第二节膜表面受体介导的信号转导
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激活Gs增加腺苷酸环化酶活性
cAMP
PKA
促进心肌钙转运 心肌收缩性增强
增加肝脏 糖原分解
进入核内PKA 激活靶基因转录
肾上腺素
cAMP信号的终止：
通过cAMP磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase,PDE)将cAMP的环破坏,形成5＇-AMP。
促黄体激素
组织胺（H2受体）
GDP脱落、GTP结合；使亚基游离，并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点;
过程：
Gs蛋白激活靶蛋白的作用机制
激活的 亚基
无活性靶蛋白
信号分子
G蛋白关联的受体蛋白
亚基水解GTP为GDP，回复至原来构象，并从腺苷酸环化酶上脱落下来；与 亚基重新结合成Gs蛋白
失活的靶蛋白
Pi
失活后复原 的G蛋白
亚基结合腺苷酸环化酶，产生cAMP；受体蛋白脱去配基后回复至原来构象
指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子(配体)选择性的相互作用.从而导致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。 细胞识别是细胞通讯的一个重要环节.
细胞识别定义：
细胞通讯的六个基本步骤:
化学信号分子转运至靶细胞;
细胞内化学信号分子的合成;
信号分子与靶细胞受体特异性结合并使受体激活
信号分子
配基的结合改变了受体构象，暴露出Gs蛋白结合位点
激活的受体
GDP
GDP脱落、GTP结合；使亚基游离，并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点
激活的 亚基
激活的 复合物
受体蛋白
GTP
GDPBiblioteka 配基的结合改变了受体构象，暴露出Gs蛋白结合位点;
形成配体-受体复合物；降低Gs蛋白对GDP的亲合力;
第5章 信号转导
Guanylate cyclase
乙酰胆碱
瓜氨酸
精氨酸 鸟苷酸环化酶
细胞信号转导的主要途径
一 G蛋白介导的细胞信号转导途径 二 酶耦联型受体介导的信号转导途径
三 离子通道偶联的受体介导的信号转导途径
四 核受体及其信号转导途径
一、G蛋白介导的细胞信 号转导途径
(一) 腺苷酸环化酶途径 (二)磷脂酰肌醇信号通路
信号应答。
第二信使的作用：
第二信使在细胞信号转导中起重要作用，它们 能够激活级联系统中酶的活性，以及非酶蛋白 的活性。 第二信使在细胞内的浓度受第一信使的调节， 它可以瞬间升高、且能快速降低，并由此调节 细胞内代谢系统的酶活性，控制细胞的生命活 动，包括：葡萄糖的摄取和利用、脂肪的储存 和移动以及细胞产物的分泌。 第二信使也控制着细胞的增殖、分化和生存， 并参与基因转录的调节。
盐皮质激素 性激素
无活性）
（位于胞浆，未与配体结合前与HSP结合存在， 受体 激活
与核内激素反应元件结合（HRE）
增强或抑制靶基因转录
HSP R
HSP
R
HSP
cell membrane
protein
R R
核转录因子
HRE
mRNA
A model of an intracellular receptor protein
钙调蛋白的结构
在不同的细胞中，Ca2+-钙调蛋白复合物可以同CaM-蛋白 激酶、cAMP磷酸二酯酶、以及质膜中的Ca2+运输蛋白结 合， 将它们激活，进行信号的放大
CaM-蛋白激 酶Ⅱ的激活
IP3、Ca2+—钙调蛋白激酶途径
α1肾上腺素能受体 内皮素受体 血管紧张素Ⅱ受体 与Gqα结合 PLCβ
细胞生物学中的膜受体结构与信号转导
细胞生物学中的膜受体结构与信号转导细胞膜受体是生物学研究中的一个重要课题，它们对于细胞的正常生理功能以及疾病的形成都具有重要的影响。
膜受体是指位于细胞膜上的蛋白质，能够响应外界信号分子的结合并传递信号，从而控制细胞的生理活动。
