细胞的信号转导 (2).ppt

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1、关于细胞的信号转导(2)现在学习的是第1页，共57页细胞信号转导细胞信号转导(signal transduction)(signal transduction)的概念：的概念：信息分子信息分子将调节机体生命活动的信号传递给靶细胞将调节机体生命活动的信号传递给靶细胞（target celltarget cell），靶细胞通过其信号接收装置），靶细胞通过其信号接收装置受体受体（receptorreceptor）将信号识别、放大并）将信号识别、放大并转换转换，从而产生多种细，从而产生多种细胞内生物学效应。胞内生物学效应。现在学习的是第2页，共57页细胞间信号的转导包括几个方面：细胞间信号的转导包括几

2、个方面：信号分子信号分子(第一信使第一信使)细胞表面受体细胞表面受体 跨膜转导系统跨膜转导系统(产生第二信使产生第二信使)胞内信号转导系统胞内信号转导系统现在学习的是第3页，共57页 主要内容胞外信号胞外信号受体受体G G蛋白蛋白第二信使与下游信号传导途径第二信使与下游信号传导途径现在学习的是第4页，共57页第一节 胞外信号特点：特点：特异性、高效性、可灭活性特异性、高效性、可灭活性现在学习的是第5页，共57页一、内分泌激素一、内分泌激素 低浓度、全身性、长时效低浓度、全身性、长时效二、神经递质二、神经递质 时间短、作用距离短、局部浓度高时间短、作用距离短、局部浓度高三、细胞因子三、细胞因子

3、旁分泌作用、自分泌作用旁分泌作用、自分泌作用四、气体分子四、气体分子 NONO、COCO，直接跨膜、局部作用，直接跨膜、局部作用 现在学习的是第6页，共57页第二节 受体受体的基本概念受体的基本概念膜受体的结构类型膜受体的结构类型膜受体的特性膜受体的特性膜受体的数量与分布膜受体的数量与分布现在学习的是第7页，共57页一、受体的基本概念一、受体的基本概念 受体受体(receptor)(receptor)：一种蛋白质，存在于细胞膜或者细胞内，能接受外界一种蛋白质，存在于细胞膜或者细胞内，能接受外界信号并将该信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，信号并将该信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，从而对

4、细胞的结构和功能产生影响。从而对细胞的结构和功能产生影响。细胞膜受体细胞膜受体、细胞内受体、细胞内受体现在学习的是第8页，共57页配体配体(ligand)(ligand)：受体所接受的外界信号，通称为配体。受体所接受的外界信号，通称为配体。包括神经递质、激素、生长因子、光子、其他细胞包括神经递质、激素、生长因子、光子、其他细胞外信号。外信号。现在学习的是第9页，共57页二、膜受体的结构和类型二、膜受体的结构和类型（一）膜受体的化学成分和结构（一）膜受体的化学成分和结构 1 1、化学成分：、化学成分：糖蛋白糖蛋白、脂蛋白和糖脂蛋白、脂蛋白和糖脂蛋白 2 2、结构：、结构：跨膜蛋白，跨膜蛋白，3

5、3个结构域个结构域 细胞外域：亲水细胞外域：亲水 识别部识别部 跨膜域：疏水跨膜域：疏水 转换部转换部 细胞内域：亲水细胞内域：亲水 效应部效应部现在学习的是第10页，共57页膜受体膜受体3 3个部分可以是同一蛋白的不同亚基，也可以个部分可以是同一蛋白的不同亚基，也可以是不同的蛋白分子组成的蛋白复合体。是不同的蛋白分子组成的蛋白复合体。现在学习的是第11页，共57页一条肽链构成的受体为单体型受体，例生长因子受体、一条肽链构成的受体为单体型受体，例生长因子受体、细胞因子受体等。细胞因子受体等。两条以上多肽链构成的受体为复合型受体，例胰岛素受两条以上多肽链构成的受体为复合型受体，例胰岛素受体、体、

