细胞信号转导教学提纲
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《细胞信号转导》课件
1
激活物
激活物是引发细胞信号传递的触发因素。
2
受体
受体是细胞上识别和结合信号的蛋白质。
3
信使分子
信使分子是传递信号的分子信使，如细胞内嵌合蛋白和化学物质。
细胞信号传递的途径
细胞信号传递可以通过不同的途径实现，例如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体和泛素样修饰途径。
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体是一类可以与G 蛋白相互作用并激活细胞信号 传递的受体。
基因调控
通过激活或抑制特定基因的转录来调节
蛋白激酶级联反应
2
细胞的功能和行为。
一系列蛋白激酶的级联反应，参与细胞
内复杂的信号转导网络。
3
细胞增殖、分化、凋亡
细胞信号转导可以调控细胞的增殖、分 化和凋亡等生物学过程。
细胞信号传递的调控
细胞信号传递可以通过酶促修饰、反式调控和基因转录控制等方式进行调控。
基本过程
细胞信号转导包括信号传递、信号放大、信号 整合和信号传导。
细胞信号转导的类型
细胞信号转导可以分为内源性信号和外源性信号两种类型。
1 内源性信号
来自细胞内部的信号，如细胞自身合成的分 子信号。
2 外源性信号
来自细胞外部的信号，如激素、生长因子和 神经递质等。
细胞信号传递的参与者
细胞信号传递涉及多个参与者，包括激活物、受体和信使分子。
《细胞信号转导》PPT课 件
# 细胞信号转导
细胞信号转导是细胞内外相互作用的关键过程，它们通过一系列复杂的分子 信号传递调控细胞的功能和行为。
什么是细胞信号转导
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调节其生理反应和行为的过程。
定义
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调 节其生理反应和行为的过程。
细胞的信号转导-细胞识别-膜与医药学-2011
（二）Gs和Gi
G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，亦称信号转换蛋白，它将受体腺苷酸环化酶偶联起来，使细胞外信号跨膜转换为细胞内信号，即第二信使cAMP。Gs偶联Rs和腺苷酸环化酶，Gi偶联Ri和腺苷酸环化酶。Gs和Gi均已被纯化，相对分子量为80×103～100×103，均由α、β、γ亚基组成，其β、γ亚基相同，而α亚基各不相同。
cAMP信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶A完成的。cAMP特异地活化cAMP依赖的蛋白激酶（A-kinase）而表现出不同的效应。蛋白激酶A由两个催化亚基和两个调节亚基组成，在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在。cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基（图5-27）。活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，于是改变这些蛋白的活性。在不同类型的细胞中有不同套的靶蛋白被磷酸化，例如同样是肾上腺素这种胞外信号的刺激，在骨骼肌细胞激活的蛋白激酶A使与糖元分解代谢有关的酶磷酸化，扳动分解糖元生成葡萄糖的机制；在脂肪组织使脂肪分解代谢有关的酶磷酸化，从而导致甘油三脂分解生成脂肪酸。这就解释了为什麽cAMP的效应随靶细胞不同而变化。通过蛋白激酶A的活化，进而使下游靶蛋白磷酸化，从而影响细胞代谢和细胞行为是细胞快速应答胞外信号的过程。此外，还有一类细胞缓慢应答胞外信号的过程，这就是cAMP信号通路对细胞基因表达的影响。
G-蛋白偶联的受体是细胞表面由单条多肽经七次跨膜形成的受体，N-末端在细胞外，C-末端在细胞内，受体的氨基酸序列含有7个疏水残基肽段，每段22～24个氨基酸残基，形成七次跨膜α-螺旋，其中螺旋5和6之间的胞内环状结构域及C端肽段对与G-蛋白的相互作用至关重要。G-蛋白偶联的受体介导无数胞外信号分子的细胞应答，包括多种蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基酸或脂肪酸的衍生物以及光量子。尽管与这类受体相作用的信号分子多种多样，受体的氨基酸序列也千差万别，但从已分析过的与G-蛋白偶联的受体的结果表明，在所有真核生物从单细胞酵母到多细胞哺乳类都具有相似的七次跨膜结构。甚至在细菌中虽然没有G-蛋白，但发现有结构相似性的膜蛋白--视紫红质（一种光驱动的质子泵）。可见，这类受体在进化上是相当古老的。
