细胞生物学第八章——细胞通信
细胞生物学
内部停止转移锚定序列（internal stop-transfer anchor sequence, STA）：位于新生肽链内部的疏水序列，既是肽段 终止转移，又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。
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通过翻译后转运途径将叶绿体蛋白从细胞质基 质输入到类囊体腔（图8-7）
Toc：外膜转运体复合物 Tic：内膜转运体复合物
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（三）过氧化物酶体蛋白的
分选 过氧化物酶体是真核细胞中唯一利用分子氧氧化底物形成 小分子用于合成途径的细胞器。
由内质网出芽衍生出前体膜泡，然后过氧化物酶体的膜蛋 白掺入，形成过氧化物酶体雏形。
（4）细胞质基质中蛋白质的转运：蛋白质在细胞质基质中的 转运显然与细胞骨架系统密切相关，其它不明。
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三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶 体的分选
转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的蛋白质分 选是一个多步过程，需要多个不同的靶向序列（targeting sequence）。
定位到叶绿体的前体蛋白N端具有40~50个氨基酸组成的转运 肽（transit peptide），用以指引多肽定位到叶绿体并进一 步穿过叶绿体被膜进入基质或类囊体中。
（2）膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质被不同类型 的转运膜泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而再分 选转移至细胞的不同部位，其中涉及供体膜出芽形成不同的 转运膜泡、膜泡运输和转运膜泡与靶膜的融合等过程。
（3）选择性门控转运（gated transport）：在游离核糖体上 合成的蛋白质通过核孔复合体在核-质间双向选择性地完成 核输入或核输出。
细胞生物学8章之后
细胞生物学8章之后(打印)(共13页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第八章细胞核1.核膜的基本结构是什么有什么主要功能核膜由两层平行但不连续的非对称性单位膜构成。
主要功能：核膜将核质与胞质限定在各自的区域并控制着核质间的物质交换。
（1）核膜的区域化作用使转录和翻译在空间上分离：核膜构成了核质间的选择性屏障，核膜使细胞核有相对稳定的内环境，保证DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，跟蛋白质的翻译空间上隔离，避免了彼此的干扰；（2）核膜控制着细胞核与细胞质间的物质交换：核质间频繁的物质交换是生命活动所必需。
水、无机离子和小分子物质均可自由通过核膜，大多数大分子颗粒和一些小分子颗粒通过核孔，以选择性运输方式进出核膜。
2.内核膜上有哪一种核纤层蛋白的受体？核纤层蛋白B受体3.分化程度高与低的细胞，哪种核孔多？低初始转录产物，在哪里进行加工、成熟？细胞核内5.多数无机离子靠什么方式进出细胞核？自由扩散6.核孔复合体的结构模型是怎样的？捕鱼笼式结构模型：（1）胞质环：核孔外边缘，与外核膜相连；环上有8条细长纤维对称分布，伸向细胞质；（2）核质环：核孔内边缘，与内核膜相连；环上也有8条纤维伸向核质，纤维末端形成小环，称“核篮”；（3）辐：是核孔边缘伸向核孔中心的辐射状8边对称结构，分三部分：核孔边缘，支撑核孔的“柱状亚单位”；穿过核膜伸入核周间隙的“腔内亚单位”；柱状亚单位内侧靠近核孔中央的“环带亚单位”，是核质交换通道；（4）中央栓：位于核孔中央，呈棒状、颗粒状，可能参与核质交换；并非存在于所有核孔复合体中，有人认为是正通过核孔的被转运物质。
7.核孔复合体的有效直径是多少最大功能直径是多少9～10nm；26nm8.对于不同物质，核孔怎样进行运输核孔蛋白常有一段什么序列有助于物质输入核孔大多离子、小分子、直径小于10nm的物质可以自由通过；Na+等少数离子、某些小分子不能自由通过；生物大分子的核质通行都是借助主动运输方式实现。
考研细胞生物学(名词解释)
第一章细胞基本知识1．cell theory (细胞学说) 细胞学说是1838～1839年间由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出,直到1858年才较完善。
它是关于生物有机体组成的学说，主要内容有：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。
2. protoplast (原生质体) 脱去细胞壁的细胞叫原生质体, 是一生物工程学的概念。
如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。
动物细胞就相当于原生质体。
第二章细胞生物研究方法3.resolution (分辨率) 是指区分开两个质点间的最小距离。
4. immunofluorescent technique;immunofluorescence technique （免疫荧光技术）将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。
由于荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出，从而可对抗原进行细胞定位。
5. in situ hybridization（原位杂交）用单链RNA或DNA探针通过杂交法对细胞或组织中的基因或mRNA分子在细胞涂片或组织切片上进行定位的方法。
6. fluorescencein situ hybridization ；FISH（荧光原位杂交）：用荧光素标记的探针研究一段DNA序列或一个基因在染色体上的位置的方法，是在生物医学领域里应用较多的一项分子细胞遗传学技术。
第三章细胞质膜7. ankyrin (锚定蛋白) 又称2.1蛋白。
锚定蛋白是一种比较大的细胞内连接蛋白, 每个红细胞约含10万个锚定蛋白，相对分子质量为215,000。
锚定蛋白一方面与血影蛋白相连, 另一方面与跨膜的带3蛋白的细胞质结构域部分相连, 这样，锚定蛋白借助于带3蛋白将血影蛋白连接到细胞膜上，也就将骨架固定到质膜上。
细胞生物学第8章细胞信号传导
息系统的进化。