这些外界信号分子可以是激素、神经递质、细胞因子等。
膜受体的结构及其信号转导机制是近年来生物学研究的热门领域之一。
一、膜受体结构膜受体分为离子通道型、酪氨酸激酶型、酰基酶型、G蛋白偶联型等几种类型。
其中，G蛋白偶联型受体在人体中是最广泛存在的一类受体。
它们的结构都由七个跨膜螺旋结构组成，可使蛋白质从细胞膜内部贯穿到膜外，每个螺旋结构中具有不同的氨基酸序列。
这些螺旋结构组成一个类似于枪托的外形，被称为“7TMB”（seven transmembrane helices bundle）结构。
7TMB结构是G蛋白偶联型受体与其他一些受体分子的独特标志。
二、信号转导信号转导是指外界信号分子与膜受体结合后，膜受体内部启动级联反应的过程，将信号传递给细胞内部，引起细胞活动的变化。
G蛋白偶联型受体是信号转导过程中重要的参与者。
它们通过膜上的七个跨膜结构与G蛋白相互作用，从而引起以下信号转导事件：1.激活腺苷酸酶（adenylyl cyclase）：当一个激动剂分子与负责激动剂作用的G蛋白偶联型受体结合时，该受体活跃化，离开G蛋白并促进腺苷酸酶的活化，催化cAMP（环磷酸腺苷）的形成，cAMP 激活蛋白激酶A（PKA）而引发细胞内的后续反应过程。
2.使钙离子脱敏：肌肉收缩的调节和其他生理过程中，钙离子扮演了重要的角色。
G蛋白偶联型受体上的钙离子通道蛋白与 G蛋白偶联型受体互作，导致钙离子水平在细胞内缓慢下降。
这就使得钙离子接收体在没有外部钙离子贡献的情况下，难以响应内源性信号分子的作用。
3.激活酪氨酸激酶：一些受体是酪氨酸激酶受体。
受到激活剂分子的激励后，它们会召集酪氨酸激酶进入细胞内。
该过程又分为两次活化，第一次活化发生在受体和酪氨酸激酶之间，第二次则是在酪氨酸激酶与其底物的内部反应。
细胞生物化学第22章 细胞信号转导
——PKB被认为是重要的细胞存活信号分子。
• PKB在体内参与许多重要生理过程：
• 参与胰岛素促进糖类由血液转入细胞、糖原 合成及蛋白质合成过程。
• PKB还参与多种生长因子如PDGF、EGF、 NGF等信号的转导。
• 在细胞外基质与细胞相互作用的信号转导过 程中，PKB亦是关键信号分子。
(四) TPKR介导的信号减弱和终止机制
• 蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）也是 一类丝/苏氨酸蛋白激酶，其激酶活性区序 列与PKA（68％）和PKC（73％）高度同 源。
• 由于PKB分子又与T细胞淋巴瘤中的逆转录
病毒癌基因v-akt编码的蛋白Akt同源，又
被称为Akt。
• PKB的底物有糖原合酶激酶-3、核糖体蛋 白S6激酶、某些转录因子、翻译因子抑制 剂4E-BPI以及细胞凋亡相关蛋白BAD等。
配体
能与受体呈特异性结合的生物活性分 子则称配体(ligand)。
（一）受体的分类
1、膜受体(membrane receptor) 是存在于细胞膜上的受体，绝大部分
是镶嵌糖蛋白。
胞浆段内组成性含有不同功能 结构域的膜受体亚类
酪氨酸蛋白激酶受体（TPKR） 丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶受体（SPKR） 肿瘤坏死因子受体家族（TNF-R） T淋巴细胞受体和B淋巴细胞受体(TCR and BCR) Toll样受体
亚基亦含有一个富含半胱氨酸重复序列。 第三类型：胞外段内含5个免疫球蛋白样结构域（IG）。 第四类型：胞外段内含3个免疫球蛋白样结构域（IG）。
(二) TPKR的激活和信号转导
（三）TPKR介导的信号转导途径
1、MAPK途径 2、PI3K-Akt/PKB途径 3、PLC-PKC途径 4、STAT途径
• PKB在体内参与许多重要生理过程：
• 参与胰岛素促进糖类由血液转入细胞、糖原 合成及蛋白质合成过程。
• PKB还参与多种生长因子如PDGF、EGF、 NGF等信号的转导。
• 在细胞外基质与细胞相互作用的信号转导过 程中，PKB亦是关键信号分子。
(四) TPKR介导的信号减弱和终止机制
