细胞生物学课件

第一章緒論

細胞生物學研究的內容和現狀

細胞生物學是現代生命科學的重要基礎學科

細胞生物學的主要研究內容

當前細胞生物學研究的總趨勢與重點領域

細胞重大生命活動的相互關係

細胞學與細胞生物學發展簡史

細胞的發現

細胞學說的建立其意義

細胞學的經典時期

實驗細胞學與細胞學的分支及其發展

細胞生物學學科的形成與發展

細胞生物學的主要學術組織、學術刊物與教科書 美國科學情報研究所（ISI）1997年SCI（ScienceCitationIndex）收錄及引用論文檢索，全世界自然科學研究中論文發表最集中的三個領域分別是：

細胞信號轉導（signaltransduction）；

細胞凋亡（cellapoptosis）；

基因組與後基因組學研究（genomeandpost-genomicanalysis）。 美國國立衛生研究院（NIH）在1988年底發表的一份題為《什麽是當今科研領域的熱門話題？》（“Whatispopularinresearchtoday？”）的調查報告中指出，目前全球研究最熱門的是

三種疾病：

癌症（cancer）

心血管病（cardiovasculardiseases）

愛滋病和肝炎等傳染病

（infectiousdiseases：AIDS，hepatitis）

五大研究方向：

細胞週期調控（cellcyclecontrol）；

細胞凋亡（cellapoptosis）；

細胞衰老（cellularsenescence）；

信號轉導（signaltransduction）；

DNA的損傷與修復（DNAdamageandrepair）“細胞學說”的基本內容

認為細胞是有機體，一切動植物都是由細胞發育而來,並由細胞和細胞產物所構成；

每個細胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自己的”生命,又對與其它細胞共同組成的整體的生命有所助益；

新的細胞可以通過老的細胞繁殖產生。AlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon：Garlandpublishing，Inc.1998AlbertsBetal.

MolecuarBiologyoftheCell,3rded.NewYorkandLondon：GarlandPublishing，Inc.1994BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishingCompany.2000GeraldKarp.CellandMolecularBiology：conceptsandexperiments，2ndEdition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999LodishH.etal.MolecularCellBiology.4thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2000.第一節細胞的基本概念

細胞是生命活動的基本單位

細胞概念的一些新思考

細胞的基本共性第二節非細胞形態的生命體

—病毒及其與細胞的關係

病毒的基本知識

病毒在細胞內增殖（複製）

病毒與細胞在起源與進化中的關係第三節原核細胞與真核細胞

原核細胞（Prokaryoticcell）

真核細胞（Eukaryoticcell）

古細菌（Archaebacteria）細胞是生命活動的基本單位

一切有機體都由細胞構成，細胞是構成有機體的基本單位

細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位

細胞是有機體生長與發育的基礎

細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性

沒有細胞就沒有完整的生命細胞概念的一些新思考

細胞是多層次非線性的複雜結構體系

細胞具有高度複雜性和組織性

細胞是物質（結構）、能量與資訊過程精巧結合的綜合體

細胞完成各種化學反應；

細胞需要和利用能量；

細胞參與大量機械活動；

細胞對刺激作出反應；

細胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。

細胞能進行自我調控；

繁殖和傳留後代；細胞的基本共性

所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質構成的生物膜，即細胞膜。

所有的細胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA

作為遺傳資訊複製與轉錄的載體。

作為蛋白質合成的機器─核糖體，毫無例外地存在於一切細胞內。

所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。病毒的基本知識

病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質構 成的核酸-蛋白質複合體；根據病毒的核酸類型可以將其分為兩大類：

DNA病毒與RNA病毒

病毒的多樣性）

類病毒（viroid）——僅由感染性的RNA構成；

朊病毒（prion）——僅由感染性的蛋白質亞基構成；病毒在細胞內增殖（複製）

病毒侵入細胞，病毒核酸的侵染

病毒核酸的複製、轉錄與蛋白質的合成

病毒的裝配、成熟與釋放

病毒與細胞在起源與進化中的關係

病毒是非細胞形態的生命體，它的主要生命活動必須要在細胞內實現。病毒與細胞在起源上的關係，目前存在3種主要觀點：

生物大分子→病毒→細胞 病毒

生物大分子細胞

生物大分子→細胞→病毒原核細胞

基本特點：

遺傳的資訊量小，遺傳資訊載體僅由一個環狀DNA構成； 細胞內沒有分化為以膜為基礎的具有專門結構與功能

的細胞器和細胞核膜。主要代表：

支原體（mycoplast）——目前發現的最小最簡單的細胞；

細菌

藍藻又稱藍細菌（Cyanobacteria） 真核細胞

真核細胞的基本結構體系

細胞的大小及其分析

原核細胞與真核細胞的比較真核細胞的基本結構體系

以脂質及蛋白質成分為基礎的生物膜結構系統；

以核酸（DNA或RNA）與蛋白質為主要成分的遺傳資訊表達系統

由特異蛋白分子裝配構成的細胞骨架系統。

細胞的大小及其分析

各類細胞直徑的比較細胞和細胞組分的相對大小原核細胞與真核細胞的比較

原核細胞與真核細胞基本特徵的比較

原核細胞與真核細胞的遺傳結構裝置和基因表達的比較

植物細胞與動物細胞的比較原核細胞與真核細胞基本特徵的比較原核細胞與真核細胞的遺傳結構裝置和基因表達的比較

植物細胞與動物細胞的比較

細胞壁

液泡

葉綠體

古細菌

古細菌（archaebacteria）與真核細胞曾在進化上有過共同歷程

主要證據

進化系統樹主要證據（1）細胞壁的成分與真核細胞一樣，而非由含壁酸的肽聚糖構成，因此抑制壁酸合成的鏈黴素，抑制肽聚糖前體合成的環絲氨酸，抑制肽聚糖合成的青黴素與萬古黴素等對真細菌類有強的抑制生長作用，而對古細菌與真核細胞卻無作用。（2）DNA與基因結構：古細菌DNA中有重複序列的存在。此外，多數古核細胞的基因組中存在內含子。（3）有類核小體結構：古細菌具有組蛋白，而且能與DNA構建成類似核小體結構。（4）有類似真核細胞的核糖體：多數古細菌類的核糖體較真細菌有增大趨勢，含有60種以上蛋白，介於真核細胞（70～84）與真細菌（55）之間。抗生素同樣不能抑制古核細胞類的核糖體的蛋白質合成。（5）5SrRNA：根據對5SrRNA的分子進化分析，認為古細菌與真核生物同屬一類，而真細菌卻與之差距甚遠。5SrRNA二級結構的研究也說明很多古細菌與真核生物相似。