G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，亦称信号转换蛋白，它将受体腺苷酸环化酶偶联起来，使细胞外信号跨膜转换为细胞内信号，即第二信使cAMP。Gs偶联Rs和腺苷酸环化酶，Gi偶联Ri和腺苷酸环化酶。Gs和Gi均已被纯化，相对分子量为80×103～100×103，均由α、β、γ亚基组成，其β、γ亚基相同，而α亚基各不相同。
cAMP信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶A完成的。cAMP特异地活化cAMP依赖的蛋白激酶（A-kinase）而表现出不同的效应。蛋白激酶A由两个催化亚基和两个调节亚基组成，在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在。cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基（图5-27）。活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，于是改变这些蛋白的活性。在不同类型的细胞中有不同套的靶蛋白被磷酸化，例如同样是肾上腺素这种胞外信号的刺激，在骨骼肌细胞激活的蛋白激酶A使与糖元分解代谢有关的酶磷酸化，扳动分解糖元生成葡萄糖的机制；在脂肪组织使脂肪分解代谢有关的酶磷酸化，从而导致甘油三脂分解生成脂肪酸。这就解释了为什麽cAMP的效应随靶细胞不同而变化。通过蛋白激酶A的活化，进而使下游靶蛋白磷酸化，从而影响细胞代谢和细胞行为是细胞快速应答胞外信号的过程。此外，还有一类细胞缓慢应答胞外信号的过程，这就是cAMP信号通路对细胞基因表达的影响。
G-蛋白偶联的受体是细胞表面由单条多肽经七次跨膜形成的受体，N-末端在细胞外，C-末端在细胞内，受体的氨基酸序列含有7个疏水残基肽段，每段22～24个氨基酸残基，形成七次跨膜α-螺旋，其中螺旋5和6之间的胞内环状结构域及C端肽段对与G-蛋白的相互作用至关重要。G-蛋白偶联的受体介导无数胞外信号分子的细胞应答，包括多种蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基酸或脂肪酸的衍生物以及光量子。尽管与这类受体相作用的信号分子多种多样，受体的氨基酸序列也千差万别，但从已分析过的与G-蛋白偶联的受体的结果表明，在所有真核生物从单细胞酵母到多细胞哺乳类都具有相似的七次跨膜结构。甚至在细菌中虽然没有G-蛋白，但发现有结构相似性的膜蛋白--视紫红质（一种光驱动的质子泵）。可见，这类受体在进化上是相当古老的。
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
植物生理学教案第一章细胞信号转导
第一章细胞信号转导（signal transdution）教学时数：4学时左右。
教学目的与要求：使学生了解细胞信号转导的定义和内容；掌握受体和和跨膜信号转换的过程，植物细胞第二信使的种类及重要作用。
教学重点：细胞信号转导的定义、研究内容；受体和跨膜信号转换；细胞内的第二信使系统。
教学难点：细胞受体和跨膜信号转换。
本章主要阅读文献资料：1.翟中和编：《细胞生物学》，高等教育出版社。
2.王镜岩主编：《生物化学》（第三版），高等教育出版社。
3.宋叔文、汤章城主编：《植物生理与分子生物学》（第二版），科学出版社。
4.王宝山主编：《植物生理学》(20XX年版)，科学出版社。
本章讲授内容：生长发育是基因在一定时间、空间上顺序表达的过程，而基因表达除受遗传信息支配外，还受环境的调控。
植物在整个生长发育过程中，受到各种内外因素的影响，这就需要植物体正确地辨别各种信息并作出相应的反应，以确保正常的生长和发育。
例如植物的向光性能促使植物向光线充足的方向生长，在这个过程中，首先植物体要能感受到光线，然后把相关的信息传递到有关的靶细胞，并诱发胞内信号转导，调节基因的表达或改变酶的活性例如：光质→光受体→信号转导组分→光调节基因→向光性反应对于植物来讲，在生命活动的各个阶段都受到周围环境中各种因素的影响，例如温度、湿度、光、重力、病原微生物等等。