• 蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）也是 一类丝/苏氨酸蛋白激酶，其激酶活性区序 列与PKA（68％）和PKC（73％）高度同 源。
• 由于PKB分子又与T细胞淋巴瘤中的逆转录
病毒癌基因v-akt编码的蛋白Akt同源，又
被称为Akt。
• PKB的底物有糖原合酶激酶-3、核糖体蛋 白S6激酶、某些转录因子、翻译因子抑制 剂4E-BPI以及细胞凋亡相关蛋白BAD等。
配体
能与受体呈特异性结合的生物活性分 子则称配体(ligand)。
（一）受体的分类
1、膜受体(membrane receptor) 是存在于细胞膜上的受体，绝大部分
是镶嵌糖蛋白。
胞浆段内组成性含有不同功能 结构域的膜受体亚类
酪氨酸蛋白激酶受体（TPKR） 丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶受体（SPKR） 肿瘤坏死因子受体家族（TNF-R） T淋巴细胞受体和B淋巴细胞受体(TCR and BCR) Toll样受体
亚基亦含有一个富含半胱氨酸重复序列。 第三类型：胞外段内含5个免疫球蛋白样结构域（IG）。 第四类型：胞外段内含3个免疫球蛋白样结构域（IG）。
(二) TPKR的激活和信号转导
（三）TPKR介导的信号转导途径
1、MAPK途径 2、PI3K-Akt/PKB途径 3、PLC-PKC途径 4、STAT途径
膜功能
（三）细胞外信号转化为细胞内第二信使 第二信使 在配体与受体介导下 最早产生的可将信号 向下游传递的细胞内 信号分子
cAMP cGMP IP3 DAG Ca2+
第二信使
受体与配体的相互识别是信号转导的基础
信号结合位点 离子通道 偶联的受体
二、细胞表面的三种类型受体
信号结合位点 （一）离子通道偶联的受体 离子通道
（二）G蛋白偶联的受体 蛋白偶联的受体 （三）酶偶联的受体
激活G蛋白 激活 蛋白
受体 酪氨酸激酶
效应蛋白
三、由G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）：位于质膜的胞质 蛋白（鸟苷酸结合蛋白）：位于质膜的胞质 ）： 在受体与效应蛋白之间， 面，在受体与效应蛋白之间，通过本身的构 象改变传递信号。 象改变传递信号。
(二) 神经肌肉接头处离子通道的作用
小结
小分子物质的跨膜运输 简单扩散 被动运输 易化扩散 通道扩散 钠钾泵 主动运输 钙泵 离子梯度驱动 对向运输 同向运输
第二节 细胞表面受体与信号转导
一、受体与配体的相互识别是信号转导的基础
二、细胞表面的三种类型受体
三、由G蛋白偶联受体介导的信号转导 蛋白偶联受体介导的信号转导 信号转导（ 信号转导（Signal transduction) 将细胞外信号分子携带的信息转 变为细胞内的信号过程。 变为细胞内的信号过程。
朝细胞内与Na+结合 朝细胞内与Na
酶的构像
朝细胞外与K 朝细胞外与K+结合 通过ATP驱动酶的 通过ATP驱动酶的 ATP 构型改变来完成一 种对向运输。 种对向运输。
k 内 外
ATPase的结构 Na+/K+ ATPase的结构
第三章(一)细胞信号转导途径(全)
Ca2+信号转导途径
蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径
（一）环核苷酸信号转导途径
1.cAMP信号转导途径
第二信使：cAMP
信号转导的级联反应：
信号分子→受体→G蛋白→AC→cAMP →蛋白激酶A→效应蛋白/酶→生理效应
cAMP信号转导途径的级联反应
信号分子A 激动型受体 GDP-Gs蛋白
第一信使：指在细胞外传递特异信号的信号分子。 第二信使：指在细胞内传递特异信号的信号分子。主要有 cAMP、 cGMP、Ca2+、DAG、IP3、TPK等
一、膜受体介导的信号转导途径
据所需的第二信使的不同可分为：
环核苷酸信号转导途径 * cAMP信号转导途径 * cGMP信号转导途径
脂类衍生物信号转导途径 * DAG/IP3信号转导途径 * PI3K信号转导途径
