细胞信号转导 - 辽宁工程技术大学理学院
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细胞生物学-细胞信号转导
❖ 激素是化学信使 ❖ 以极低的浓度起作用，
通常低于1ppb (1 ppb ~= 3 nM) ❖ 疏水性信号分子可以扩 散通过脂双分子层 ❖ 脂溶性激素可在血液中 存在几小时，在脂肪中 存在几天
脂溶性激素可以扩散通过细胞膜和细胞核膜
脂溶性激素的生理作用
❖ 生殖------雌激素, 睾丸素 ❖ 代谢率-----甲状腺激素, 生长激素 ❖ 紧张性-----糖皮质激素, 促肾上腺皮质激素，
❖ 神经递质的突触通讯 突触离细胞体的远距离 动作电位引起神经递质的快 速释放 神经递质与特异性受体结合
突触
靶细胞 神经递质
❖ 内分泌 信号分子释放入血液并在远 距离发挥作用 信号分子是激素 信号分子与特异性受体结合
激素
靶细胞
相同的细胞外信号分子引起 不同的生物效应
心肌细胞舒张
乙酰胆碱
唾液分泌
骨骼肌细胞收缩
• Gs α亚基激活AC • Gi α亚基抑制AC
腺苷酸 环化酶
激活
抑
制
G蛋白的α、β 和γ亚基
•哺乳动物有16种α , 6种β and 12种γ亚 基，组成1000多种异三聚体G蛋白
•细菌毒素对G蛋白的修饰作用，会引起多 种疾病 •霍乱毒素催化Gs的α亚基发生ADP-核糖 基化，致使α亚基丧失GTP水解酶的活性， GTP永久结合在Gs的α亚基上， α亚基处 于持续活化状态，则腺苷酸环化酶永久活 化。导致小肠上皮细胞中cAMP增加100倍 以上，则Na+和水持续外流，产生严重腹 泻而脱水。
❖ 可直接通过细胞膜的刺激有包括： 光、气体和甾类激素
Signals can act over short distances
❖ 细胞间接触性通讯 信号和受体结合在相应 的细胞表面
通常低于1ppb (1 ppb ~= 3 nM) ❖ 疏水性信号分子可以扩 散通过脂双分子层 ❖ 脂溶性激素可在血液中 存在几小时，在脂肪中 存在几天
脂溶性激素可以扩散通过细胞膜和细胞核膜
脂溶性激素的生理作用
❖ 生殖------雌激素, 睾丸素 ❖ 代谢率-----甲状腺激素, 生长激素 ❖ 紧张性-----糖皮质激素, 促肾上腺皮质激素，
❖ 神经递质的突触通讯 突触离细胞体的远距离 动作电位引起神经递质的快 速释放 神经递质与特异性受体结合
突触
靶细胞 神经递质
❖ 内分泌 信号分子释放入血液并在远 距离发挥作用 信号分子是激素 信号分子与特异性受体结合
激素
靶细胞
相同的细胞外信号分子引起 不同的生物效应
心肌细胞舒张
乙酰胆碱
唾液分泌
骨骼肌细胞收缩
• Gs α亚基激活AC • Gi α亚基抑制AC
腺苷酸 环化酶
激活
抑
制
G蛋白的α、β 和γ亚基
•哺乳动物有16种α , 6种β and 12种γ亚 基，组成1000多种异三聚体G蛋白
•细菌毒素对G蛋白的修饰作用，会引起多 种疾病 •霍乱毒素催化Gs的α亚基发生ADP-核糖 基化，致使α亚基丧失GTP水解酶的活性， GTP永久结合在Gs的α亚基上， α亚基处 于持续活化状态，则腺苷酸环化酶永久活 化。导致小肠上皮细胞中cAMP增加100倍 以上，则Na+和水持续外流，产生严重腹 泻而脱水。
❖ 可直接通过细胞膜的刺激有包括： 光、气体和甾类激素
Signals can act over short distances
❖ 细胞间接触性通讯 信号和受体结合在相应 的细胞表面
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）。
第九章 细胞信号转导
二、酪氨酸蛋白激酶型受体（TPKR）作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体（TPKR）作用机制
激活
催化 NO 合成酶
GTP
可溶性GC cGMP PKG 效应
四、甘油二酯、三磷酸肌醇和Ga2+的信号体系
磷脂酶C（phospholipaseC，PLC）：可被膜上的G蛋白活化， 催化膜上的，5-二磷酸酯酰肌醇（PIP2）分解成甘油二酯、三 磷酸肌醇。 第二信使：
甘油二酯（diacylglycel，DAG）
信号 + 通道受体
Ga2+（膜内） 乙酰胆碱 谷氨酸 NO p物质
激活
Ga2+/ 钙调素 激活 催化 NO 合成酶
组氨酸
活化 bradykinin GTP 可溶性GC cGMP PKG 效应
Ga2+（膜外）
信号 + 通道受体
Ga2+（膜内）
激活
Ga2+/ 钙调素
NO 活化
乙酰胆碱 谷氨酸 p物质 组氨酸 bradykinin
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体（TPKR）作用机制
细胞信号转导总结
细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。
这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。
以下是细胞信号转导的简要总结。
一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。
这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。
它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。
受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。
二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。
1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。
这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。
这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。
