細胞信號轉(zhuǎn)導課件

細胞信號轉(zhuǎn)導CellularSignalTransduction生物化學與分子生物學岳真細胞信號轉(zhuǎn)導CellularSignalTransduc細胞通訊（cellcommunication）是體內(nèi)一部分細胞發(fā)出信號，另一部分細胞（靶細胞）接收信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎δ茏兓倪^程。通過多種分子相互作用的一系列有序反應(yīng)、將來自細胞外的信息傳遞到細胞內(nèi)各種效應(yīng)分子的過程，稱為信號轉(zhuǎn)導（signaltransduction）。細胞通訊（cellcommunication）是體內(nèi)一部分細胞信號轉(zhuǎn)導的基本路線細胞應(yīng)答細胞信號轉(zhuǎn)導的基本路線細胞應(yīng)答

1細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制

2不同受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑1細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制2不同受體介導的信號第一節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制TheGeneralInformationofSignalTransduction第一節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制TheGeneralInfo細胞應(yīng)答反應(yīng)細胞外信號受體細胞內(nèi)多種分子的濃度、活性、位置變化細胞應(yīng)答反應(yīng)細胞外信號受體細胞內(nèi)多種分子的濃度、活性、位置變一、細胞信號轉(zhuǎn)導需要多種分子相互作用（一）細胞外信號分子—在細胞間傳遞信號1.膜表面分子每個細胞的質(zhì)膜表面都分布著眾多的蛋白、糖蛋白、糖脂分子?？勺鳛榕潴w，與相鄰靶細胞膜表面分子（受體）特異性結(jié)合，將信號傳入靶細胞內(nèi)，促使靶細胞發(fā)生各種功能需要細胞間接觸才能傳遞信號一、細胞信號轉(zhuǎn)導需要多種分子相互作用（一）細胞外信號分子—在2.化學信號分子作為游離分子在細胞間傳遞信號根據(jù)其作用距離可分為：激素、細胞因子、生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)等。一些細胞可以分泌化學物質(zhì)至細胞外，這些分子作用于靶細胞表面或細胞內(nèi)受體，調(diào)節(jié)靶細胞的功能，因而稱為化學信號分子。2.化學信號分子作為游離分子在細胞間傳遞信號根據(jù)膜表面信號內(nèi)分泌旁分泌神經(jīng)元突觸自分泌膜表面信號內(nèi)分泌旁分泌神經(jīng)元突觸自分泌根據(jù)其物理性質(zhì)分為：脂溶性信號分子和水溶性信號分子。根據(jù)其物理性質(zhì)分為：脂溶性信號分子和水溶性信號分（二）受體接收細胞外信號分子傳遞信號受體（receptor）是細胞膜上或細胞內(nèi)能識別外源化學信號并與之結(jié)合的成分，其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，個別糖脂。受體的作用：識別外源信號分子，即配體（ligand）轉(zhuǎn)換配體信號，使之成為細胞內(nèi)分子可識別的信號，并傳遞至效應(yīng)分子引起細胞應(yīng)答。

（二）受體接收細胞外信號分子傳遞信號受體（receptor）各類受體具有不同結(jié)構(gòu)和作用特點細胞內(nèi)受體其相應(yīng)的配體是脂溶性信號分子，包括位于細胞質(zhì)或細胞核內(nèi)的受體。能夠直接傳遞信號或通過特定的途徑傳遞信號一些受體作為基因表達的調(diào)控蛋白，直接調(diào)控基因的表達。另一些受體可結(jié)合細胞內(nèi)產(chǎn)生的信號分子，激活效應(yīng)分子引起細胞應(yīng)答。各類受體具有不同結(jié)構(gòu)和作用特點細胞內(nèi)受體一是特異性識別與結(jié)合細胞外信號分子。二是將細胞外信號轉(zhuǎn)換成能被細胞分子識別的信號。配體門控受體型離子通道G蛋白偶聯(lián)受體蛋白激酶偶聯(lián)受體膜表面受體膜表面信號和水溶性信號不能進入靶細胞，其受體位于靶細胞膜外表面。一是特異性識別與結(jié)合細胞外信號分子。配體門控受體型離子通道膜離子通道受體酶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體離子通道受體酶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體受體與信號分子結(jié)合的特性：高度專一性高度親和力可飽和性可逆性受體與信號分子結(jié)合的特性：高度專一性高度親和力可飽和性可逆性化學修飾調(diào)節(jié)