erk12erk12jnksapkjnksapkp38mapkp38mapkerk5bmk1erk5bmk1细胞外信号调节激酶细胞外信号调节激酶extracellerextracellersignalregulatedkinase12signalregulatedkinase12erk12erk12端激酶端激酶ccjunterminalkinasejnkjunterminalkinasejnk应激激活的蛋白应激激活的蛋白激酶激酶stressactivatedproteinkinasesapkstressactivatedproteinkinasesapkp38mapkp38mapkerk5bmk1erk5bmk1bigmitogenbigmitogenactivatedproteinkinaseactivatedproteinkinase四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径erk12erk12共同结构特征是其催化区中同源的第八亚区中存共同结构特征是其催化区中同源的第八亚区中存jnksapkjnksapk在三肽基序在三肽基序teyteytpytpytgytgy上游酶使三上游酶使三p38mapkp38mapk基序中苏氨酸基序中苏氨酸tt和酪氨酸和酪氨酸yy磷酸化从而导磷酸化从而导erk5bmk1erk5bmk1致它们激活致它们激活该家族酶的激活机制相似都通过磷酸化的三级酶促级联反应该家族酶的激活机制相似都通过磷酸化的三级酶促级联反应mapkkkmapkkkmapkkmkkmapkkmkkmapkmapk四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径多种应激原多种应激原促炎细胞因子促炎细胞因子jnksapkjnksapk通路和通路和p38mapkp38mapk通路通路炎症介质炎症介质分裂原分裂原erkerk通路如生长因子通路如生长因子如生长因子与受体结合后能激活小如生长因子与受体结合后能激活小gg蛋白蛋白rasras进而激活进而激活rafrafmekmekerkerk通路通路rtkrtk激活激活rasrasrafrafmekmekerkerk通路通路rtkrtkgtpgdp细胞膜gdpgdprasrasrasrasgdpgdpshcshcgrb2grb2sossos细胞外信号细胞外信号craf1brafmekerk基因表达细胞增殖细胞核pp2app2a四蛋白激酶和蛋
细胞的信号转导医学细胞生物学第
7
二、细胞的信号分子
➢信号分子（配体ligand）：能与细胞内受体或膜受体结合并 产生特定生物学效应的化学物质。 ➢特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。 ➢分子种类：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）、氨基酸、 核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。 ➢从产生和作用方式来看可分为内分泌激素、神经递质、局部 化学介导因子和气体分子等四类； ➢从信号分子性质分为：脂溶性、水溶性、气体分子三类。
配体→RTK →adaptor →GEF →Ras →Raf （MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细 胞核→其它激酶或转录因子的磷酸化修饰
医学ppt
41
第三节、细胞内受体介导的信号转导
➢核受体介导的信号途径 ➢NO作为信号分子介导的信号途径
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42
一、核受体介导的信号途径
➢核受体即细胞内受体，存在于核或胞质内，其本质 是甾类激素激活的基因调控蛋白。
Chap 4. 细胞的信号转导
Cell Signal Transduction
医学ppt
1
细胞的信号转导（signal transduction）