3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。
MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。
这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。
这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。
三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。
第12章 细胞信号转导
五、受体的作用特点
受体选择性与特定配体结合（特异性） 配体具备强的亲和力（效率高） 受体-配体结合显示可饱和性（可控性） 受体-配体结合具有可逆性（可调控） 受体-配体的结合可通过磷酸化/去磷酸 化调节
六、受体异常与疾病
六、受体异常与疾病
4. 酪氨酸蛋白激酶型受体高表达导致细胞过度增 殖，与肿瘤发生密切相关。 HER2（人类表皮生长因 子受体2）在某些乳腺癌组 织过表达。 阻断HER2受体可阻碍其 自身磷酸化与二聚体形成 及下游信号通路，从而抑 制细胞增殖。 HER2拮抗剂-赫赛汀适 用于HER2过度表达的转移 性乳腺癌。
作用特点：
受体与离子通道耦联、
介导快速反应
2. 七次穿膜受体 --G蛋白偶联受体
结构：胞外区、胞膜区(7个a螺旋、细胞内环)、胞内区
发现G蛋白
Alfred G. Gilman
Martin Rodbell
1994年 诺贝尔生理学与医学奖
G蛋白是由三个不同亚基组成的GTP结合蛋白
G蛋白偶联系统介导的肾上腺素信号转导(应激反应)
短肽、蛋白质、乙酰胆碱、气体分子（NO、CO）以 及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等。
（1）根据作用方式与作用距离分为：
气体分子
内分泌
旁分泌
旁分泌 自分泌
扩散
各 种 信 号 分 子 举 例
⑵ 根据与受体结合后细胞所产生的效应的不同分类
激动剂：与受体结合后产生效应的物质。
Ⅰ型激动剂：与受体结合的部位与内源性配体相同，
细胞生长增殖、分化、代谢
mTOR信号通路
Nat Rev Drug Discov. 2011
肾集合管细胞特异mTOR激活致高钾血症
细胞的信号转导
一、细胞信号转导概述（一）信号转导的概念在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。
细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。
通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。
（二）信号转导系统的基本组成细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。
信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。
配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。
（三）信号转导的主要途径根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。
依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。
另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。
应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。
（四）信号转导途径间的交互联系细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。
细胞的信号转导
于附近的靶细胞，如：生长因子 、前列腺素、 NO等
4. 自分泌信号：与上述三类不同的是，信号发放细胞和靶
细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类：
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。
其共同特点是： ①特异性 ②复杂性 ③时间效应
按产生和作用方式分：
1. 激素 ：内分泌信号，经血液或淋巴循环转运，作用距离
远、范围大、持续时间长。如：胰岛素、甲状腺素、肾 上腺素等
2. 神经递质：突触分泌信号，作用时间、距离短，如： 乙
酰胆碱、去甲肾上腺素等
3. 局部化学介质 ：旁分泌信号，通过细胞外液介导，作用
参与G蛋白偶联受体进行信号转导的第二信使有cAMP 、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG ）、Ca2+等。第二信使的作用是对胞外信号起转换和 放大的作用。
（一）cAMP信号途径
1、刺激性/抑制性激素和相应受体
Gs/ Gi
腺苷酸环化酶（AC）：跨膜12次，在G蛋白激 活下，催化ATP生成cAMP。
Adenylate cyclase
2、依赖cAMP的蛋白激酶A（Protein Kinase A， PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成。
•cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离， 释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。
3、环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)：降解cAMP生成5’-AMP ，终止其信号功能。
量氯离子和水分子持续转运入肠腔 ，引起严重
腹泻和脱水。
四、蛋白激酶功能异常
肿瘤促进剂佛波酯与DAG结构类似，取代其与 PKC结合而活化PKC，但不被降解，从而使PKC 不可逆活化，细胞不可控的生长、增殖。
4. 自分泌信号：与上述三类不同的是，信号发放细胞和靶