除上述各點外，根據DNA聚合酶分析，氨基醯tRNA合成酶的作用，起始氨基醯tRNA與肽鏈延長因數等分析，也提供了以上類似依據，說明古細菌與真核生物在進化上的關係較真細菌類更為密切。因此近年來，真核細胞起源於古細菌的觀點得到了加強。如何學習細胞生物學？抽象思維與動態觀點結構與功能統一的觀點同一性(unity)和多樣性(diversity)的問題細胞生物學的主要內容：結構與功能（動態特徵）；細胞的生命活動；實驗科學與實驗技術——細胞真知源於實驗室

——Whatweknow//Howweknow.第三章細胞生物學研究方法

細胞形態結構的觀察方法

細胞組分的分析方法

細胞培養、細胞工程與顯微操作技術第一節細胞形態結構的觀察方法

光學顯微鏡技術（lightmicroscopy）

電子顯微鏡技術

(Electromicroscopy)

掃描探針顯微鏡（ScanningProbeMicroscope）

掃描遂道顯微鏡

(scanningtunnelingmicroscope)

第二節細胞組分的分析方法

離心分離技術

細胞內核酸、蛋白質、酶、糖與脂類等的顯示方法

特異蛋白抗原的定位與定性

細胞內特異核酸的定位與定性

放射自顯影技術

定量細胞化學分析技術第三節細胞培養、細胞工程與顯微操作技術

細胞的培養

細胞工程一、光學顯微鏡技術（lightmicroscopy)

普通複式光學顯微鏡技術

螢光顯微鏡技術（FluorescenceMicroscopy）

鐳射共焦掃描顯微鏡技術（LaserConfocalMicroscopy）

相差顯微鏡（phase-contrastmicroscope）

微分干涉顯微鏡（differentialinterferencecontrastmicroscope,DIC）

錄影增差顯微鏡技術（video-enhancemicroscopy）二、電子顯微鏡技術

電子顯微鏡的基本知識

電鏡與光鏡的比較

電鏡與光鏡光路圖比較

電子顯微鏡的基本構造

主要電鏡制樣技術

負染色技術

冰凍蝕刻技術

超薄切片技術

電鏡三維重構技術

掃描電鏡（Scanningelectronmicroscope，SEM）

SPM(Scanningprobemicroscope)三、掃描遂道顯微鏡ScanningProbeMicroscope,SPM(80年代發展起來的檢測樣品微觀結構的儀器)

包括：STM、AFM、磁力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等原理：掃描探針與樣品接觸或達到很近距離時，即產生彼此間相互作用力，如量子力學中的隧道效應（隧道電流）、原子間作用力、磁力、摩擦力等，並在電腦顯示出來，從而反映出樣品表面形貌資訊、電特性或磁特性等。

裝置：掃描的壓電陶瓷，逼近裝置，電子學回饋控制系統和數據採集、處理、顯示系統。

特點：（1）可對晶體或非晶體成像，無需複雜計算，且分辨本領高。（側解析度為0.1～0.2nm，縱解析度可達0.01nm）； （2）可即時得到樣品表面三維圖象，可測量厚度資訊；（3）可在真空、大氣、液體等多種條件下工作；非破壞性測量。 （4）可連續成像，進行動態觀察

用途：納米生物學研究領域中的重要工具,在原子水準上揭示樣本表面的結構。普通複式光學顯微鏡技術

光鏡樣本製作解析度是指區分開兩個質點間的最小距離螢光顯微鏡技術（FluorescenceMicroscopy）

原理與應用

直接螢光標記技術

間接免疫螢光標記技術

在光鏡水準用於特異蛋白質等生物大分子的定性定位：如綠色螢光蛋白(GFP)的應用

鐳射共焦掃描顯微鏡技術

（LaserScanningConfocalMicroscopy）

原理

應用： 排除焦平面以外光的干擾，增強 圖像反差和提高解析度(1.4—1.7)，可重構樣品的三維結構。

相差顯微鏡（phase-contrastmicroscope）將光程差或相位差轉換成振幅差，可用於觀察活細胞

微分干涉顯微鏡（differential-interferencemicroscope） 偏振光經合成後，使樣品中厚度上的微小區別轉化成 明暗區別，增加了樣品反差且具有立體感。適於研究活細胞中較大的細胞器

錄影增差顯微鏡技術（video-enhancemicroscopy）電腦輔助的DIC顯微鏡可在高解析度下研究活 細胞中的顆粒及細胞器的運動電鏡與光鏡的比較

顯微鏡分辨本領光源透鏡真空成像原理LMTEM200nm100nm0.1nm可見光（400-700）紫外光（約200nm)電子束（0.01-0.9）玻璃透鏡玻璃透鏡電磁透鏡不要求真空不要求真空要求真空1.33x10-5～1.33x10-3Pa利用樣品對光的吸收形成明暗反差和顏色變化利用樣品對電子的散射和透射形成明暗反差電鏡與光鏡光路圖比較電子顯微鏡的基本構造主要電鏡制樣技術

超薄切片技術用於電鏡觀察的樣本製備示意圖

負染色技術（Negativestaining）與金屬投影 染色背景，襯托出樣品的精細結構

冰凍蝕刻技術（Freezeetching）（技術示意圖） 冰凍斷裂與蝕刻複型：主要用來觀察膜斷裂面的蛋白質顆粒和膜表面結構。 快速冷凍深度蝕刻技術（quickfreezedeepetching）

電鏡三維重構技術 電子顯微術、電子衍射與電腦圖象處理相結合而形成的具有重要應用前景的一門新技術。 電鏡三維重構技術與X-射線晶體衍射技術及核磁共振分析技術相結合，是當前結構生物學（StructuralBiology）