6、N N乙酰胆碱受体（乙酰胆碱受体（2 2)。现在学习的是第12页，共57页现在学习的是第13页，共57页（二）膜受体的类型（据活性分类）（二）膜受体的类型（据活性分类）生长因子类受体：具酪氨酸激酶活性生长因子类受体：具酪氨酸激酶活性某些神经递质的受体：离子通道某些神经递质的受体：离子通道(配体闸门通道配体闸门通道)G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体配体配体现在学习的是第14页，共57页1 1、受体型酪氨酸激酶、受体型酪氨酸激酶 细胞膜上：具跨膜结构细胞膜上：具跨膜结构 配体结合区配体结合区 跨膜区跨膜区 激酶活性区激酶活性区 举例举例现在学习的是第15页，共57页2 2、配体门控性离子通道、配体门

7、控性离子通道常为多亚基常为多亚基配体配体-受体受体通道状态改变通道状态改变现在学习的是第16页，共57页现在学习的是第17页，共57页每个亚单位带每个亚单位带4 4个疏水跨膜区；个疏水跨膜区；每个亚单位的羧基端和氨基端均朝向细胞外基质；每个亚单位的羧基端和氨基端均朝向细胞外基质；每个亚单位每个亚单位M2M2越膜区与离子通过有关。越膜区与离子通过有关。现在学习的是第18页，共57页现在学习的是第19页，共57页现在学习的是第20页，共57页现在学习的是第21页，共57页3 3、G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体一条多肽链组成，一条多肽链组成，7 7个跨膜疏水区个跨膜疏水区氨基端朝向胞外，羧基端朝向胞

8、内氨基端朝向胞外，羧基端朝向胞内氨基端具糖基化位点，胞内具有可被磷酸化的位点氨基端具糖基化位点，胞内具有可被磷酸化的位点现在学习的是第22页，共57页结构：结构：细胞外区（配体结合区）细胞外区（配体结合区）跨膜区跨膜区 细胞质区（有细胞质区（有G G蛋白结合部位）蛋白结合部位）现在学习的是第23页，共57页机制：在细胞膜中与效应器是分开的，必须偶联一种机制：在细胞膜中与效应器是分开的，必须偶联一种结合结合GTPGTP的蛋白（的蛋白（G G蛋白），才能将信号转给效应器。蛋白），才能将信号转给效应器。现在学习的是第24页，共57页三、膜受体的特性三、膜受体的特性（一）特异性（一）特异性:立体构象互

9、补立体构象互补（二）可饱和性（二）可饱和性（三）高亲和力（三）高亲和力（四）可逆性（四）可逆性（五）特定的组织定位（五）特定的组织定位现在学习的是第25页，共57页四、膜受体的数量和分布四、膜受体的数量和分布 细胞细胞受体受体1 1受体受体2 2受体受体3 3受体受体细胞细胞1 1细胞细胞2 2细胞细胞3 3生理情况下，受体数目可以受微环境调节生理情况下，受体数目可以受微环境调节现在学习的是第26页，共57页第三节 G蛋白G G蛋白家族蛋白家族G G蛋白作用机制蛋白作用机制现在学习的是第27页，共57页G G蛋白：鸟苷酸结合蛋白，总称。蛋白：鸟苷酸结合蛋白，总称。共同特征：共同特征：三个亚基构

10、成异聚体（三个亚基构成异聚体（）具结合具结合GTPGTP和和GDPGDP能力，并具能力，并具GTPGTP酶活性酶活性 构象改变可激活效应蛋白构象改变可激活效应蛋白现在学习的是第28页，共57页一、一、G G蛋白家族蛋白家族 据据亚单位结构与活性亚单位结构与活性可分可分3 3类。类。GsGs家族：激活家族：激活 GiGi家族：抑制家族：抑制 GqGq家族：了解不深家族：了解不深现在学习的是第29页，共57页现在学习的是第30页，共57页二、二、G G蛋白的作用机制蛋白的作用机制1 1、静息：、静息：GDPGDP，与受体分离与受体分离2 2、L-RL-R，R R构象改变，与构象改变，与接触，接触，

