细胞间信息传递
第八讲细胞信息的传递
两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
3. 单个跨膜螺旋受体：
此型受体一般是由均一性的多肽链构成的单
体或寡聚体。每个单体或亚基的跨膜-螺旋
区只有一个，通常由22~26个氨基酸残基构成，
具高度疏水性。
受体的细胞膜外区较大，配体即结合于此区
域。
受体的细胞膜内区可分为近膜区和酪氨酸蛋白 激酶区，位于C末端，包括ATP结合和底物结 合两个功能区。 此型受体的主要功能与细胞生长及有丝分裂的 调控有关。
含TPK结构域的受体
此型受体包括： 酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体） 受体本身具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性，如 胰岛素样生长因子受体(IGF-R)，表皮生长因子
受体(EGF-R)。
非酪氨酸蛋白激酶受体型 与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表 现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。
4. 具有鸟嘌呤环化酶活性的受体：
第三节 信息的转导途径
Section 3 Transduction Pathways of Signal
一、膜受体介导的信息转导 （一）cAMP-蛋白激酶A途径
1．信号转导途径的组成：
胞外信息分子（第一信使） 膜受体
G蛋白
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase，AC) 第二信使——cAMP 蛋白激酶A (protein kinase A，PKA)
⑴ 胞外信息分子及其受体： 通过这一途径传递信号的第一信使主要有儿茶 酚胺类激素、胰高血糖素、腺垂体的激素、下 丘脑激素、甲状旁腺素、降钙素、前列腺素等。
参与这一信息转导途径的受体大部分为G蛋白
偶联型膜受体。
⑵ G蛋白及其效应酶：
参与这一途径的G蛋白主要是两类，即激活型
细胞间信息传递
细胞间信息传递单细胞生物直接对外界环境的变化作出反应。
高等生物往往是由成亿个细胞所组成的有机体，大多数细胞不与外界直接接触，而且已分化成具有特殊结构与功能的细胞，如此众多的细胞之间必然需要有效的信息联络，对细胞功能进行调控，从而完善地发挥其各自的功能。
彼此协调，相互配合，维持机体的恒稳状态，以适应各种生命活动和生长繁殖的需求。
第一节信息分子与受体凡由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质称为信息分子。
目前已知的信息分子有细胞间的，即第一信使，包括蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等），氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等），类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等），脂肪酸衍生物（如前列腺素）、一氧化氮等，将信息从某一细胞传递至另一种细胞。
信息分子也有在细胞内的，即第二信使。
细胞间信息物质包括无机离子，如Ca2+；脂类衍生物，如二脂酰甘油（DAG）；糖类衍生物，如三磷酸肌醇（IP3）；核苷酸，如环磷酸腺苷（cAMP）、环磷酸鸟苷（cGMP）；信号蛋白分子，如癌基因产物Ras，底物酶等。
第二信使承担将细胞接受的第一信使信息，转导至细胞内的任务，最终引起相应的生物效应。
这种信息传递途径是多种多样的，归纳起来，其过程一般是：第一信使→受体→第二信使→效应蛋白质（是指细胞内的功能蛋白及调节蛋白）↓↓效应蛋白质-----------→生物学效应一、细胞间信息分子细胞间的信息分子称为第一信使，分泌细胞间信息分子的细胞称为信号分泌细胞，细胞间信息分子作用的细胞（存在该信号的受体细胞）称为靶细胞。
