細(xì)胞間信息傳遞

關(guān)于細(xì)胞間信息傳遞概述單細(xì)胞生物

——直接作出反應(yīng)多細(xì)胞生物

——通過細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動(dòng)。外界環(huán)境變化時(shí)第2頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的一般步驟特定的細(xì)胞釋放信息物質(zhì)信息物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散或血循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞與靶細(xì)胞的受體特異性結(jié)合激活特定的信號(hào)放大系統(tǒng)靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)第3頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第一節(jié)

信號(hào)分子SignalMolecules第4頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、信號(hào)分子的含義信號(hào)分子：凡由細(xì)胞合成并能傳遞信息的一類化學(xué)物質(zhì)

信號(hào)分子細(xì)胞間信息物質(zhì)（第一信使）細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)（第二信使）第5頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、信號(hào)分子的化學(xué)特點(diǎn)

蛋白質(zhì)/多肽類：如生長(zhǎng)因子、胰島素、多肽激素等。親水性，需與膜受體結(jié)合發(fā)揮作用。

脂類化合物：如類固醇激素、脂類衍生物等。親脂性，可穿過細(xì)胞膜，在細(xì)胞內(nèi)與受體形成復(fù)合物。

氨基酸類及氨基酸衍生物：如谷氨酸、

-氨基丁酸、腎上腺素等。

其他化合物或小分子：如cAMP、Ca2+

、氣體分子NO等。第6頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、信號(hào)分子的作用特點(diǎn)及分類（一）細(xì)胞間信息物質(zhì)由細(xì)胞分泌的調(diào)節(jié)靶細(xì)胞生命活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)，又稱作第一信使(firstmessenger)。

按作用方式不同可分為4種類型：1、內(nèi)分泌信號(hào)2、旁分泌信號(hào)3、突觸傳遞信號(hào)4、自分泌信號(hào)第7頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天內(nèi)分泌信號(hào)(endocrinesignal)

即激素特點(diǎn)低濃度：由特殊的內(nèi)分泌細(xì)胞分泌；全身性：通過血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞；長(zhǎng)時(shí)效：大多數(shù)作用時(shí)間較長(zhǎng)。

例如胰島素、甲狀腺素、腎上腺素等第8頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.旁分泌信號(hào)

(paracrinesignal)

即局部化學(xué)介質(zhì)特點(diǎn)由體內(nèi)某些普通細(xì)胞分泌；不進(jìn)入血循環(huán)，通過擴(kuò)散作用到達(dá)附近的靶細(xì)胞；一般作用時(shí)間較短。例如生長(zhǎng)因子、前列腺素等。第9頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天特點(diǎn)由神經(jīng)元細(xì)胞分泌；通過突觸間隙到達(dá)下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞；作用時(shí)間較短。例如乙酰膽堿、去甲腎上腺素等3.突觸傳遞信號(hào)(synapticsignal)

即神經(jīng)遞質(zhì)第10頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天特點(diǎn)對(duì)同種細(xì)胞或分泌細(xì)胞自身起調(diào)節(jié)作用4.自分泌信號(hào)

(autocrinesignal)

例如一些癌基因表達(dá)產(chǎn)物第11頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天4種不同類型的細(xì)胞間信息物質(zhì)第12頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（二）細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)

在細(xì)胞內(nèi)傳遞調(diào)控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì),又稱第二信使（secondarymessenger)

。如：無機(jī)離子：如

Ca2+

脂類衍生物：如DAG、Cer糖類衍生物：如IP3核苷酸：如cAMP、cGMP第13頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第二節(jié)

受體Receptor第14頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子，細(xì)胞間信息物質(zhì)就是最常見的配體。受體（receptor）:指細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能夠被配體（如神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子）所識(shí)別，并與之結(jié)合而產(chǎn)生生物效應(yīng)的的特殊蛋白質(zhì)，個(gè)別是糖脂。配體（ligand）:一、受體的概念第15頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

高度特異性

高度親和力

可飽和性配體濃度受體飽和度（％）配體－受體結(jié)合曲線二、信號(hào)分子與受體結(jié)合的特點(diǎn)