膜受體激素胞內(nèi)受體激素第二信使E酶含量調(diào)節(jié)激素受體示意圖細胞膜細胞核膜受體HRE胞內(nèi)受體化學修飾調(diào)節(jié)膜受體胞內(nèi)受第二信使E酶含量激素受體示意圖細胞(三)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導相關(guān)分子細胞外信號經(jīng)過受體轉(zhuǎn)換進入細胞內(nèi)，通過細胞內(nèi)一些蛋白質(zhì)和小分子活性物質(zhì)進行傳遞，這些能夠傳遞信號的分子稱為信號轉(zhuǎn)導分子（signaltransducer）1.小分子化學物質(zhì)2.酶分子3.調(diào)節(jié)蛋白(三)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導相關(guān)分子細胞外信號經(jīng)過受體轉(zhuǎn)換進入1.小分子化學物質(zhì)發(fā)現(xiàn)：腎上腺素的作用依賴于細胞產(chǎn)生一種小分子化合物環(huán)腺苷酸（cAMP），從而提出了cAMP是激素在細胞內(nèi)的第二信使這一著名的激素信號跨膜傳遞學說。環(huán)腺苷酸，環(huán)鳥苷酸cGMP，甘油二酯DAG，三磷酸肌醇IP3，Ca2+第二信使：細胞內(nèi)部的小分子，可以傳遞并放大受體與配體結(jié)合產(chǎn)生的初始信號。1.小分子化學物質(zhì)發(fā)現(xiàn)：腎上腺素的作用依賴于細胞產(chǎn)生一種小小分子細胞內(nèi)信使的特點：①在完整細胞中，該分子的濃度或分布在細胞外信號的作用下發(fā)生迅速改變；②不位于能量代謝的中心；③作為變構(gòu)效應(yīng)劑在細胞內(nèi)有特定的靶蛋白分子。小分子細胞內(nèi)信使的特點：①在完整細胞中，該分子的濃度或分布2.酶分子催化小分子信使生成和轉(zhuǎn)換的酶小分子信使：環(huán)腺苷酸，環(huán)鳥苷酸cGMP，甘油二酯DAG，三磷酸肌醇IP3，Ca2+腺苷酸環(huán)化酶(AC),鳥苷酸環(huán)化酶(GC),磷脂酶C(PLC),磷脂酶D(PLD)等2.酶分子催化小分子信使生成和轉(zhuǎn)換的酶小分子信使：環(huán)腺苷酸細胞信號轉(zhuǎn)導課件作用位點：蛋白質(zhì)中Ser,Thr,Tyr殘基。蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶（ProteinTyrosinekinase，PTK）蛋白激酶蛋白酪氨酸激酶受體（RTK）非受體型PTK

核內(nèi)PTK自身磷酸化作用位點：蛋白質(zhì)中Ser,Thr,Tyr殘基。蛋白激酶蛋3.調(diào)節(jié)蛋白信號轉(zhuǎn)導途徑中有許多信號轉(zhuǎn)導分子是沒有酶活性的蛋白質(zhì)，它們通過分子間的相互作用被激活或激活下游分子。主要包括G蛋白和接頭蛋白。3.調(diào)節(jié)蛋白信號轉(zhuǎn)導途徑中有許多信號轉(zhuǎn)導分子是沒有（1）G蛋白（GTP/GDP結(jié)合蛋白）G蛋白三聚體：α亞基、β亞基、

γ亞基。G蛋白結(jié)合GTP時為活化狀態(tài)，結(jié)合GDP時為非活化狀態(tài)。（1）G蛋白（GTP/GDP結(jié)合蛋白）G蛋白三聚體：α亞基、小G蛋白：單體，分子量21KD。它們在多種細胞信號轉(zhuǎn)導途徑中亦具有開關(guān)作用。Ras是第一個被發(fā)現(xiàn)的小G蛋白，因此這類蛋白質(zhì)被稱為Ras家族，具有GTP酶活性。小G蛋白：單體，分子量21KD。它們在多種細胞信號轉(zhuǎn)導途徑中（2）接頭蛋白可介導信號轉(zhuǎn)導分子之相互作用，通過結(jié)構(gòu)變化激活下游分子。主要結(jié)合結(jié)構(gòu)域：