有来自相邻细胞的刺激、细胞壁的刺激、激素等等刺激，连接环境刺激到植物反应的分子途径就是信号转导途径，细胞接受信号并整合、放大信号，最终引起细胞反应，这种信息在胞间传递和胞内转导过程称为植物体内的信号传导。
植物细胞信号转导（signal transdution）主要研究植物感受、传导环境刺激的分子途径及其在植物发育过程中调控基因的表达和生理生化反应，即细胞耦联各种（内部或外源）刺激信号与其引起的特定的细胞生理效应之间的一系列反应机制。
植物细胞信号转导的模式生物体在不同的生长发育阶段，自身也不断产生各种信号，以调节其本身的生命进程，如激素、营养物质等。
细胞信号转导讲课文档
2．信号转导过程中的级联式反应 信号转导过程中的各个反应相互衔接，层层放大，使一个原 本微弱的细胞外信号最终引起一个显著的反应。
Cell Signal Transduction
第五十七页，共83页。
3．信号转导途径的通用性与特异性
信号转导途径的通用性是指同一条信号转导途径可在细胞 的多种功能效应中发挥作用。
美国科学家E. W. Sutherland发现“激 素的作用机理”获1971年诺贝尔生理 学与医学奖，其中便阐明了cAMP作为
第二信使的作用。
位于细胞膜的腺苷酸环化酶（AC）在G蛋白 激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后得 到cAMP。
E. W. Sutherland
第四十页，共83页。
腺苷酸环化酶（AC ）催化ATP生成第二 信使cAMP。
碍有显著效果。
第五十一页，共83页。
三、二脂酰甘油(DAG)/三磷酸肌醇(IP3)
第五十二页，共83页。
第五十三页，共83页。
四、Ca 2+/钙调蛋白信使体系
钙离子的信号作用 是通过其浓度的升高或降 低来实现的。细胞质内游 离钙离子浓度远低于细胞 外，当细胞受到特异性信 号刺激时，细胞内钙库（ 内质网、肌浆网）或质膜 上的钙通道开放，使胞内 钙离子浓度瞬间升高，由 此产生钙信号。
第二页，共83页。
细胞信号转导过程(signal transduction)
通过化学信 号分子而实 现对细胞的 生命活动进 行调节的现 象。
第三页，共83页。
细胞信号转导基本组成
①胞外信号分子，即第一信使；
②细胞表面以及细胞内部的受体； ③细胞内信号分子，也称第二信使； ④蛋白质激酶变化及其所引发的细胞行为的改变
(一)酪氨酸激酶
Cell Signal Transduction
第五十七页，共83页。
3．信号转导途径的通用性与特异性
信号转导途径的通用性是指同一条信号转导途径可在细胞 的多种功能效应中发挥作用。
美国科学家E. W. Sutherland发现“激 素的作用机理”获1971年诺贝尔生理 学与医学奖，其中便阐明了cAMP作为
第二信使的作用。
位于细胞膜的腺苷酸环化酶（AC）在G蛋白 激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后得 到cAMP。
E. W. Sutherland
第四十页，共83页。
腺苷酸环化酶（AC ）催化ATP生成第二 信使cAMP。
碍有显著效果。
第五十一页，共83页。
三、二脂酰甘油(DAG)/三磷酸肌醇(IP3)
第五十二页，共83页。
第五十三页，共83页。
四、Ca 2+/钙调蛋白信使体系
钙离子的信号作用 是通过其浓度的升高或降 低来实现的。细胞质内游 离钙离子浓度远低于细胞 外，当细胞受到特异性信 号刺激时，细胞内钙库（ 内质网、肌浆网）或质膜 上的钙通道开放，使胞内 钙离子浓度瞬间升高，由 此产生钙信号。
第二页，共83页。
细胞信号转导过程(signal transduction)
通过化学信 号分子而实 现对细胞的 生命活动进 行调节的现 象。
第三页，共83页。
细胞信号转导基本组成
①胞外信号分子，即第一信使；
②细胞表面以及细胞内部的受体； ③细胞内信号分子，也称第二信使； ④蛋白质激酶变化及其所引发的细胞行为的改变
(一)酪氨酸激酶
细胞信号转导教学提纲
primary response
2020/10/1
secondary response
8.3.2 cell surface signal pathway
A Ion-channel-linked receptors open an ion channel in response to the signal molecule.