——主要研究生物大分子空間結構及其相互關係的主要實驗手段。

掃描電鏡

原理與應用：

電子“探針”掃描，激發樣品表面放出二次電子，探測器收集二次電子成象。

CO2臨界點乾燥法防止引起樣品變形的表面張力問題一、離心分離技術

用途：於分離細胞器與生物大分子及其複合物

差速離心：分離密度不同的細胞組分

密度梯度離心：精細組分或生物大分子的分離二、細胞內核酸、蛋白質、

酶、糖與脂類等的顯示方法

原理：利用一些顯色劑與所檢測物質中一些 特殊基團特異性結合的特徵，通過顯色劑在細胞中的定位及顏色的深淺來判斷某種物質在細胞中的分佈和含量。

FeulgenStaining三、特異蛋白抗原的定位與定性

免疫螢光技術： 快速、靈敏、有特異性，但其解析度有限（圖）

蛋白電泳(SDS)

與免疫印跡反應(Western-Blot)

免疫電鏡技術：

免疫鐵蛋白技術

免疫酶標技術

免疫膠體金技術

應用：通過對分泌蛋白的定位，可以確定某種蛋白的分泌動態；胞內酶的研究；膜蛋白的定位與骨架蛋白的定位等四、細胞內特異核酸的定位與定性

光鏡水準的原位雜交技術

（同位素標記或螢光素標記的探針）

電鏡水準的原位雜交技術

（生物素標記的探針與抗生物素抗體相連的膠體金標記結合）

PCR技術

五、放射自顯影技術

原理及應用：

利用同位素的放射自顯影，對細胞內生物大分子進行定性、定位與半定量研究；

實現對細胞內生物大分子進行動態和追蹤研究。

步驟：

前體物摻入細胞（標記：持續標記和脈衝標記）

———放射自顯影六．定量細胞化學分析技術

細胞顯微分光光度術（Microspectrophotometry）

利用細胞內某些物質對特異光譜的吸收，測定這些物質 （如核酸與蛋白質等）在細胞內的含量。 包括：

紫外光顯微分光光度測定法可見光顯微分光光度測定法

流式細胞儀（FlowCytometry）

主要應用：用於定量測定細胞中的DNA、RNA或某一特異蛋白的含量； 測定細胞群體中不同時相細胞的數量； 從細胞群體中分離某些特異染色的細胞； 分離DNA含量不同的中期染色體。

一、細胞的培養

動物細胞培養

類型：原代培養細胞（primaryculturecell） 繼代培養細胞（sub-culturecell）

細胞株（cellstrain）正常二倍體，接觸抑制

細胞系（cellline）亞二倍體，接觸抑制喪失

植物細胞

類型：

原生質體培養（體細胞培養）

單倍體細胞培養（花藥培養）

非細胞體系（cell-freesystem）

二、細胞工程

細胞融合（cellfusion）與細胞雜交（cellhybridization）技術

單克隆抗體（monocloneantibody）技術圖

細胞拆合與顯微操作技術

物理法結合顯微操作技術(圖1、圖2)

化學法結合離心技術

製備核體（karyoplast）和胞質體（cytoplast）。

其他技術

遺傳分析（mutant,knockout,knockin）

對細胞生命活動的研究成為當今生命科學發展的瓶頸對細胞生命活動的研究成為當今生命科學發展的瓶頸

細胞生命活動突變體分析突變體分析蛋白修飾分析基因表達多肽定性分析生物資訊學序列測定雙向電泳分析DNA分離與克隆機器人技術

(robotics)

功能基因組學蛋白質分離與製備

蛋白質組學AcomparisonofyeastcellsthatweregrowingonthevaginalepitheliumseenwithdifferenttypesofLM.a)underbright-field;b)phase-contrast;c)DICExamplesofnegtivelystainedandmetal-shadowedspecimens.Electronmicrographsofatobaccorattlevirusafternegtivestainingwithpotassiumphosphotungstate(a)orshadowcastingwithchromium(b).CaenorhabditiselegansDrosophilamelanogasterArabidopsisthalianaHela細胞（左）、CHO細胞（右）的培養第一節細胞質膜與細胞表面特化結構

細胞質膜(plasmamembrane),又稱細胞膜(cellmembrane)。細胞內膜(intracellularmembrane);生物膜(biomembrane)

細胞質膜的結構模型

膜脂——生物膜的基本組成成分

膜蛋白

確定膜蛋白方向的實驗程式

光脫色恢復技術

分子生物學技術在膜蛋白研究上的應用

生物膜結構特徵

細胞質膜的功能

膜骨架與細胞表面的特化結構第二節細胞連接

細胞連接的功能分類

封閉連接

錨定連接

通訊連接

細胞表面的粘連分子

一、胞質膜的結構模型

研究簡史

結構模型

生物膜結構結構模型

E.Gorter和F．Grendel（1925）:

“蛋白質-脂類-蛋白質”三夾板質膜結構模型

J.D.Robertson（1959年）：單位膜模型(unitmembranemodel)

S.J.Singer和G.Nicolson（1972）：生物膜的流動鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)K.Simonsetal(1997):脂筏模型（lipidraftsmodel）

FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387:569-572生物膜結構

磷脂雙分子層是組成生物膜的基本結構成分,

尚未發現膜結構中起組織作用的蛋白；

蛋白分子以不同方式鑲嵌在脂雙層分子中或結合在其表面,膜蛋白是賦予生物膜功能的主要決定者；

生物膜是磷脂雙分子層嵌有蛋白質的二維流體。“Centraldogma”ofmembranebiology膜的流動性

膜脂的流動性 膜脂的流動性主要由脂分子本身的性質決定的,脂肪酸鏈越短,不飽和程度越高,膜脂的流動性越大。溫度對膜脂的運動有明顯的影響。在細菌和動物細胞中常通過增加不飽和脂肪酸的含量來調節膜脂的相變溫度以維持膜脂的流動性。在動物細胞中，膽固醇對膜的流動性起重要的雙向調節作用。

膜蛋白的流動

螢光抗體免疫標記實驗

成斑現象(patching)或成帽現象(capping)

膜的流動性受多種因素影響；細胞骨架不但影響膜蛋白的運動，也影響其周圍的膜脂的流動。膜蛋白與膜脂分子的相互作用也是影響膜流動性的重要因素膜的不對稱性

細胞質膜各部分的名稱

膜脂與糖脂的不對稱性

糖脂僅存在於質膜的ES面，是完成其生理功能的結構基礎

膜蛋白與糖蛋白的不對稱性

膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細胞膜上都具有明確的方向性；糖蛋白糖殘基均分布在質膜的ES面(GO+3HBH4labeling)；膜蛋白的不對稱性是生物膜完成複雜的在時間與空間上有序的各種生理功能的保證。二、膜脂——生物膜的基本組成成分

