細(xì)胞生物學(xué)第四版(13至17章)課件

細(xì)胞生物學(xué)第四版(13至17章)課件細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概述跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路基因表達(dá)調(diào)控與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)系細(xì)胞增殖、分化及凋亡過(guò)程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用細(xì)胞生物學(xué)研究方法與技術(shù)應(yīng)用目錄01細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概述細(xì)胞通過(guò)感知和響應(yīng)外部或內(nèi)部信號(hào)分子，引發(fā)一系列生物化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞生理功能和行為的機(jī)制。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)定義信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡、代謝、免疫應(yīng)答等過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是維持生命活動(dòng)正常進(jìn)行的基礎(chǔ)。重要性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)定義與重要性信號(hào)分子類(lèi)型包括激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子等多種類(lèi)型，它們通過(guò)與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合，傳遞信息并引發(fā)細(xì)胞響應(yīng)。作用方式信號(hào)分子可以通過(guò)旁分泌、自分泌或內(nèi)分泌等方式作用于靶細(xì)胞，其中旁分泌指信號(hào)分子由鄰近細(xì)胞釋放并作用于靶細(xì)胞，自分泌指信號(hào)分子由同一細(xì)胞釋放并作用于自身，內(nèi)分泌指信號(hào)分子通過(guò)血液循環(huán)等方式作用于遠(yuǎn)處靶細(xì)胞。信號(hào)分子類(lèi)型及作用方式G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)受體是一類(lèi)膜受體，與配體結(jié)合后激活G蛋白，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游效應(yīng)器的活性，如腺苷酸環(huán)化酶、磷脂酶C等。酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酶聯(lián)型受體具有酶活性，與配體結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象改變，激活或抑制下游信號(hào)通路，如酪氨酸激酶受體、絲氨酸/蘇氨酸激酶受體等。核受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)核受體是一類(lèi)位于細(xì)胞核內(nèi)的受體，與配體結(jié)合后直接調(diào)節(jié)基因表達(dá)，如類(lèi)固醇激素受體、甲狀腺激素受體等。受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑02跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制03G蛋白的激活與效應(yīng)器的調(diào)控詳細(xì)解釋G蛋白的激活過(guò)程，包括GDP/GTP交換、Gα和Gβγ亞基的分離以及它們?nèi)绾握{(diào)控下游效應(yīng)器。01G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)和功能介紹G蛋白偶聯(lián)受體的基本結(jié)構(gòu)、分類(lèi)以及在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要作用。02配體與受體的結(jié)合闡述配體如何與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，以及結(jié)合的特異性和親和力。G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)123介紹酶聯(lián)型受體的基本結(jié)構(gòu)、分類(lèi)以及在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要作用。酶聯(lián)型受體的結(jié)構(gòu)和功能闡述配體如何與酶聯(lián)型受體結(jié)合并導(dǎo)致酶的激活，包括受體二聚化、構(gòu)象改變等機(jī)制。配體與受體的結(jié)合與酶的激活詳細(xì)解釋酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)放大過(guò)程，包括磷酸化、去磷酸化等反應(yīng)，以及信號(hào)終止的機(jī)制。信號(hào)級(jí)聯(lián)放大與終止酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道型受體的結(jié)構(gòu)和功能01介紹離子通道型受體的基本結(jié)構(gòu)、分類(lèi)以及在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要作用。配體與受體的結(jié)合與離子通道的開(kāi)放02闡述配體如何與離子通道型受體結(jié)合并導(dǎo)致離子通道的開(kāi)放，包括構(gòu)象改變、門(mén)控機(jī)制等。離子流與細(xì)胞響應(yīng)03詳細(xì)解釋離子流如何影響細(xì)胞的生理功能，包括膜電位變化、細(xì)胞興奮性改變等，以及細(xì)胞對(duì)離子流變化的響應(yīng)機(jī)制。離子通道型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)03細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

cAMP-PKA通路cAMP的合成與釋放在激素等信號(hào)分子的作用下，腺苷酸環(huán)化酶被激活，催化ATP生成cAMP。cAMP的效應(yīng)器cAMP作為第二信使，與靶細(xì)胞內(nèi)的效應(yīng)器蛋白結(jié)合，如蛋白激酶A（PKA）。PKA的激活與調(diào)節(jié)cAMP與PKA的調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，導(dǎo)致催化亞基的釋放和激活?；罨腜KA可磷酸化多種底物蛋白，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝、基因表達(dá)等。鈣調(diào)蛋白的結(jié)合與激活Ca2+與鈣調(diào)蛋白（如鈣調(diào)素、鈣網(wǎng)蛋白等）結(jié)合，導(dǎo)致其構(gòu)象改變并激活。靶蛋白的磷酸化與去磷酸化活化的鈣調(diào)蛋白可催化靶蛋白的磷酸化或去磷酸化，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理功能。Ca2+的流入與釋放在細(xì)胞受到刺激時(shí)，Ca2+可從細(xì)胞外流入或從細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)釋放。Ca2+-鈣調(diào)蛋白通路在細(xì)胞受到生長(zhǎng)因子等刺激時(shí)，MAPK激酶（MAPKKK）被激活。MAPK激酶的激活MAPKKK磷酸化并激活MAPK激酶（MAPKK），進(jìn)而MAPKK磷酸化并激活MAPK。MAPK的磷酸化與激活活化的MAPK可磷酸化多種底物蛋白，包括轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞骨架蛋白等，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、凋亡等過(guò)程。MAPK的底物與效應(yīng)MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)通路04基因表達(dá)調(diào)控與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)系01轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)識(shí)別并結(jié)合特定的DNA序列，從而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNA02轉(zhuǎn)錄因子可以招募共激活因子或共抑制因子，形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，進(jìn)一步調(diào)控基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子招募共激活因子或共抑制因子03轉(zhuǎn)錄因子還可以與其他蛋白相互作用，形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，共同調(diào)控基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子與其他蛋白相互作用轉(zhuǎn)錄因子在基因表達(dá)調(diào)控中作用信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可以通過(guò)一系列的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，將細(xì)胞外的信號(hào)傳遞至細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的活性。