2020/10/1
第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、 细胞内核受体及其对基因表达的调节 1．细胞内受体的本质： 受激素激活的基因调控蛋白；构成细胞内受体超家族。 2．细胞内受体的信号 主要为亲脂性小分子（类固醇激素、甲状腺素、Vd以及视黄
酸）传递的信号； 可以通过简单扩散跨越质膜进入细胞。表现为影响细胞分化
• 1. NO的性质： • 气体分子，具有脂溶性，可以快速扩散透过细胞
膜，在体内极不稳定，易被氧化。 血管内皮细胞和神经细胞是生成NO的主要场所。 没有专门的储存与释放机制，作用于靶细胞的多 少直接与NO的合成两有关。1888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。
2020/10/1
不同细胞具有相同的受体，不同的化学信号 也可能产生相同的效应。
肝细胞肾上腺素受体+配体 ↓ 促进糖原降解、升高血糖 ↑ 肝细胞胰高血糖受体+配体
2020/10/1
• 一种细胞具有一套多种类型的受体，应答 多种不同的胞外信号而启动细胞不同生物 学效应。
2020/10/1
• 8. 3 cell signal recognition • 细胞通过其表面受体与胞外信号物质选择性结合，
Endocrine signaling 内分泌
植物生理学教案第一章细胞信号转导
第一章细胞信号转导（signal transdution）教学时数：4学时左右。
教学目的与要求：使学生了解细胞信号转导的定义和内容；掌握受体和和跨膜信号转换的过程，植物细胞第二信使的种类及重要作用。
教学重点：细胞信号转导的定义、研究内容；受体和跨膜信号转换；细胞内的第二信使系统。
教学难点：细胞受体和跨膜信号转换。
本章主要阅读文献资料：1.翟中和编：《细胞生物学》，高等教育出版社。
2.王镜岩主编：《生物化学》（第三版），高等教育出版社。
3.宋叔文、汤章城主编：《植物生理与分子生物学》（第二版），科学出版社。
4.王宝山主编：《植物生理学》(2004年版)，科学出版社。
本章讲授内容：生长发育是基因在一定时间、空间上顺序表达的过程，而基因表达除受遗传信息支配外，还受环境的调控。
植物在整个生长发育过程中，受到各种内外因素的影响，这就需要植物体正确地辨别各种信息并作出相应的反应，以确保正常的生长和发育。
例如植物的向光性能促使植物向光线充足的方向生长，在这个过程中，首先植物体要能感受到光线，然后把相关的信息传递到有关的靶细胞，并诱发胞内信号转导，调节基因的表达或改变酶的活性例如：光质→光受体→信号转导组分→光调节基因→向光性反应对于植物来讲，在生命活动的各个阶段都受到周围环境中各种因素的影响，例如温度、湿度、光、重力、病原微生物等等。
有来自相邻细胞的刺激、细胞壁的刺激、激素等等刺激，连接环境刺激到植物反应的分子途径就是信号转导途径，细胞接受信号并整合、放大信号，最终引起细胞反应，这种信息在胞间传递和胞内转导过程称为植物体内的信号传导。
植物细胞信号转导（signal transdution）主要研究植物感受、传导环境刺激的分子途径及其在植物发育过程中调控基因的表达和生理生化反应，即细胞耦联各种（内部或外源）刺激信号与其引起的特定的细胞生理效应之间的一系列反应机制。
植物细胞信号转导的模式生物体在不同的生长发育阶段，自身也不断产生各种信号，以调节其本身的生命进程，如激素、营养物质等。
医学专题细胞信号转导精品ppt
2）硫酸皮肤素（dermatan sulfate） 含有一个或多个艾杜糖酸残基的硫酸软骨素链。
3）硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS） 由葡萄糖醛酸与N-乙酰葡糖胺通过-1,4连接，两个残基可在O-或N-位点上发生广泛的硫酸化修饰。
（4）纤连蛋白与肿瘤转移
(四）层粘连蛋白（laminin ，LN ）1.层粘连蛋白的分子生物学
2. 层粘连蛋白的生物学功能基底膜的主要组成成分；细胞黏附功能；促进大多数类型细胞的生长；在形态学发生中有重要作用；对肿瘤的生长与转移有促进作用。
(五）弹性蛋白（elastin）1. 弹性蛋白的分子生物学
间隙连接的模式图
功能： 1. 代谢偶联：小分子代谢物和信号分子可通过连接子的通道，由一个细胞进入相邻的另一个细胞。 2. 电偶联：无须依赖神经递质或信息物质即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。 3. 参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相互协调发育和分化。
2. 弹性蛋白的生物学功能形成弹性纤维。借助其弹性回缩作用，在维持呼吸和血压，保持持续的血液灌注以及皮肤的弹性等方面有重要意义；促进细胞黏附。