（一）按照传输距离和作用方式，可将细胞间信息分子分为如下4类（图9-1-1）：图9-1-1 细胞间信息分子的种类1．内分泌信号（激素）其分泌部位和靶器官或组织有相当长的距离，因此信息分子须通过血液运送至靶器官，是长距离运输的信息分子。
由特殊分化的内分泌细胞释放，如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等，此类信息分子的特点是通过血循环到达靶细胞。
第十二章 细胞信息传递
3、信息物质：具有调节细胞生命活动的化
学物质。 跨膜的信号转导： 特定的细胞释放信息物质→经扩散 或血循环到达靶细胞→与靶细胞的受体 特异结合→受体对信号进行转换并启动 靶细胞内信使系统→靶细胞产生生物学 效应。
第二节
信息物质-配体
一、信息物质概念：信息物质也称为信息分子或配 体，是指具有调节细胞生命活动的化学物质。
第十二章
细胞信号的传递
第一节
概述
●细胞通讯（cell communication）
●细胞识别（cell recognition）
一、细胞通讯（cell communication）
1、细胞通讯的概念：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一
个细胞产生相应的反应，是细胞间识别、联络和相互作用的过程。
细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞
Three classes of cellsurface receptors
2、胞内受体
胞内受体多为反式作用因子。 是类固醇激素、甲状腺素、维甲酸（视黄酸）、 VD3等脂溶性物质的膜内受体。 结构： 1. 高度可变区： N端 转录激活作用 2. DNA结合区： 富含半胱氨酸并有锌指结构 保守序列 3. 激素结合区：C端 配体结合区 二聚化区 激 活转录 4. 铰链区
学信号：激素(hormone)，经体液循环系统运送到相应靶组织
或靶器官，从而影响靶组织或靶器官的机能状态。作用距离最 远（m），膜受体或胞内受体。 B、旁分泌(paracrine)系统的化学信号：细胞因子，作用于 周围细胞（μm），膜受体。
C、自分泌(autocrine)：作用于自身，仅限于病理条件，如肿
的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。 了解细胞通讯对认识细胞在生命活动各方面的表现和调控 方式，理解生命活动的本质，在分子水平认识各种疾病的发病机 制等都有重大意义。
细胞传递信息的信号转导途径
细胞传递信息的信号转导途径细胞在一个有机体中承担着信息传递的重要任务，细胞所接收到的外部信号必须被传递到内部，从而激活或抑制特定的行为和功能。
这种信号传递的过程称为信号转导。
信号转导的途径主要包括细胞表面受体和细胞内信号转导蛋白。
一、细胞表面受体细胞表面受体是指定位于细胞膜上的蛋白质，可以感受到外部环境的信号，并将这些信号转化为细胞内部的信号。
有两种主要类型的细胞表面受体：离子通道受体和型受体。
离子通道受体的作用是通过感受到化学或电学信号来调节细胞的电位或离子浓度。
这些受体如神经元细胞表面的神经递质受体，可以让离子穿过细胞膜，从而改变细胞膜电位。
型受体基本上都是蛋白质，包括G蛋白偶联受体和酪氨酸激酶受体（TK受体）。
G蛋白偶联受体广泛分布在人体内，不仅能感受到最靠近细胞表面的化学信号，也能感受到内分泌系统在人体内分泌的激素。
当受体与信号分子结合时，G蛋白偶联受体在细胞内活动，引起了多种反应，包括调节细胞膜、细胞内酶和G蛋白的活性等。
与刚刚提到的不同，TK受体是通过细胞内部酪氨酸激酶的活性改变来改变细胞功能。
当信号分子和TK结合后，活性发生了改变，细胞内往往会发生一系列反应，以改变细胞的酶活性、内部的蛋白合成和其他生化反应。
二、细胞内信号转导蛋白一旦细胞表面受体被信号分子激活，细胞内信号转导蛋白就被激活了，信息转导向细胞内部进行传递。
参与信息转导的蛋白主要包括激酶和磷酸酶。
激酶被激活时会磷酸化其下游的靶蛋白，磷酸酶则终止下游靶蛋白的振荡。
细胞内信息转导途径主要包括以下几种途径：1.丝裂原激活蛋白（MAPK）途径：MAPK途径的激活是通过一条多步骤的反应路径来完成的。