细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类：
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。
其共同特点是： ①特异性 ②复杂性 ③时间效应
按产生和作用方式分：
1. 激素 ：内分泌信号，经血液或淋巴循环转运，作用距离
远、范围大、持续时间长。如：胰岛素、甲状腺素、肾 上腺素等
2. 神经递质：突触分泌信号，作用时间、距离短，如： 乙
酰胆碱、去甲肾上腺素等
3. 局部化学介质 ：旁分泌信号，通过细胞外液介导，作用
参与G蛋白偶联受体进行信号转导的第二信使有cAMP 、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG ）、Ca2+等。第二信使的作用是对胞外信号起转换和 放大的作用。
（一）cAMP信号途径
1、刺激性/抑制性激素和相应受体
Gs/ Gi
腺苷酸环化酶（AC）：跨膜12次，在G蛋白激 活下，催化ATP生成cAMP。
Adenylate cyclase
2、依赖cAMP的蛋白激酶A（Protein Kinase A， PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成。
•cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离， 释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。
3、环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)：降解cAMP生成5’-AMP ，终止其信号功能。
量氯离子和水分子持续转运入肠腔 ，引起严重
腹泻和脱水。
四、蛋白激酶功能异常
肿瘤促进剂佛波酯与DAG结构类似，取代其与 PKC结合而活化PKC，但不被降解，从而使PKC 不可逆活化，细胞不可控的生长、增殖。
细胞生物学课件PDF 细胞信号转导
N2烟碱受体
5个亚基各含约450个 氨基酸，此5个肽链形成 一个跨膜的环，在细胞内 固定于细胞骨架上，每一 肽链跨膜4次，N端和C端 都位于胞外部（如δ亚单位剖面所示）。肽链在胞外 被糖基 化。在胞内被磷酸化，导致受体脱敏，2个α单 位各有1个乙酰胆碱（Ach）结合位点，二者都结合1分 子乙酰胆碱（Ach）后，钠通道开放，细胞除极兴奋。
不同细胞对cAMP信号途径的反应：
在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为1-磷酸葡 糖，而抑制糖原合成。（快速反应）
在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的PKA 进 入细胞核，将CRE （cAMP response element ）结 合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。CRE是 DNA上的调节区域。（慢速反应）
细胞的信号转导
Cell Communication and Signal Transduction
一、基本概念 1.细胞间通讯 2.细胞识别 3.信号分子 4.受体 5.蛋白激酶
二、主要的信号转导途径 1.细胞内受体介导的信号转导 2.膜受体介导的信号转导
三、信号转导与疾病 1.受体表达性克隆 2.膜受体的检测
学习指导
重 点：
1. 细胞信号转导的概念 2. 受体和配体的概念 3. 代表性的信号途径
难 点：
1. G蛋白偶联受体介导的信号转导 2. PI介导的信号转导
细胞是如何对细胞外信号产生反应的？
反
分
应
子
的
基
结
础
果
机
是
制
什
怎
么
dd
样
？
？
第一节 基本概念
细胞通讯（cell communication）是体内一 部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将其转变为细胞功能变化 的过程。
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●概念：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相 互作用，进而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的过程。
●信号通路（signaling pathway） 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转 导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答 反应的过程称为细胞信号通路。
二、细胞信号传递
细胞的信号分子和受体 细胞内受体介导的信号传递
（一）细胞的信号分子和受体
●细胞的信号分子
类型：
溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子
化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部
化学介导因子和气体分子
特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外 信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白 耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外 信号跨膜传递到胞内。
生信号级联反应
• 5 传感蛋白: 负责信号不同形式的转换 • 6 分歧蛋白: 将信号从一条途径传播到另一途径 • 7 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
• 8 潜在基因调控蛋白: 在细胞表面被活化受体激活,然后迁 移到细胞核刺激基因转录
• (二)细胞内信号蛋白的相互作用 • 是靠蛋白质模式结合域的特异性介导的 • (三)信号转导系统的主要特性 • 1 特异性 • 2 放大作用
