细胞信号转导.pdf

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1、目的要求目的要求 一、掌握：一、掌握：1 1. .信号转导、受体、第一信使、信号转导、受体、第一信使、 第二信使第二信使 2.cAMP2.cAMP信号途径信号途径 二二、熟悉：、熟悉：1 1. .受体的结构与特点受体的结构与特点 2.2.磷脂酰肌醇信号途径磷脂酰肌醇信号途径 三、了解：三、了解：cGMPcGMP、PTKPTK- -RasRas、JAKJAK- -STATSTAT 多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，高等生物往往由上亿个细胞组成，如此会，高等生物往往由上亿个细胞组成，如此众多的细胞要完善的发挥各自的功能，彼此众多的细胞要完善的发挥各自的功能，彼

2、此协调，以完成各种生命活动，必然需要有效协调，以完成各种生命活动，必然需要有效的细胞通讯，使成亿个细胞联系为统一的有的细胞通讯，使成亿个细胞联系为统一的有机整体。机整体。 细胞通讯细胞通讯与与细胞联络细胞联络 是生物体生存的必要条件。是生物体生存的必要条件。 细胞通讯的方式？即细胞怎样进行细胞通讯的方式？即细胞怎样进行 信息交流？信息交流？ 信号分子（信号分子（signal molecule） - 配配 体体 “第一信使”第一信使” 信号分子特点信号分子特点 特异性特异性 复杂性复杂性 时间时间效应效应 信信 号号 分分 子子（Signal moleculeSignal molecule） 信

3、号分子：信号分子： 信息传递物质（物理和化学）。信息传递物质（物理和化学）。 大多数是由细胞大多数是由细胞分泌分泌的化学信号，包括：的化学信号，包括： 激素激素：雌激素、睾丸酮、胰岛素、肾上腺素、胰高血：雌激素、睾丸酮、胰岛素、肾上腺素、胰高血糖素等糖素等 神经递质神经递质：乙酰胆碱、：乙酰胆碱、GABAGABA、5 5- -羟色胺羟色胺 局部化学介质局部化学介质：EGFEGF、NGFNGF、NONO 信号分子分为：信号分子分为： 亲脂性信号分子亲脂性信号分子（类固醇激素、甲状腺素等）（类固醇激素、甲状腺素等） 亲水性信号分子亲水性信号分子 （生长因子、神经递质、胰岛素（生长因子、神经递质、胰

4、岛素、胰高血糖素等）胰高血糖素等） 信号分子分类信号分子分类 亲脂性信号分子穿亲脂性信号分子穿过细胞膜进入细胞内过细胞膜进入细胞内 亲水性信号分子不亲水性信号分子不 能透过细胞膜能透过细胞膜 细胞如何感知？细胞如何感知？ 信号转换信号转换signal transduction 声音声音 电信号电信号 亲水信号分子亲水信号分子细胞膜受体细胞膜受体 细胞内另一种信号细胞内另一种信号 “第二信使第二信使” 信号转导信号转导 （signal transductionsignal transduction） 细胞外信号与细胞表面受体相互作用，使其转换为细胞细胞外信号与细胞表面受体相互作用，使其转换为细胞

5、内信号，引起胞内的生物级联反应，实现对细胞生命活动调内信号，引起胞内的生物级联反应，实现对细胞生命活动调节的过程，称为信号转导。它是通过节的过程，称为信号转导。它是通过信号分子信号分子与与膜受体膜受体的结的结合来实现的。合来实现的。 生物级联反应生物级联反应 受受 体（体（receptorreceptor） 是一种能与细胞外专一信号分子（配体）结合引是一种能与细胞外专一信号分子（配体）结合引起细胞反应的生物大分子。起细胞反应的生物大分子。 分为分为细胞内受体（细胞内受体（intracellular receptorintracellular receptor） 细胞膜受体（细胞膜受体（cell

6、 membrane receptorcell membrane receptor） 细胞内受体细胞内受体 细胞膜受体细胞膜受体 受体的化学成分受体的化学成分 多为多为糖蛋白糖蛋白，也有糖脂或糖脂蛋白，也有糖脂或糖脂蛋白 膜受体的结构膜受体的结构 从位置分，个结构域：从位置分，个结构域： 细胞外域（亲水部分）细胞外域（亲水部分） 跨膜域（疏水部分）跨膜域（疏水部分） 胞内域（亲水部分）胞内域（亲水部分） 膜受体的分类膜受体的分类 根据膜受体的结构与功能的不同，分为根据膜受体的结构与功能的不同，分为： 离子通道离子通道偶联受体（偶联受体（ion-channel linked receptor） 膜

7、受体的分类膜受体的分类 根据膜受体的结构与功能的不同，分为：根据膜受体的结构与功能的不同，分为： 离子通道偶联受体（离子通道偶联受体（ion-channel linked receptor） G蛋白偶联受体（蛋白偶联受体（G-protein coupled receptor） 酶偶联受体（酶偶联受体（enzyme-linked receptor） 膜受体类型膜受体类型 受体与信号分子结合的特点： 特异性：有选择地与特定的配体结合。 高亲和力：极低浓度即可识别。 饱和性：细胞上的受体数目是有限的。 可逆性：配体可从受体上解离。 特定的组织定位：受体的组织特异性。 打开感觉之锁打开感觉之锁 199