成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種類型。

膜脂的４種熱運動方式

脂質體（liposome）

膜脂成分

磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）

分為二類:甘油磷脂和鞘磷脂

主要特徵：①具有一個極性頭和兩個非極性的尾(脂肪酸鏈)

（心磷脂除外）；②脂肪酸碳鏈碳原子為偶數,多數碳鏈由

16,18或20個組成；③飽和脂肪酸(如軟脂酸)及不飽和脂肪酸(如油酸)；

糖脂：糖脂普遍存在於原核和真核細胞的質膜上（5％以下）,神經細胞糖脂含量較高；

膽固醇：膽固醇存在於真核細胞膜上（30%以下），細菌質膜不含有膽固醇，但某些細菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂類。運動方式

沿膜平面的側向運動（基本運動方式）,其擴散係數為10-8cm2/s；

脂分子圍繞軸心的自旋運動；

脂分子尾部的擺動；

雙層脂分子之間的翻轉運動，發生頻率還不到脂分子側向交換頻率的10－10。但在內質網膜上,新合成的磷脂分子翻轉運動發生頻率很高。脂質體（liposome）

脂質體是根據磷脂分子可在水相中形成穩定的脂雙層膜的趨勢而製備的人工膜。

脂質體的類型。

脂質體的應用脂質體的類型(a)水溶液中的磷脂分子團；

(b)球形脂質體；

(c)平面脂質體膜；

(d）用於疾病治療的脂質體的示意圖脂質體的應用

研究膜脂與膜蛋白及其生物學性質；

脂質體中裹入DNA可用於基因轉移；

在臨床治療中,脂質體作為藥物或酶等載體三、膜蛋白

基本類型

內在膜蛋白與膜脂結合的方式

外在膜蛋白與膜脂結合的方式

去垢劑(detergent)

外在(外周)膜蛋白

(extrinsic/peripheralmembraneproteins)；

水溶性蛋白,靠離子鍵或其他弱鍵與膜內表面的蛋白質分子或脂分子極性頭部非共價結合，易分離。

內在（整合）膜蛋白

(intrinsic/integralmembraneproteins)。

水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，與膜結合緊密，需用去垢劑使膜崩解後才可分離。

脂質錨定蛋白（lipid-anchoredproteins)

通過磷脂或脂肪酸錨定，共價結合。基本類型

膜蛋白的跨膜結構域與脂雙層分子的疏水核心的相互作用。

跨膜結構域兩端攜帶正電荷的氨基酸殘基與磷脂分子帶負電的極性頭形成離子鍵，或帶負電的氨基酸殘基通過

Ca2+、Mg2+等陽離子與帶負電的磷脂極性頭相互作用。

某些膜蛋白在細胞質基質一側的半胱氨酸殘基上共價結合脂肪酸分子,插入脂雙層之間,進一步加強膜蛋白與脂雙層的結合力,還有少數蛋白與糖脂共價結合。

去垢劑是一端親水、另一端疏水的兩性小分子,是分離與研究膜蛋白的常用試劑。

離子型去垢劑(SDS)和非離子型去垢劑（TritonX-100）

SDS:CH3-(CH2)11-OSO3-Na+

CH3CH3

CH3

–C

–CH2

–C

–(O-CH2-CH2)10-OH

CH3CH3四、確定膜蛋白方向的實驗程式

胰酶消化法

同位素標記法五、光脫色恢復技術

(fluorescencerecoveryafterphotobleaching,FRAP)

研究膜蛋白或膜脂流動性的基本實驗技術之一。

程式：

根據螢光恢復的速度可推算出 膜蛋白或膜脂擴散速度。

生物膜結構的特徵

膜的流動性：生物膜的基本特徵之一,

細胞進行生命活動的必要條件。

膜的不對稱性

膜的分相現象。七、細胞質膜的功能

為細胞的生命活動提供相對穩定的內環境;

選擇性的物質運輸,包括代謝底物的輸入與代謝產物的排除,其中伴隨著能量的傳遞;

提供細胞識別位點,並完成細胞內外資訊跨膜傳遞;

為多種酶提供結合位點,使酶促反應高效而有序地進行;

介導細胞與細胞、細胞與基質之間的連接;

質膜參與形成具有不同功能的細胞表面特化結構。八、膜骨架與細胞表面的特化結構

細胞質膜常常與膜下結構(主要是細胞骨架系統)相互聯繫,

協同作用,並形成細胞表面的某些特化結構以完成特定的功能。

膜骨架

膜骨架的概念

指細胞質膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網架結構,

它參與維持細胞質膜的形狀並協助質膜完成多種生理功能。

紅細胞的生物學特性

膜骨架賦予紅細胞質膜既有很好的彈性又具有較高強度。

紅細胞質膜蛋白及膜骨架紅細胞質膜蛋白及膜骨架

紅細胞質膜蛋白的SDS

紅細胞膜骨架的結構

一、細胞連接的功能分類

封閉連接(occludingjunctions)

緊密連接(tightjunction)

錨定連接(anchoringjunctions)

通訊連接(communicatingjunctions)

間隙連接(gapjunction)；

神經細胞間的化學突觸(chemicalsynapse)；

植物細胞中的胞間連絲(plasmodesmata)。錨定連接(anchoringjunctions)

與中間纖維相關的錨定連接：

橋粒(desmosome)

半橋粒(hemidesmosome);

與肌動蛋白纖維相關的錨定連接：

粘合帶(adhesionbelt)；

粘合斑(focaladhesion)二、封閉連接

緊密連接是封閉連接的主要形式，存在於上皮細胞之間

緊密連接的結構

緊密連接的功能

形成滲漏屏障，起重要的封閉作用；

隔離作用，使游離端與基底面質膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；

支持功能

緊密連接脊線中的兩類蛋白：

封閉蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）；

claudin蛋白家族（現已發現15種以上）三、錨定連接

錨定連接在組織內分佈很廣泛,在上皮組織,心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富

錨定連接的類型、結構與功能

錨定連接的結構組成

錨定連接的類型、結構與功能

與中間纖維相連的錨定連接

橋粒:

鉚接相鄰細胞，提供細胞內中間纖維的錨定位點，形成整體網路，起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。

半橋粒:

半橋粒與橋粒形態類似,但功能和化學組成不同。它通過細胞質膜上的膜蛋白整合素將上皮細胞固著在基底膜上,

在半橋粒中，中間纖維不是穿過而是終止於半橋粒的緻密斑內。

與肌動蛋白纖維相連的錨定連接

粘合帶：

位於緊密連接下方,相鄰細胞間形成一個連續的帶狀結構。間隙約15～20nm,也稱帶狀橋粒(beltdesmosome)。

粘合斑:細胞通過肌動蛋白纖維和整連蛋白與細胞外基質之間的連接方式。

錨定連接的結構組成

●通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統或將細胞與基質相連形成一個堅挺、有序的細胞群體。錨定連接具有兩種不同形式:

與中間纖維相連的錨定連接主要包括橋粒和半橋粒；

與肌動蛋白纖維相連的錨定連接主要包括粘合帶與粘合斑。●構成錨定連接的蛋白可分成兩類:

細胞內附著蛋白(attachmentproteins),將特定的細胞骨架成分

(中間纖維或微絲)同連接複合體結合在一起

(desmoplakin)

跨膜連接的糖蛋白,其細胞內的部分與附著蛋白相連,細胞外的部分與相鄰細胞的跨膜連接糖蛋白相互作用或與胞外基質相互作用。(desmoglein,desmocollin)

四、通訊連接

間隙連接：分佈廣泛，幾乎所有的動物組織中都存在間隙連接。

神經細胞間的化學突觸

存在於可興奮細胞之間的細胞連接方式,

它通過釋放神經遞質來傳導神經衝動。

胞間連絲：高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,完成細胞間的通訊聯絡。

胞間連絲結構

胞間連絲的功能間隙連接

間隙連接結構

間隙連接的蛋白成分

間隙連接的功能及其調節機制

間隙連接的通透性是可以調節的

間隙連接結構

間隙連接處相鄰細胞質膜間的間隙為2～3nm。

連接子(connexon)是間隙連接的基本單位。每個連接子由6個connexin分子組成。連接子中心形成一個直徑約1.5nm的孔道。

連接單位由兩個連接子對接構成。間隙連接的蛋白成分

已分離20餘種構成連接子的蛋白,屬同一蛋白家族,

其分子量26—60KD不等；

連接子蛋白具有4個α-螺旋的跨膜區，是該蛋白家族最保守的區域。

連接子蛋白的一級結構都比較保守,並有相似的抗原性。

不同類型細胞表達不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調控機制有所不同。間隙連接的功能及其調節機制

間隙連接在代謝偶聯中的作用

間隙連接允許小分子代謝物和信號分子通過,是細胞間代謝偶聯的基礎

代謝偶聯現象在體外培養細胞中的證實

代謝偶聯作用在協調細胞群體的生物學功能方面起重要作用.

間隙連接在神經衝動資訊傳遞過程中的作用

電突觸(electronicjunction)快速實現細胞間信號通訊

間隙連接調節和修飾相互獨立的神經元群的行為

間隙連接在早期胚胎發育和細胞分化過程中的作用

胚胎發育中細胞間的偶聯提供信號物質的通路,從而為某一特定細胞提供它的“位置資訊”，並根據其位置影響其分化。

腫瘤細胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯接類似

“腫瘤抑制因數”。

間隙連接的通透性是可以調節的

降低胞質中的pH值和提高自由Ca2+的濃度

都可以使其通透性降低

間隙連接的通透性受兩側電壓梯度的調控及細胞外化學信號的調控胞間連絲

胞間連絲結構

相鄰細胞質膜共同構成的直徑20-40nm的管狀結構

胞間連絲的功能

實現細胞間由信號介導的物質有擇性的轉運；

實現細胞間的電傳導；

在發育過程中，胞間連絲結構的改變可以調節植物細胞間的物質運輸。五、細胞表面的粘連分子

同種類型細胞間的彼此粘連是許多組織結構的基本特徵。細胞與細胞間的粘連是由特定的細胞粘連分子所介導的。

粘連分子的特徵與類型

粘連分子均為整合膜蛋白，在胞內與細胞骨架成分相連；

多數要依賴Ca2+或Mg2+才起作用。

粘連分子類型及細胞間粘著方式

類型

粘著方式

類型

鈣粘素（Cadherins）

選擇素（Selectin）

免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF)

整合素（Integrins）

質膜整合蛋白聚糖也介導細胞間的粘著。

Cadherins：

屬同親性依賴Ca2+的細胞粘連糖蛋白，介導依賴Ca2+的細胞粘著和從ECM到細胞質傳遞信號。對胚胎發育中的細胞識別、遷移和組織分化以及成體組織器官構成具有主要作用。（30多個成員的糖蛋白家族）

E-Cadherins(epithelial),N-Cadherins(neural)，

P-Cadherins(placental)，橋粒鈣粘素。

Selectin：

屬異親性依賴於Ca2+的能與特異糖基識別並相結合的糖蛋白，其胞外部分具有凝集素樣結構域(lectin-likedomain)。主要參與白細胞與脈管內皮細胞之間的識別與粘著。

P(Platelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素和L(Leukocyte)選擇素。Ig-Superfamily，IgSF：

分子結構中具有與免疫球蛋白類似的結構域的CAM超家族。介導同親性細胞粘著或介導異親性細胞粘著,但其粘著作用不依賴Ca2+，其中N-CAMs在神經組織細胞間的粘著中起主要作用。

