生化第十三節(jié)013

1、第十三章 細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)(chundo) Cell Communication and Signal Transduction共三十五頁(yè)第 一 節(jié) 信 號(hào) 分 子 Signal Molecules共三十五頁(yè)一、信號(hào)分子(fnz)的種類與化學(xué)本質(zhì)信號(hào)(xnho)分子（signaling molecules） ：指由特定的信號(hào)源（如信號(hào)細(xì)胞）產(chǎn)生的，可以通過(guò)擴(kuò)散或體液轉(zhuǎn)運(yùn)等方式進(jìn)行傳遞，作用于靶細(xì)胞并產(chǎn)生特異應(yīng)答的一類化學(xué)物質(zhì)。 共三十五頁(yè)（一）激素(j s)（hormone） 類固醇衍生物類， 如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素等； 氨基酸衍生物類， 如甲狀腺激素(j s)，兒茶酚胺類激素(j s)； 多肽

2、和蛋白質(zhì)類， 如胰島素、胰高血糖素、下丘腦激素、 垂體激素等； 脂肪酸衍生物類，如前列腺素。 共三十五頁(yè)（二）神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter） 有機(jī)(yuj)胺類，如乙酰膽堿、多巴胺、5-羥色胺等； 氨基酸類，如-氨基丁酸、谷氨酸等； 神經(jīng)肽類，如腦啡肽、內(nèi)啡肽、強(qiáng)啡肽等。共三十五頁(yè)（三）生長(zhǎng)因子（growth factor）由普通細(xì)胞(xbo)合成并分泌的化學(xué)信號(hào)分子，作用于鄰近的靶細(xì)胞(xbo)，調(diào)節(jié)其增殖與分化。 生長(zhǎng)因子均為多肽或蛋白質(zhì)：主要有表皮(biop)生長(zhǎng)因子（EGF）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）、血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）等。共三十五頁(yè)（四）細(xì)胞因子（cyt

3、okine）由普通細(xì)胞(xbo)合成并分泌的多肽或蛋白質(zhì)類化學(xué)信號(hào)分子。 在生理功能(gngnng)上，細(xì)胞因子與機(jī)體的防御介質(zhì)有關(guān)，主要介導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫功能(gngnng)，并刺激造血。 常見(jiàn)的細(xì)胞因子包括白介素（IL）、干擾素（IFN）、淋巴毒素（LT）、集落刺激因子（CSF）、腫瘤壞死因子（TNF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）等。 共三十五頁(yè)（五）無(wú)機(jī)物與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的無(wú)機(jī)物主要包括(boku)無(wú)機(jī)離子（如Ca2+）、氣體分子（如NO） 這些物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)濃度的改變，也可以觸發(fā)(chf)特定的生理效應(yīng)。共三十五頁(yè)二、信號(hào)分子(fnz)的傳遞方式（一）內(nèi)分泌信號(hào)(xnho)傳遞這是一種長(zhǎng)距離的

4、信號(hào)傳遞方式，絕大部分的激素通過(guò)此方式進(jìn)行傳遞。 信號(hào)分子由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞釋放后，經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至全身各處的靶細(xì)胞而發(fā)揮作用。 其作用緩慢而持久 共三十五頁(yè)（二）旁分泌信號(hào)(xnho)傳遞由信號(hào)細(xì)胞釋放的信號(hào)分子經(jīng)細(xì)胞間液擴(kuò)散后，作用于鄰近的靶細(xì)胞，其擴(kuò)散距離約為1mm，然后迅速被靶細(xì)胞吸收或被酶降解，絕大部分的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子通過(guò)此方式(fngsh)進(jìn)行傳遞。 神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)突觸間隙擴(kuò)散而作用于突觸后的靶細(xì)胞也屬于一種特殊的旁分泌傳遞方式，其作用快速而短暫。共三十五頁(yè)（三）自分泌(fnm)信號(hào)傳遞由信號(hào)細(xì)胞釋放的信號(hào)分子作用于細(xì)胞自身，稱為(chn wi)自分泌信號(hào)傳遞，許多生長(zhǎng)因子以這