SH2結(jié)構(gòu)域、SH3結(jié)構(gòu)域、PH結(jié)構(gòu)域、PTB結(jié)構(gòu)域、（2）接頭蛋白可介導信號轉(zhuǎn)導分子之相互作用，通過結(jié)構(gòu)變化激活細胞信號轉(zhuǎn)導課件(一)改變小分子的濃度和細胞內(nèi)定位而傳遞信號1.通過酶促反應(yīng)生成小分子信號二、信號轉(zhuǎn)導分子以兩種基本方式傳遞信號(一)改變小分子的濃度和細胞內(nèi)定位而傳遞信號1.通過酶促反應(yīng)2.通過離子通道發(fā)揮作用受體、蛋白激酶、IP3等信號分子可作用與鈣離子通道，使其開放，增加細胞質(zhì)中的鈣離子濃度，使鈣離子在細胞內(nèi)的濃度和分布發(fā)生變化，介導信號向下游傳遞。2.通過離子通道發(fā)揮作用受體、蛋白激酶、IP3等信號分子可作（二）上游分子變構(gòu)激活下游分子而發(fā)揮作用1.配體結(jié)合并激活受體---脂溶性激素與受體結(jié)合，DNA結(jié)合部位暴露2.酶分子共價修飾變構(gòu)激活下游分子---絲氨酸、蘇氨酸磷酸化，構(gòu)象改變，信號轉(zhuǎn)導；3.上游小分子激活下游分子---cAMP--PKA4.上游蛋白質(zhì)分子激活下游蛋白質(zhì)分子—上游分子激活后形成或暴露相互作用部分，或共價修飾后產(chǎn)生特定結(jié)合位點（二）上游分子變構(gòu)激活下游分子而發(fā)揮作用1.配體結(jié)合并激活共價修飾與級聯(lián)放大共價修飾與級聯(lián)放大第二節(jié)不同受體介導的細胞信號轉(zhuǎn)導途徑第二節(jié)不同受體介導的細胞一、細胞內(nèi)受體直接傳遞信號一、細胞內(nèi)受體直接傳遞信號二、離子通道受體通過控制離子流動而傳遞信號離子通道受體信號轉(zhuǎn)導的最終作用是導致了細胞膜電位改變，即通過將化學信號轉(zhuǎn)變成為電信號而影響細胞功能的。離子通道型受體可以是陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體；也可以是陰離子通道，如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受體。二、離子通道受體通過控制離子流動而傳遞信號離子通道受體信號轉(zhuǎn)細胞信號轉(zhuǎn)導課件三、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR），結(jié)構(gòu)上為單體蛋白，氨基端位于細胞膜外側(cè)，羧基端在細胞膜內(nèi)側(cè)，完整的肽鏈反復跨膜七次，因此又稱為七跨膜受體。三、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR是七跨膜受體（serpentinereceptor）GPCR是七跨膜受體（serpentinereceptor（一）G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑具有相同的基本模式鳥苷酸結(jié)合蛋白（guaninenucleotidebindingprotein，Gprotein）簡稱G蛋白，亦稱GTP結(jié)合蛋白，是一類信號轉(zhuǎn)導分子，在各種細胞信號轉(zhuǎn)導途徑中轉(zhuǎn)導信號給不同的效應(yīng)蛋白。G蛋白結(jié)合GTP時為活化形式，作用于下游分子使相應(yīng)信號途徑開放；當結(jié)合的GTP水解為GDP時則回到非活化狀態(tài)，使信號途徑關(guān)閉。（一）G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑具有相同的基本模式鳥苷G蛋白主要有兩大類：與7次跨膜受體結(jié)合，以α亞基（Gα）和β、γ亞基(Gβγ)三聚體的形式存在于細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。低分子量單體G蛋白（21kD）異源三聚體G蛋白：G蛋白主要有兩大類：與7次跨膜受體結(jié)合，以α亞基（介導七跨膜受體信號轉(zhuǎn)導的異源三聚體G蛋白α亞基（Gα）β、γ亞基(Gβγ)具有多個功能位點α亞基具有GTP酶活性與受體結(jié)合并受其活化調(diào)節(jié)的部位βγ亞基結(jié)合部位GDP/GTP結(jié)合部位與下游效應(yīng)分子相互作用部位主要作用是與α亞基形成復合體并定位于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)；在哺乳細胞，βγ亞基也可直接調(diào)節(jié)某些效應(yīng)蛋白。介導七跨膜受體信號轉(zhuǎn)導的異源三聚體G蛋白α亞基具有多個與受體1、配體結(jié)合并激活受體信號轉(zhuǎn)導途徑的基本模式：配體+受體＋G蛋白效應(yīng)分子第二信使靶分子生物學效應(yīng)1、配體結(jié)合并激活受體信號轉(zhuǎn)導途徑的基本模式：配體+受體＋2、G蛋白循環(huán)G蛋白通過一定的機制進行有活性和無活性狀態(tài)的連續(xù)轉(zhuǎn)換，稱為G蛋白循環(huán)。2、G蛋白循環(huán)G蛋白通過一定的機制進行有活性和無活性狀3、G蛋白激活下游效應(yīng)分子活化的G蛋白可激活其下游的效應(yīng)分子，不同的α亞基激活不同的效應(yīng)分子，如AC、PLC等效應(yīng)分子都有不同的G蛋白所激活。3、G蛋白激活下游效應(yīng)分子活化的G蛋白可激活其下游的效應(yīng)分子4、小分子信使的產(chǎn)生或分布變化5、小分子信使激活蛋白激酶6、蛋白激酶激活效應(yīng)蛋白4、小分子信使的產(chǎn)生或分布變化5、小分子信使激活蛋白激酶6、1.胰高血糖素受體通過AC-cAMP-PKA通路轉(zhuǎn)導信號1.胰高血糖素受體通過AC-cAMP-PKA通路轉(zhuǎn)導信號2.血管緊張素II受體通過PLC-IP3/DAG-PKC通路介導信號轉(zhuǎn)導血管緊張素II（AngiotensinII）受體亦屬于G蛋白偶聯(lián)受體，但是偶聯(lián)的G蛋白的亞基為q，通過PLC-IP3/DAG-PKC通路發(fā)揮效應(yīng)。2.血管緊張素II受體通過PLC-IP3/DAG-PKC細胞信號轉(zhuǎn)導課件3.PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK信號轉(zhuǎn)導通路等。3.PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK信號轉(zhuǎn)導通路等。（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信號通路開關(guān)分子蛋白激酶（proteinkinase）與蛋白磷酸酶（proteinphosphatase）催化蛋白質(zhì)的可逆性磷酸化修飾，是控制信號轉(zhuǎn)導分子活性的最主要方式。磷酸化修飾可能提高酶分子的活性，也可能降低其活性，取決于酶的構(gòu)象變化是否有利于酶的作用。蛋白質(zhì)的可逆磷酸化修飾是最重要的信號通路開關(guān)四、蛋白激酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶和蛋白酪氨酸激酶（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信號通路開關(guān)分子蛋白激酶（pro酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白催化ATP的γ-磷酸基轉(zhuǎn)移至靶蛋白的特定氨基酸殘基。酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶激酶磷酸基團的受體蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶蛋白組/賴/精氨酸激酶蛋白半胱氨酸激酶蛋白天冬氨酸/谷氨酸激酶絲氨酸/蘇氨酸羥基酪氨酸的酚羥基咪唑環(huán)，胍基，ε-氨基巰基?；鞍准っ傅姆诸惣っ噶姿峄鶊F的受體蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶絲氨酸/蘇氨蛋白質(zhì)酪氨酸激酶（ProteinTyrosinekinase，PTK）催化蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸殘基磷酸化。受體型PTK：胞內(nèi)部分含有PTK的催化結(jié)構(gòu)域；非受體型PTK