概述 膜表面受体介导的信号转导 细胞内受体介导的信号转导
信号转导的特点 信号转导与医学
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2
第一节、概述
息的现代一环的息别
系现象间方境存处在 统象是传面的在理于生 的，信递核变使系生命 进生息维酸化有统命与 化命在持和，机。是非 。的同了蛋维体一一生
的发生和组织的构建，协调细胞
的功能，控制细胞的生长、分裂、
分化和凋亡等是必须的。
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细胞通讯的主要方式
细胞间隙连接 膜表面分子接触通讯 化学通讯
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细胞信号传导的途径
细胞信号传导的途径细胞信号传导是维持生命活动的重要过程，它使得细胞能够感知和响应外界环境的各种刺激。
一旦信号被传递到细胞内部，它将引发一系列分子事件，最终导致特定的细胞行为或生物学功能的改变。
本文将针对细胞信号传导的主要途径进行探讨。
一、细胞膜上的受体介导的信号传导细胞膜上的受体是感知外界刺激的主要途径之一。
它们可以分为离子通道受体和酪氨酸激酶（RTK）受体两大类。
离子通道受体可以通过改变细胞膜上的离子通道通透性，使离子进出细胞，从而改变细胞内离子浓度和电位，引发信号传导。
而RTK受体则可以激活下游的信号转导蛋白，如Ras/MAPK通路和PI3K/AKT通路等，进一步调控细胞的增殖、分化和存活等生理功能。
二、胞内受体介导的信号传导除了细胞膜上的受体，胞内受体也起着重要的作用。
胞内受体主要指核受体家族，如雌激素受体（ER）和孕酮受体（PR）等。
这些受体位于细胞核内，当配体如激素结合到受体上时，受体会发生构象改变，形成激活状态。
激活的受体-配体复合物将与DNA结合，调控特定基因的转录，进而影响细胞的生物过程和功能。
三、细胞内信号传导通路在细胞内部，信号通常通过一系列信号转导通路进行传递。
其中，Ras/MAPK通路和PI3K/AKT通路是最为经典和重要的两条通路。
Ras/MAPK通路的激活依赖于RTK受体的激活，它能够调节基因表达、细胞生长和分化等过程。
PI3K/AKT通路则与细胞的存活、增殖和细胞周期调控密切相关。
四、细胞间的信号传导除了细胞内信号传导，细胞间的信号传导也是维持组织和器官功能的重要手段。
细胞间的信号传导可以通过细胞间直接接触的方式，如通过细胞间连接和细胞间通道进行信号传递。
此外，细胞还可以通过释放信号分子，如细胞因子、神经递质等，在周围环境中扩散，并作用于距离较远的细胞，实现信号传导。
细胞信号传导是一个复杂而精密的过程，涉及多个信号分子和通路的相互作用。
了解细胞信号传导的途径对于揭示细胞功能和生物学过程具有重要意义。
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与GDP结合时，处于关闭状态
与GTP结合时，处于开启状态
*α亚基具有GTP酶活性
其GTP酶的活性
能被RGS（reｇulatｏroｆG pｒotein signalｉng)增强
RGＳ也属于GＡP（GＴPase activatｉng protｅin）
图８-12 G蛋白分子开关
G蛋白耦联型受体，为７次跨膜蛋白(图８-13）
第二节-膜表面受体介导的信号转导
———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期:
第二节膜表面受体介导的信号转导
亲水性化学信号分子:
*有神经递质、蛋白激素、生长因子等
*它们不能直接进入细胞
只能通过膜表面的特异受体,传递信号
改变质膜的离子通透性
瞬间(１/1０00秒)，胞外化学信号→电信号
继而改变突触后细胞的兴奋性
*位于细胞膜上的受体，一般４次跨膜
位于内质网上的受体,一般6次跨膜
*离子通道型受体分为
阳离子通道,如乙酰胆碱、谷氨酸、五羟色胺的受体
阴离子通道,如甘氨酸＆γ-氨基丁酸的受体
