细胞生物学-细胞信号转导与信号传递系统课件

第十三章细胞信号转导与信号传递系统

信号细胞(signalingcell)：能产生信号分子的细胞.靶细胞(targetcell)：受到信号分子的作用发生反应的细胞.信号转导(signaltransduction)：靶细胞依靠受体识别专一的细胞外信号分子，并把细胞外信号转变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。细胞内的信号分子经连锁级联反应，进行细胞内信号传递，引起细胞发生反应。靶细胞的受体蛋白多种多样:存在于质膜上，识别的分子是亲水性的；存在于胞质溶质中，识别的分子是疏水性的。受体蛋白分别与不同的信号分子发生结合各具有专一性。信号分子分类：1、旁分泌信号：信号分子扩散不太远，只能影响周围近邻细胞2、突触信号：神经末梢与神经元或肌肉细胞之间的连接称突触，神经末梢分泌神经递质，作用于突触后靶细胞，传递信号。3、内分泌信号：内分泌细胞分泌的信号分子称为激素，可远距离传播，散布全身。4、自分泌信号：细胞分泌的信号分子只作用于同种细胞，甚至同自身的受体结合引起反应，分泌信号分子的细胞既是信号细胞，也是靶细胞。二、靶细胞（一）靶细胞反应的特征1、专一性地识别信号细胞按发育编程，在不同的分化阶段分别对专一的信号分子识别。2、反应的差异性

一种信号分子对不同的靶细胞常有不同的效应。这是由于1）细胞表面受体组合不同，2）细胞内的装置对接收的信息在细胞内进行不同的整合和译解。（二）靶细胞中的受体种类1、细胞内受体：存在于细胞质基质或核中，如脂溶性信号分子的受体。（类固醇、维生素D）2、细胞表面受体：为跨膜整合蛋白，亲水性信号分子的受体。（神经递质、蛋白质激素、蛋白质生长因子）细胞表面受体根据传导机制不同分三类：（1）离子通道关联受体受体是多次穿膜的蛋白质，与电兴奋细胞之间突触信号快速传递有关。受体与神经递质结合后构象发生改变，通道瞬时打开或关闭，改变了质膜的离子透性，使突触后细胞发生兴奋。（2）G蛋白关联受体可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性，靶蛋白是酶或离子通道。受体与靶蛋白之间有第三种蛋白质：G蛋白—三体GTP结合调节蛋白。（3）酶关联受体受体多是一次穿膜的蛋白质，自身具酶的性质，或与酶结合在一起。多为蛋白激酶或与蛋白激酶结合在一起。被激活后，可使靶细胞中专一的一组蛋白质发生磷酸化。G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白

第二节

细胞内信号传递的基本原理一、细胞内信号传递的级联反应信号传递级联反应的概念：p3821、构成信号传递级联反应链的蛋白种类：（1）可被蛋白激酶磷酸化的蛋白；（2）在信号诱导下同GTP结合的蛋白2、参与磷酸化级联反应的蛋白激酶的种类：（1）丝氨酸/苏氨酸激酶；（2）酪氨酸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。二、细胞对细胞外的信号有不同的反应速率1、快速反应：通过磷酸化级联反应链进行，不涉及基因表达。2、慢速反应：涉及基因表达的调节。激素—受体—G蛋白—AC(adenylatecyclase,AC)—cAMP—蛋白激酶A—基因调节蛋白—基因表达。第三节G蛋白关联受体与G蛋白

一、G蛋白的结构和活性变化1、G蛋白的结构αβγ三个亚基组成，不受刺激无活性。配体+受体受体激活G蛋白+受体G蛋白激活

G蛋白α+GTP

2、GTP和GDP对G蛋白活性的影响结合GTP时处于活性状态，结合GDP时处于失活状态。激活，α亚基与βγ复合物分离，沿质膜内表面散开，分别与各自靶蛋白结合。二、G蛋白在信号转导中的功能（一）调节离子通道，如钾离子通道

乙酰胆碱+G蛋白关联受体G蛋白分解成α亚基、βγ复合物βγ复合物+K+通道蛋白

K+进入细胞α亚基（GDP）与βγ复合物重新结合成无活性的G蛋白

（二）激活AC腺苷酸环化酶（Adenylylcyclase）：是分子量为150KD的糖蛋白，跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP。许多细胞外信号分子主要通过改变AC的活性来调控cAMP的含量水平。P387三、细胞内信号传递与第二信使（一）cAMP信号传递途径1．细胞内cAMP浓度升高所起的作用：糖原降解；激活特定基因的转录。2．cAMP发生作用的过程（机制）：cAMP依赖蛋白质激酶——A激酶。cAMP­—PKA—下游蛋白的丝氨酸/苏氨酸磷酸化—激活基因调控蛋白—基因表达。cAMP信号与基因表达

（二）细胞内的钙信号传递途径

1．钙离子产生调控作用的两种基本过程：（1）钙离子—钙调素—靶蛋白（直接作用形式）（2）钙离子—钙调素—钙离子/钙调素依赖的蛋白激酶—使下游蛋白或自身磷酸化—产生生理效应（间接作用方式）。2、cAMP途径与钙离子途径之间的交互作用（1）与cAMP合成和降解有关的酶可受到钙离子/钙调素复合物的调节，反过来，PKA也影响钙通道和钙泵的活性。（2）直接受钙离子和cAMP调节的酶可相互影响。（3）PKA和钙离子/钙调素依赖的蛋白激酶(CaM-激酶)可以使同一种蛋白的不同位点发生磷酸化。（三）肌醇磷脂信号传递途径

1、IP3和DAG（DG）第二信使的产生：质膜脂双层内层的PI，有两个衍生物，PIP，PIP2

PLC-β（磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C-β)PIP2—IP3+DAG（两者均为第二信使）。在磷脂酰肌醇信号通路中，胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶C（PLC-β），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，胞外信号转换为胞内信号，这一信号系统又称为“双信使系统”（doublemessengersystem）。磷脂酰肌醇途径

2、磷脂酶C激活的信号传递途径：IP3的作用：提高胞质中Ca2+浓度DAG的作用：激活蛋白激酶C。3、激活的PKC通过两条途径促进基因转录（1）MAPK：激活基因调节蛋白（2）NF-Κb：激活基因调节蛋白的抑制蛋白第四节酶