Integrins：

由

和

兩個亞基形成的異源二聚體糖蛋白。人體細胞中已發現16種

鏈和8種

鏈，它們相互配合形成22種不同的二聚體整合素，可與不同的配基結合，從而介導細胞與基質、細胞與細胞之間的粘著。粘著方式

細胞中主要的粘連分子家族

與細胞錨定連接相關的粘連分子

非錨定連接（nonjunctionaladhesion）的細胞粘連分子及其作用部位

細胞與細胞連接主要成員Ca2+或Mg2+依賴性胞內骨架成分與細胞連接關係鈣粘素選擇素免疫球蛋白類血細胞整合素E、N、P-

鈣粘素橋粒鈣粘素P-選擇素N-細胞粘著分子

Lb2+++-+Actin纖維中等纖維

Actin纖維粘著帶橋粒

---細胞與基質連接

整合素

質膜蛋白聚糖約20種類型

6b4Syndecans++-Actin纖維中等纖維Actin纖維粘著斑半橋粒

-

細胞中主要的粘連分子家族

細胞連接類型粘連分子胞外胞內某些結合蛋白細胞骨架類型

細胞與細胞連接橋粒

鈣粘素desmogleinsdesmocollins

相鄰細胞的鈣粘素desmoplakinsplakoglobin中等纖維粘著帶鈣粘素(E-鈣粘素)同上VinculinCatenin微絲

細胞與胞外基質連接半橋粒整合素（α6

4）胞外基質蛋白(基底膜蛋白）desmoplakin-like蛋白中等纖維粘著斑整合素

胞外基質蛋白talinvinculinα-actinin

微絲與細胞錨定連接相關的粘連分子

非錨定連接的細胞粘連分子及其作用部位（深色）

非錨定連接的細胞間粘著方式示意圖

1.鈣粘素；2.免疫球蛋白類細胞粘著分子；

3.選擇素；4.整合素；5.質膜整合蛋白聚糖第三節

細胞外被與細胞外基質

基本概念

膠原(collagen)

氨基聚糖和蛋白聚糖

層粘連蛋白和纖粘連蛋白

彈性蛋白(elastin)

植物細胞壁

一、基本概念

細胞外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)

細胞外基質(extracellularmatrix)

真核細胞的細胞外結構（extracellularstructures）二、膠原(collagen)

膠原是胞外基質最基本結構成份之一， 動物體內含量最豐富的蛋白（總量的

30％以上）。

常見的膠原類型及其在組織中的分佈

膠原及其分子結構

膠原的合成與加工

膠原的功能

三、氨基聚糖和蛋白聚糖

氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAGs)

蛋白聚糖(proteoglycan)四、層粘連蛋白和纖粘連蛋白

層粘連蛋白(laminin)

纖粘連蛋白(fibronectin)五、彈性蛋白(elastin)

彈性蛋白是彈性纖維的主要成分；主要存在於脈管壁及肺。

彈性纖維與膠原纖維共同存在,分別賦予組織以彈性及抗張性。

彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有兩個明顯的特徵:

構象呈無規則捲曲狀態;

通過Lys殘基相互交連成網狀結構。六、植物細胞壁

植物細胞壁的組成

植物細胞壁的功能

增加細胞強度，提供支持功能；

資訊儲存庫的功能：產生多種寡糖素作為信號物質，或抵抗病、蟲害，或作為細胞生長和發育的信號物質。

細胞外基質(extracellularmatrix)

結構組成：指分佈於細胞外空間,由細胞分泌的蛋白和多糖所構成的網路結構

主要功能：

構成支持細胞的框架，負責組織的構建；

胞外基質三維結構及成份的變化,改變細 胞微環境從而對細胞形態、生長、分裂、 分化和凋亡起重要的調控作用。

胞外基質的信號功能細胞外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)

結構組成：指細胞質膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質，實際指細胞表面與質膜中的蛋白或脂類分子共價結合的寡糖鏈。

功能： 不僅對膜蛋白起保護作用,而且在細胞識別中起重要作用。真核細胞的細胞外結構（extracellularstructures）

生物種類細胞外結構結構纖維水化基質組分粘連分子動物細胞植物細胞細胞外基質細胞壁膠原彈性蛋白纖維素蛋白聚糖半纖維素伸展蛋白纖粘連蛋白層粘連蛋白果膠質常見的膠原類型及其在組織中的分佈

膠原是細胞外基質中最主要的水不溶性纖維蛋白；

Ⅰ～Ⅲ型膠原含量最豐富,形成類似的纖維結構；但並非所有膠原都形成纖維；

Ⅰ型膠原纖維束,主要分佈於皮膚、肌腱、韌帶及骨中,具有很強的抗張強度;

Ⅱ型膠原主要存在於軟骨中;

Ⅲ型膠原形成微細的原纖維網,廣泛分佈於 伸展性的組織,如疏鬆結締組織;

Ⅳ型膠原形成二維網格樣結構,是基膜的主要成分及支架。膠原及其分子結構

膠原纖維的基本結構單位是原膠原；

原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結構；

原膠原肽鏈具有Gly-x-y重複序列，對膠原纖維的高級結構的形成是重要的；

在膠原纖維內部,原膠原蛋白分子呈1/4交替平行排列,形成週期性橫紋。膠原的合成與加工

前體

肽鏈在粗面內質網合成，並形成前原膠原 (preprocollagen)；

前原膠原(preprocollagen)是原膠原的前體和分泌形式，

在粗面內質網合成、加工與組裝，經高爾基體分泌；

前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶作用,分別切去N-末端前肽及C-末端前肽,成為原膠原（procollagen）；

原膠原進而聚合裝配成膠原原纖維（collagenfibril）和膠原纖維（collagenfiber）。

膠原的功能

膠原在胞外基質中含量最高,剛性及抗張力強度最大,構成細胞外基質的骨架結構,細胞外基質中的其它組分通過與膠原結合形成結構與功能的複合體

在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式,以適應特定功能的需要；

膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質信號傳遞的調控網路中。氨基聚糖

氨基聚糖是由重複的二糖單位構成的長鏈多糖

二糖單位之一是氨基己糖

(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)+糖醛酸;

氨基聚糖:透明質酸、4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙醯肝素、肝素和硫酸角質素等。

透明質酸(hyaluronicacid)及其生物學功能

透明質酸是增殖細胞和遷移細胞的胞外基質主要成分,也是蛋白聚糖的主要結構組分

透明質酸在結締組織中起強化、彈性和潤滑作用

透明質酸使細胞保持彼此分離,使細胞易於運動遷移和增殖並阻止細胞分化蛋白聚糖

蛋白聚糖見於所有結締組織和細胞外基質及許多細胞表面

蛋白聚糖由氨基聚糖與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘基共價連接形成的巨分子

若干蛋白聚糖單體借連接蛋白以非共價鍵與透明質酸結合形成多聚體

蛋白聚糖的特性與功能

顯著特點是多態性：不同的核心蛋白,不同的氨基聚糖；

軟骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一,賦予軟骨以凝膠樣特性和抗變形能力；

蛋白聚糖可視為細胞外的激素富集與儲存庫，可與多種生長因數結合，完成信號的傳導。層粘連蛋白(laminin)