单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。 多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除 了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传 导，以协调不同细胞的行为，如：①调节代谢， 通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质 和能量代谢；②实现细胞功能，如肌肉的收缩和 舒张，腺体分泌物的释放； ③调节细胞周期，使 DNA复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖 阶段； ④控制细胞分化，使基因有选择性地表达， 细胞不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞； ⑤ 影响细胞的存活。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
（四）配体与受体（Ligand & Receptor） 1、配体（Ligand）：在细胞通讯中，由信号传导 细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发 靶细胞的应答，此时的信号分子被称为配体 (ligand)，接收信息的分子称为受体。 2、受体（Receptor）：广义的受体指任何能够同 激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合 并能引起细胞功能变化的生物大分子。狭义的受 体指能够识别和选择性结合配体（signal molecule） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导 （Signal Transduction）作用将细胞外信号转换为 细胞内的物理和化学信号，以启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。
第八章
细胞信号转导
生命与非生命物质最显著的区别在于生命
是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生
物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部
环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息 物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维 持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不 同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信
在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜表 面或细胞内与信号分子结合的蛋白质，多为糖 蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配体结 合的区域和产生效应的区域；当受体与配体结 合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。受体与配体间的作用 具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③ 高度的亲和力。
细胞生物学思考题及答案
第八章细胞信号转导1、名词解释细胞通讯: 指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与其受体相互作用，产生特异性生物学效应的过程。
受体: 指能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子。
多数为糖蛋白，少数为糖脂或二者复合物。
第一信使: 由信息细胞释放的，经细胞外液影响和作用其它信息接收细胞的细胞外信号分子第二信使: 第一信使与受体作用后在胞内最早产生的信号分子称为第二信使。
2、细胞信号分子分为哪两类？受体分为哪两类？细胞信号分子：亲脂性信号分子和亲水性信号分子；受体：细胞内受体：位于细胞质基质或核基质，主要识别和结合脂溶性信号分子;细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子（三大家族;G 蛋白耦联受体，酶联受体，离子通道耦联受体）3、两类分子开关蛋白的开关机制。
GTPase开关蛋白：结合GTP活化，结合GDP失活。
鸟苷酸交换因子GEF引起GDP从开关蛋白释放，继而结合GTP并引起G蛋白构象改变使其活化；随着结合GTP水解形成GDF和Pi，开关蛋白又恢复成失活的关闭状态。
GTP水解速率被GTPase促进蛋白GAP和G蛋白信号调节子RGS所促进，被鸟苷酸解离抑制物GDI所抑制。
普遍的分子开关蛋白：通过蛋白激酶使靶蛋白磷酸化和蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化活性调节蛋白质活性。
4、三类细胞表面受体介导的信号通路各有何特点？（1）离子通道耦联受体介导的信号通路特点：自身为离子通道的受体，有组织分布特异性，主要存在与神经、肌肉等可兴奋细胞，对配体具有特异性选择，其跨膜信号转导无需中间步骤，其信号分子是神经递质。
（2）G蛋白耦联受体介导的信号通路特点：信号需与G蛋白偶联，其受体在膜上具有相同的取向，G蛋白耦联受体一般为7次跨膜蛋白，会产生第二信使，G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用。
（3）酶连受体信号转导特点：a.不需G蛋白，而是通过受体自身的蛋白酶的活性来完成信号跨膜转换； b.对信号的反应较慢，且需要许多细胞内的转换步骤；c. 通常与细胞生长、分裂、分化、生存相关。
细胞生物学第八章细胞信号转导
信号蛋白：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分。 信使蛋白：携带信息从一部分传递到另一部分。 接头蛋白：起连接信号蛋白的作用。 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成，介导产生级联反 应。 传感蛋白：负责信号不同形式的转换。 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径。 整合蛋白：从 2 条或多条信号途径接受信号，并在向下传递之前进 行整合。