(六）亲玻粘连蛋白（vitronectin）1.亲玻粘连蛋白的分子生物学
2.亲玻粘连蛋白的生物学功能通过与膜上相应的受体结合，在细胞黏附、细胞迁移、补体结合、凝血链式反应、纤维溶解反应、止血、肿瘤转移、神经元轴突生长等过程中都具有十分重要的作用。
（二）锚定连接 (anchoring junction)
1. 黏着带与黏着斑（1）黏着带(adhesion belt)，又称中间连接(intermediate junction)。存在部位：呈带状环绕细胞顶部，位于上皮细胞的紧密连接下方 。分布：在上皮细胞间和心肌细胞间多见。
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等长期效应。 3．细胞内受体的结构特点 激素结合位点（位于C端） 抑制蛋白结合位点（富含Cys，具有锌指结构） 转录激活结构域（位于N端）
2020/10/1
4．细胞内受体介导的信号传导机制： ①受体与抑制性蛋白结合形成复合物，处于
非活化状态；
②当配体与受体结合后，抑制性蛋白从复合 物上解离下来，受体被激活，暴露出DNA 结合位点；
子相互作用 • 包括细胞－细胞黏着和细胞－胞外基质的
黏着 • 影响细胞分化的命运
2020/10/1
8.1.2 Cell signal根据化学性质分类
• 是细胞内的信息载体，种类繁多，包含化 学信号和物理信号，在细胞内和细胞间传 递信息的化学信号分子有激素、局部介质 、神经递质等。物理信号主要有光，电， 温度的变化。
2020/10/1
第二信息至少有两个特征:
是第一信息同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧 或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用的信息分子
能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。
目前公认的第二信息有cAMP、DG、IP3、 cGMP和Ca2+
2020/10/1
Molecule switch protein Protein kinase phosphorylation let it open ， Dephosphorylation let it close Protein+GTP=active Protein+GDP=INactive
2020/10/1
intracellular tor
2020/10/1
Three classes of cell-surface receptors
Ion-channel-linked receptors open an ion channel in response to the signal molecule.
结合的主要因素，但二者的结合不是简单 的一一对应的关系。靶细胞一方面通过受 体对信号结合的特异性，另一方面通过细 胞本身固有的特征对外界信号进行反应。 • 不同细胞对同一信号可能具有不同的受体 ，不同靶细胞以不同方式应答于相同的化 学信号产生不同的效应。
2020/10/1
骨骼肌细胞收缩←乙酰胆碱→心肌细胞降低收 缩频率 ↓ 促进唾液腺细胞分泌
导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整 体的生物学效应
Cells selectively bind with intercellular signal by cell surface receptor,trigger a series of physiological and biochemical changes , result in integrated cell effect
。
2020/10/1
2020/10/1
8.2 细胞受体
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。
Cell receptor
2020/10/1
intracellular receptor cell surface receptor Nucleus receptor
2020/10/1
受体的结构：
受体至少包含2个功能区域： 结合配体功能域——结合特异性 产生效应功能域 ——效应特异性
2020/10/1
• 受体与配体结合的特征： ①特异性； ②饱和性； ③高度的亲和力； ④可逆性； ⑤生理效应
2020/10/1
• 受体与配体作用的复杂性： • 受体与信号分子的空间互补性是二者特异
Multicellular Organisms have BIG Communication Problems
Hey You – divide now!!!