：主要作用是作為受體和效應(yīng)分子之間的信號轉(zhuǎn)導分子；核內(nèi)PTK：細胞核內(nèi)存在的PTK。蛋白質(zhì)酪氨酸激酶（ProteinTyrosinekina（二）幾種常見的蛋白激酶偶聯(lián)受體介導的信號途徑絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）屬于蛋白絲/蘇氨酸激酶類，是接收膜受體轉(zhuǎn)換與傳遞的信號并將其帶入細胞核內(nèi)的一類重要分子，在多種受體信號傳遞途徑中均具有關(guān)鍵性作用。MAPK級聯(lián)激活是多種信號通路的中心（二）幾種常見的蛋白激酶偶聯(lián)受體介導的信號途徑絲裂原激活的蛋MAPK作用機制：被激活后轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，使一些轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生磷酸化，改變細胞內(nèi)基因表達的狀態(tài)。另外，它也可以使一些其它的酶發(fā)生磷酸化使之活性發(fā)生改變。MAPK家族成員的底物大部分是轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶等。MAPK調(diào)控的生物學效應(yīng)：參與多種細胞功能的調(diào)控，尤其是在細胞增殖、分化及凋亡過程中，是多種信號轉(zhuǎn)導途徑的共同作用部位。MAPK作用機制：被激活后轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)，使一些轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生（一）Ras→MAPK途徑是EGFR的主要信號通路表皮生長因子受體（epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR）是一個典型的受體型PTK。Ras→MAPK途徑是EGFR的主要信號通路之一。（一）Ras→MAPK途徑是EGFR的主要信號通路表皮生長因表皮生長因子受體作用機制：表皮生長因子受體作用機制：