8、4 NOBEL PRIZE IN PHYSIOLOGY OR MEDICINE Alfred G. Gilman & Martin Rodbell 静息状态静息状态 功能状态功能状态 发挥发挥GTPaseGTPase活性活性 信号分子结合信号分子结合 信号分子解离信号分子解离 效应蛋白效应蛋白 cAMP信号途径信号途径 刺激型受体刺激型受体 抑制型受体抑制型受体 胰高血糖素胰高血糖素 型肾上腺素型肾上腺素 ACTH 前列腺素前列腺素 腺苷酸腺苷酸 cAMP可激活可激活PKA（蛋白激酶（蛋白激酶A）的活性）的活性 效应蛋白效应蛋白 受体受体 G蛋白蛋白 信号分子信号分子 细胞膜细胞膜 第一信使第

9、一信使 细胞内信号细胞内信号 （信号转换和放大）（信号转换和放大） 第二信使第二信使 由由G G蛋白偶联受体、蛋白偶联受体、G G蛋白、蛋白、G G蛋白效应器蛋白效应器共同共同 实现信号转导。实现信号转导。 第一信使第一信使第二信使第二信使生化级联反应生化级联反应生物效应生物效应 第二信使第二信使 cAMP cGMP IP3 DG Ga2+ G G蛋白可以激活不同的酶（效应器），产生蛋白可以激活不同的酶（效应器），产生不同的第二信使，构成不同不同的第二信使，构成不同的信号途径。的信号途径。一般一般我们根据产生的第二信使名称，对我们根据产生的第二信使名称，对信号信号途径途径进进行行命名。命名。

10、cAMPcAMP信号途径的信号途径的组成组成 胞外信号分子 G蛋白偶联受体 G蛋白 腺苷酸环化酶AC cAMP AC（腺苷酸环化酶）（腺苷酸环化酶） ATP cAMP（第二信使）（第二信使） cAMP信号途径信号途径 -效应蛋白是效应蛋白是腺苷酸环化酶（腺苷酸环化酶（AC） 产生的第二信使是产生的第二信使是cAMP cAMP 环化腺核苷一磷酸环化腺核苷一磷酸 ATP cAMP信号途径信号途径 刺激型受体刺激型受体 抑制型受体抑制型受体 胰高血糖素胰高血糖素 型肾上腺素型肾上腺素 ACTH 前列腺素前列腺素 腺苷酸腺苷酸 cAMP可激活可激活PKA（蛋白激酶（蛋白激酶A）的活性）的活性 cAMP

11、可激活可激活PKA的机理的机理 cAMPcAMP信号途径举例信号途径举例 举例：举例： 胰高血糖素促进糖原分解胰高血糖素促进糖原分解 cAMPcAMP- -PKAPKA对真核细胞基因表达的调控对真核细胞基因表达的调控 胰高血糖素胰高血糖素（胰腺（胰腺a细胞产生）细胞产生） 结合结合 肝细胞膜上受体肝细胞膜上受体 （）（） GsGs蛋白蛋白 （）（） 腺苷酸环化酶（腺苷酸环化酶（ACAC） ATP cAMPATP cAMP cAMPcAMP含量含量 升高升高 信号转导信号转导 磷酸化酶磷酸化酶激酶激酶 （）（） 磷酸化酶磷酸化酶 （）（） 糖原分解糖原分解 血糖升高血糖升高 生化级联反应生化级联

12、反应 生物效应生物效应 cAMPcAMP含量含量 升高升高 （）（） 蛋白激酶蛋白激酶A A（PKAPKA） （）（） cAMP-PKA对真核细胞基因表达的调控 +CBP 细胞无时无刻不处在复杂环境的细胞无时无刻不处在复杂环境的“信息轰炸信息轰炸”之下，这些信号分别或协同启动细胞各种信号传递之下，这些信号分别或协同启动细胞各种信号传递途径，最后作出合理的应答反应。因此，细胞各种途径，最后作出合理的应答反应。因此，细胞各种不同不同的信号途径不可能的信号途径不可能是彼此孤立的，而是构成一是彼此孤立的，而是构成一个复杂的信号网络系统。人们把信号网络系统中各个复杂的信号网络系统。人们把信号网络系统中各

13、通路之间的相互关系，形象地称之为通路之间的相互关系，形象地称之为“交谈交谈”（cross talkingcross talking） 信号的网络性信号的网络性 第三节第三节 信号转导异常与疾病信号转导异常与疾病 信号分子异常：信号分子异常：胰岛素不足引起的高血糖胰岛素不足引起的高血糖 受体异常：受体异常：非胰岛素依赖性糖尿病、家族性非胰岛素依赖性糖尿病、家族性肾性尿崩症肾性尿崩症 G G蛋白异常：蛋白异常：霍乱霍乱 蛋白激酶异常：蛋白激酶异常：肿瘤肿瘤 课后资料查阅：世界霍乱史 一切美妙，皆受一切美妙，皆受“G G蛋白蛋白偶联受体偶联受体”所赐。我们唯一所赐。我们唯一能做的就是，享受它能做的就是，享受它