Oi! We need some glucose!
?
Will you PLEASE stop
dividing!
2020/10/1
Come in #7, your time is up!
Chapter 8 Signal Transduction
2020/10/1
信号转导
细胞通讯和识别
细胞通讯 细胞识别 细胞信号
细胞受体
胞内受体
细胞表面受体
2020/10/1
信号 通路
胞内受体信号通路
细胞表面受体信号通路…..
8.1 细胞通讯和识别 8.1.1 细胞通讯
a 分泌化学信号 b 接触性依赖的通讯 c 间隙连接
primary response
2020/10/1
secondary response
8.3.2 cell surface signal pathway
A Ion-channel-linked receptors open an ion channel in response to the signal molecule.
2020/10/1
Hydrophobic signal 疏水信号 ➢ 菑类激素；甲状腺素，NO ➢ 可以直接穿过细胞膜，与胞内受体或者核受体结合
• Hydrophilic signal 亲水信号 ➢ 不能直接穿过细胞膜 ➢ 与细胞表面受体结合 ➢ 产生第二信史 • 气体分子――一氧化氮（NO）——star molecule • 首次发现的气体信号分子，可以进入细胞激活效应酶
Receptors
Signal molecules that do not enter the cell bind to cellsurface receptors.
Signal molecules that enter the cell bind to intracellular receptors.
2020/10/1
Signal transduction 细胞外信号与细胞表面受体结合，在胞内形成
第二信史，由第二信史介导下游细胞发应。 .
2020/10/1
第二信史和分子开关 Second messenger:
Primitive signal bind with receptor and then trigger second messenger （ cAMP,IP3,DG,)
2020/10/1
不同细胞具有相同的受体，不同的化学信号 也可能产生相同的效应。
肝细胞肾上腺素受体+配体 ↓ 促进糖原降解、升高血糖 ↑ 肝细胞胰高血糖受体+配体
2020/10/1
• 一种细胞具有一套多种类型的受体，应答 多种不同的胞外信号而启动细胞不同生物 学效应。
2020/10/1
• 8. 3 cell signal recognition • 细胞通过其表面受体与胞外信号物质选择性结合，
基因转录。
2020/10/1
• （二） 细胞内信号蛋白的相互作用 • 受体通过细胞内受体蛋白的相互作用组成
不同的信号通路而传播信号，这必然涉及 信号蛋白之间精确互作。细胞内信号蛋白 的相互作用是依靠蛋白质模式结合域特异 性介导的。
2020/10/1
（三） 信号转导系统的主要特性 信号识别的特异性。 信号的放大和终止或下调。 细胞对信号的整合。
• 1. NO的性质： • 气体分子，具有脂溶性，可以快速扩散透过细胞
膜，在体内极不稳定，易被氧化。 血管内皮细胞和神经细胞是生成NO的主要场所。 没有专门的储存与释放机制，作用于靶细胞的多 少直接与NO的合成两有关。1888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。
2020/10/1
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（一） 信号转导系统的基本组成与信号蛋白
1. 细胞表面受体介导的信号途径的主要步骤 ：
表面受体对信号的特异性识别。
第一信使通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生第二信使。
信号放大过程。
细胞反应由于受体的脱敏和受体下调。启动 反馈机制从而终止和降低细胞反应。
Autocrine signaling – 自分泌 cells respond to substances that they themselves release, same cell type
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？
• 接触依赖性通讯 直接接触 • 无需信号分子的释放 • 质膜上的信号分子与靶细胞质膜的受体分
一氧化氮合酶（NOS） • L-精氨酸 ————————————NO+L-瓜氨
酸 e
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2. NO信号转导机制： NO由一氧化氮合酶（NOS）催化合成后，扩散到邻近细胞
，与鸟苷酸环化酶（GC）活性中心结合，改变酶的构象 ，导致酶活性增强和cGMP合成的增多；cGMP作为第二 信使，介导蛋白质的磷酸化过程，发挥多种生物学作用。 3. 硝化甘油与心绞痛 早在100多年前就发现消化甘油可以治疗心绞痛；硝化甘 油可以在体内转化成NO，使血管松弛，从而减轻心脏的 负荷，减少心肌对氧的需要。 4. NO与学习记忆 长时程增强是学习和记忆的分子基础，长时程增强涉及神经 元间突触重建，NO在这个过程中充当了重要信使。
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第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、 细胞内核受体及其对基因表达的调节 1．细胞内受体的本质： 受激素激活的基因调控蛋白；构成细胞内受体超家族。 2．细胞内受体的信号 主要为亲脂性小分子（类固醇激素、甲状腺素、Vd以及视黄
酸）传递的信号； 可以通过简单扩散跨越质膜进入细胞。表现为影响细胞分化
③配体-受体复合物结合到特定的DNA序列— —受体依赖的转录增强子，启动基因的转 录和表达。
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5．甾类激素作用机制 初级反应阶段——直接活化少数特殊基因，
