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第9章 细胞信号转导

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

第十二章细胞的信号转导ppt课件

第十二章细胞的信号转导ppt课件

医学细胞生物学
细胞的信号转导
Ligand
Receptor
Ion channel
Receptor
Kinase
Second messenger
Transcription factor
Gene Transcription
医学细胞生物学
第一节 细胞外信号
医学细胞生物学
化 学 信 号 分 子 的 类 型
Gs:刺激性G蛋白; Rs Gi:抑制性G蛋白;Ri Gt:与激活磷酯酶C的受体偶联; Go:与控制Ca2+通道的受体偶联; Gp:与激活磷酸二酯酶的受体偶联;
医学细胞生物学
第二节 受体
• G蛋白:
Ligand GTP
ab
PLC
g
GDP
AC
医学细胞生物学
第二节 受体
医学细胞生物学
第二节 受体
• 3.酪氨酸蛋白激酶受体: • 一条单次跨膜的多肽链 • 配体结合区域为胞外区 • 胞内区具有酪氨酸激酶
后作用于 Ras蛋白、AC和多种磷脂酶等。 • 2. 非受体型PTK: • 1)具有SH2/SH3结构域,游离于胞质中 • 2)与非催化型的受体耦联 • 3)与受体结合后被激活,进一步激活下游蛋白,
如STAT转录因子家族。
医学细胞生物学
第四节 信号转导与蛋白激酶
• 三、丝氨酸/苏氨酸激酶(STK) • 通过变构激活丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化 • 磷酸化调节有放大级联效应,可逆性 • 作用底物:PKA(protein kinase A)、PKC、
神经传导、激素作用过程和感觉细胞中广 泛发挥作用
医学细胞生物学
G-protein
(Gliman和Rodbell,1994对G蛋白研究获诺贝尔奖)。

细胞生物学 第十二章 细胞的信号转导

细胞生物学 第十二章 细胞的信号转导

第十二章细胞的信号转导信号转导:细胞之间联系的信号有许多种,由细胞分泌的、能够调节机体功能的生物活性物质是一类重要的化学信号分子,它们通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合,将信号转换后传给相应的胞内系统,使细胞对外界信号做出适当的反应,这一过程称为信号转导。

第一信使:细胞所接收的信号包括物理信号、化学信号等,其中最重要的是由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质,它们是细胞间通讯的信号,被称为“第一信使”。

激素:由内分泌细胞合成,经血液或淋巴循环到达机体各部位靶细胞的化学信号分子,如胰岛素、甲状腺素等,作用特点是距离远、范围大、持续时间长。

神经递质:由神经元的突触前膜终端释放,作用于突触后膜上的特殊受体,如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等,特点是作用时间短、作用距离短。

局部化学介质:由某些细胞产生并分泌的一大类生物活性物质,包括生长因子、前列腺素和一氧化氮等,它们通过细胞外液的介导作用于附近的靶细胞。

胞外信号分子可根据与受体结合后细胞所产生的效应不同,分为激动剂和拮抗剂。

激动剂:指与受体结合后能使细胞产生效应的物质。

①Ⅰ型激动剂:与受体结合的部位与内源性配体相同,产生的细胞效应与内源性配体相当或更强者②Ⅱ型激动剂:与受体结合的部位不同于内源性配体,本身不能使细胞产生效应,但可增强内源性配体对细胞作用者拮抗剂:指与受体结合后不产生细胞效应,但可阻碍激动剂对细胞作用的物质。

①Ⅰ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体相同,可阻断或减弱内源性配体对细胞的效应②Ⅱ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体不同,能阻断或减弱内源性配体对细胞的作用。

受体:是一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质,能特异性识别并结合胞外信号分子,进而激活细胞内一系列生物化学反应,使细胞对外界刺激产生相应的效应。

配体(ligand):与受体结合的生物活性物质统称为配体,包括激素、神经递质、生长因子、某些药物和毒物等。

膜受体:主要为镶嵌在胞膜上糖蛋白,由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的穿膜域和起传递信号作用的胞内域三部分构成,其配体是一些亲水的、不能直接穿过细胞膜脂质双分子层的肽类激素、生长因子和递质。

