第8章细胞信号转导

第八章细胞通讯与信号传递1第一节概述几个基本概念信号传导系统及特征2一、基本概念细胞通讯及其方式信号分子与受体及分类第二信使与分子开关31.细胞的通讯与细胞识别

细胞通讯的两种方式通过细胞接触进行的通讯分泌化学信号进行的通讯4分泌化学信号进行的通讯:5●

通讯连接：间隙连接和胞间连丝●通过位于细胞表面的信号分子同靶细胞的接触。通过细胞接触进行通讯的两种情况:6细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，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。

细胞识别:信号通路（signalingpathway）:

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，这种反应系列称之为细胞信号通路。7

2.细胞的信号分子与受体

细胞的信号分子亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素…亲水性信号分子：神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数激素…气体性信号分子：一氧化氮（NO）…8信号分子的类型9

受体概念:

能够识别和选择结合信号分子并能引起一系列生物学效应的生物大分子. ◆多为糖蛋白存在部位:◆细胞表面（表面受体）◆细胞内（细胞内受体）10细胞表面受体与细胞内受体:胞外亲水性信号分子所激活胞外亲脂性信号分子所激活,为基因调控蛋白,受体超家族11受体的作用特性:◆结合特异性----与信号分子空间结构的互补◆效应特异性◆可逆性

配体与受体的结合是可逆的。123第二信使与分子开关

第二信使大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过同膜受体结合后进行信息转换，通常把细胞外的信号称为第一信使，而把细胞内最早产生的信号物质称为第二信使。目前公认的第二信息有cAMP、DG、IP3、cGMP和Ca2+。图1分子开关通过激活机制或失活机制精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的蛋白质。分两类：一类开关蛋白（switchprotein）的活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酶使之去磷酸化而关闭；另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活。图213？14分子开关分子开关15二、信号传导系统及特征16信号传导的一般过程◆信号分子的产生

信号分子◆细胞识别（Cellrecognition）

受体蛋白◆信号转导（Signaltransduction）胞内信号特定基因表达应答反应

◆细胞反应终止或降低

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细胞信号转导的特点●特异性●信号转换●逐级放大●窜扰与整合18逐级放大19细胞通讯的作用●

细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和死亡是必须的。20第二节细胞内受体介导的信号传导细胞内受体介导的信号传导NO气体分子参与的信号通路21一、通过细胞内受体介导的信号传递细胞内受体为基因调控蛋白细胞内受体的基本结构：

含三个结构域

◆C端结构域:

◆中间结构域:

◆N端结构域:22胞内受体的结构:23甾类激素介导的信号通路

初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；

次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用反应阶段：24二、

NO介导的信号通路NO很容易从制造的细胞中扩散出来并且进入到邻近的细胞。由于NO的半衰期很短(5-10秒钟)，所以它只能作用于相邻细胞。NO作用的靶酶是鸟苷环化酶，使GTP转变成cGMP。cGMP又作为新的信使分子……25第三节G-蛋白偶联受体介导的信号转导

G-蛋白偶联受体的结构与激活G-蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路

◆cAMP信号通路◆磷脂酰肌醇信号通路◆离子通道

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G蛋白及其

偶联的受体组成成分？27G蛋白：与细胞膜受体偶联的蛋白质，有三个不同的亚基组成，为异三聚体。小G蛋白：分散在细胞内有类似于G蛋白功能的单体蛋白，因分子量小而得名。如Arf、Ras等28G-蛋白结构G蛋白:三聚体GTP结合调节蛋白.◆组成:

一般由三个亚基组成,分别叫α、β、γ,β、γ两亚基通常紧密结合在一起,只有在蛋白构象改变时才分开。◆功能位点:

α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点;②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点;③腺苷酸环化酶结合位点。29G蛋白偶联的受体结构模式30

二、G蛋白偶联所介导的通路

（一）cAMP信号通路◆在该系统中,细胞外信号要被转换成第二信息cAMP引起细胞反应。概念三要点！31cAMP信号通路的组成成分：◆信号受体(Receptor)7次跨膜的膜整合蛋白。◆G-蛋白

将受体接收的信号后，G-蛋白被活化（结合GTP），进而可激活下游的效应物。

◆效应物（靶蛋白）

腺苷酸环化酶32在信号传递中，有正、负两种相辅相成的反馈机制来调控其传递！！●激活型

由激活型的信号作用于激活型的受体，经激活型的G蛋白去激活腺苷酸环化酶，从而提高cAMP的浓度引起细胞的反应。●抑制型

通过抑制型的信号分子作用于抑制型的受体，经抑制型的G蛋白去抑制腺苷酸环化酶的活性。33激活型、抑制型系统组成激活型抑制型受体激活型受体(Rs)（接受β-肾上腺素等）抑制型受体(Ri)（接受α1-肾上腺素、前列腺素、腺苷等）G-蛋白激活型的G-蛋白（Gs）抑制型G-蛋白(Gi)靶蛋白腺苷酸环化酶（C）34激活型与抑制型受体进行信号传导的效应ssii35Gs的偶联受体激活腺苷酸环化酶的模型

36蛋白激酶A的激活调节亚基催化亚基37蛋白激酶A的作用机理被激活的蛋白激酶A可以以两种方式起作用:

PKA使细胞质内靶酶磷酸化：蛋白的丝氨酸、苏氨酸残基磷酸化.

激活特定的转录调控因子.38cAMP信号通路效应ATPcAMPMg2+，orMn2+腺苷酸环化酶激活靶酶蛋白激酶A（ProteinkinaseA，PKA）级联反应？？信号的解除：环腺苷酸磷酸二酯酶5’-AMP39总结：cAMP信号途径的反应链？40（二）磷脂酰肌醇信号通路G蛋白偶联受体系统的一种。该通路也称IP3、DAG、Ca2+信号通路.组成成分：◆信号受体(Receptor)：接受的信号分子有各种激素、神经递质类和一些局部介质 ◆G-蛋白◆效应物：磷脂酶C（PLC）41磷脂酰肌醇信号通路效应G-蛋白激活磷酯酶C(PLC)PIP2IP3DAG受体42磷脂酰肌醇信号通路效应→IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应.→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化.或促Na+/H+交换使胞内pH.内源Ca2+库（内质网中的Ca2+）43磷脂肌醇信号途径44磷脂肌醇信号途径45蛋白激酶C的激活CaM◆受CaM调节的酶:腺苷酸环化