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4．细胞内受体介导的信号传导机制： ①受体与抑制性蛋白结合形成复合物，处于
非活化状态；
②当配体与受体结合后，抑制性蛋白从复合 物上解离下来，受体被激活，暴露出DNA 结合位点；
子相互作用 • 包括细胞－细胞黏着和细胞－胞外基质的
黏着 • 影响细胞分化的命运
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8.1.2 Cell signal根据化学性质分类
• 是细胞内的信息载体，种类繁多，包含化 学信号和物理信号，在细胞内和细胞间传 递信息的化学信号分子有激素、局部介质 、神经递质等。物理信号主要有光，电， 温度的变化。
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第二信息至少有两个特征:
是第一信息同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧 或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用的信息分子
能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。
目前公认的第二信息有cAMP、DG、IP3、 cGMP和Ca2+
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Molecule switch protein Protein kinase phosphorylation let it open ， Dephosphorylation let it close Protein+GTP=active Protein+GDP=INactive
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intracellular tor
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Three classes of cell-surface receptors
Ion-channel-linked receptors open an ion channel in response to the signal molecule.
结合的主要因素，但二者的结合不是简单 的一一对应的关系。靶细胞一方面通过受 体对信号结合的特异性，另一方面通过细 胞本身固有的特征对外界信号进行反应。 • 不同细胞对同一信号可能具有不同的受体 ，不同靶细胞以不同方式应答于相同的化 学信号产生不同的效应。
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骨骼肌细胞收缩←乙酰胆碱→心肌细胞降低收 缩频率 ↓ 促进唾液腺细胞分泌
导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整 体的生物学效应
Cells selectively bind with intercellular signal by cell surface receptor,trigger a series of physiological and biochemical changes , result in integrated cell effect
。
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8.2 细胞受体
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。
Cell receptor
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intracellular receptor cell surface receptor Nucleus receptor
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受体的结构：
受体至少包含2个功能区域： 结合配体功能域——结合特异性 产生效应功能域 ——效应特异性
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• 受体与配体结合的特征： ①特异性； ②饱和性； ③高度的亲和力； ④可逆性； ⑤生理效应
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• 受体与配体作用的复杂性： • 受体与信号分子的空间互补性是二者特异
Multicellular Organisms have BIG Communication Problems
Hey You – divide now!!!
Oi! We need some glucose!
?
Will you PLEASE stop
dividing!
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Come in #7, your time is up!
Chapter 8 Signal Transduction
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信号转导
细胞通讯和识别
细胞通讯 细胞识别 细胞信号
细胞受体
胞内受体
细胞表面受体
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信号 通路
胞内受体信号通路
细胞表面受体信号通路…..
8.1 细胞通讯和识别 8.1.1 细胞通讯
a 分泌化学信号 b 接触性依赖的通讯 c 间隙连接
primary response
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secondary response
8.3.2 cell surface signal pathway
A Ion-channel-linked receptors open an ion channel in response to the signal molecule.
