细胞的信号转导1

细胞的信号转导信号转导(signaltransduction):指在信号传递中,细胞将细胞外的信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程

完整的信号传递程序:1、合成信号分子;2、细胞释放信号分子;3、信号分子向靶细胞转运;4、信号分子与特异受体结合;5、转化为细胞内的信号,以完成其生理作用;6、终止信号分子的作用;第一节、细胞外信号一、细胞外信号的概念：

1、由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质。如：配体

2、配体的概念指细胞外的信号分子，或凡能与受体结合并产生效应的物质。

3、配体的类型：

1）水溶性配体：N递质、生长因子、肽类激素

2）脂溶性配体：甲状腺素、性激素、肾上腺激素

4、第一信使指配体，即细胞外来的信号分子。

第二节、受体

一、受体的概念：

细胞膜上或细胞内一类特殊的蛋白质，能选择性地和细胞外环境中特定的活性物质结合，从而引起细胞内的一系列效应。二、受体的类型：细胞表面受体胞内受体（胞浆和核内）1、细胞表面受体类型

1）

离子通道偶联受体：

特点：本身既有信号结合位点又是离子通道

组成：几个亚单位组成的多聚体，亚单位上配体的结合部位，中间围成离子通道，通道的“开”关受细胞外配体的调节。

2）

酶偶联受体：或称催化受体、生长因子类受体，既是受体，又是“酶”。

特点：N端细胞外区有配体结合部，C端细胞质区含特异酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性。组成：一条肽链一次跨膜的糖蛋白。

3、G蛋白偶联受体：是N递质、激素、肽类配体的受体。

1）特点：

指配体与细胞表面受体结合后激活偶联的G蛋白，活化的G蛋白再激活第二信使的酶类。通过第二信使引起生物学效应。2）组成：

由一条350-400个氨基酸残基组成的多肽链组成，具有高度的同源性和保守性。

3）G蛋白偶联受体作用特点:分布广，转导慢，敏感，灵活，类型多。

膜受体的类型:

G蛋白偶联受体:

G蛋白偶联受体的一般结构

G蛋白

（由G蛋白偶联受体介导的信号转导）

1）、G蛋白的概念：指鸟苷酸结合蛋白配体—G蛋白偶联受体—G蛋白

G蛋白:

2）、G蛋白的结构特征：

①

由α、β、γ3个不同的亚单位构成异三聚体（异聚体），β、γ二个亚单位极为相似且结合为二聚体，共同发挥作用。

②

α-亚单位上有GDP或GTP结合位点。在未受刺激状态下，α与GDP结合，无活性。一旦配体与受体结合（受刺激），α即与GTP结合并与β、γ分离，此时是功能状态，能激活效应器。当α亚单位与β、γ复合物重新结合，即信号关闭。

③

G蛋白本身的构象改变可进一步激活效应蛋白，使效应蛋白活化，并引起细胞生物学效应。

3）G蛋白类型:

①

Gs：对效应蛋白起刺激和激活作用,相应的为刺激性受体（Rs）。

②

Gi：对效应蛋白起抑制作用,相应的为抑制性受体（Ri）。

三、细胞表面受体的生物学特性（作用和特点）

1、特异性：一种受体仅识别并结合一种配体，两者之间的结合位点有互补性。2、高亲和性：即受体与配体结合力极强。

3、可饱和性：细胞表面受体数目有限，一般在103-105个/细胞，故细胞外低浓度的配体与受体结合，即可使受体处于饱和状态。

4、可逆性：激素(H)+受体(R)激素受体复合物(RH)第三节、细胞内信使概念：是指受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称为第二信使。