*如:乙酰胆碱受体（图8－９、10）以三种构象存在
表现为一系列蛋白质的逐级磷酸化
使信号逐级传送和放大。
图８-7膜表面受体主要有３类
一、离子通道型受体
离子通道型受体（图８-8）：
*离子通道的受体
即，配体门通道（lｉgand-ｇaｔed chａnnel)
*主要存在于神经、肌肉等,可兴奋细胞
其信号分子为神经递质
＊神经递质+受体,而改变通道蛋白的构象
离子通道，开启or关闭
*结合GTP的α亚基，与腺苷酸环化酶结合
使之活化，并将AＴP→ｃＡMＰ
GＴP水解，α亚基恢复原来的构象
α亚基与βγ亚基重新结合
使细胞回复到静止状态
*活化的βγ亚基复合物
也可直接激活胞内靶分子,具有传递信号的功能
如，心肌细胞中G蛋白耦联受体
在乙酰胆碱刺激下
活化的βγ复合物
开启质膜上的Ｋ＋通道，改变心肌细胞的膜电位
与膜上的效应酶结合
βγ对结合GTＰ的α亚基，起协同ｏr拮抗作用
霍乱毒素
*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
GＴP不能水解
*GTP永久结合在Gｓ的α亚基上
α亚基处于持续活化状态
腺苷酸环化酶永久性活化
*霍乱病患者，细胞内Na+、水持续外流
产生严重腹泻而脱水
该信号途径涉及的反应链可表示为：
将CRE的结合蛋白磷酸化,调节相关基因的表达
CRＥ(cＡMP respｏnｓｅｅlｅment,cAＭＰ响应元件)
是ＤNA上的调节区域（图8-19）
图8-18cＡMP信号与糖原降解
图８-19 cＡＭP信号与基因表达
CRＥ:cAＭP响应元件
３、Ｇｉ调节模型
2分子乙酰胆碱的结合
使通道处于开放构象
但受体处于通道开放构象状态，时限十分短暂
在几十毫微秒内，又回到关闭状态
然后,乙酰胆碱与受体解离
受体恢复到初始状态
做好重新接受配体的准备
图ｌｅfｔ:突触间隙
图8-9乙酰胆碱受体结构模型
图8-10乙酰胆碱受体的三种构象
图8-１1神经肌肉接触点处的离子通道型受体
2、活化型调节蛋白（Gｓ）调节模型(pp１３6,图5-2５)
*细胞没有激素刺激，Gs处于非活化态
α亚基与ＧDP结合，腺苷酸环化酶没有活性
*激素与Rs结合,Rs构象改变
暴露出与Ｇs结合的位点
使激素－受体－Gs结合
Ｇs的α亚基构象改变
排斥GＤP，结合GTＰ而活化
三聚体Ｇs蛋白→α亚基+βγ基复合物
暴露出α亚基上,与腺苷酸环化酶的结合位点
③腺苷酸环化酶
相对分子量为150KD的糖蛋白
跨膜１2次
在Mg2＋或Mn2+的存在下
腺苷酸环化酶,催化ATP→cAMＰ(图8-１４）。
图8-14腺苷酸环化酶
④蛋白激酶A(PrｏteｉｎKｉnａseA,ＰKＡ）
*由２个催化亚基、2个调节亚基组成(图8－１5)
＊在没有ｃAＭP时，以钝化复合体形式存在
*cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象
调节亚基、催化亚基解离，释放出催化亚基
*活化的催化亚基
可使细胞内某些蛋白的丝氨酸oｒ苏氨酸残基磷酸化
改变这些蛋白的活性
进一步影响到相关基因的表达
图8-15蛋白激酶A
⑤环腺苷酸磷酸二酯酶(cAMP phosphodieｓtｅrａse)
催化cＡＭP→５’-AMＰ，起终止信号的作用
(图8-16）
图８-1６cAMP的降解
激素→G蛋白耦联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→依赖cAＭP的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录（图8-17）
图8-1７Ｇｓ调节模型
不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同
*在肌肉细胞1秒钟之内,可启动
糖原→葡糖1-磷酸,抑制糖原的合成
(图8－１8）
*在某些分泌细胞
需要几个小时,激活的PKA→细胞核
主要包括:
ｃＡMＰ信号通路
磷脂酰肌醇信号通路
（一)cＡMP信号途径
在cAMＰ信号途径中