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Hydrophobic signal 疏水信号 ➢ 菑类激素；甲状腺素，NO ➢ 可以直接穿过细胞膜，与胞内受体或者核受体结合
• Hydrophilic signal 亲水信号 ➢ 不能直接穿过细胞膜 ➢ 与细胞表面受体结合 ➢ 产生第二信史 • 气体分子――一氧化氮（NO）——star molecule • 首次发现的气体信号分子，可以进入细胞激活效应酶
Receptors
Signal molecules that do not enter the cell bind to cellsurface receptors.
Signal molecules that enter the cell bind to intracellular receptors.
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Signal transduction 细胞外信号与细胞表面受体结合，在胞内形成
第二信史，由第二信史介导下游细胞发应。 .
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第二信史和分子开关 Second messenger:
Primitive signal bind with receptor and then trigger second messenger （ cAMP,IP3,DG,)
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不同细胞具有相同的受体，不同的化学信号 也可能产生相同的效应。
肝细胞肾上腺素受体+配体 ↓ 促进糖原降解、升高血糖 ↑ 肝细胞胰高血糖受体+配体
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• 一种细胞具有一套多种类型的受体，应答 多种不同的胞外信号而启动细胞不同生物 学效应。
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• 8. 3 cell signal recognition • 细胞通过其表面受体与胞外信号物质选择性结合，
基因转录。
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• （二） 细胞内信号蛋白的相互作用 • 受体通过细胞内受体蛋白的相互作用组成
不同的信号通路而传播信号，这必然涉及 信号蛋白之间精确互作。细胞内信号蛋白 的相互作用是依靠蛋白质模式结合域特异 性介导的。
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（三） 信号转导系统的主要特性 信号识别的特异性。 信号的放大和终止或下调。 细胞对信号的整合。
• 1. NO的性质： • 气体分子，具有脂溶性，可以快速扩散透过细胞
膜，在体内极不稳定，易被氧化。 血管内皮细胞和神经细胞是生成NO的主要场所。 没有专门的储存与释放机制，作用于靶细胞的多 少直接与NO的合成两有关。1888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。
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（一） 信号转导系统的基本组成与信号蛋白
1. 细胞表面受体介导的信号途径的主要步骤 ：
表面受体对信号的特异性识别。
第一信使通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生第二信使。
信号放大过程。
细胞反应由于受体的脱敏和受体下调。启动 反馈机制从而终止和降低细胞反应。
Autocrine signaling – 自分泌 cells respond to substances that they themselves release, same cell type
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• 接触依赖性通讯 直接接触 • 无需信号分子的释放 • 质膜上的信号分子与靶细胞质膜的受体分
一氧化氮合酶（NOS） • L-精氨酸 ————————————NO+L-瓜氨
酸 e
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2. NO信号转导机制： NO由一氧化氮合酶（NOS）催化合成后，扩散到邻近细胞
，与鸟苷酸环化酶（GC）活性中心结合，改变酶的构象 ，导致酶活性增强和cGMP合成的增多；cGMP作为第二 信使，介导蛋白质的磷酸化过程，发挥多种生物学作用。 3. 硝化甘油与心绞痛 早在100多年前就发现消化甘油可以治疗心绞痛；硝化甘 油可以在体内转化成NO，使血管松弛，从而减轻心脏的 负荷，减少心肌对氧的需要。 4. NO与学习记忆 长时程增强是学习和记忆的分子基础，长时程增强涉及神经 元间突触重建，NO在这个过程中充当了重要信使。
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第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、 细胞内核受体及其对基因表达的调节 1．细胞内受体的本质： 受激素激活的基因调控蛋白；构成细胞内受体超家族。 2．细胞内受体的信号 主要为亲脂性小分子（类固醇激素、甲状腺素、Vd以及视黄
酸）传递的信号； 可以通过简单扩散跨越质膜进入细胞。表现为影响细胞分化
③配体-受体复合物结合到特定的DNA序列— —受体依赖的转录增强子，启动基因的转 录和表达。
2020/10/1
5．甾类激素作用机制 初级反应阶段——直接活化少数特殊基因，