第二信使指第一信使与受体结合后最早产生的可将信号向下游传递的信号分子。如：cAMP、cGMP、IP3、DAG（二酯酰甘油）、Ca2+等。在多细胞动物中,众多细胞形成精密信号传递网络;●细胞信号转导配体受体(膜受体)受体(胞内受体)靶细胞一、cAMP信使体系1、环磷酸腺苷（cAMP）是最重要的胞内信使。2、cAMP是细胞膜的腺苷酸环化酶（AC）在G蛋白激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后的产物。3、AC的主要功能是催化ATP或cAMP，这一过程不仅需要经G蛋白激活，还需Mg2+、Mn2+的存在。4、作用对象：cAMP的主要作用是激活依赖cAMP的蛋白激活酶A（PKA），进而使下游信号蛋白被激活产生生物学效应。5、PKA是一种能被cAMP活化的蛋白激酶，是有催化亚基（C亚基）和调节亚基（R亚基）两部分组成的C2R2四聚体。6、PKA催化的蛋白质包括组蛋白类和核糖体蛋白类等。

cAMP信号途径（G蛋白偶联受体信号转导途径）

配体(H)+细胞膜上的受体（R）

H-R

（在ATP存在下）

复合体→膜上的AC被活化，催化ATP产生cAMP→活化蛋白激酶→引起细胞生物学效应

cAMP信号途径分两类：

①

刺激型信号途径：Rs-Gs-ACcAMP↑途径

刺激型信号作用刺激性受体（Rs）和刺激性G蛋白(Gs)，Gs刺激AC活化，使AC分解ATP，产生cAMP产生效应。②

抑制型信号途径：Ri-Gi-AC途径cAMP↓抑制型信号与细胞表面抑制型受体Ri结合,受体活化、构象改变、结合并活化抑制型G蛋白(Gi)，Gi激活以后的过程与刺激型过程正好相反，AC被抑制,ATP分解被抑制,

cAMP浓度下降,其生物学效应即受到抑制.

结论:刺激型途径：刺激型配体+Rs+Gs→AC激活→cAMP↑抑制型途径:抑制型配体+Ri+Gi→AC抑制→cAMP↓配体N递质肽类激素生长因子（第一信使）①配体产生并与靶C靠近AC②配体与受体结合激活AC受体Mg2+、ATP存在激活的AC催化ATP

③cAMP↑(第二信使)④在PKA（蛋白激酶）存在下特异性活化专业蛋白质专业化蛋白合成或糖原分解等效应蛋白，引起细胞生物学效应。

cAMP信号转导的基本过程1、第一信使产生并与靶C靠近2、配体与受体结合，激活AC系统3、在Mg2+存在下，激活的AC催化ATP生成cAMP4、cAMP浓度的变化可调节细胞所特有的代谢活动发生变化，并表现出各种生理效应。cAMP途径配体受体①受体与配体结合引起变构②受体结合Gsa结合态GTP③Gsa构象改变,GDP被GTP取代Gsa与Gβγ分离，与受体分离④Gsa与AC结合并激活AC配体与受体分离分离态⑤Gsa催化GTP水解为GDP，Gsa与AC分离，与Gβγ结合ATPcAMP+PPi二、cGMP信使体系1、环磷酸鸟苷（cGMP）是一种广泛存在于动物细胞中的胞内信使。2、cGMP是由鸟苷酸环化酶（GC）催化并水解GTP后形成。3、GC在细胞中有两种存在形式；即膜结合型GC和胞浆可溶型GC。①膜结合型GC；主要结合于细胞膜上，也可以分布于核膜、内质网、高尔基复合体和线粒体等膜结构中；其主要存在于心血管组织细胞、小肠、精子及视网膜杆状细胞中。②胞浆可溶型GC：主要游离于细胞质中；其主要分布于脑、肺、肝等组织中。4、cGMP形成后可通过激活cGMP依赖蛋白激酶G（PKG），使相应的蛋白质磷酸化，引起细胞效应。5、cGMP在脊椎动物视杆细胞中对光信号的转导起重要作用：cGMP可直接作用于Na+通道，在光信号存在下，使Na+通道关闭，引起细胞超极化，神经递质释放减少，产生视觉反应。6、cGMP的浓度和作用与cAMP相颉颃：如cAMP浓度升高，细胞内特异性蛋白质合成加快，细胞分化受到促进；而cGMP浓度升高则可加速细胞DNA复制，促进细胞分裂。三、二酯酰甘油/磷脂酰肌醇信号体系细胞外信号分子+受体通过膜上G蛋白激活磷脂酶C