EGFR介導的信號轉(zhuǎn)導過程EGFR介導的信號轉(zhuǎn)導過程JAK-STAT通路轉(zhuǎn)導白細胞介素受體信號T細胞抗原受體、B細胞抗原受體、肥大細胞表面的IgE受體。屬于酶偶聯(lián)受體，它們自身不具備蛋白酪氨酸激酶活性；非受體型的Src家族蛋白酪氨酸激酶和ZAP70家族蛋白酪氨酸激酶是這一類受體的直接信號轉(zhuǎn)導分子。下游分子包括PLCγ、MAPK家族的活化，并有多種銜接蛋白參與。JAK-STAT通路轉(zhuǎn)導白細胞介素受體信號T細胞抗原受體、B大部分白細胞介素（interlukin,IL）受體屬于酶偶聯(lián)受體。通過JAK（JanusKinase）-STAT（signaltransducerandactivatoroftranscription）通路轉(zhuǎn)導信號。細胞內(nèi)有數(shù)種JAK和數(shù)種STAT的亞型存在，分別轉(zhuǎn)導不同的白細胞介素的信號。大部分白細胞介素（interlukin,IL）受體屬于酶偶白介素介導的信號轉(zhuǎn)導通路白介素介導的信號轉(zhuǎn)導通路轉(zhuǎn)化生長因子β（transformgrowthfactorβ,TGFβ）受體。屬于單次跨膜受體，自身具有蛋白絲氨酸激酶催化結(jié)構(gòu)域。受體活化后通過信號分子Smad介導的途徑調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，影響細胞的分化。細胞內(nèi)有數(shù)種Smad存在，參與TGFβ家族不同成員（如骨形成蛋白等）的信號轉(zhuǎn)導。轉(zhuǎn)化生長因子β（transformgrowthfactoTGF

受體介導的信號轉(zhuǎn)導通路-Smad途徑TGF受體介導的信號轉(zhuǎn)導通路-Smad途徑細胞信號轉(zhuǎn)導過程的特點和規(guī)律①對于外源信息的反應(yīng)信號的發(fā)生和終止十分迅速；②信號轉(zhuǎn)導過程是多級酶反應(yīng)，具有級聯(lián)放大效應(yīng)；③細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)通用性和特異性并存；④不同信號轉(zhuǎn)導通路之間存在廣泛的信息交流。細胞信號轉(zhuǎn)導過程的特點和規(guī)律①對于外源信息的反應(yīng)信號的發(fā)生和細胞信號轉(zhuǎn)導CellularSignalTransduction生物化學與分子生物學岳真細胞信號轉(zhuǎn)導CellularSignalTransduc細胞通訊（cellcommunication）是體內(nèi)一部分細胞發(fā)出信號，另一部分細胞（靶細胞）接收信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎δ茏兓倪^程。通過多種分子相互作用的一系列有序反應(yīng)、將來自細胞外的信息傳遞到細胞內(nèi)各種效應(yīng)分子的過程，稱為信號轉(zhuǎn)導（signaltransduction）。細胞通訊（cellcommunication）是體內(nèi)一部分細胞信號轉(zhuǎn)導的基本路線細胞應(yīng)答細胞信號轉(zhuǎn)導的基本路線細胞應(yīng)答

1細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制

2不同受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑1細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制2不同受體介導的信號第一節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制TheGeneralInformationofSignalTransduction第一節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導的分子機制TheGeneralInfo細胞應(yīng)答反應(yīng)細胞外信號受體細胞內(nèi)多種分子的濃度、活性、位置變化細胞應(yīng)答反應(yīng)細胞外信號受體細胞內(nèi)多種分子的濃度、活性、位置變一、細胞信號轉(zhuǎn)導需要多種分子相互作用（一）細胞外信號分子—在細胞間傳遞信號1.膜表面分子每個細胞的質(zhì)膜表面都分布著眾多的蛋白、糖蛋白、糖脂分子?？勺鳛榕潴w，與相鄰靶細胞膜表面分子（受體）特異性結(jié)合，將信號傳入靶細胞內(nèi)，促使靶細胞發(fā)生各種功能需要細胞間接觸才能傳遞信號一、細胞信號轉(zhuǎn)導需要多種分子相互作用（一）細胞外信號分子—在2.化學信號分子作為游離分子在細胞間傳遞信號根據(jù)其作用距離可分為：激素、細胞因子、生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)等。一些細胞可以分泌化學物質(zhì)至細胞外，這些分子作用于靶細胞表面或細胞內(nèi)受體，調(diào)節(jié)靶細胞的功能，因而稱為化學信號分子。2.化學信號分子作為游離分子在細胞間傳遞信號根據(jù)膜表面信號內(nèi)分泌旁分泌神經(jīng)元突觸自分泌膜表面信號內(nèi)分泌旁分泌神經(jīng)元突觸自分泌根據(jù)其物理性質(zhì)分為：脂溶性信號分子和水溶性信號分子。根據(jù)其物理性質(zhì)分為：脂溶性信號分子和水溶性信號分（二）受體接收細胞外信號分子傳遞信號受體（receptor）是細胞膜上或細胞內(nèi)能識別外源化學信號并與之結(jié)合的成分，其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，個別糖脂。受體的作用：識別外源信號分子，即配體（ligand）轉(zhuǎn)換配體信號，使之成為細胞內(nèi)分子可識別的信號，并傳遞至效應(yīng)分子引起細胞應(yīng)答。

