第六章 细胞膜与细胞信号转导

（一）cAMP信号通路
④环腺苷酸（cAMP），最早阐明的第二信使分子。
主要效应：

激活靶酶， cAMP依赖的蛋白激酶A（cAMP-dependent
protein kinase,PKA）,来调节细胞的新陈代谢，是细胞 快速应答胞外信号的过程。

调节基因表达，是细胞缓慢应答胞外信号的过程。
PKA包含2个催化亚基，2个调节亚 基，无cAMP时，以钝化复合体存 在，cAMP+调节亚基，其构象改变， 催化亚基与之分离，催化靶蛋白，
→平滑肌舒张→血管扩张。 N O
NO
NO和cGMP动脉平滑肌收缩性的调节
第三节
细胞膜与医药学
（一）受体异常是许多疾病的致病因素 受体异常 包括受体的数量、结构或调节功能 异常，不能正确介导信号传递的病理过程。
1.家族性高胆固醇血症
基因突变引起的LDL受体异常症。
(1)受体合成障碍 最常见，约占50% (2)受体转运障碍 在内质网合成的受体前体不能正常转 运 至高尔基体 (3)受体与配体结合障碍 受体的配体结合区缺乏或变异 (4)受体内吞障碍 与LDL结合后不能内吞入细胞
CaM本身无活性，与Ca2+结合，其构象改变，形成4Ca2+·CaM的
活性形式，进而磷酸化多种蛋白质，调节胞内代谢。
PKC（protein kinase C）
①非活性状态时存在于细胞质，细胞受到刺激时则紧密结合 于细胞膜内面，受DAG作用而活化。
②活化的PKC可以引起一系列靶蛋白的丝 、苏氨酸残基磷酸化； 还可以调节基因表达。
素等几种受体，且数目各不相同。

同一受体在不同胞膜上数目可能不同。
随细胞生理状态不同（如生长速度，分化速度等）和 外界环境变化，数目发生改变。

膜受体的数量与分布

配体浓度对自身受体数量的调节。
如胰岛素受体。血胰岛素浓度降低，靶细胞胰岛素受体
数目上升，血胰岛素浓度越高，胰岛素受体数目减少。

受体在细胞膜上分布不均匀，呈散在分布或局部 “成簇”分布。
散，通过血管和淋巴管转移到其他部位。
3.细胞膜组成异常 包括膜脂和膜蛋白的改变 4.抗原性的改变 如ABO抗原，O型或B型胃癌患者，胃癌细胞表面还可出现 A型抗原。 5. 与外源性凝集素的反应
肿瘤细胞表面的特异受体能够快速移动集中，发生凝集反应。
（三）膜生物工程与医药学
脂质体在基因治疗及在制药业中的应用
调节细胞代谢。
cAMP激活PKA
CREB（cAMP responsiveelement binding protein）
，基因表达调节因子，激
活后可启动基因表达。
cAMP信号通路对基因转录的激活 信号分子 G蛋白 AC cAMP CREB 基因表达
PKA
cAMP 的合成与分解
AC
磷酸二酯酶 cAMP 5´-AMP H2O
第六章 细胞膜与细胞信号转导
第一节 细胞膜受体
第二节 细胞膜受体与信号转导
第三节 细胞膜与医药学
第一节
细胞膜受体

膜受体的结构和分类
膜受体的特性
膜受体的数量与分布
概 述
受体（receptor）作为一种具有特定功能的蛋 白质，存在于胞膜上或胞质和胞核内，能接受外界 信号并将其转化为胞内一系列生物化学反应，从而 对细胞的结构或功能产生影响。
PLC催化PIP2生成IP3和DAG， IP3结合并打开内质网膜Ca2+ 通道，Ca2+释放入胞质，通过 钙调蛋白引起细胞反应，DAG 和Ca2+一起激活PKC。
磷脂酰肌醇信号通路
IP3与Ca2+释放
钙调蛋白(calmodulin , CaM)
钙受体蛋白，了解最多钙结合蛋白。广泛分布于真核细胞，由 一条多肽链组成，有四个Ca2+结合位点。
胞内受体的配体多为，脂溶性小分子甾体类激素，如类
固醇激素；此外，甲状腺素类激素、维生素D等。
பைடு நூலகம்

膜受体的化学成分和结构

多为跨膜糖蛋白，其肽链可一次或多次穿膜。 完整膜受体包括三个部分： 识别部（discriminator):胞外域（配体结合区） 转换部(transducer):跨膜域（受体与效应部偶联区） 效应部(effector):胞内域（产生效应区）
G 蛋白


也称鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）
结构特点：
①α ，β ，γ 三个不同亚单位组成的异聚体。
②具有GTP酶活性，能结合GTP，并分解GTP形成GDP。
③本身构象改变可激活效应蛋白，实现胞外信号向胞内传
递过程。
G 蛋白作用机制

