细胞通讯与信号转导课件

1、细胞通讯和信号转导基础兽医学一 细胞通讯和信号转导 前言二 细胞通讯的基础知识点三 信号转导的过程及其主要途径四 信号终止和信号转导的特点1.细胞通讯2.信号传递与信号转导的区别3.本章要解决的问题1.信号传递的方式2.信号分子的分类3.受体的分类1.第二信使与级联反应2.细胞表面受体分类3.G蛋白偶联受体参与的两种信号通路4.酶偶联受体参与的信号通路1.信号终止的一般途径2.信号转导的四步反应1.细胞通讯： 多细胞生物的细胞间进行信号传递，随后在细胞内进行信号转导，最后引起细胞产生快速的生理反应，使之对外界环境的变化做出综合性的反应，这种机制叫做细胞通讯。细胞细胞信号分子细胞表面受体细胞内受

2、体信号分子信号转导引起反应 信号传递信号转导一 细胞通讯和信号转导 前言2. 信号传递与信号转导的区别： 信号传递：细胞释放信号分子扩散到达靶细胞与胞内或胞外的受体结合 信号转导：从靶细胞受体结合信号分子开始，一直到最后细胞产生生理反应。 也就是说当靶细胞与受体结合既是信号传递的最后一步，又是信号转导的开始。3.本章要解决的问题：（1）理清细胞通讯的全过程。（2）细胞通讯的过程，重点掌握信号转导。（3）了解信号是如何使靶细胞做出生理反应的。 （2）.接触性依赖途径：细胞间直接接触，信号分子位于膜上 信号分子不释放，融合于细胞表面，直接结合存在于另一个细表面的受体 动物胚胎期特有，那时细胞还未分

3、化出复杂结构，无法释放接收信号，这种方式是必要的膜结合信号分子信号细胞靶细胞（3）.通讯连接途径：信号分子不经过扩散，直接进入细胞内部 二者都是细胞间形成通道，细胞质相互通透。前者是动物细胞特有，基本存在于胚胎发育早期；后者是植物细胞特有，是其重要的通讯方式。间隙连接由6个相似跨膜蛋白组成中空的“连接子”，连接两个细胞；胞间连丝由细胞膜包裹内质网形成。 胞间连丝连接子连接子2-3nm的间隙细胞膜细胞壁细胞质 内质网 胞间连丝细胞膜间隙连接胞间连丝a 间隙连接b 胞间连丝（2）分泌化学信号途径中信号分子按扩散距离分类： a 激素（例如生长激素扩散到全身），扩散距离长（内分泌） b 局部介质（例如

4、生长因子又伤口处细胞发出，作用于周围 细胞），只能扩散到临近细胞或作用于自身（自分泌或旁 分泌） c 神经递质，神经细胞特有，两个细胞之间必须是紧邻的3.受体的种类 受体是一种能够识别和选择性结合某种信号分子的大分子，通过信号转导将接受的外界信号转换为胞内化学和物理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。细胞表面受体细胞内受体a 细胞表面受体（主要识别和结合亲水性信号分子）b 细胞内受体（位于细胞质基质或核基质，主要识别 和结合小的脂溶性信号分子）1.第二信使与级联反应（1）第二信使： 亲水性信号分子不能进入胞内，和细胞表面受体结合后再次产生信号，之后才能激发生理反应，这种胞内最早产生

5、的信号分子叫做第二信使 。现在已经确定的第二信使包括：环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、三磷酸肌醇（IP3）、二酰基甘油（DG）、钙离子等。 细胞内受体的信号传递相对比较简单，不需要次级的第二信使，它由信号结合位点和DNA结合区域组成，平常DNA结合区域结合的是抑制性蛋白，一旦接收信号，受体构象发生改变，抑制性蛋白脱离，受体会结合细胞内相应的基因序列，产生生理效应。 第二信使是细胞表面受体特有的，但是并不是所有的细胞表面受体都产生第二信使。这种信号转导非常复杂，所以后面介绍的知识点都是针对细胞表面受体的。 细胞内受体一般是直接作用于基因的。 三 信号转导的过程及其主要途径 细胞表面受

6、体途径是信号转导的主要途径，根据信号转导机制和受体蛋白类型的的不同，细胞表面受体分为三大家族：（1）G蛋白偶联受体（2）酶偶联受体（3）离子通道偶联受体 偶联，就是连接或结合的意思，就是说受体与G蛋白或酶互相作用，实现激活和失活。3.G蛋白偶联受体参与的两种信号通路（1）cAMP信号通路2.细胞表面受体的分类 G蛋白是能够结合GTP或GDP的蛋白质，含有、三个亚基，结合GDP失活，结合GTP激活。G蛋白偶联的受体结合信号分子，整体构象改变，结合的G蛋白亚基释放GDP，结合GTP并且亚基脱离受体，激活同样在细胞膜上的相关的酶，很明显下面就是级联放大反应。 GTP与ATP的区别：GTP三磷酸鸟苷，

7、核糖体有GTP水解酶活性，所以在细胞复制蛋白质时供能；ATP三磷酸腺苷，机体绝大多数情况下的能源 共同点：都含有两个高能磷酸键，水解放能，前者的碱基是G，水解失去一个高能磷酸键形成GDP，失去两个形成GMP；后者的碱基是A，水解失去一个高能磷酸键形成ADP,失去两个形成AMP（2）磷脂酰肌醇通路 胞外信号分子与细胞表面受体结合，激活膜上的磷脂酶C（PLC-），使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，IP3与内质网结合，开启钙通道，使内质网贮存Ca2+释放到细胞质，胞内Ca2+浓度升高。 蛋白激酶C（PKC）存在于细胞质

8、中，是一种磷酸化酶， Ca2+浓度升高激活蛋白激酶C，主要是磷酸化细胞中的某些蛋白使其直接起生理作用，或者蛋白激酶C进入细胞核与某些基因结合调控基因的表达。 酪氨酸激酶（RTK）受体本身既是受体又是具有激酶活性的酶，平常以单体形式存在，信号分子与受体结合，两个单体靠近互相磷酸化，胞内部分形成一个酪氨酸磷酸化尾部，可以使细胞质中的所有含有酪氨酸的蛋白质磷酸化，这些被磷酸化的蛋白有的直接发挥生理作用，有的进入细胞核调控基因表达。4.酶偶联受体参与的信号通路（1）酪氨酸激酶途径 与酶偶联的受体和与G蛋白偶联的受体的不同点就是不产生第二信使，受体本身直接激活靶蛋白。（2）鸟苷酸环化酶受体途径 这种受体

9、本身就结合有鸟苷酸环化酶，但是不具有激酶活性，信号分子与受体结合，直接使细胞质中的GTP变成cGMP，cGMP浓度升高，激活细胞质中的蛋白激酶G（PKG），蛋白激酶G能够磷酸化某些蛋白质，使其直接发挥生理作用，或者进入细胞核调控基因的表达。 要注意这个途径与cAMP途径的区别，二者都产生第二信使，都激活蛋白激酶活性，但是前者受体本身就结合有环化酶，后者需要多一步去激活膜上的环化酶。四 信号终止和信号转导的四步反应1.信号终止的一般途径（1）信号分子被细胞内的某些酶水解。（2）受体在传递信号以后钝化，灵敏度降低。（3）磷酸酶使被磷酸化的蛋白激酶去磷酸化，等于切 断信号转导的最后一步。 这几种信号终止的途径是一般途径，如果细胞一直处于兴