当活化G蛋白特异性GTP酶时，会导致下游的Mek被磷酸化，引起MAPK的激活。
MAPK激活后可以调节许多细胞转录程序中的基因表达。
2.磷脂酶C（PLC）途径：PLC途径的激活是磷酸水解的结果。
当激活Rhodopsin时，可以激发PLC的活性，从而导致IP3和钙出现，IP3会引起胞质内钙的释放。
细胞信息传递
2.2 蛋白激酶的级联反应
某些激酶类相互偶联。酶可以迅速、特异催化生成
大量的产物分子。逐级磷酸化的信号转导酶级联 （enzyme cascades）系统，显著放大胞外信号。
典型的MAPK激酶家族级联：
MAPK激酶的激酶（MAPKKK，MKKK）
—— SH2（ Src homology domain 2, SH2）结构域： 约含100残基，识别蛋白含磷酸化酪氨酸的特异模体；
—— SH3结构域：50～100残基，识别富含脯氨酸 特异模体。
SH1
SH2、SH3是细胞Src蛋白的同源结构域
—— PH结构域：约有100残基，识别结合膜磷脂 衍生物（如PI-3,4,5-P3等）
—— 蛋白酪氨酸激酶（tyrosine- protein kinase, TPK）。
—— 作用于其他氨基酸残基的蛋白激酶，如蛋白 半胱氨酸激酶等。
2）蛋白磷酸酶（protein phosphatase）
靶蛋白分子的去磷酸化，逆转相应蛋白激酶作用， 关闭由蛋白激酶开启的信号途径。
—— 蛋白丝/苏氨酸磷酸酶，如磷蛋白磷酸酶-1、 -2（PP-1，-2）；
亚基
功能
s 激活腺苷酸环化酶
i 抑制腺苷酸环化酶
p 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ
o 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道 Ｔ 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
3. 小分子G蛋白
又称小GTP酶(small GTPase)，属于Ras蛋白超家族 —— 细胞生长、分化、增殖等信号转导。 —— 包括Ras、Rho、Arf、Rab、Ran几亚家族。结构与 功能类似G蛋白α亚基。 —— Ras蛋白是通用的信号转导物。
生物信息传递的三大功能
生物信息传递的三大功能
1.信息传递：信息传递是指当信号分子从一个细胞进入另一个细胞时，信号分子在发出信号过程中传递特定信息。
这些信息会引起受体细胞中特定的生物反应，从而实现细胞间信息的传递和交换。
2.传导：传导是指当信号分子从一个细胞进入另一个细胞时，信号分子能够引起一种具有特定方向的传导反应，就像是电子在电路中传导一样，起到调控信息传递的作用。
3.感受：感受指当信号分子进入受体细胞时，会引起生物体内物质在空间结构上的变化，从而调节并保持细胞稳态。
这种感受机制的功能在调节细胞中各种特定信息的反应和交流方面起着重要作用。
- 1 -。
人体细胞是如何发电报的阅读理解
人体细胞是如何发电报的阅读理解
【引言】
人体是由无数细胞组成的，这些细胞在人体内发挥着各种生理功能。
细胞间的信息交流是生命活动的基础，那么，人体细胞是如何发电报进行信息传递的呢？
【细胞发电报的原理】
1.细胞膜的通道作用：细胞膜是细胞内外环境的分界线，同时也是信号传导的重要通道。
细胞膜上的通道蛋白可以根据需要开放或关闭，允许特定离子通过，从而产生电信号。
2.离子泵的作用：细胞内外的离子浓度差是细胞发电报的基础。
离子泵通过主动转运离子，维持细胞内外离子浓度差，为电信号传导提供能量。
3.电信号的传导：当细胞膜上的通道蛋白打开，允许离子通过时，会产生电位差。
这个电位差会沿着细胞膜传播，形成电信号。
电信号在细胞间传递，最终到达目标细胞。
【细胞信号传导的生物学意义】
细胞信号传导是生物体内部调控的重要机制，对于细胞的生长、分化、迁移等生理过程具有关键作用。
信号传导异常会导致细胞功能紊乱，进而引发疾病。
【细胞信号传导在疾病中的作用】
1.异常信号传导与疾病的关系：许多疾病都与信号传导途径的异常有关。
例如，肿瘤的发生与细胞信号传导失控密切相关。