層粘連蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,動物胚胎及成體組織的基膜的主要結構組分之一；

層粘連蛋白的結構由一條重鏈和兩條輕鏈構成

細胞通過層粘連蛋白錨定於基膜上；

層粘連蛋白中至少存在兩個不同的受體結合部位：

與Ⅳ型膠原的結合部位；

與細胞質膜上的整合素結合的

Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。

層粘連蛋白在胚胎發育及組織分化中具有重要作用；層粘連蛋白也與腫瘤細胞的轉移有關。纖粘連蛋白(fibronectin)

纖粘連蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）

纖粘連蛋白分型：

纖粘連蛋白的主要功能：

介導細胞粘著，進而調節細胞的形狀和細胞骨 架的組織,促進細胞鋪展；

在胚胎發生過程中,纖粘連蛋白對於許多類型細胞的遷移和分化是必須的；

在創傷修復中,纖粘連蛋白促進巨噬細胞和其他免疫細胞遷移到受損部位；

在血凝塊形成中,纖粘連蛋白促進血小板附著於血管受損部位。

血漿纖粘連蛋白是二聚體,由兩條相似的A鏈及鏈組成,整個分子呈V形。

細胞纖粘連蛋白是多聚體。

纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達產物,每個亞單位由數個結構域構成，RGD三肽序列是為細胞識別的最小結構單位

纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成員之一,在其細胞外功能區有與RGD高親和性結合部位。植物細胞壁的組成

纖維素分子

纖維素微原纖維（microfibril）,

為細胞壁提供了抗張強度

半纖維素（hemicellulose）:木糖、半乳糖和葡萄糖等組成的高度分支的多糖

介導微原纖維連接彼此連接或介導微原纖維與其它基質成分（果膠質）連接

果膠質（pectin）：含有大量攜帶負電荷的糖，結合

Ca2+等陽離子,被高度水化形成凝膠

果膠質與半纖維素橫向連接,參與細胞壁複雜網架的形成。

伸展蛋白(extensin)：糖蛋白,在初生壁中含量可多達15％，糖的總量約占65％。

木質素(lignin)：由酚殘基形成的水不溶性多聚體。

參與次生壁形成,並以共價鍵與細胞壁多糖交聯,大大增加了細胞壁的強度與抗降解膀胱上皮細胞表面的糖被，釕紅染色的電鏡超薄切片 （梁鳳霞，丁明孝）

（a）膠原纖維的分子結構與形成過程(Ⅰ～Ⅶ)；（b）膠原纖維的電鏡照片

第一節物質的跨膜運輸 ●被動運輸（passivetransport） ●主動運輸（activetransport） ●胞吞作用（endocytosis）與胞吐作用（exocytosis）物質的跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎之一。

第二節細胞通訊與信號傳遞

●細胞通訊與細胞識別

●細胞的信號分子與受體

●通過細胞內受體介導的信號傳遞

●通過細胞表面受體介導的信號跨膜傳遞

●由細胞表面整合蛋白介導的信號傳遞

●細胞信號傳遞的基本特徵與蛋白激酶的網路整合資訊被動運輸（passivetransport）

特點：運輸方向、跨膜動力、能量消耗、膜轉運蛋白

類型：簡單擴散（simplediffusion）、協助擴散（facilitateddiffusion）

膜轉運蛋白：

載體蛋白（carrierproteins）——通透酶（permease）性質； 介導被動運輸與主動運輸。

通道蛋白（channelproteins）——具有離子選擇性，轉運速率高； 離子通道是門控的；只介導被動運輸

類型：電壓門通道（voltage-gatedchannel） 配體門通道（ligand-gatedchannel）

壓力啟動通道（stress-activatedchannel）

主動運輸（activetransport）●特點：運輸方向、能量消耗、膜轉運蛋白

被動與主動運輸的比較

●類型：三種基本類型

由ATP直接提供能量的主動運輸—

鈉鉀泵（結構與機制）

鈣泵（Ca2+-ATP酶）

質子泵：P-型質子泵、V-型質子泵、H+-ATP酶

協同運輸（cotransport） 由Na+-K+泵（或H+-泵）與載體蛋白協同作用， 靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式

物質的跨膜轉運與膜電位

胞吞作用（endocytosis）

与胞吐作用（exocytosis）

作用：完成大分子與顆粒性物質的跨膜 運輸，又稱膜泡運輸或批量運輸 （bulktransport）。屬於主動運輸。

●胞吞作用

●胞吐作用胞吞作用

●胞飲作用（pinocytosis）與吞噬作用（phagocytosis）。 胞飲作用與吞噬作用主要有三點區別●受體介導的內吞作用及包被的組裝●胞內體（endosome）及其分選作用

胞吐作用 ●組成型的外排途徑（constitutiveexocytosispathway） 所有真核細胞連續分泌過程用於質膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基質組分、營養或信號分子）

defaultpathway：除某些有特殊標誌的駐留蛋白和調節型分泌泡外，其餘蛋白的轉運途徑：粗面內質網→高爾基體→分泌泡→細胞表面 ●調節型外排途徑（regulatedexocytosispathway） 特化的分泌細胞 儲存——刺激——釋放 產生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分選機制，分選信號存在於蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類蛋白來決定 ●膜流：動態過程對質膜更新和維持細胞的生存與生長是必要的 ●囊泡與靶膜的識別與融合

細胞通訊與細胞識別●細胞通訊（cellcommunication）●細胞識別（cellrecognition）細胞通訊（cellcommunication）

一個細胞發出的資訊通過介質傳遞到另一個細胞產生相應的反應。細胞間的通訊對於多細胞生物體的發生和組織的構建，協調細胞的功能，控制細胞的生長、分裂、分化和凋亡是必須的。

●細胞通訊方式：

分泌化學信號進行通訊

內分泌（endocrine）

旁分泌（paracrine）

自分泌（autocrine）

化學突觸（chemicalsynapse）

接觸性依賴的通訊 細胞間直接接觸，信號分子與受體都是細胞的跨膜蛋白

間隙連接實現代謝偶聯或電偶聯細胞識別（cellrecognition）●概念： 細胞通過其表面的受體與胞外信號物質分子（配體）選擇性地相互作用，進而導致胞內一系列生理生化變化，最終表現為細胞整體的生物學效應的過程。●信號通路（signalingpathway） 細胞識別是通過各種不同的信號通路實現的。 細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉導為胞內信號，最終調節特定基因的表達，引起細胞的應答反應，這種反應系列稱之為細胞信號通路。細胞的信號分子與受體