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄因子互作信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的蛋白可以與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，共同調(diào)控基因的表達(dá)。信號(hào)分子激活轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)分子可以與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，改變其構(gòu)象或磷酸化狀態(tài)，從而激活轉(zhuǎn)錄因子的活性。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)轉(zhuǎn)錄因子活性影響表觀遺傳修飾調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)表觀遺傳修飾可以影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中蛋白的表達(dá)和活性，從而調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與表觀遺傳學(xué)互作信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和表觀遺傳學(xué)之間存在復(fù)雜的互作關(guān)系，共同調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和發(fā)育等過(guò)程。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)影響表觀遺傳修飾信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可以影響表觀遺傳修飾酶的活性，從而改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)和基因的表達(dá)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與表觀遺傳學(xué)關(guān)系05細(xì)胞增殖、分化及凋亡過(guò)程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）的激活與抑制CDKs是細(xì)胞周期調(diào)控的核心，其活性受到周期蛋白（cyclins）和CDK抑制劑（CKIs）的調(diào)節(jié)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路通過(guò)調(diào)節(jié)cyclins和CKIs的表達(dá)或活性，進(jìn)而控制CDKs的活性，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期的精確調(diào)控。生長(zhǎng)因子信號(hào)通路與細(xì)胞周期調(diào)控生長(zhǎng)因子如EGF、PDGF等通過(guò)與其受體結(jié)合，激活下游信號(hào)通路，如PI3K/Akt和MAPK通路，進(jìn)而調(diào)節(jié)cyclins和CKIs的表達(dá)，影響細(xì)胞周期的進(jìn)程。DNA損傷信號(hào)通路與細(xì)胞周期阻滯DNA損傷可激活A(yù)TM/ATR等激酶，進(jìn)而啟動(dòng)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)事件，如激活p53等轉(zhuǎn)錄因子，誘導(dǎo)p21等CKIs的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯，為DNA修復(fù)提供時(shí)間。細(xì)胞周期調(diào)控中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制010203形態(tài)發(fā)生素梯度與細(xì)胞命運(yùn)決定形態(tài)發(fā)生素是一類(lèi)能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞分化的信號(hào)分子，其濃度梯度可決定不同位置細(xì)胞的命運(yùn)。形態(tài)發(fā)生素與其受體結(jié)合后，通過(guò)激活下游信號(hào)通路，如Smad通路，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，進(jìn)而決定細(xì)胞的分化方向。Notch信號(hào)通路與細(xì)胞間相互作用Notch信號(hào)通路是一種細(xì)胞間相互作用的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，通過(guò)相鄰細(xì)胞間的Notch配體與受體相互作用，激活下游信號(hào)通路，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，影響細(xì)胞的分化。Wnt信號(hào)通路與胚胎發(fā)育Wnt信號(hào)通路在胚胎發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用，通過(guò)調(diào)節(jié)β-catenin的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，決定細(xì)胞的分化方向。同時(shí)，Wnt信號(hào)通路還與其他信號(hào)通路相互作用，共同調(diào)控胚胎發(fā)育過(guò)程。細(xì)胞分化過(guò)程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制要點(diǎn)三死亡受體介導(dǎo)的外源性凋亡途徑死亡受體是一類(lèi)能夠識(shí)別并結(jié)合凋亡配體的受體，如Fas、TNFR等。凋亡配體與死亡受體結(jié)合后，可激活下游的caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。此外，死亡受體還可通過(guò)激活NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因的表達(dá)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二線粒體介導(dǎo)的內(nèi)源性凋亡途徑線粒體在細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)揮重要作用。當(dāng)細(xì)胞受到凋亡刺激時(shí)，線粒體通透性改變，釋放細(xì)胞色素c等凋亡因子。細(xì)胞色素c與Apaf-1結(jié)合形成復(fù)合物，進(jìn)而激活caspase-9和下游的caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。凋亡抑制蛋白與細(xì)胞凋亡的調(diào)控凋亡抑制蛋白是一類(lèi)能夠抑制細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì)，如Bcl-2家族中的抗凋亡蛋白。這些蛋白可通過(guò)抑制線粒體通透性改變、抑制caspase活性等方式抑制細(xì)胞凋亡。同時(shí)，凋亡抑制蛋白的表達(dá)和活性也受到多種信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。要點(diǎn)三細(xì)胞凋亡過(guò)程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制06細(xì)胞生物學(xué)研究方法與技術(shù)應(yīng)用利用可見(jiàn)光和特殊光學(xué)技術(shù)觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，如相差顯微鏡、熒光顯微鏡等。光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡激光共聚焦顯微鏡利用電子束成像，能夠觀察細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，如透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。結(jié)合激光掃描和共聚焦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維、高分辨率的細(xì)胞成像。030201顯微鏡技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)中應(yīng)用通過(guò)基因工程手段克隆和表達(dá)特定基因，研究基因在細(xì)胞內(nèi)的功能和調(diào)控機(jī)制?；蚩寺∨c表達(dá)利用核酸雜交和測(cè)序技術(shù)，研究細(xì)胞內(nèi)基因的表達(dá)、調(diào)控和變異等。核酸雜交與測(cè)序研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)、相互作用和功能，揭示細(xì)胞生命活動(dòng)的本質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)分子生物學(xué)方法在細(xì)胞生物學(xué)中應(yīng)用基因組學(xué)轉(zhuǎn)錄組