高中生物竞赛 7细胞转导课件

第七章、细胞信号转导细胞信号转导（cellsignaltransduction):

指的是耦联各种刺激信号与其相应的生理效应之间的一系列分子反应过程。其分子途径分为四个阶段：

1、刺激信号传递（胞间信号与受体结合）2、膜上信号转换3、胞内信号传递4、蛋白质可逆磷酸化细胞膜外界环境刺激

cAMP

PKA

酶蛋细

G

Ca2+

PKCa2+

白磷胞胞间信号

受体

蛋

效应器

CaM

酸化反(第一信使)

白

PKC

修饰应

IP3

CaM

Tyr蛋白

DG

结合蛋白

激酶

初级膜上信号胞内信号蛋白质可信使转换系统(第二信使)逆磷酸化1、胞外刺激信号传递

（1）环境刺激：(光、温度、水分、重力、伤害、病原菌毒物、矿物质及气体）

最重要的环境刺激是光，光是光合作用的能源，光强、光质可作为信号激发受体，引起光形态建成。

（2）胞间信号传递：当环境刺激的作用位点与效应位点处在不同部位时，就必然发生信号的产生和传递。这些胞间信号（化学信号和物理信号）及某些环境刺激信号就是细胞信号转导过程中的初级信号，即第一信使（firstmessenger）。

胞间化学信号长距离传递的主要途径是韧皮部，并且可以同时向顶和向基传递，传递速度为0.1-1mm·s-1；其次是木质部集流传递。

A、化学信号（chemicalsignals）：指细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起细胞反应的化学物质，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生长活性物质。

B、物理信号（physicalsignals）：指细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能的物理因子，如：电波、水力学信号等。胞间物理信号电波长距离传递途径是维管束，短距离传递则通过共质体及质外体。敏感植物动作电波的传播速度可达200mm·s-1

。2、跨膜信号转换

（1）细胞受体（receptor）：受体：指位于细胞质膜上能与化学信号物质特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。

特点：特异性、高亲和性、可逆性、饱和性等两种类型受体：

1、G蛋白连接受体

(G-protein-linkedreceptor)

2、

类受体蛋白激酶

(enzyme-linkedreceptor)

受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步。

1、G蛋白连接受体(G-protein-linkedreceptor)G-Protein-linkedReceptors

（2）G蛋白

G蛋白：GTP结合调节蛋白（GTPbindingregulatoryprotein），膜上信号转换是通过G蛋白偶联的。是受体与信使产生机构的一种中介，也参与环腺苷酸（cAMP)、Ca2+和磷酸肌醇（PI)等信使的产生，Rodbell等1971发现，1994年获诺贝尔奖。异源三聚体GTP结合蛋白：在活细胞内由三种不同亚基（α、β、γ）构成的异源三聚体G蛋白位于内膜内侧，依赖自身的活化和非活化状态循环实现跨膜信号转换。G蛋白偶联受体N端羧基端膜外膜内膜NH2HOOC刺激信号与膜受体结合受体激活

信号传递给G蛋白α-亚基与GTP结合而活化活化的α-亚基呈游离状态触发效应器，把胞外信号转换成内胞信号CreceptorhormoneGproteineffectorenzyme3、胞内信号传递

细胞内信号传递系统

第二信使（secondmessenger）：指由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。（Ca2+,IP3,DAG,cAMP,cGMP,cADPR,H+,NO）

A、钙信号系统

各种胞外刺激信号可能直接或间接地调节钙运输系统而引起胞内游离Ca2+浓度的变化，并导致不同的细胞反应。(静息态细胞质Ca2+浓度：10-7~10-6mol.L-1,质外体Ca2+浓度：10-4~10-3mol.L-1，而Ca2+库的Ca2+浓度更高。低〔Ca2+〕高〔Ca2+〕高〔Ca2+〕

胞内Ca2+信号也可通过钙受体蛋白转导信号调节细胞生理反应。最重要的钙调蛋白是钙调素（calmodulin，CaM）。

CaM的作用方式（1）直接与靶酶结合，诱导靶酶的活性构象而调节它们的活性，如NAD激酶、Ca2+-ATP激酶等；（2）通过活化依赖Ca2+·CaM的蛋白激酶，将靶酶磷酸化，影响其活性，如磷酸化酶、H+-ATP酶等。B、肌醇磷脂信号系统

质膜中有三种肌醇磷脂：磷脂酰肌醇（PI）磷脂酰肌醇–4–磷酸（PIP）磷脂酰肌醇–4，5–二磷酸（PIP2）IP3+DAG刺激信号与膜受体结合受体激活

信号传递给G蛋白磷脂酶C（PLC）水解PIP2产生肌醇三磷酸（IP3）和二酯酰甘油（DAG）

IP3通过调节Ca2+传递信息

DAG

通过激活蛋白激酶C（PKC）传递信息。

双信使系统

C、环腺苷酸信号系统

环腺苷酸（cAMP）作为动物细胞中的第二信使是通过激活蛋白激酶进行信号转导；而在植物细胞中cAMP是否存在以及是否具有胞内第二信使的作用，还缺乏足够的实验依据。四、蛋白质的可逆磷酸化Pr+ATP蛋白激酶（PK）

P-Pr+ADP

蛋白磷酸酶（PP）

Pr+Pi