（二）受體接收細胞外信號分子傳遞信號受體（receptor）各類受體具有不同結(jié)構(gòu)和作用特點細胞內(nèi)受體其相應(yīng)的配體是脂溶性信號分子，包括位于細胞質(zhì)或細胞核內(nèi)的受體。能夠直接傳遞信號或通過特定的途徑傳遞信號一些受體作為基因表達的調(diào)控蛋白，直接調(diào)控基因的表達。另一些受體可結(jié)合細胞內(nèi)產(chǎn)生的信號分子，激活效應(yīng)分子引起細胞應(yīng)答。各類受體具有不同結(jié)構(gòu)和作用特點細胞內(nèi)受體一是特異性識別與結(jié)合細胞外信號分子。二是將細胞外信號轉(zhuǎn)換成能被細胞分子識別的信號。配體門控受體型離子通道G蛋白偶聯(lián)受體蛋白激酶偶聯(lián)受體膜表面受體膜表面信號和水溶性信號不能進入靶細胞，其受體位于靶細胞膜外表面。一是特異性識別與結(jié)合細胞外信號分子。配體門控受體型離子通道膜離子通道受體酶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體離子通道受體酶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體受體與信號分子結(jié)合的特性：高度專一性高度親和力可飽和性可逆性受體與信號分子結(jié)合的特性：高度專一性高度親和力可飽和性可逆性化學修飾調(diào)節(jié)

膜受體激素胞內(nèi)受體激素第二信使E酶含量調(diào)節(jié)激素受體示意圖細胞膜細胞核膜受體HRE胞內(nèi)受體化學修飾調(diào)節(jié)膜受體胞內(nèi)受第二信使E酶含量激素受體示意圖細胞(三)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導相關(guān)分子細胞外信號經(jīng)過受體轉(zhuǎn)換進入細胞內(nèi)，通過細胞內(nèi)一些蛋白質(zhì)和小分子活性物質(zhì)進行傳遞，這些能夠傳遞信號的分子稱為信號轉(zhuǎn)導分子（signaltransducer）1.小分子化學物質(zhì)2.酶分子3.調(diào)節(jié)蛋白(三)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導相關(guān)分子細胞外信號經(jīng)過受體轉(zhuǎn)換進入1.小分子化學物質(zhì)發(fā)現(xiàn)：腎上腺素的作用依賴于細胞產(chǎn)生一種小分子化合物環(huán)腺苷酸（cAMP），從而提出了cAMP是激素在細胞內(nèi)的第二信使這一著名的激素信號跨膜傳遞學說。環(huán)腺苷酸，環(huán)鳥苷酸cGMP，甘油二酯DAG，三磷酸肌醇IP3，Ca2+第二信使：細胞內(nèi)部的小分子，可以傳遞并放大受體與配體結(jié)合產(chǎn)生的初始信號。1.小分子化學物質(zhì)發(fā)現(xiàn)：腎上腺素的作用依賴于細胞產(chǎn)生一種小小分子細胞內(nèi)信使的特點：①在完整細胞中，該分子的濃度或分布在細胞外信號的作用下發(fā)生迅速改變；②不位于能量代謝的中心；③作為變構(gòu)效應(yīng)劑在細胞內(nèi)有特定的靶蛋白分子。小分子細胞內(nèi)信使的特點：①在完整細胞中，該分子的濃度或分布2.酶分子催化小分子信使生成和轉(zhuǎn)換的酶小分子信使：環(huán)腺苷酸，環(huán)鳥苷酸cGMP，甘油二酯DAG，三磷酸肌醇IP3，Ca2+腺苷酸環(huán)化酶(AC),鳥苷酸環(huán)化酶(GC),磷脂酶C(PLC),磷脂酶D(PLD)等2.酶分子催化小分子信使生成和轉(zhuǎn)換的酶小分子信使：環(huán)腺苷酸細胞信號轉(zhuǎn)導課件作用位點：蛋白質(zhì)中Ser,Thr,Tyr殘基。蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶（ProteinTyrosinekinase，PTK）蛋白激酶蛋白酪氨酸激酶受體（RTK）非受體型PTK