可逆性

可調(diào)節(jié)性第16頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天膜受體離子通道受體G蛋白偶聯(lián)受體酪氨酸蛋白激酶受體胞內(nèi)受體三、受體的結(jié)構(gòu)和功能

受體的分類：DNA結(jié)合蛋白第17頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天存在于細(xì)胞質(zhì)膜上的受體，絕大部分是鑲嵌糖蛋白。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換信號(hào)的方式又分為三大類：離子通道受體、G蛋白偶聯(lián)受體、酪氨酸蛋白激酶受體。（一）膜受體(membranereceptor)第18頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天膜受體的3種類型第19頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.離子通道型受體乙酰膽堿受體結(jié)構(gòu)乙酰膽堿受體作用模式第20頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.G

蛋白偶聯(lián)受體(G-proteincoupledreceptors,GPCRs)，又稱七個(gè)跨膜

螺旋受體/蛇型受體

G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)G蛋白配體第21頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天※G蛋白(guanylatebindingprotein)即鳥苷酸結(jié)合蛋白，是一類能和GTP或GDP相結(jié)合、位于細(xì)胞膜胞漿面的外周蛋白，由、、3個(gè)亞基組成。G蛋白有2種構(gòu)象：非活化型和活化型第22頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天G蛋白活化型與非活化型的互變

第23頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天RＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸環(huán)化酶ACATPcAMPG蛋白偶聯(lián)受體作用模式第24頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ｇ蛋白的種類(PLC)第25頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天與配體結(jié)合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰島素受體

insulinreceptor,IR

表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGF-R)。與配體結(jié)合后，可與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)而表現(xiàn)出酶活性，如生長(zhǎng)激素受體、干擾素受體。

非酪氨酸蛋白激酶受體型（酶偶聯(lián)型受體）

酪氨酸蛋白激酶受體型（催化型受體）3.酪氨酸激酶受體（單個(gè)跨膜

螺旋受體）第26頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天酪氨酸蛋白激酶受體的主要類型

EGF:表皮生長(zhǎng)因子IGF:胰島素樣生長(zhǎng)因子PDGF:血小板衍生生長(zhǎng)因子第27頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天受體的結(jié)構(gòu)：（二）胞內(nèi)受體(intracellularreceptor)

高度可變區(qū)位于N端，具有轉(zhuǎn)錄活性DNA結(jié)合區(qū)含有鋅指結(jié)構(gòu)激素結(jié)合區(qū)位于C端，結(jié)合激素、熱休克蛋白，使受體二聚化，激活轉(zhuǎn)錄鉸鏈區(qū)位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中的受體，全部為DNA結(jié)合蛋白（即轉(zhuǎn)錄因子）。位于DNA結(jié)合區(qū)和激素結(jié)合區(qū)之間第28頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天胞內(nèi)受體結(jié)構(gòu)示意圖第29頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天胞內(nèi)受體的功能域第30頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第三節(jié)

主要信息傳遞途徑MainSignalTransductionPathways第31頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天膜受體介導(dǎo)的信息傳遞cAMP-蛋白激酶途徑–Ca2+-磷脂依賴性蛋白激酶途徑cGMP-蛋白激酶途徑

酪氨酸蛋白激酶途徑NF-

途徑–Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶途徑第32頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、cAMP-蛋白激酶途徑組成胞外信息分子，受體，G蛋白，腺苷酸環(huán)化酶(adenylatecyclase，AC)，cAMP，蛋白激酶A(proteinkinaseA，PKA)G蛋白偶聯(lián)受體第二信使第33頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）cAMP的合成與分解第34頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)腺苷酸環(huán)化酶(adenylatecyclase,AC)第35頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）cAMP的作用機(jī)制第36頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天RR（cAMP-dependentproteinkinase，PKA）R：調(diào)節(jié)亞基C：催化亞基cAMP蛋白激酶AＣＣ第37頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）PKA的作用1.對(duì)代謝的調(diào)節(jié)作用如腎上腺素調(diào)節(jié)血糖分解第38頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天受cAMP調(diào)控的基因中，有cAMP應(yīng)答元件(cAMPresponseelement,CRE)。CRE可與cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(cAMPresponseelementboundprotein,CREB)相互作用而調(diào)節(jié)此基因的轉(zhuǎn)錄。2.對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用第39頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第40頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、Ca2+－磷脂依賴性蛋白激酶途徑組成：胞外信息分子，G蛋白蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)甘油二脂(diacylglycerol,DAG)三磷酸肌醇(inositol1,4,5triphosphate,IP3)第二信使第41頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）DAG和IP3的生成第42頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