5、種方式傳遞信號(hào)。 腫瘤細(xì)胞也常常產(chǎn)生和釋放過(guò)量的生長(zhǎng)因子，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞和鄰近的非腫瘤細(xì)胞無(wú)限制的增殖。共三十五頁(yè)第 二 節(jié) 受 體 （receptor） 共三十五頁(yè)一、受體的種類(zhngli)、分子結(jié)構(gòu)與功能分類(fn li)：細(xì)胞膜受體和細(xì)胞內(nèi)受體兩大類。細(xì)胞膜受體又分為跨膜離子通道型、G蛋白偶聯(lián)型和催化型三大類。細(xì)胞內(nèi)受體則位于胞漿或胞核中。信號(hào)分子進(jìn)入細(xì)胞，與靶細(xì)胞內(nèi)的受體結(jié)合而使之活化，調(diào)控特異基因的表達(dá)。共三十五頁(yè)（一）跨膜離子通道型受體此型受體通過(guò)配體的結(jié)合(jih)與否來(lái)控制通道的開(kāi)關(guān)，選擇性地允許離子進(jìn)出細(xì)胞，引起細(xì)胞內(nèi)某種離子濃度的改變，從而觸發(fā)生理效應(yīng)。共三十五頁(yè)2. G

6、 蛋白(dnbi)偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptors, GPCRs)又稱七個(gè)跨膜螺旋受體/蛇型受體(serpentine receptor) G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)矩型代表(dibio)-螺旋， N端被糖基化，C端的半胱氨酸被棕櫚酰化。目 錄共三十五頁(yè)大多數(shù)常見(jiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)受體和激素受體是屬于(shy)G蛋白偶聯(lián)型受體。共三十五頁(yè)（三）催化(cu hu)型受體此型受體由均一或非均一多肽鏈構(gòu)成的單體或寡聚體，跨膜-螺旋(luxun)區(qū)只有一段（故又稱單跨膜-螺旋(luxun)型受體）。 受體的細(xì)胞外區(qū)為配體結(jié)合區(qū)；細(xì)胞內(nèi)區(qū)則帶有受體型酪氨酸蛋白激酶（tyrosine p

7、rotein kinase，TPK）結(jié)構(gòu)域。 此型受體與配體結(jié)合后，引起受體構(gòu)象改變，激活TPK活性，催化底物蛋白Tyr殘基的磷酸化，觸發(fā)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。 胰島素受體（InsR）、表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）、血小板衍生生長(zhǎng)因子受體（PDGFR）等屬于此型受體。共三十五頁(yè)（四）胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄(zhun l)因子型受體此型受體分布于胞漿或胞核，類固醇激素、甲狀腺激素等通過(guò)(tnggu)此型受體傳遞信號(hào)。共三十五頁(yè)二、受體的作用(zuyng)特點(diǎn)（一）高度(god)的親和力（二）高度的特異性（三）可逆性（四）可飽和性（五）可調(diào)節(jié)性共三十五頁(yè)第 三 節(jié) 細(xì)胞(xbo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 Signal Tran

8、sduction Pathway共三十五頁(yè)一、膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(tjng)細(xì)胞外信號(hào)分子與靶細(xì)胞膜表面受體的結(jié)合來(lái)觸發(fā)(chf)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。 細(xì)胞外傳遞特異信號(hào)的信號(hào)分子稱為第一信使，細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的小分子物質(zhì)（如cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3）及TPK等稱為第二信使（second messenger） 共三十五頁(yè)（一）環(huán)核苷酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(tjng)以cAMP或cGMP作為第二信使，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)環(huán)核苷酸濃度的改變(gibin)來(lái)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。1cAMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 構(gòu)成cAMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)為：信號(hào)分子膜受體G蛋白ACcAMPPKA效應(yīng)蛋白（酶）生理效應(yīng)