α亚单位+GDP，静息状态， G蛋
优点： 1.防止核酸降解 2.无毒、无免疫原性 3.易制备，使用方便 4.基因转染率高 5.包被的药物稳定性显著增加
与配体结合后，受体胞质 区激酶酪氨酸残基自体磷
酸化，与底物结合并使之
磷酸化，把胞外的信号转 导入胞内。
受体所接受的外界信号（配体）包括神经递质、激素、 生长因子、光子、某些化学物质（如可诱导嗅觉和味觉的
化学物质）等。
不同配体与不同受体结合产生不同的生物学效应。不
同组织部位，同一类型受体与配体结合能力也不完全相同。
总体而言，受体也有一定的结构和功能规律。
根据分布，受体可分为膜受体（membrane receptor） 和胞内受体（intracellular receptor）。
蛋白质结合并将其激活。
活化的RTK激活Ras蛋白（原癌基因产物，类似G蛋白的G亚单位）
活化的PKC和Ras蛋白激活的激酶磷酸化级联反应
（四）鸟苷酸环化酶与cGMP
组成：

鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase, GC)

胞膜结合性GC 可溶性GC
存在于胞膜，单次跨膜蛋白，胞外结构
域与信号分子结合，胞质侧分解GTP为cGMP。
Mg2+
ATP
Mg2+
PPi
（二）磷脂酰肌醇信号通路
主要组分：

胞外信息分子：乙酰胆碱、血管紧张素等； G蛋白， 磷脂酶C(phospholipase C, PLC)：催化二磷酸磷脂酰肌 醇PIP2，形成1,4,5三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯
（DAG）；

蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)
同一化学信号与不同受体结合，引起的生物学效应不同。 如肾上腺素与平滑肌细胞膜上α 受体结合，引起平滑肌 收缩，与β 受体结合，引起平滑肌松弛。 ②饱和性 指受体有限的结合能力。即一个细胞或一定组
织内受体数目有限。

膜受体的特性
③高亲和力 ④可逆性
即与配体的亲和力，强大、迅速而且敏感。 非共价键结合。配体与受体结合引发生物效应后，
主要组分：
①激活型受体（Rs）或抑制型受体（Ri）；
②活化型调节蛋白（Gs）或抑制型调节蛋白（Gi）；
③腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC） 位于细胞膜
上的G蛋白效应蛋白之一，是cAMP信号通路的关键酶，
催化ATP生成cAMP。
激活腺苷酸环化酶
抑制腺苷酸环化酶
Gs偶联受体激活AC模型
PKC 对基因的早期活化和晚期活化
（三）具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体信号通路
酪氨酸蛋白激酶, (tyrosine–protein kinase,TPK) 分 类:

受体型TPK（胞膜上） 如胰岛素受体、生长因子受体等，

非受体型TPK（胞浆）。
信号分子结合RTK，RTK二聚化和自磷酸化，形成一个或数个 SH2(Src（原癌基因）homology)结合位点,与胞内具有SH2结构域的
二者解离，受体恢复原来的状态，再与配体结合。 ⑤特定的组织定位 受体在体内的分布，从数量到种类均有组
织特异性。如促肾上腺皮质激素随血液流经全身，但只作用
于肾上腺皮质细胞，原因是其他细胞膜上无相应受体。

膜受体的数量与分布

一种细胞膜上可能存在几种不同受体。
如脂肪细胞，胞膜上有肾上腺素，胰高血糖素，胰岛

膜受体的结构和分类
根据细胞信号转导机制，膜受体可分为：
（一）生长因子类受体,其本身亦是酪氨酸蛋白激酶， 亦称酶偶联受体； （二）某些神经递质的受体，一种或几种离子的离子通 道，亦称离子通道偶联受体；
（三）G蛋白偶联受体，是神经递质，激素等的受体。
（一）酶偶联受体
酪氨酸激酶（tyrosine kinase，trk）：
第二节
膜受体与信号转导

化学信号分子与G蛋白 细胞内主要信号通路

化学信号分子
根据溶解度，信号分子分为：
①亲水性信号分子：
包括神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数肽类
激素等，需与胞膜上相应受体结合。
②亲脂性信号分子：
如类固醇激素和甲状腺素等，易穿过靶细胞膜与胞质或
胞核与相应受体结合。

1.接触抑制丧失 2.粘着作用消失
3.细胞膜组成异常
4.抗原性的改变 5.与外源性凝集素的反应
1.接触抑制丧失 接触抑制 正常细胞在离体培养过程中，生长到彼 此相互接触的密度时，细胞便停止增殖。而癌细胞在 同样条件下，失去接触抑制的作用，能够恶性增殖。 2.粘着作用消失
癌细胞间粘着作用和亲和力降低，容易游离、分


存在于胞质，需要一氧化氮（NO）的激活。
cGMP 不同细胞，作用底物不同。视网膜光感受器上，作 用于离子通道；别的细胞激活PKG（cGMP-dependent protein kinase) PKG 使有关蛋白或酶类的丝、苏氨酸残基磷酸化