DAG，IP3的功能：DAG：在磷脂酰絲氨酸和Ca2+協(xié)同下激活PKC。IP3

：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上的受體結(jié)合，促使細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放。第43頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ca2+－依賴性蛋白激酶途徑第44頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.調(diào)節(jié)基因表達(dá)

PKC對(duì)基因的活化分為早期反應(yīng)和晚期反應(yīng)。

（二）PKC的結(jié)構(gòu)與功能調(diào)節(jié)代謝活化的PKC引起一系列靶蛋白的絲、蘇氨酸殘基磷酸化。靶蛋白包括：質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶。第45頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天PKC對(duì)基因的早期活化和晚期活化第46頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、Ca2+－鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶途徑受體、G蛋白、PLC、IP3、Ca2+、鈣調(diào)蛋白、CaM激酶(Ca2+－CaM激酶途徑)鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)有4個(gè)Ca2+結(jié)合位點(diǎn)。與Ca2+一起激活CaM激酶，磷酸化多種功能蛋白質(zhì)（絲、蘇氨基酸殘基）。組成：第47頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ca2+－依賴性蛋白激酶途徑第48頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、cGMP-蛋白激酶G途徑受體、鳥苷酸環(huán)化酶(guanylatecyclase,GC)，cGMP,蛋白激酶G(proteinkinaseG，PKG)組成:（一）cGMP的合成和降解

GTPGＣMg2+PPicGMP

磷酸二酯酶H2OCa2+或Mg2+5′-GMP第49頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）Gc的結(jié)構(gòu)和功能第50頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天cGMP-蛋白激酶G途徑（三）PKG的作用使有關(guān)蛋白或酶類的絲、蘇氨酸殘基磷酸化第51頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

五、酪氨酸蛋白激酶途徑(tyrosine–proteinkinase,TPK)酪氨酸蛋白激酶分類：受體型TPK（位于細(xì)胞質(zhì)膜上）如胰島素受體、生長(zhǎng)因子受體及原癌基因（erb-B、kit、fins等）編碼的受體非受體型TPK（位于胞漿）如底物酶JAK和原癌基因（src、yes、ber-abl等）編碼的TPK催化型受體第52頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天胞外為結(jié)合配體部分，胞內(nèi)為催化結(jié)構(gòu)域，由單股螺旋過膜。與配體結(jié)合促進(jìn)受體二聚化。激活的受體有自身催化作用，使其酪氨酸磷酸化，進(jìn)而引起胞內(nèi)的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。

酪氨酸蛋白激酶受體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第53頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）受體型TPK-Ras-MAPK途徑GRB2(growthfactorreceptorboundprotein2）SH2域

(srchomology2domain)

細(xì)胞內(nèi)某些連接物蛋白共有的氨基酸序列，與原癌基因src編碼的酪氨酸蛋白激酶區(qū)同源，該區(qū)域能識(shí)別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結(jié)合。

組成：催化型受體，GRB2,SOS,Ras蛋白,Raf蛋白，MAPK系統(tǒng)SH2SH3第54頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

SOS(鳥苷酸釋放因子)富含脯氨酸，可與GRB2的SH3結(jié)合，促使Ras的GDP換成GTP。Ras蛋白：原癌基因產(chǎn)物，類似于G蛋白的G

亞基Raf蛋白（MAPKKK）：具有絲／蘇氨酸蛋白激酶活性MAPK系統(tǒng)(mitogen-activatedproteinkinase)包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）等，是一組酶兼底物的蛋白分子。小G蛋白R(shí)as蛋白活化第55頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天

細(xì)胞外信號(hào)EGF、PDGF等具PTK活性的受體GRB2

PSOS

PRas-GTP

PRaf調(diào)節(jié)其他蛋白活性MAPKKMAPK

P

P

P細(xì)胞核反式作用因子調(diào)控基因表達(dá)