白：鸟苷酸结合蛋白的总称，其共同特征是：
由三个亚单位组成； 位于细胞膜受体与效应器之间的转导蛋白； 具有结合GDP或GTP的能力，有GTP酶活性； 可激活效应蛋白，实现信息转导功能。
偶联G蛋白受体的信息传导途径：
CAMP信号途径 CGMP信号途径 IP3信号途径 DG信号途径 Ca2+信号途径
细胞通讯的路径
细胞通讯通过：细胞识别 信号跨膜传递 生物效应。
可见，细胞识别是细胞通讯的一个 首要环节，其分子基础是膜受体。
（一）膜受体的概念
受体是细胞膜 或细胞内的功 能性糖蛋白， 可特异地识别 配体并与之结 合，引起相应 的生物效应。
受体： 膜受体 胞内受体
膜受体：细胞膜 上特异性的蛋白 质或脂类分子。
信 号 与 细 胞 效 应 总 结
图示 第一信号、第二信号与细胞效应
配体是细胞外的信号分子，如：激素、药物、 神经递质、毒素等。
（二）膜受体的特性
特异性 高亲和性 可饱和性 可逆性
（三）膜受体的分子结构
调节部位 催化单位 转换单位
（四）膜受体类型
离子通道受体：如N-AchR为Na+通道， r-氨基丁酸受体的 Cl- 通道
催化受体：有 TPK 活性，如EGFR、PDGFR 等。 偶联G蛋白受体：有G蛋白介导，如 多巴胺受体等。
P1P2 IP3+DAG
（第二信使）
甘油二酯和三磷酸肌醇途径的模式图
甘油二酯和三磷酸肌醇途径与CAMP途径比较：
CAMP途径 甘油二酯和三磷酸肌醇途径
G蛋白 效应器 底物 第二信使
Gs Gi AC ATP CAMP
Gp 磷脂酶C P1P2 IP3 DAG
4、Ca2+信号途径
Ca2+进入胞质的两种 途径：
单体型受体：一个蛋白分子 复合型受体：两个或多个蛋白分子
膜受体类型:
离子通道受体
摧化受体
偶联
（五）膜受体的功能
膜受体的功能： 信号跨膜传递 细胞识别
膜受体的分布： 同一个细胞上有不同的受体 不同的细胞上有相同和不同的受体
细胞识别：细胞与细胞之间或细 胞与分子之间的认识和鉴别。
CAMP
CGMP
含量
多
少，为 CAMP的1/10
功能
分化
分裂
举例
肝细胞上β肾上腺素受体
视杆细胞的光感效应
介导的糖元分解
CGMP
信 号 途 径
3、甘油二酯和三磷酸肌醇途径
细胞膜中约5%的肌醇磷脂（PI） ，分布于膜内层， 在ATP作用下， PI磷酸化形成PIP2 （4，5二磷酸 肌醇）。 受体+配体 活化Gp Gp +磷脂酶C 磷脂酶C活化