●信號分子（signalmolecule）

親脂性信號分子

親水性信號分子

氣體性信號分子(NO)

●受體（receptor）多為糖蛋白

●第二信使（secondmessenger）

●

分子開關（molecularswitches）

細胞內受體:為胞外親脂性信號分子所啟動

激素啟動的基因調控蛋白（胞內受體超家族）

細胞表面受體:為胞外親水性信號分子所啟動

細胞表面受體分屬三大家族：

離子通道偶聯的受體（ion-channel-linkedreceptor）

G-蛋白偶聯的受體（G-protein-linkedreceptor）

酶偶連的受體（enzyme-linkedreceptor）

受體的功能：

介導物質跨膜運輸(受體介導的內吞作用)

信號轉導：受體的啟動（activation）（級聯反應）；受體失敏（desensitization）關閉反應、減量調節（down-regulation）降低反應。通過細胞內受體介導的信號傳遞

●

甾類激素介導的信號通路

兩步反應階段：

初級反應階段：直接活化少數特殊基因轉錄的，發生迅速；

次級反應：初級反應產物再活化其他基因產生延遲的放大作用。●一氧化氮介導的信號通路通過細胞表面受體介導的信號跨膜傳遞

●離子通道偶聯的受體介導的信號跨膜傳遞

●

G-蛋白偶聯的受體介導的信號跨膜傳遞

●細胞表面其他與酶偶聯的受體離子通道偶聯的受體介導的信號跨膜傳遞

信號途徑

特點：

受體/離子通道複合體，四次/六次跨膜蛋白

跨膜信號轉導無需中間步驟

主要存在於神經細胞或其他可興奮細胞間的突觸信號傳遞

有選擇性：配體的特異性選擇和運輸離子的選擇性G-蛋白偶聯的受體介導的信號跨膜傳遞●

cAMP信號通路●磷脂醯肌醇信號通路

受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路

細胞表面其他與酶偶聯的受體

受體絲氨酸/蘇氨酸激酶

受體酪氨酸磷酸酯酶

受體鳥苷酸環化酶（ANPs-signals）

酪氨酸蛋白激酶聯繫的受體

兩大家族：

一是與Src蛋白家族相聯系的受體；

二是與Janus激酶家族聯繫的受體。信號轉導子和轉錄啟動子（signaltransducerandactvatoroftranscription，STAT）與JAK-STAT途徑。

cAMP信號通路

反應鏈：激素→G-蛋白偶聯受體→G-蛋白→腺苷酸環化酶→cAMP→ cAMP依賴的蛋白激酶A→基因調控蛋白→基因轉錄

組分及其分析

G-蛋白偶聯受體

G-蛋白活化與調節效應酶——腺苷酸環化酶

GPLR的失敏（desensitization）與減量調節

細菌毒素對G蛋白的修飾作用

GPLR的失敏：例：腎上腺素受體被啟動後，10-15秒cAMP驟增，然後在不到1min內反應速降，以至消失。

受體活性快速喪失（速發相）失敏（desensitization）；

機制：受體磷酸化受體與Gs解偶聯，cAMP反應停止並被PDE降解。

兩種Ser/Thr磷酸化激酶：

PKA和腎上腺素受體激酶（ARK），負責受體磷酸化；

胞內協作因數撲獲蛋白（arrestin）結合磷酸化的受體，抑制其功能活性（arrestin已克隆、定位11q13）。

反應減弱（遲發相）減量調節（down-regulation）

機制：受體-配體複合物內吞，導致表面受體數量減少，發現

arrestin可直接與Clathrin結合，在內吞中起adeptors作用；

受體減量調節與內吞後受體的分選有關。磷脂醯肌醇信號通路

“雙信使系統”反應鏈：胞外信號分子→G-蛋白偶聯受體→G-蛋白→

→IP3→胞內Ca2+濃度升高→Ca2+結合蛋白(CaM)→細胞反應（P42表）磷脂酶C(PLC)→→DG→啟動PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內pH

→P化級聯反應或調控基因表達DG終止途徑：DG激酶P化————————磷脂酸

DG酯酶水解但脂醯甘油

→二磷酸酯醯肌醇PIP2受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路

受體酪氨酸激酶（receptortyrosinekinases，RTKs） 包括6個亞族

信號轉導：配體→受體→受體二聚化→受體的自磷酸化→ 啟動RTK→胞內信號蛋白→啟動信號傳導

RTK-Ras信號通路： 配體→RTK→adaptor←GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進入細胞核→其他激酶或基因調控蛋白 （轉錄因數）的磷酸化修鈽。

G蛋白偶聯受體介導的MAPK的啟動

RTKs的失敏（desensitization）G蛋白偶聯受體介導的MAPK的啟動

MAPK（Mitogen-activatedproteinkinase）又稱ERK（extracelularsignal-regulatedkinase）真核細胞廣泛存在的Ser/Thr蛋白激酶。

MAPK的底物：膜蛋白（受體、酶）、胞漿蛋白、核骨架蛋白、及多種核內或胞漿內的轉錄調控因數在細胞增殖和分化中具有重要調控作用。

PTX敏感性G蛋白（Gi，Go）的亞基依賴於Ras啟動MAPK，具體機制還有待深入研究；

PKC、PLC與G蛋白偶聯受體介導的MAPK啟動

PKC和PLC參與G蛋白偶聯受體啟動MAPK：

G蛋白偶聯受體啟動G蛋白；

G蛋白亞基或亞基啟動PLC，促進膜磷脂代謝；

磷脂代謝產物（DAG+IP3）啟動PKC；

PKC

通過Ras

或Raf啟動MAPK；

由於PKC對鈣的依賴性不同，所以G蛋白偶聯受體–MAPK途徑對鈣要求不同；

PKA對G蛋白偶聯受體–MAPK途徑的負調控

迄今未發現和製備出MAPK組成型突變（dominantnegativemutant），提示細胞難於忍受MAPK的持續啟動（MAPK的去活是細胞維持正常生長代謝所必須）。主要機制：特異性的Tyr/Thr磷脂酶可選擇性地使MAPK去磷酸化，關閉MAPK信號。

cAMP

，MAPK

；cAMP直接啟動cAMP依賴的PKA；PKA可能通過RTK或通過抑