第十九章-细胞信号转导

第十九章-细胞信号转导
—— 多种蛋白分子含同一相互作用结构域,但分 子结构不同,结合信号分子的选择性不同。细胞100多 种信号酶、蛋白含PH结构域。
—— 连接物蛋白(adaptor protein) 含有2个或数个蛋白质相互作用结构域,无其他功能结 构,连接上下游不同信号转导分子,传递信号。
连接物蛋白Grb2和Nck都含有几个SH2、SH3结构域。
已发现近千种蛋白激酶和磷酸酶。
1.蛋白激酶(protein kinase)
*催化靶蛋白丝/苏氨酸或酪氨酸残基磷酸化 ,如增 加或抑制靶蛋白、酶的活性,进而开启信号途径。
—— 主要有蛋白丝/苏氨酸激酶(Ser/Thr- protein kinase, S/T-PK ),
第二信使激活的PKA、PKC、PKG,和丝裂原活 化蛋白激酶 (mitogen activated protein kinase, MAPK) 等。
内分泌 旁分泌 自分泌 细胞-细胞间作用
第二节 细胞内信号转导分子和转导系统
一、 第二信使(secondary messenger)
应答肽类激素刺激,细胞产生,传递信号的小分子。
作用的特点:
* 应答信号刺激主要表现浓度的改变。 * 在细胞内扩散,改变分布状态,诱导靶分子变构
效应,改变其酶或离子通道活性; * 作用后迅速水解终止信号。
主要参与细胞应答辐射、渗压、温度变化的应激反 应。
——TAK1- MKK3/6- P38MAPK 途径, 主要涉及炎性细胞因子、凋亡相关受体等信号转导。
MAPK再磷酸化下游激酶(如RSK、MNK、 MSK),多级激酶级联,逐级传递信号。
(三)蛋白质相互作用结构域(protein interaction domain),
—— SH3结构域:50~100残基,识别富含脯氨酸 特异模体。

第八章-细胞信号转导

第八章-细胞信号转导

• 化学信号根据其溶解性分为: 亲脂性信号分子:分子小、疏水性强、可透膜与胞内受体结合。
如甾类激素、甲状腺素… 亲水性信号分子:分子较大、亲水性强、不能透膜、只能与胞 外受体结合。如神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数 激素… 气体性信号分子(NO):可以透膜直接激活效应酶。
• 化学信号根据作用方式分为: 内分泌信号、旁分泌信号、突触信号、接触依赖性信号 P220
接触性依赖的通讯
细胞间直接接触,信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。这种通讯方式 在胚胎发育过程中对组织内相邻细胞的分化具有重要作用。(胚胎诱导)
P218
细胞通讯方式
通过胞外信号介导的细胞通讯步骤




①信号分子的产生; ②运送信号分子至靶细胞; ③信号分子与靶细胞受体特异性结合,并激活 受体; ④活化受体启动胞内一种或多种信号转导途 径; ⑤引发细胞功能、代谢或发育的改变; ⑥信号的解除并导致细胞反应终止。
G-蛋白耦联的受体(G-protein-linked receptor)
酶连受体(enzyme-linked receptor) 受体的两个功能区域:配体结合区(结合特异性)
效应区(效应特异性)
P221
亲水性信号
胞 外 受 体
亲脂性信号
胞 内 受 体
胞外受体和胞内受体
三种类型的细胞表面受体
NO合酶 (NOS)
L-Arg+NADPH
NO+L-瓜氨酸
• NO没有专门的储存及释放调节机制,靶细胞上NO的多少 直接与NO的合成有关。
P229
Guanylate cyclase
内源性 NO 由 NOS 催化合成后,扩散到邻近细胞,与鸟苷酸环化酶活 性中心的Fe2+结合,改变酶的构象,导致酶活性的增加和cGMP 合成增 强。 cGMP作为第二信使介导蛋白质的磷酸化,引起生理生化反应。