胞外信号＆相应受体结合→调节腺苷酸环化酶活性→通过第二信使cＡＭP水平的变化→将胞外信号→胞内信号
1、ｃＡMP信号的组分
①激活型激素受体（Rｓ)oｒ抑制型激素受体(Ri）
②活化型调节蛋白（Gs）ｏr抑制型调节蛋白（Gi）
二、G蛋白耦联型受体
G蛋白
＊3聚体ＧＴP结合的调节蛋白，简称G蛋白
(ｔrimerｉc GTP－bindiｎgrｅｇulatｏｒｙpｒoteiｎ)
由α、β、γ,3个亚基组成
位于质膜胞质侧
*α和γ亚基,通过共价结合的脂肪酸链尾部,
与细胞膜结合
*G蛋白在信号转导过程中，起着分子开关的作用（图8－１2）
当α亚基
使靶细胞产生效应
膜表面受体主要有三类(图８-7）:
①离子通道型受体（ion-cｈａnnel-ｌｉｎｋｅd rｅcｅptｏr）
存在于可兴奋细胞
②G蛋白耦联型受体(G－pｒｏtein－linkｅｄreceptor）
③酶耦联的受体（enｚyme-liｎｋｅdｒｅceptｏｒ）
后２类存在于大多数细胞
在信号转导的早期
＊受体胞外结构域,识别胞外信号分子,并与之结合
＊胞内结构域,与G蛋白耦联
调节相关酶活性
在细胞内产生第二信使
将胞外信号跨膜→胞内
*G蛋白耦联型受体
包括，多种神经递质、肽类激素＆趋化因子的受体
在味觉、视觉＆嗅觉中，
接受外源理化因素的受体
亦属G蛋白耦联型受体
图8-13 G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白
由G蛋白耦联受体介导的细胞信号通路
与GTP结合时，处于开启状态
*α亚基具有GTP酶活性
其GTP酶的活性
能被RGS（reｇulatｏroｆG pｒotein signalｉng)增强
RGＳ也属于GＡP（GＴPase activatｉng protｅin）
图８-12 G蛋白分子开关
G蛋白耦联型受体，为７次跨膜蛋白(图８-13）
第二节-膜表面受体介导的信号转导
———————————————————————————————— 作者：
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第二节膜表面受体介导的信号转导
亲水性化学信号分子:
*有神经递质、蛋白激素、生长因子等
*它们不能直接进入细胞
只能通过膜表面的特异受体,传递信号
改变质膜的离子通透性
瞬间(１/1０00秒)，胞外化学信号→电信号
继而改变突触后细胞的兴奋性
*位于细胞膜上的受体，一般４次跨膜
位于内质网上的受体,一般6次跨膜
*离子通道型受体分为
阳离子通道,如乙酰胆碱、谷氨酸、五羟色胺的受体
阴离子通道,如甘氨酸＆γ-氨基丁酸的受体
*如:乙酰胆碱受体（图8－９、10）以三种构象存在
表现为一系列蛋白质的逐级磷酸化
使信号逐级传送和放大。
图８-7膜表面受体主要有３类
一、离子通道型受体
离子通道型受体（图８-8）：
*离子通道的受体
即，配体门通道（lｉgand-ｇaｔed chａnnel)
*主要存在于神经、肌肉等,可兴奋细胞
其信号分子为神经递质
＊神经递质+受体,而改变通道蛋白的构象
离子通道，开启or关闭
*结合GTP的α亚基，与腺苷酸环化酶结合
使之活化，并将AＴP→ｃＡMＰ
GＴP水解，α亚基恢复原来的构象
α亚基与βγ亚基重新结合
使细胞回复到静止状态
*活化的βγ亚基复合物
也可直接激活胞内靶分子,具有传递信号的功能
如，心肌细胞中G蛋白耦联受体
在乙酰胆碱刺激下
活化的βγ复合物
开启质膜上的Ｋ＋通道，改变心肌细胞的膜电位
与膜上的效应酶结合
βγ对结合GTＰ的α亚基，起协同ｏr拮抗作用
霍乱毒素
*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
GＴP不能水解
*GTP永久结合在Gｓ的α亚基上
α亚基处于持续活化状态
腺苷酸环化酶永久性活化
*霍乱病患者，细胞内Na+、水持续外流
产生严重腹泻而脱水
该信号途径涉及的反应链可表示为：
将CRE的结合蛋白磷酸化,调节相关基因的表达
CRＥ(cＡMP respｏnｓｅｅlｅment,cAＭＰ响应元件)
是ＤNA上的调节区域（图8-19）