分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合
• 在信号转导过程中,除表面受体和第二信使 分子外,还有两组进化上保守的胞内蛋白在 信号转导途径中行使功能
• 1是GTPase开关蛋白
• 2是蛋白激酶和蛋白磷酸酶开关蛋白
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 γ 磷酸 基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸 化调节蛋白质的活性；二是通过蛋Байду номын сангаас质的逐级磷酸化，使信 号逐级放大，引起细胞反应。
• 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 • 通过细胞表面受体介导的信号途径: • 1不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面受体识别 • 2胞外信号(第一信使)通过适当的分子开关机制实现信号的
介导的信号传递：
三种类型的细胞表面受体
一 G-蛋白偶联的受体的结构与激活
G 蛋白 ( G-protein) 全称为鸟苷酸接合蛋白
三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称G蛋白。由α、β、γ三个亚基组成，α 和γ亚基通 过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。G蛋白在信号转导过程 中起着分子开关的作用，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态， 与GTP结合时处于开启状态。
第二节 细胞内受体介导的信号传导
● 甾类激素介导的信号通路 ●一氧化氮介导的信号通路
血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高，激活一 氧化氮合酶，细胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟 苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2＋结合，改变 酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降低 血管平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑肌的舒张，血管 扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张 血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。
跨膜转导,产生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,引发胞内信号放大
级联反应
• 4细胞反应由于受体的脱敏或受体下调,启动反馈机制从而 终止或降低细胞反应
• 从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受 体外,还包括下列蛋白:
• 1 转承蛋白: 负责简单的将信息传递给信号链的下一组分 • 2 信使蛋白: 携带信号从一部分传到另一部分 • 3 接头蛋白: 起连接信号蛋白的作用 • 4 放大和转导蛋白: 通常由酶或离子通道蛋白组成,介导产
第三节 G蛋白耦联型受体介导的信号转导
------细胞表面受体介导的信号传递
细胞表面受体的类型：
①离子通道耦联受体（ion-channel-linked receptor） ②G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） ③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）
用，然后通过细胞信号转导产生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的过程。
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。
细胞识别（cell recognition）
第八章 细胞信号转导
● 细胞通讯与细胞识别 ● 细胞信号传递 ● 细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
一、细胞通讯与细胞识别
●细胞通讯（cell communication） ●细胞识别（cell recognition）
细胞通讯（cell communication）
●概念：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传 递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作
●2 受体（receptor）
概念：受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信
号分子）的大分子物质，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 。
类型：细胞内受体：识别和结合小的脂溶性信号分子
细胞表面受体：识别和结合亲水性的信号分子
受体与配体（信号分子）间作用的主要特征 ①特异性； ②饱和性；
3 第二信使学说和分子开关
第二信使学说（second messenger theory）：胞 外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表 面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生 化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使 其信号终止.