9、。共三十五頁(yè)（1）G蛋白(dnbi)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制： G蛋白（鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白）是存在于靶細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，分子中含有GDP或GTP，通過(guò)(tnggu)GDP/GTP交換來(lái)實(shí)現(xiàn)激活與失活狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而完成信號(hào)的傳遞過(guò)程。信號(hào)分子作用于G蛋白偶聯(lián)型受體后，受體構(gòu)象發(fā)生改變，亞基與亞基解離，且亞基與GTP結(jié)合呈激活狀態(tài)，亞基參與下一步的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程（激活或抑制）。G蛋白的亞基具有GTPase的活性，將結(jié)合的GTP水解為GDP，使該亞基失活而重新與亞基結(jié)合，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)終止。共三十五頁(yè)G蛋白按照功能不同分為(fn wi)四大類，即Gs、Gi、Gq和G12。作用于腺苷酸環(huán)化酶（adenylate c

10、yclase，AC）使之激活（如s）或者抑制（如i）；有的兼有激活或抑制離子通道蛋白的作用。共三十五頁(yè)（2）AC與cAMP的生成(shn chn)： AC的主要作用是催化胞漿中的ATP生成cAMP，使胞漿中第二信使cAMP的濃度升高，從而將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)。胞漿中cAMP的濃度受AC活性和磷酸二酯酶活性的雙重調(diào)節(jié)(tioji)。該酶使cAMP水解為AMP，使胞漿中cAMP的濃度降低，從而終止信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。共三十五頁(yè)P(yáng)KA的激活(j hu)R 調(diào)節(jié)亞基 C 催化亞基目 錄（3）依賴cAMP的酶或蛋白(dnbi)及其生理作用：共三十五頁(yè)P(yáng)KA生理作用主要包括： 對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)(tioji)。 對(duì)基

11、因表達(dá)的調(diào)節(jié)。 對(duì)離子通透性的調(diào)節(jié)。 對(duì)細(xì)胞骨架蛋白功能的調(diào)節(jié)。共三十五頁(yè)2cGMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(tjng) 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（guanylate cyclase，GC）催化GTP生成第二信使cGMP為特征，即通過(guò)(tnggu)胞漿中cGMP濃度的改變來(lái)完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。 其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)包括：信號(hào)分子膜受體/ GCcGMPPKG底物蛋白（酶）生理效應(yīng)。共三十五頁(yè) 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶ATP磷酸化酶磷酸化酶ATP PPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶H2OPPiPKA抑制物a抑制物b ATP磷蛋白磷酸酶PPi腎上腺素對(duì)糖原(tn yun)代謝的影響 腎上腺素 受體 腎上腺素 受體復(fù)

12、合物激活(j hu)蛋白 激活A(yù)CATPcAMPPKA目 錄共三十五頁(yè)（二）脂類衍生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(tjng)由各種磷脂酶催化其水解后生成的若干(rugn)衍生物，常常也是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的第二信使，這些衍生物包括甘油二酯（DAG）、1,4,5-三磷酸?。↖P3）、磷脂酰肌醇-3,4-雙磷酸（PI3,4P2）、磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3等。共三十五頁(yè)共三十五頁(yè)第 四 節(jié) 細(xì)胞(xbo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué) Signal Transduction and medicine共三十五頁(yè)一、細(xì)胞(xbo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與疾病（一）細(xì)胞(xbo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與受體病（二）細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與腫瘤（三）細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與感染性疾病 （四）細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與精神疾病 共三十五頁(yè)二、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與藥物(yow)治療許多藥物可通過(guò)(tnggu)阻斷受體的作用來(lái)治療疾病，包括乙酰膽堿、腎上腺素、組胺H2受體的阻斷藥等。 有些藥物則是通過(guò)影響胞內(nèi)第二信使的濃度來(lái)治療疾病，如氨茶堿、咖啡堿等能抑制胞內(nèi)cAMP-磷酸二酯酶的活性，提高cAMP含量，引起平滑肌松弛來(lái)發(fā)揮平喘作用。共三十五頁(yè)內(nèi)容摘要第十三章。如甲狀腺激素，兒茶酚胺類激素。這些物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)濃度的改變，也可以觸發(fā)特定的生理效應(yīng)。分類：細(xì)胞膜受體和細(xì)胞內(nèi)受體兩大類。細(xì)胞膜受體又分為跨膜離子通道型、G蛋白偶聯(lián)型和催化型三大類。大多數(shù)常見(jiàn)的神經(jīng)遞