2.信号传导途径的靶向治疗：针对信号传导途径的靶向治疗已成为新型治疗方法。
通过抑制异常信号传导途径的活性，可以有效治疗相关疾病。
【结论】
人体细胞发电报的过程揭示了生命活动的奥秘，对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
细胞信息传递的三种形式
细胞信息传递的三种形式
细胞信息传递是指细胞通过不同层次的信号传递技术，实现细胞内外环境的对话、同步和调节，以实现持续的生物学功能的过程。
细胞信息传递的形式有三种：化学传递、物理传递和电信号传递。
首先，化学传递是细胞信息传递最常用的形式之一。
化学传递被用于发送和接收各种细胞生理过程之间的信息，例如神经元之间的交流。
化学信号以分子形式存在，可以被激活和失活，以便发送和接收信号。
其次，物理传递是一种信息传递形式，它可以用于将消息在距离较远的细胞之间迅速传递。
例如，物理传递可以用于作为水关联的细胞信号的传递，包括了离子、各种分子和蛋白质等，它们会改变细胞的功能和活性。
物理传递也可以用来传递外部环境（外部物理因子）对细胞的影响。
最后，电信号传递被用于将神经元彼此联系起来以实现机械和化学的变化，这些变化可以催生心理和行为上的改变。
电信号传递被研究为如何实现神经元调节的一种方法，并且它以特定的结构传递，并在航向细胞的外部的时候改变它的状态，这种改变能够影响对细胞内外环境作出改变。
总的来说，细胞信息传递有三种形式：化学传递、物理传递和电信号传递。
这三种信息传递形式，能够赋予细胞完整的洞察力以及生存力，使细胞能够将它们视为彼此之间的对话，进行调节和沟通，并以此传递和表达自身的信息。
每种传递方式不仅是细胞直接交流的方式，而且也为细胞运转提供了重要的基础构建。
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膜外由正电位变为负电位，膜内由负电位变为正电位（外负内正）。 邻近的未兴奋部位仍然是膜外正电位，膜内负电位（外正内负）。 细胞膜外：兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间形成了电位差，于是就有了电荷的移动； 细胞膜内：兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间也形成了电位差，也有了电荷的移动， 形成了局部电流。该电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位，在膜内则由兴奋部位流向未
响。
肾上腺素对鲫鱼体色的影响
实验分析
肾上腺素可使鱼类体表黑色素细胞的色素 颗粒集中，使鱼体体表颜色变浅；垂体后 叶素则使鱼体体表黑色素细胞的色素颗粒 扩散，使鱼体体表颜色变深。在两组鱼鳞 上分别直接滴上肾上腺素和垂体后叶素， 通过显微镜观察，可见前者色素颗粒趋向 集中，而后者色素颗粒则趋向扩散。
体色较深的鲫鱼
仪器和试剂
镊子、显微镜、载玻片、盖玻片、盐酸肾上腺素液、甲状腺素或垂体后 叶素、蒸馏水（生理盐水）。
方法与步骤
1. 取材：在鱼体靠近背部体色较深的地方，取下两片颜色相近的鳞片。 2. 制作装片：把两片鳞片放在一块载玻片的两端，在其中一片上滴1~2滴
盐酸肾上腺素液，在另一片上滴1~2滴蒸馏水，分别盖上盖玻片。 3. 观察：15min后在显微镜下观察这两片鳞片中的色素颗粒的分布情况。 4. 按相同的步骤，观察甲状腺素或垂体后叶素对鳞片中色素颗粒分布的影
神经纤维组合在一起，有结缔组织包裹着， 形成神经。
神经元的功能
神经元受到刺激后能产生兴奋,并且能传 导兴奋。
沿神经纤维传导的兴奋称为神经冲动。 神经冲动传导的方向： 树突 → 细胞体 → 轴突
神经冲动传导的方向
神经冲动发生的原因
未受到刺激时：细胞膜内外的电位（即电势）表现为膜外正电位、膜内负电位（外 正内负）。
低倍镜观察
镜筒下降（侧视），离载玻片0.5cm左右。 转动粗准焦螺旋，镜筒徐徐上移。 使用细准焦螺旋调清物象。
高倍镜观察
直接转动转换器，换高倍镜（镜头长度最长的物镜）。 使用细准焦螺旋调清物象（不能使用粗准焦螺旋调节）。