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
●信号通路（signaling pathway） 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转 导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答 反应的过程称为细胞信号通路。
二、细胞信号传递
细胞的信号分子和受体 细胞内受体介导的信号传递
（一）细胞的信号分子和受体
●细胞的信号分子
类型：
溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子
化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部
化学介导因子和气体分子
特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外 信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白 耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外 信号跨膜传递到胞内。
生信号级联反应
• 5 传感蛋白: 负责信号不同形式的转换 • 6 分歧蛋白: 将信号从一条途径传播到另一途径 • 7 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
• 8 潜在基因调控蛋白: 在细胞表面被活化受体激活,然后迁 移到细胞核刺激基因转录
• (二)细胞内信号蛋白的相互作用 • 是靠蛋白质模式结合域的特异性介导的 • (三)信号转导系统的主要特性 • 1 特异性 • 2 放大作用
分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合
• 在信号转导过程中,除表面受体和第二信使 分子外,还有两组进化上保守的胞内蛋白在 信号转导途径中行使功能
• 1是GTPase开关蛋白
• 2是蛋白激酶和蛋白磷酸酶开关蛋白
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 γ 磷酸 基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸 化调节蛋白质的活性；二是通过蛋Байду номын сангаас质的逐级磷酸化，使信 号逐级放大，引起细胞反应。
• 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 • 通过细胞表面受体介导的信号途径: • 1不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面受体识别 • 2胞外信号(第一信使)通过适当的分子开关机制实现信号的
介导的信号传递：
三种类型的细胞表面受体
一 G-蛋白偶联的受体的结构与激活
G 蛋白 ( G-protein) 全称为鸟苷酸接合蛋白
三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称G蛋白。由α、β、γ三个亚基组成，α 和γ亚基通 过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。G蛋白在信号转导过程 中起着分子开关的作用，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态， 与GTP结合时处于开启状态。
第二节 细胞内受体介导的信号传导
● 甾类激素介导的信号通路 ●一氧化氮介导的信号通路
血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高，激活一 氧化氮合酶，细胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟 苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2＋结合，改变 酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降低 血管平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑肌的舒张，血管 扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张 血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。
跨膜转导,产生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,引发胞内信号放大
级联反应
• 4细胞反应由于受体的脱敏或受体下调,启动反馈机制从而 终止或降低细胞反应
• 从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受 体外,还包括下列蛋白:
• 1 转承蛋白: 负责简单的将信息传递给信号链的下一组分 • 2 信使蛋白: 携带信号从一部分传到另一部分 • 3 接头蛋白: 起连接信号蛋白的作用 • 4 放大和转导蛋白: 通常由酶或离子通道蛋白组成,介导产
第三节 G蛋白耦联型受体介导的信号转导
------细胞表面受体介导的信号传递
细胞表面受体的类型：
①离子通道耦联受体（ion-channel-linked receptor） ②G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） ③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）
用，然后通过细胞信号转导产生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的过程。
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。
细胞识别（cell recognition）
第八章 细胞信号转导
● 细胞通讯与细胞识别 ● 细胞信号传递 ● 细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
一、细胞通讯与细胞识别
●细胞通讯（cell communication） ●细胞识别（cell recognition）
细胞通讯（cell communication）
●概念：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传 递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作
●2 受体（receptor）
概念：受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信
号分子）的大分子物质，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 。
类型：细胞内受体：识别和结合小的脂溶性信号分子
细胞表面受体：识别和结合亲水性的信号分子
受体与配体（信号分子）间作用的主要特征 ①特异性； ②饱和性；
3 第二信使学说和分子开关
第二信使学说（second messenger theory）：胞 外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表 面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生 化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使 其信号终止.
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。