第三章(一)细胞信号转导途径(全)

其G蛋白偶联结构域与细胞膜上的G蛋白相互作用，使α亚基与 βγ亚基解离，且α亚基发生鸟苷酸交换与1分子GTP结合而被激 活。
(2)AC与cAMP
① AC:
分布：腺苷酸环化酶（AC）分布于除成熟红细胞以外的几 乎所有组织细胞膜或胞液 分类：按其亚细胞定位不同，其同工酶可分为膜结合性和 可溶性两大类。 作用：催化胞液中的ATP生成cAMP
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
GTP
信号分子B 抑制型受体
+
GTP-Gs蛋白
GDP
-
GTP-Gi蛋白
GDP-Gi蛋白
GDP GTP
AC ATP 调节基因表达 cAMP PDE 5’-AMP
+
PKA
调节离子通透
调节物质代谢
调节骨架蛋白
（1）G蛋白
① 定义：G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）是一类和GTP或GDP 结合的，位于靶细胞膜胞液面或胞浆中的特殊 信号转导蛋白。 ② 分类：按分子结构不同G蛋白可分为2大类： 异三聚体G蛋白：由α 、β 、γ 三种不同亚基构成许多种 小分子G蛋白：由1条多肽链构成，至少有50种 常见的G蛋白 功能
cAMP cAMP
C C
R R
4 cAMP
C C 活性
+
R
R cAMP cAMP
无活性
(3) PKA
③PKA作用：
催化特异底物蛋白/酶的丝氨酸或苏氨酸残基 磷酸化修饰并导致其活性改变，从而产生了： 调节物质代谢 调节基因表达 特定生理效应 调节离子通透性 调节细胞骨架蛋白功能
肾上腺素对肝细胞葡萄糖调节作用的cAMP信号转导通路
1.DAG/IP3信号转导途径

PI-PLC
部位：胞液 Gp→PI-PLCβ 激活： 受体型或非受体型TPK→PI-PLCγ Ca2+→PI-PLCδ 作用： PIP2
PI-PLC
蛋白激酶C（PKC）
DAG + IP3
内质网上IP3受体
（门控的钙通道）
钙离子释放
PKC
分布：广泛，位于哺乳动物细胞液中
靶细胞位置
全身各处
作用距离
远
特性
2.旁分泌 3.自分泌
邻近细胞 细胞自身
短 -
作用缓慢持久， 局部浓度低， 与受体亲和力高 作用快速短暂， 局部浓度高 作用快速短暂
湖南中医药大学
第二节 受 体
受体的概念
受体（receptor,R）是指存在于靶细胞膜 上或细胞内的，能特异识别与结合化学信号 分子，并触发靶细胞产生特异的生理效应的 一类特殊蛋白质分子。受体大多为糖蛋白， 也有脂蛋白。 配体（ligand,L）是指能与受体特异结合 的生物活性分子。
激动型G蛋白（Gs） 抑制型G蛋白（Gi） 磷脂酶C型G蛋白（Gp）
激活腺苷酸环化酶 抑制腺苷酸环化酶 激活磷脂酰肌醇特异的磷脂酶C
③ 构象：G蛋白有2种构象：活化型与非活化型
GTP GDP GTP- α + βγ 活化型 H2O
GDP- αβγ
非活化型 Pi
④ 激活：信号分子作用于G蛋白偶联型受体后，受体变构，
湖南中医药大学
第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能


跨膜离子通道型受体（环状受体）
G蛋白偶联型受体 （七跨膜α -螺旋型受体） 催化型受体（单跨膜α -螺旋型受体）

胞内转录因子型受体
湖南中医药大学
第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
（一）跨膜离子通道型受体（环状受体）
特点：* 受体位于细胞膜 * 由均一或非均一的亚基构成寡聚体，且围成一跨
AC
Mg2+
ATP
ppi
cAMP
PDE H2O
Mg2+
5Hale Waihona Puke -AMP(2)AC与cAMP
② cAMP:
浓度：cAMP的浓度受控于AC与磷酸二酯酶（PDE）
作用：激活依赖cAMP的酶或蛋白质
如cAMP可激活 胞液中的蛋白激酶A(PKA) Rap1GEF（Rap1的鸟苷酸交换因子）
(3) PKA
①结构：PKA是种变构酶，由2个催化亚基（C）和2个调节亚 基（R）构成的四聚体（C2R2），每个调节亚基上有2个 cAMP结合位点。 ②激活：
息分子为NO
2. cGMP信号转导途径

蛋白激酶G（PKG）
激活物：cGMP
作用：催化多种底物蛋白或酶的丝氨酸/苏氨酸残 基磷 效应 酸化修饰，使其功能或活性改变，产生生理
（二）脂类衍生物信号转导途径

