第八章 細胞信號轉課件

第八章細胞信號轉導第八章細胞信號轉細胞通訊的意義通過細胞通訊使細胞對外界環(huán)境具備敏銳的感覺和反應，例如營養(yǎng)、信號分子、光暗、毒物、天敵等。細胞間通訊

交配因子、shmoos第八章細胞信號轉

信號轉導指信號的轉換過程。如文字－聲音－電脈沖－神經(jīng)脈沖細胞間的信號轉導相對簡單，細胞外－細胞內第八章細胞信號轉細胞通訊的一般過程◆信號分子的產(chǎn)生信號分子◆細胞識別（Cellrecognition）受體蛋白◆信號轉導（Signaltransduction）胞內信號特定基因表達應答反應第八章細胞信號轉

細胞通訊與信號傳遞引起的反應◆酶活性的變化◆細胞分化◆基因表達的變化◆細胞骨架構型◆通透性的變化◆DNA合成活性的變化◆細胞死亡程序的變化等第八章細胞信號轉細胞信號的類型一、通過分泌化學信號進行細胞間相互通訊：內分泌－激素（進入血液）旁分泌－局部介質（如局部炎癥和傷口愈合）自分泌－細胞對自身分泌物產(chǎn)生反應化學突觸－神經(jīng)遞質（快速100m/s，信號轉導）二、依賴接觸－與膜結合的信號分子（例如在胚胎發(fā)育中細胞的分化）三、間隙連接第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉細胞應答的復雜性1每個細胞應答有限的一組信號（取決于受體）2一個和同一類受體結合的信號能引起靶細胞的多種效應，如形狀、代謝、基因表達等3不同的細胞對同一信號的反應可能不同4不同信號的組合效果第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉細胞內信號級聯(lián)反應又稱信號通路，有以下特點：1它們把信號從接受部位傳遞到應答部位2它們把信號變換為能刺激細胞反應的某種分子形式3大多數(shù)情況下，信號級聯(lián)反應放大所接收的信號4信號級聯(lián)反應能分選信號，以至平行地影響幾個過程5信號級聯(lián)反應的每一步易受到其他因素干擾第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉受體（receptor）概念:能夠識別和選擇結合信號分子并能引起一系列生物學效應的生物大分子.多為糖蛋白存在部位◆細胞表面（表面受體）◆細胞內（細胞內受體）第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉受體的作用特性:◆結合特異性----與信號分子空間結構的互補◆效應特異性◆受體交叉糖皮質(激)素受體除同糖皮質(激)素結合以外,還可同其它甾類激素結合◆可逆性配體與受體的結合是可逆的。◆特定的組織定位受體在體內的分布、種類和數(shù)量均隨組織的不同而不同。第八章細胞信號轉第二信使第八章細胞信號轉概念：大多數(shù)激素類信號分子不能直接進入細胞，只能通過同膜受體結合后進行信息轉換，通常把細胞外的信號稱為第一信使，而把細胞內最早產(chǎn)生的信號物質稱為第二信使。第二信息至少有兩個特征:▲第一信息同其膜受體結合后最早在細胞膜內側或胞漿中出現(xiàn)，僅在細胞內部起作用▲能啟動或調節(jié)細胞內稍晚出現(xiàn)的反應。目前公認的第二信息有cAMP、DG、IP3、cGMP第八章細胞信號轉

信號傳導的分子開關

作為分子開關的兩類蛋白1磷酸化控制的開關蛋白，有很多本身就是蛋白激酶，從而組成磷酸化的級聯(lián)反應，導致信號的放大、分流及調變2GTP結合蛋白，如G蛋白第八章細胞信號轉注意：有開必有關，激活與失活同樣重要第八章細胞信號轉

通過細胞內受體介導的信號傳遞

多為基因調控蛋白如類固醇激素（包括皮質醇、雌二醇和睪酮）和甲狀腺激素第八章細胞信號轉當男性缺乏睪酮受體時，會全面表現(xiàn)出女性特征，這證明睪酮受體的關鍵作用，同時也說明該受體介導多種細胞的不同效應第八章細胞信號轉NO介導的信號通路直接激活酶，較涉及基因表達變化的反應更為快速產(chǎn)自精氨酸，在許多組織中起局部介質的作用利用硝化甘油治療心絞痛病人有幾百年歷史，N0松弛血管壁的作用揭示了硝化甘油作用的機制半衰期很短，5－10s靶分子：鳥苷酸環(huán)化酶，形成cGMP第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉

通過細胞表面受體介導的信號跨膜傳遞

細胞表面受體主要類型∶◆離子通道偶聯(lián)受體◆G-蛋白偶聯(lián)受體◆酶聯(lián)受體許多細胞外信號分子具有一種類型以上的受體，如乙酰膽堿外源性物質也能通過和受體結合干擾生理功能和感覺，如海洛因、辣椒粉。它們模擬天然配體，大多數(shù)藥物和毒素都是如此。第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉離子通道偶聯(lián)受體◆見于可興奮細胞間的突觸信號傳遞，產(chǎn)生一種電效應。常見于神經(jīng)系統(tǒng)和其它電興奮細胞如肌細胞◆受體本身就是形成通道的跨膜蛋白。如乙酰膽堿受體就是離子通道偶聯(lián)受體?！羲鼈兌酁閿?shù)個亞基組成的寡聚體蛋白,除有配體結合部位外,本身就是離子通道的一部分,并籍此將信號傳遞至細胞內。第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉G蛋白偶聯(lián)受體細胞表面受體的最大家族，其信號分子包括激素、局部介質、神經(jīng)遞質所有的G蛋白偶聯(lián)受體都具有相似的結構，七次跨膜第八章細胞信號轉G-蛋白G蛋白:三聚體GTP結合調節(jié)蛋白.◆組成:

一般由三個亞基組成,分別叫α、β、γ，β、γ兩亞基通常緊密結合在一起，只有在蛋白構象改變時才分開◆功能位點:α亞基具有三個功能位點：①GTP結合位點;②鳥苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位點;③腺苷酸環(huán)化酶結合位點。第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉α亞基具有內在的GTP水解酶活性，從而關閉信號，霍亂毒素能破壞該水解酶活性第八章細胞信號轉G蛋白偶聯(lián)受體介導的細胞信號通路，根據(jù)引起的級聯(lián)反應的不同，分為：◆G蛋白調節(jié)的離子通道◆cAMP信號通路◆磷脂酰肌醇信號通路第八章細胞信號轉G蛋白調節(jié)的離子通道存在于心肌細胞中，使心搏減緩第八章細胞信號轉cAMP信號通路◆cAMP信號途徑又稱PKA系統(tǒng)，是蛋白激酶A系統(tǒng)的簡稱；◆在該系統(tǒng)中，細胞外信號要被轉換成第二信息cAMP引起細胞反應◆cAMP的合成和降解，在細胞內的濃度迅速變化◆cAMP介導的細胞反應多是增加代謝燃料的消耗速度。例如人受驚嚇或激動時，釋放腎上腺素，其結合多種細胞的G蛋白偶聯(lián)受體，導致cAMP濃度增加，在骨骼肌中，介導糖原分解，在脂肪細胞中，介導脂肪分解，在心臟，介導心率增加第八章細胞信號轉cAMP的合成與降解第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉蛋白激酶A的作用機理被激活的蛋白激酶A可以以兩種方式起作用:PKA使其靶酶磷酸化：絲氨酸、蘇氨酸殘基直接激活特定的轉錄調控因子第八章細胞信號轉對細胞外信號的快反應和慢反應第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉

磷脂酰肌醇信號通路

激活膜結合酶磷脂酶C，其作用于膜肌醇磷脂，產(chǎn)生兩種信使分子：肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DG）第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉Ca2+

的一般功能：在受精卵中其濃度上升，觸發(fā)胚胎發(fā)育；在肌細胞中引起收縮；在許多分泌細胞中啟動分泌Ca2+對大部分蛋白的作用是間接的，它通過Ca2+結合蛋白來進行0S10S20S40S海星卵子受精啟動胞質溶膠鈣離子的增加第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉◆受體蛋白既是受體又是酶，一旦與配體結合即具有酶活性并將信號放大，又稱催化受體◆結構上多為單次跨膜蛋白◆這類受體傳導的信號主要與細胞生長、分裂有關，腫瘤相關酶聯(lián)受體第八章細胞信號轉第八章細胞信號轉受體酪氨酸激酶第八章細胞信號轉也能夠激活磷脂酶C突變能導致腫瘤失活途徑：1通過蛋白酪氨酸磷酸酶終止激活2通過胞吞作用被帶入細胞內，隨后在溶酶體體內經(jīng)消化而被破壞第八章細胞信號轉單體GTP結合蛋白Ras所有受體酪氨酸激酶都與Ras相關聯(lián)Ras的作用方式類似于G蛋白的α亞基第八章細胞信號轉Ras促進磷酸化的級聯(lián)反應細胞增殖和細胞分化是Ras信號通路的典型結果突變的