2、受体
受体：受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大 分子，绝大多数都是蛋白质且多为但蛋白，少数受体是糖脂，有的受 体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。 （1）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手提取分为 细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要是别和结合小 的脂溶性信号分子。
c、间隙连接通透性的调节：
意义：间隙连接对小分子的通透能力具有底物选择性。因此通过掌握调节间 隙连接通透性的途径有助于对信号分子的传递调控。 特性： 1、电荷选择性： 间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。
2 、组织特异性： 由不同连接蛋白所构成的连接子，在导电率、通透性 和可调控方面是不同的。由不同连接蛋白组成的异聚体连接子一般具有通透 功能，但在有些情况下却没有通透功能。如：Cx43与Cx40连接蛋白形成间隙 连接时，连接子没有通透功能。
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 信号转导系统： 1、不同形式的胞外的信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别。 2、胞外信息通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生 细胞内第二信使或活化的信号蛋白。 3、信号放大：信号传递至胞内效应器蛋白，引发细胞内信号放大 的级联反应，使信号逐级放大。 4、启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。
1.细胞通讯的类型
医学细胞生物学细胞通讯类型概念细胞通讯（cell communication）：细胞识别与之相接触的细胞或者识别周围环境中存在的各种信号，并将其转化为细胞内信号进行传递，从而改变细胞内的代谢过程，影响细胞的生长发育，甚至诱导细胞的死亡。
细胞通讯类型按信号分子作用的性质及作用方式分为：1.近分泌细胞间接触依赖性的通信。
无需信号分子的释放；信号发放细胞表达的信号分子在质膜上或细胞外基质，靶细胞也表达受体在质膜上，这类信号分子与受体均为跨膜蛋白。
2.内分泌内分泌细胞分泌信号分子称激素（肾上腺素等）； 通过血液循环或汁液运到体内各部位作用于靶细胞。
特点：作用距离远、范围大、持续时间较长。
血液中激素受体3.旁分泌是信号发放细胞通过分泌局部化学介质（多为生长因子和细胞因子，有生物活性）到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻近靶细胞。
特点：信号分子可被细胞间质所阻滞或被细胞间质中的酶类降解，有效作用范围很小。
但旁分泌方式对创伤或感染组织刺激细胞增殖以恢复功能有重要意义。
见于神经元轴突末端与其靶细胞间形成的化学突触。
神经元轴突末端分泌神经递质于突触间隙内，靶细胞上有神经递质受体可接受神经递质并引发信号转导。
4.突触型神经元胞体轴突靶细胞受体神经递质突触细胞对自身分泌的物质产生反应或作用于邻近同一类型的细胞。
该类型细胞通信可促进同型细胞向同一个方向演化，在胚胎早期发育中具有重要意义。
也常存在于病理条件下：肿瘤细胞。
5.自分泌复习题1. 细胞通讯的概念？2. 按信号分子作用的性质及方式来划分，细胞通讯可以分为哪些类型?3.每种细胞通讯类型都有哪些特点？参考文献及网站参考文献1.医学细胞生物学，丰慧根，中国医药科技出版社，20162.医学细胞生物学，刘佳，高等教育出版社，20143.医学细胞生物学，杨保胜，科学出版社，2013。
第八章细胞通信《细胞生物学》
第八章细胞通信生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。
一方面生物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续。
生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信息系统的进化。
单细胞生物通过反响调节，适应环境的变化。
多细胞生物那么是由各种细胞组成的细胞社会，除了反响调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传导，以协调不同细胞的行为，如：①调节代谢，通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质和能量代谢；②实现细胞功能，如肌肉的收缩和舒张，腺体分泌物的释放；③调节细胞周期，使DNA 复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖阶段；④控制细胞分化，使基因有选择性地表达，细胞不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞；⑤影响细胞的存活(图8-1)。
第一节根本概念一、几个容易混淆的概念近年来，由于细胞通信在医学尤其是揭示癌症方面的重要性，使这一领域的研究十分活泼，文献和著作非常的多，不同的作者往往使用不同的名词来描述细胞的信息传递现象，虽然这些名词很相近，但是其内涵和外延不尽相同，现解释如下：细胞信号发放〔cell signaling〕[1]，细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞。
细胞通讯〔cell communication〕[2]指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反响的过程。
细胞识别〔cell recognition〕[3]指细胞与细胞之间通过细胞外表的信息分子相互作用，从而引起细胞反响的现象信号转导〔signal transduction〕[4] 指外界信号〔如光、电、化学分子〕与细胞细胞外表受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反响的一系列过程。
二、细胞信号分子生物细胞所接受的信号既可以使物理信号〔光、热、电流〕，也可以是化学信号，但是在有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信号。