图8-18cＡMP信号与糖原降解
图８-19 cＡＭP信号与基因表达
CRＥ:cAＭP响应元件
３、Ｇｉ调节模型
2分子乙酰胆碱的结合
使通道处于开放构象
但受体处于通道开放构象状态，时限十分短暂
在几十毫微秒内，又回到关闭状态
然后,乙酰胆碱与受体解离
受体恢复到初始状态
做好重新接受配体的准备
图ｌｅfｔ:突触间隙
图8-9乙酰胆碱受体结构模型
图8-10乙酰胆碱受体的三种构象
图8-１1神经肌肉接触点处的离子通道型受体
2、活化型调节蛋白（Gｓ）调节模型(pp１３6,图5-2５)
*细胞没有激素刺激，Gs处于非活化态
α亚基与ＧDP结合，腺苷酸环化酶没有活性
*激素与Rs结合,Rs构象改变
暴露出与Ｇs结合的位点
使激素－受体－Gs结合
Ｇs的α亚基构象改变
排斥GＤP，结合GTＰ而活化
三聚体Ｇs蛋白→α亚基+βγ基复合物
暴露出α亚基上,与腺苷酸环化酶的结合位点
③腺苷酸环化酶
相对分子量为150KD的糖蛋白
跨膜１2次
在Mg2＋或Mn2+的存在下
腺苷酸环化酶,催化ATP→cAMＰ(图8-１４）。
图8-14腺苷酸环化酶
④蛋白激酶A(PrｏteｉｎKｉnａseA,ＰKＡ）
*由２个催化亚基、2个调节亚基组成(图8－１5)
＊在没有ｃAＭP时，以钝化复合体形式存在
*cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象
调节亚基、催化亚基解离，释放出催化亚基
*活化的催化亚基
可使细胞内某些蛋白的丝氨酸oｒ苏氨酸残基磷酸化
改变这些蛋白的活性
进一步影响到相关基因的表达
图8-15蛋白激酶A
⑤环腺苷酸磷酸二酯酶(cAMP phosphodieｓtｅrａse)
催化cＡＭP→５’-AMＰ，起终止信号的作用
(图8-16）
图８-1６cAMP的降解
激素→G蛋白耦联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→依赖cAＭP的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录（图8-17）
图8-1７Ｇｓ调节模型
不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同
*在肌肉细胞1秒钟之内,可启动
糖原→葡糖1-磷酸,抑制糖原的合成
(图8－１8）
*在某些分泌细胞
需要几个小时,激活的PKA→细胞核
主要包括:
ｃＡMＰ信号通路
磷脂酰肌醇信号通路
（一)cＡMP信号途径
在cAMＰ信号途径中
胞外信号＆相应受体结合→调节腺苷酸环化酶活性→通过第二信使cＡＭP水平的变化→将胞外信号→胞内信号
1、ｃＡMP信号的组分
①激活型激素受体（Rｓ)oｒ抑制型激素受体(Ri）
②活化型调节蛋白（Gs）ｏr抑制型调节蛋白（Gi）
二、G蛋白耦联型受体
G蛋白
＊3聚体ＧＴP结合的调节蛋白，简称G蛋白
(ｔrimerｉc GTP－bindiｎgrｅｇulatｏｒｙpｒoteiｎ)
由α、β、γ,3个亚基组成
位于质膜胞质侧
*α和γ亚基,通过共价结合的脂肪酸链尾部,
与细胞膜结合
*G蛋白在信号转导过程中，起着分子开关的作用（图8－１2）
当α亚基
使靶细胞产生效应
膜表面受体主要有三类(图８-7）:
①离子通道型受体（ion-cｈａnnel-ｌｉｎｋｅd rｅcｅptｏr）
存在于可兴奋细胞
②G蛋白耦联型受体(G－pｒｏtein－linkｅｄreceptor）
③酶耦联的受体（enｚyme-liｎｋｅdｒｅceptｏｒ）
后２类存在于大多数细胞
在信号转导的早期
＊受体胞外结构域,识别胞外信号分子,并与之结合
＊胞内结构域,与G蛋白耦联
调节相关酶活性
在细胞内产生第二信使
将胞外信号跨膜→胞内
*G蛋白耦联型受体
包括，多种神经递质、肽类激素＆趋化因子的受体
在味觉、视觉＆嗅觉中，
接受外源理化因素的受体
亦属G蛋白耦联型受体
图8-13 G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白
由G蛋白耦联受体介导的细胞信号通路