核內(nèi)PTK自身磷酸化作用位點：蛋白質(zhì)中Ser,Thr,Tyr殘基。蛋白激酶蛋3.調(diào)節(jié)蛋白信號轉(zhuǎn)導途徑中有許多信號轉(zhuǎn)導分子是沒有酶活性的蛋白質(zhì)，它們通過分子間的相互作用被激活或激活下游分子。主要包括G蛋白和接頭蛋白。3.調(diào)節(jié)蛋白信號轉(zhuǎn)導途徑中有許多信號轉(zhuǎn)導分子是沒有（1）G蛋白（GTP/GDP結(jié)合蛋白）G蛋白三聚體：α亞基、β亞基、

γ亞基。G蛋白結(jié)合GTP時為活化狀態(tài)，結(jié)合GDP時為非活化狀態(tài)。（1）G蛋白（GTP/GDP結(jié)合蛋白）G蛋白三聚體：α亞基、小G蛋白：單體，分子量21KD。它們在多種細胞信號轉(zhuǎn)導途徑中亦具有開關(guān)作用。Ras是第一個被發(fā)現(xiàn)的小G蛋白，因此這類蛋白質(zhì)被稱為Ras家族，具有GTP酶活性。小G蛋白：單體，分子量21KD。它們在多種細胞信號轉(zhuǎn)導途徑中（2）接頭蛋白可介導信號轉(zhuǎn)導分子之相互作用，通過結(jié)構(gòu)變化激活下游分子。主要結(jié)合結(jié)構(gòu)域：