第二信使：脂类衍生物：DAG、IP3、PI3,4-P2、PI-3,4,5-P3等

信号转导途径：

转导信号的级联反应：
信号分子（如胰岛素）→膜受体→Gp蛋白或TPK→PI3K → PI-3,4-P2（PI-3,4,5-P3） →PDK1/2→PKB →激活糖原合成
酶激酶-3（GSK-3） →促进葡萄糖转运子（GLUT4）的膜转位

PKB的作用底物：
已肯定的有糖原合酶、细胞凋亡蛋白等，还与葡萄 糖的转运、细胞增殖分化、细胞周期调节有关。
1.DAG/IP3信号转导途径
2.PI3K信号转导途径
1.DAG/IP3信号转导途径
第二信使： DAG、IP3


信号转导途径：
信号分子→受体→Gp蛋白或TPK→PI-PLC
→DAG/IP3→PKC→效应蛋白/酶→生理效应
磷脂酶C（PLC）信号通路，即PLC-DAG-PKC信号通路和 PLC-IP3-Ca2+信号通路
组成：通常为单体或均一的亚基组成的寡聚体 结构与功能： 细胞外区：配体结合区，N端位于此处 跨膜区：多肽链在细胞内外往返跨膜后形成7段α-螺旋， 其氨基酸组成高度保守 配体结合区 细胞内区：C端位于此处，且与第三内环区构成 与G蛋白偶联的结构域，并通过G蛋 白传递信号
* 不同受体其N端、C端和第三内环区的氨基酸变化较大
（三）Ca2+信号转导途径
3.钙结合蛋白
如PKC、PI-PLCδ 、PLA2 钙调节酶： 无酶活性的钙受体蛋白: 如钙调蛋白（CaM）、 肌钙蛋白C等 直接作用：直接激活靶酶或靶蛋白质 CaM： 间接作用：激活CaM-PK，使效应蛋白 磷酸化修饰 生理效应
(四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径
在细胞信号转导系统中，数量最多的是蛋白激酶和 磷酸酶，由蛋白激酶和磷酸酶参与的蛋白质的可逆
(配体)
可溶性化学分子 气味分子 细胞外基质成分 与质膜结合的分子
湖南中医药大学
第一节 信号分子
一、信号分子的种类与化学本质
根据信号分子的来源和作用机制而分为激素、 神经递质、生长因子、细胞因子和无机物五类。
类固醇衍生物，如性激素 氨基酸衍生物，如甲状腺激素 多肽和蛋白质类，如胰岛素 脂肪酸衍生物，如PG
激 素 神 经 递 质
有机胺类，如ACh 氨基酸类，如谷氨酸 神经肽类，如脑啡肽
生长因子：多为多肽或蛋白质，VEGF,etc. 细胞因子：多为多肽或蛋白质,TNF,ILs,etc. 无机物: 无机离子（如Ca2+）、气体（如NO）
湖南中医药大学
第一节 信号分子
二、信号分子的传递方式
信号传递方式
1.内分泌
（三）Ca2+信号转导途径
1.第二信使：Ca2+ 2.级联反应：
电信号或化学信号→钙通道→胞液Ca2+→CaM
→ CaM -PK→效应蛋白/酶→生理效应


胞液Ca2+升高的途径： 胞外钙内流： 经电压门控钙通道与离子通道型受体 实现。 储钙释放： 经内质网/肌浆网膜上的IP3R和RyR实现 胞液Ca2+降低：钙泵
湖南中医药大学
葛金文 40831556@
细胞信号转导概述
真核细胞信号转导的模式图
湖南中医药大学
第一节 信号分子
指由特定的信号源（如信号细胞）产生的，可以 通过扩散或体液转运等方式传递，作用于靶细胞 并产生特异应答的一类化学物质。
射线、紫外线 光信号、电信号 机械信号
物理信号
细胞信号
化学信号
膜离子通道
* 配体多为神经递质，通过与相应受体结合控制通 道的开或关，选择性允许离子进或出细胞，引起细胞 内某种离子浓度改变，从而触发生理效应。
配体
受 体
受 体
离子通道关闭
离子通道开放
湖南中医药大学
跨膜离子通道型受体结构示意图
第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
(二) G蛋白偶联型受体（七跨膜α -螺旋型受体）
N
H
G蛋白偶联型受体结构模式图
C
G蛋白偶区
（七跨膜α-螺旋型受体）
第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
(三)催化型受体（单跨膜α -螺旋型受体）
组成：由均一或非均一多肽链构成的单体或寡聚体 结构与功能： 细胞外区：带有受体型酪氨酸蛋 白激酶（TPK）结构域， 如胰岛 素受体、表皮生长因子受体;或带 有与非受体型TPK作用的结构域， 如生长激素受体、干扰素受体。 跨膜区：每个单体或亚基只有 一个跨膜螺旋结构（故称单跨 膜α-螺旋型受体） 细胞内区：配体结合区，较大


Ca2+信号转导途径