选生长较老的辣椒（最好是红色的），撕下一小块表皮 （表皮不太好撕，也可以切下一小块带表皮的果肉，用 刀片轻轻地刮去果肉，直到只剩下一层无色的表皮细胞 为止），放在载玻片上，用一滴0.5％龙胆紫（也可以 用市售的紫药水稀释一倍）染色，封片后就可以观察了。 在高倍镜下可以看到：两个相邻细胞之间的壁呈念珠状， 其凹陷的部分就是壁上的纹孔处，胞间连丝在纹孔处较 多，容易找到，要注意观察时视野不要太亮，否则会因 胞间连丝太细而不易看到。
某些膜蛋白就 像智能化 的“胶水”，能与其他 同类的细胞膜上的蛋白 质相结合，把细胞粘连 起来。
紧密连接
例如
血管的上皮细胞 皮肤的表皮细胞 肌肉细胞
作用
封闭 支持
间隙连接
作用
在细胞功能调节上起重要作用。
间隙连接
动物细胞之间存在着一种 孔状通道，在细胞膜上由 6个蛋白质分子围城一个 直径为2~3nm的孔道， 相邻细胞之间孔道相对排 列，离子和小分子物质很 容易通过孔道进行交换， 也可以完成信息传递，这 种连接方式称为间隙连接。
第6章 细胞间的信息传递
生物体中信息交流起着调节和控制物质与 能量代谢的作用。
第一节 细胞通讯
关键问题
细胞间信息传递的方式有些？
1、通讯连接
1、通讯连接
动物细胞
紧密连接 间隙连接
植物细胞
胞间连丝
紧密连接
组织中的细胞，通过位 于细胞膜上的一些特殊 的糖蛋白相互识别，并 牢固地相互集合在一起。
观察到的结果
辣椒表皮细胞内橙红色小颗粒是什么结构？
一种质体，在细胞中通常呈针形、圆形、杆状、 多角形或不规则形状，其所含色素主要是胡萝 卜素和叶黄素等，使植物呈现黄色、橙红色或 橙色。有色体主要存在于植物的花、果实和根 中，存在于花部，使花呈鲜艳色彩，有利于昆 虫传粉。
2、激素与受体激素3、神经细胞间的信息传递
神经细胞
神经细胞又称神经元。
神经细胞
细胞体
营养和代谢的中心，内含细胞核和其他细胞器。
树突
树突通常较短，具有许多树枝样分支。
轴突
轴突可以很长，大部分轴突都被髓鞘包裹着。
神经纤维和神经
神经纤维
神经纤维是由神经元的轴突或树突聚集成束， 形成神经纤维。
神经
胞间连丝
贯穿两个相邻的植物 细胞的细胞壁，并连 接两个原生质体的原 生质丝。它们使相邻 细胞的原生质连通， 是植物物质运输、信 息传导的特有结构。
实验
6.1观察植物细胞的胞间连丝
材料选择
新鲜的红辣椒或青椒 果实、柿种子胚乳细 胞胞间连丝永久封片。
柿
仪器和试剂
显微镜、培养皿、刀片、镊子、滴管、载 玻片、盖玻片、水。
实验方法
制作临时装片 显微镜观察
制作临时装片
1. 净片
使用纱布抱住玻片两面，擦拭玻片。
2. 取材 3. 刮去果肉 4. 滴清水（1~2滴） 5. 盖盖玻片
使用镊子，轻轻地盖上去，避免产生气泡
显微镜观察
摆放显微镜——前方略偏左 对光
转动转换器，使低倍物镜（镜头长度最短的物镜），对准通光孔。 镜筒下降（侧视），离载物台1cm左右。 调节反光镜和光圈（遮光器）。 镜筒上升，装片放到载物台。
人在兴奋或害怕时
心跳加快
肾上腺→肾上腺素→心脏（靶器官） →心跳加快 →加强向细胞供给更多的氧和糖→使细胞短时间 内产生更多的能量→反应机敏应付危险的处境或 尽快地逃走。
激素的组成
脂质 蛋白质
激素
激素不具备酶的活性，不直接参与细胞的物质与能量 代谢。
激素被一种特殊的蛋白质识别并结合以后，才能引起 细胞内的化学反应。
mRNA
核糖体 （合成某种特殊的蛋白质）
产生某种生理活动
蛋白质类激素的作用形式
激素
激素——受体复合物 （位于细胞膜上）
影响
受体 （位于细胞膜上）
细胞质
某些分子被活化 产生
活性分子
作用 某些底物分子
细胞核
影响基因表达
产物分子
实验6.2 探究肾上腺素对鲫鱼体色的影响
肾上腺素对鲫鱼体色的影响
材料选择
受体
能与激素结合形成复合物，然后启动细胞内一系列化学反应 的蛋白质。
受体存在位置
细胞膜上（膜蛋白） 细胞质或细胞核中
激素的作用形式
脂溶性激素的作用形式 蛋白质类激素的作用形式
脂溶性激素的作用形式
激素
激素
进入细胞
受体 （在细胞质或细胞核内）
激素——受体复合物 作用
DNA （某些基因活化或钝化） 转录