SH2結(jié)構(gòu)域、SH3結(jié)構(gòu)域、PH結(jié)構(gòu)域、PTB結(jié)構(gòu)域、（2）接頭蛋白可介導信號轉(zhuǎn)導分子之相互作用，通過結(jié)構(gòu)變化激活細胞信號轉(zhuǎn)導課件(一)改變小分子的濃度和細胞內(nèi)定位而傳遞信號1.通過酶促反應(yīng)生成小分子信號二、信號轉(zhuǎn)導分子以兩種基本方式傳遞信號(一)改變小分子的濃度和細胞內(nèi)定位而傳遞信號1.通過酶促反應(yīng)2.通過離子通道發(fā)揮作用受體、蛋白激酶、IP3等信號分子可作用與鈣離子通道，使其開放，增加細胞質(zhì)中的鈣離子濃度，使鈣離子在細胞內(nèi)的濃度和分布發(fā)生變化，介導信號向下游傳遞。2.通過離子通道發(fā)揮作用受體、蛋白激酶、IP3等信號分子可作（二）上游分子變構(gòu)激活下游分子而發(fā)揮作用1.配體結(jié)合并激活受體---脂溶性激素與受體結(jié)合，DNA結(jié)合部位暴露2.酶分子共價修飾變構(gòu)激活下游分子---絲氨酸、蘇氨酸磷酸化，構(gòu)象改變，信號轉(zhuǎn)導；3.上游小分子激活下游分子---cAMP--PKA4.上游蛋白質(zhì)分子激活下游蛋白質(zhì)分子—上游分子激活后形成或暴露相互作用部分，或共價修飾后產(chǎn)生特定結(jié)合位點（二）上游分子變構(gòu)激活下游分子而發(fā)揮作用1.配體結(jié)合并激活共價修飾與級聯(lián)放大共價修飾與級聯(lián)放大第二節(jié)不同受體介導的細胞信號轉(zhuǎn)導途徑第二節(jié)不同受體介導的細胞一、細胞內(nèi)受體直接傳遞信號一、細胞內(nèi)受體直接傳遞信號二、離子通道受體通過控制離子流動而傳遞信號離子通道受體信號轉(zhuǎn)導的最終作用是導致了細胞膜電位改變，即通過將化學信號轉(zhuǎn)變成為電信號而影響細胞功能的。離子通道型受體可以是陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體；也可以是陰離子通道，如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受體。二、離子通道受體通過控制離子流動而傳遞信號離子通道受體信號轉(zhuǎn)細胞信號轉(zhuǎn)導課件三、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR），結(jié)構(gòu)上為單體蛋白，氨基端位于細胞膜外側(cè)，羧基端在細胞膜內(nèi)側(cè)，完整的肽鏈反復跨膜七次，因此又稱為七跨膜受體。三、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR是七跨膜受體（serpentinereceptor）GPCR是七跨膜受體（serpentinereceptor（一）G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑具有相同的基本模式鳥苷酸結(jié)合蛋白（guaninenucleotidebindingprotein，Gprotein）簡稱G蛋白，亦稱GTP結(jié)合蛋白，是一類信號轉(zhuǎn)導分子，在各種細胞信號轉(zhuǎn)導途徑中轉(zhuǎn)導信號給不同的效應(yīng)蛋白。G蛋白結(jié)合GTP時為活化形式，作用于下游分子使相應(yīng)信號途徑開放；當結(jié)合的GTP水解為GDP時則回到非活化狀態(tài)，使信號途徑關(guān)閉。（一）G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑具有相同的基本模式鳥苷G蛋白主要有兩大類：與7次跨膜受體結(jié)合，以α亞基（Gα）和β、γ亞基(Gβγ)三聚體的形式存在于細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。低分子量單體G蛋白（21kD）異源三聚體G蛋白：G蛋白主要有兩大類：與7次跨膜受體結(jié)合，以α亞基（介導七跨膜受體信號轉(zhuǎn)導的異源三聚體G蛋白α亞基（Gα）β、γ亞基(Gβγ)具有多個功能位點α亞基具有GTP酶活性與受體結(jié)合并受其活化調(diào)節(jié)的部位βγ亞基結(jié)合部位GDP/GTP結(jié)合部位與下游效應(yīng)分子相互作用部位主要作用是與α亞基形成復合體并定位于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)；在哺乳細胞，βγ亞基也可直接調(diào)節(jié)某些效應(yīng)蛋白。介導七跨膜受體信號轉(zhuǎn)導的異源三聚體G蛋白α亞基具有多個與受體1、配體結(jié)合并激活受體信號轉(zhuǎn)導途徑的基本模式：配體+受體＋G蛋白效應(yīng)分子第二信使靶分子生物學效應(yīng)1、配體結(jié)合并激活受體信號轉(zhuǎn)導途徑的基本模式：配體+受體＋2、G蛋白循環(huán)G蛋白通過一定的機制進行有活性和無活性狀態(tài)的連續(xù)轉(zhuǎn)換，稱為G蛋白循環(huán)。2、G蛋白循環(huán)G蛋白通過一定的機制進行有活性和無活性狀3、G蛋白激活下游效應(yīng)分子活化的G蛋白可激活其下游的效應(yīng)分子，不同的α亞基激活不同的效應(yīng)分子，如AC、PLC等效應(yīng)分子都有不同的G蛋白所激活。3、G蛋白激活下游效應(yīng)分子活化的G蛋白可激活其下游的效應(yīng)分子4、小分子信使的產(chǎn)生或分布變化5、小分子信使激活蛋白激酶6、蛋白激酶激活效應(yīng)蛋白4、小分子信使的產(chǎn)生或分布變化5、小分子信使激活蛋白激酶6、1.胰高血糖素受體通過AC-cAMP-PKA通路轉(zhuǎn)導信號1.胰高血糖素受體通過AC-cAMP-PKA通路轉(zhuǎn)導信號2.血管緊張素II受體通過PLC-IP3/DAG-PKC通路介導信號轉(zhuǎn)導血管緊張素II（AngiotensinII）受體亦屬于G蛋白偶聯(lián)受體，但是偶聯(lián)的G蛋白的亞基為q，通過PLC-IP3/DAG-PKC通路發(fā)揮效應(yīng)。2.血管緊張素II受體通過PLC-IP3/DAG-PKC細胞信號轉(zhuǎn)導課件3.PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK信號轉(zhuǎn)導通路等。3.PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK信號轉(zhuǎn)導通路等。（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信號通路開關(guān)分子蛋白激酶（proteinkinase）與蛋白磷酸酶（proteinphosphatase）催化蛋白質(zhì)的可逆性磷酸化修飾，是控制信號轉(zhuǎn)導分子活性的最主要方式。磷酸化修飾可能提高酶分子的活性，也可能降低其活性，取決于酶的構(gòu)象變化是否有利于酶的作用。蛋白質(zhì)的可逆磷酸化修飾是最重要的信號通路開關(guān)四、蛋白激酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶和蛋白酪氨酸激酶（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信號通路開關(guān)分子蛋白激酶（pro酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白催化ATP的γ-磷酸基轉(zhuǎn)移至靶蛋白的特定氨基酸殘基。酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶激酶磷酸基團的受體蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶蛋白組/賴/精氨酸激酶蛋白半胱氨酸激酶蛋白天冬氨酸/谷氨酸激酶絲氨酸/蘇氨酸羥基酪氨酸的酚羥基咪唑環(huán)，胍基，ε-氨基巰基酰基蛋白激酶的分類激酶磷酸基團的受體蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶絲氨酸/蘇氨蛋白質(zhì)酪氨酸激酶（ProteinTyrosinekinase，PTK）催化蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸殘基磷酸化。受體型PTK：胞內(nèi)部分含有PTK的催化結(jié)構(gòu)域；非受體型PTK

：主要作用是作為受體和效應(yīng)分子之間