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FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses
• 水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只 能经膜上的信号转换机制实现信号传递，所以这类信号 分子又称为第一信使（primary messenger）。
• 第 二 信 使 （ secondary messenger ） 主 要 有 ： cAMP 、 cGMP、IP3、DG、Ca2+。
• 第二信使的作用：信号转换、信号放大。
• 承载着各种基因的DNA分子就象一根长长的细线，并依一定 规则扭曲成染色体，而端粒就象一顶帽子那样覆盖在染色体 末端。伊丽莎白·布莱克本和杰克·卓斯塔克发现，由于端粒 上有独特的DNA序列，从而能防止染色体的退化。卡罗尔· 葛莱德尔和布莱克本还分离出端粒酶，即合成端粒DNA所需 要的一种酶。他们的发现解释了染色体末端是怎样得到端粒 的保护，而端粒是在端粒酶的作用下形成的。
体（cell surface receptor）。
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• 细胞对信号的反应不仅取决于其受体的特异性， 而且与细胞的固有特征有关。
– 有时相同的信号可产生不同的效应，如Ach可引起骨骼 肌收缩、降低心肌收缩频率，引起唾腺细胞分泌。
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• 当端粒变短的时候，细胞就开始老化。相反，如果端粒酶一 直保持较高的活力，则端粒的长度就能保持下去，而细胞衰 老的进程就会被推迟，这种情形可见于癌细胞：一类属于永 生的细胞。相比之下，某些遗传病的机制正是因为端粒酶有 缺陷、从而导致细胞受损的缘故。本届诺贝尔生理学及医学 奖对此予以奖励，等于宣布人类发现了细胞生长的基本机理 ，这一科学发现，将加快人类研究全新的疾病治疗方案的步 伐。
• 用一句话说，布莱克本、葛莱德尔和卓斯塔克三位科学家所 取得的科学发现，让我们得以从新的角度去了解细胞，进一 步阐明了产生疾病的机理，加快了人类研发新的疾病治疗方 案的进程。
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第一节 基本概念
• 细胞识别（cell recognition）：细胞之间通过细胞表面的信 息分子相互作用，引起细胞反应的现象。
• 信号转导（signal transduction）： 指外界信号（如光、电 、化学分子）作用于细胞表面受体，引起胞内信使的浓度 变化，进而导致细胞应答反应的一系列过程。
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一、几个容易混淆的概念
• 细胞信号发放（cell signaling）：细胞释放信号分子，将 信息传递给其它细胞。
• 细胞通讯（cell communication）：细胞发出的信息通过介 质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。
二、细胞信号分子
• 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。
• 特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。 • 脂溶性信号分子（如甾类激素和甲状腺素）可直接穿膜进
入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节 基因表达。
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第八章 细胞通信
CELL COMMUNICATION
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• 北京时间2009年10月5日下午17时30分，
2009年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡
罗林斯卡医学院揭晓，三位美国科学家伊
丽莎白•布兰克波恩(Elizabeth H. Blackburn)
、卡罗尔•格雷德(Carol W. Greider)以及杰克
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三、受体（receptor）
• 能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物 质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域 和产生效应的区域。
• 受体的特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。 • 分为：细胞内受体（intracellular receptor）、细胞表面受
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• 这三位科学家解决了生物学的重大问题：在细胞分裂过程中 ，染色体是如何完整复制、又是如何避免自身退化的？这几 位获奖者已经证明，染色体解决上述问题的奥妙就在于染色 体末端的端粒（telomer）以及形成端粒的酶——端粒酶。
•绍斯塔克(Jack W. Szostak)共同获得该奖项
。他们发现了由染色体根冠制造的端粒酶
(telomerase)，这种染色体的自然脱落物将
引发衰老和癌症。
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伊丽莎白·布莱克本 卡罗尔·格雷德 杰克·绍斯塔克
• 生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自 然的信息处理系统。一方面生物信息系统的存在使有机体 得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存；另一方 面核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续 。生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的 进化实质上就是信息系统的进化。
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