11、亲和力改变，结合亲和力改变，结合GTPGTP，与与 分离，与受体分离（分离，与受体分离（-GTP,-GTP,功能状态）功能状态）3 3、L L-R R分离，分离，水解水解GTPGTP成成GDPGDP，构象改变，与效应蛋白分离，恢复，构象改变，与效应蛋白分离，恢复静息静息G G蛋白蛋白现在学习的是第31页，共57页现在学习的是第32页，共57页亚单位的作用：亚单位的作用：调节调节G G蛋白作用强度。蛋白作用强度。浓度高浓度高静息静息G G蛋白蛋白 G G蛋白作用小蛋白作用小 浓度低浓度低游离游离亚单位亚单位 G G蛋白作用大蛋白作用大效应蛋白种类：效应蛋白种类：取决于细胞的类型和取决于细胞的类型

12、和亚单位类型亚单位类型现在学习的是第33页，共57页第四节第四节 第二信使及其介导的下游信号途径第二信使及其介导的下游信号途径现在学习的是第34页，共57页第一信使（第一信使（first messengerfirst messenger）：）：各种细胞外信息分子，激素，神经递质，局部化学介各种细胞外信息分子，激素，神经递质，局部化学介导因子等。导因子等。第二信使（第二信使（second messengersecond messenger）：）：第一信使与其特异受体结合后，激活的受体，刺激膜内特第一信使与其特异受体结合后，激活的受体，刺激膜内特定的效应酶或离子通道，而在胞浆内产生的小分子信使定的

13、效应酶或离子通道，而在胞浆内产生的小分子信使物质。物质。现在学习的是第35页，共57页腺苷酸环化酶与腺苷酸环化酶与cAMPcAMP信号转导通路信号转导通路鸟苷酸环化酶与鸟苷酸环化酶与cGMPcGMP信号转导通路信号转导通路磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路现在学习的是第36页，共57页一、腺苷酸环化酶（一、腺苷酸环化酶（ACAC）与）与cAMPcAMP信号转导通路信号转导通路1 1、ACAC：膜结合蛋白膜结合蛋白 G G蛋白的效应分子蛋白的效应分子 ATPcAMPATPcAMP 6 6种亚型：组织特异性种亚型：组织特异性现在学习的是第37页，共57页ACAC结构特点：结构特点：M1M1、M2

14、M2两大疏水区，氨基端羧基端均向细胞质侧，两大疏水区，氨基端羧基端均向细胞质侧，C1C1、C2C2两大两大活性区域活性区域功能：催化功能：催化ATPATP成成cAMPcAMP现在学习的是第38页，共57页2 2、cAMPcAMP信号通路信号通路 L-R L-R G G蛋白活化蛋白活化 ACAC激活激活 cAMPcAMPcAMPcAMP依赖性蛋依赖性蛋白激酶白激酶A A（PKAPKA）cAMPcAMP反应元件结合蛋白（基因转反应元件结合蛋白（基因转录调节因子）录调节因子）结合于基因结合于基因CRECRE区区启动基因表达启动基因表达蛋白产生蛋白产生 生物学效应生物学效应L-R L-R G G蛋白活

15、化蛋白活化 ACAC激活激活 cAMPcAMP离子通道离子通道现在学习的是第39页，共57页举例举例现在学习的是第40页，共57页3 3、cAMPcAMP信号通路的调控信号通路的调控G G蛋白的调节蛋白的调节钙调素钙调素/Ca/Ca2+2+的活化的活化(也可激活也可激活AC)AC)环核苷酸磷酸二酯酶对环核苷酸磷酸二酯酶对cAMPcAMP的降解的降解 现在学习的是第41页，共57页二、鸟苷酸环化酶与二、鸟苷酸环化酶与cGMPcGMP传导通路传导通路1 1、鸟苷酸环化酶（、鸟苷酸环化酶（GCGC）：）：膜结合性和可溶性的膜结合性和可溶性的 膜结合性膜结合性GCGC：跨膜蛋白，受体和酶的双重作用跨膜