第十二章细胞信号转导ppt课件

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

第五章 细胞的信号转导

第五章 细胞的信号转导
细胞效应
举例: 硝酸甘油治疗缺血性心脏病:
硝酸甘油→细胞→NO→GC 活化→cGMP →激活 PKG→肌动蛋白-肌球蛋白复合物抑制→平滑肌松 弛,血管扩张→缺血缓解
三、磷脂酰肌醇信号通路
G蛋白偶联的信号通路 L-R →PLC活化→PIP2分解为DAG和IP3(第二信使)
第四节 信号转导途径的主要特点 一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化
β亚单位的作用: 调节G蛋白作用强度。
浓度高→静息G蛋白→ G蛋白作用小 浓度低→游离α亚单位→ G蛋白作用大
效应蛋白种类: 取决于细胞的类型和α亚单位类型
第四节 第二信使及其介导的下游信号途径
第一信使(first messenger): 各种细胞外信息分子,激素,神经递质,局部化 学介导因子等。
霍乱 霍乱毒素A亚基入细胞→NAD+中的ADP核糖基不 可逆的结合到G蛋白α亚基→G蛋白持续激活→CA 持续活化→cAMP大量增加→CL-和HCO3-通道持续 开放,释放入肠腔→肠道渗透压改变→大量水分 入肠腔→剧烈腹泻
思考题
一、 概念: 受体与配体、G蛋白、第一信使与第二信使 二、问答题 1、膜受体的化学组成和结构、分类。 2、cAMP信号传导通路。 3、试述G蛋白偶联受体作用机制。
举例
2、配体门控性离子通道 常为多亚基 配体-受体→通道状态改变
每个亚单位带4个疏水跨膜区; 每个亚单位的羧基端和氨基端均朝向细胞外基质; 每个亚单位M2越膜区与离子通过有关。
3、G蛋白偶联受体 一条多肽链组成,7个跨膜疏水区 氨基端朝向胞外,羧基端朝向胞内 氨基端具糖基化位点,胞内具有可被磷酸化的位点
➢ 两条以上多肽链构成的受体为复合型受体,例胰 岛素受体、N-乙酰胆碱受体(α2βγσ)。

9 第九章 细胞信号转导

9 第九章 细胞信号转导
一个细胞发出的信息通过介质(配体,信号分子)传递到 靶细胞,与靶细胞的受体作用,通过信号转导产生细胞内 一系列生理生化变化,最终表现为靶细胞整体生物学效应 的过程。
Gene transcription Cell proliferation Cell differentiation Cell death Cell mobility Immune responses
离子通道偶联受体 细胞表面 受体类型 G蛋白偶联受体 酶偶联受体
受体至少有2个功能域: 结合配体的功能域 产生效应的功能域
7
根据受体引发细胞反应作用过程的时间特 点,可以分为2种主要的细胞反应:
一、细胞内存量蛋白活性或功能的改变,进 而影响细胞代谢功能的短期反应(快反应); 二、通过转录因子的修饰激活或抑制基因表 达的长期反应(慢反应)
双信使系统
→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化或促 Na+/H+交换使胞内pH DAG-PKC途径
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IP3-Ca2+ 和DAG-PKC 双信使信号通路
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1、IP3-Ca2+途径
激素
受体
G蛋白
PLC
IP3
CaM 钙调蛋白
内质网上的配 体门Ca2+通道
Ca2+
Ca2+ CaM复合体 Ca2+—CaM复合体 结合并激活靶酶
G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptors, GPCRs) 是细胞表面受体中最大的多样性家族; 统计表明:现有25%的临床处方药物是针对GPCRs所介 导信号通路为靶点研制和开发的。
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一、G蛋白偶联受体的结构与激活

G蛋白偶联受体---配体受体复合物与靶 蛋白(酶或离子通道)的作用要通过G 蛋白偶联,才可产生第二信使。 G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白 (trimetric GTP-binding regulatory protein)的简称,由α,β,γ三个亚基组成, α 亚基和βγ二聚体亚基共价结合脂分子 锚于质膜PS面。 当配体结合受体后, α 亚基与受体胞内 部分偶联,引起α 亚基构象变化,使得 GDP被GTP交换, α 亚基脱离受体,产 生游离的活化α 亚基以及游离的活化βγ 二聚体。
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FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses
细胞信号转导
内容提要
一. 细胞信号转导概述 (一) 细胞间的信号传递方式 (二) 信号分子与受体 (三) 蛋白质的可逆磷酸化与信号转导 (四) 信号转导与细胞效应
二. 胞内受体介导的信号转导 (一) 核受体的基本特性 (二) NO激活的信号转导通路
三.G蛋白偶联受体介导的信号转导 (一) G蛋白偶联受体 (二) G蛋白 (三) cAMP信号通路 (四) 磷酯酰肌醇信号通路
• 1998年R.Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导 机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
Ferid Murad
Glycogen breakdown in skeletal muscle
Intracellular receptors (Steroid hormone receptors )
Guanylate cycntractility of arterial smooth muscle by NO and cGMP
内容提要
四. 酶偶联受体介导的信号转导 (一) 受体鸟苷酸环化酶 (二) 受体酪氨酸蛋白激酶 (三) 受体酪氨酸蛋白磷酸酶 (四) 受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 (五) 酪氨酸蛋白激酶偶联受体
五. 细胞信号转导的调控与整合 (一) 受体功能的调节 (二) 信号在转导中的强度变化 (三) 胞内多种信号的整合
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