16、蛋白，受体和酶的双重作用可溶性可溶性GCGC：胞质中，需要胞质中，需要NONO（第二信使）的激活（第二信使）的激活现在学习的是第42页，共57页现在学习的是第43页，共57页2 2、cGMPcGMP信号传导通路信号传导通路膜结合型膜结合型GCGC：L-R GCL-R GC激活激活 cGMPcGMP活化活化cGMPcGMP依赖性蛋白依赖性蛋白激酶（激酶（PKGPKG）进一步激活酶蛋白进一步激活酶蛋白产生效应产生效应L-R GCL-R GC激活激活 cGMPcGMP离子通道离子通道现在学习的是第44页，共57页可溶性可溶性GCGC：乙酰胆碱（精氨酸等）乙酰胆碱（精氨酸等）NONO细胞外细胞外NON

17、O外源物质入细胞外源物质入细胞NONOGCGC激激cGMPcGMP 激活激活PKGPKG 细胞效应细胞效应现在学习的是第45页，共57页举例：举例：硝酸甘油治疗缺血性心脏病：硝酸甘油治疗缺血性心脏病：硝酸甘油硝酸甘油细胞细胞NONOGCGC 活化活化cGMPcGMP 激活激活PKGPKG肌动蛋白肌动蛋白-肌球蛋白复合物抑制肌球蛋白复合物抑制平滑肌松弛，平滑肌松弛，血管扩张血管扩张缺血缓解缺血缓解现在学习的是第46页，共57页三、磷脂酰肌醇信号通路G G蛋白偶联的信号通路蛋白偶联的信号通路L-R PLCL-R PLC活化活化PIPPIP2 2分解为分解为DAGDAG和和IPIP3 3（第二信使）

18、（第二信使）现在学习的是第47页，共57页第四节第四节 信号转导途径的主要特点信号转导途径的主要特点 一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化 蛋白磷酸化蛋白磷酸化 蛋白激酶蛋白激酶磷酸酶磷酸酶 蛋白去磷酸化蛋白去磷酸化现在学习的是第48页，共57页二、级联反应：二、级联反应：一系列酶促反应仅通过单一化学分子调节一系列酶促反应仅通过单一化学分子调节使信号逐渐放大使信号逐渐放大现在学习的是第49页，共57页现在学习的是第50页，共57页三、通用性与特异性三、通用性与特异性 通用性：途径通用通用性：途径通用 特异性：受体特异特异性：受体特异现在学习的是第51页，共57页四、胞内途径

19、的相互交叉四、胞内途径的相互交叉现在学习的是第52页，共57页信号转导与疾病信号转导与疾病1 1、受体缺陷：、受体缺陷：重症肌无力重症肌无力，自身免，自身免疫病，抗乙酰胆碱受体的抗体，疫病，抗乙酰胆碱受体的抗体，受体破坏。受体破坏。现在学习的是第53页，共57页2 2、G G蛋白功能异常蛋白功能异常 霍乱霍乱 霍乱毒素霍乱毒素A A亚基入细胞亚基入细胞NADNAD+中的中的ADPADP核糖基不可逆核糖基不可逆的结合到的结合到G G蛋白蛋白 亚基亚基G G蛋白持续激活蛋白持续激活CACA持续活持续活化化cAMPcAMP大量增加大量增加CLCL-和和HCOHCO3 3-通道持续开放，释通道持续开放，释放入肠腔放入肠腔肠道渗透压改变肠道渗透压改变大量水分入肠腔大量水分入肠腔剧烈腹剧烈腹泻泻现在学习的是第54页，共57页现在学习的是第55页，共57页现在学习的是第56页，共57页感谢大家观看现在学习的是第57页，共57页