物质的跨膜运输与信号传递精选课件.ppt

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1、关于物质的跨膜运输与信号传递第一页，本课件共有54页第一节第一节 细胞的物质跨膜运输细胞的物质跨膜运输一一、小分子物质的跨膜运输、小分子物质的跨膜运输二二、离子泵、离子泵三三、大分子物质的跨膜运输、大分子物质的跨膜运输第二页，本课件共有54页（一）（一）被动运输（被动运输（passive transport）物质由高浓度一侧通过膜到低浓度一侧而不消物质由高浓度一侧通过膜到低浓度一侧而不消耗代谢能的一种运输方式。耗代谢能的一种运输方式。1 简单扩散（简单扩散（simple diffusion）l概概念念：指指物物质质顺顺浓浓度度梯梯度度（或或电电化化学学梯梯度度）从从高高浓浓度度一一侧侧通通过过

2、细细胞胞膜膜向向低低浓浓度度一一侧侧移移动动的的方方式式，不不需需消消耗耗ATP，又又称被动扩散（称被动扩散（passive diffusion）.l特点：特点：不消耗能量；不消耗能量；不需要膜蛋白协助；不需要膜蛋白协助；运输速度取决于分子的大小和脂溶性。运输速度取决于分子的大小和脂溶性。l运输对象：运输对象：O2、CO2、乙醇、尿素。、乙醇、尿素。第三页，本课件共有54页l人工膜对各类物质的通透率：人工膜对各类物质的通透率：l脂溶性越高通透性越大脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；，水溶性越高通透性越小；l非非极极性性分分子子比比极极性性容容易易透透过过，极极性性不不带带电电荷荷小小

3、分分子子，如如H2O、O2等可以透过人工脂双层，但速度较慢；等可以透过人工脂双层，但速度较慢；l小小分分子子比比大大分分子子容容易易透透过过；分分子子量量略略大大一一点点的的葡葡萄萄糖糖、蔗蔗糖糖则则很难透过；很难透过；l人工膜对带电荷的物质，如人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透各类离子是高度不通透的。的。第四页，本课件共有54页2 协助扩散（协助扩散（facilitated diffusion）l概概念念：指指物物质质顺顺浓浓度度梯梯度度或或电电化化学学梯梯度度，在在膜膜蛋蛋白白的的协助下协助下的的跨膜转运跨膜转运方式方式。l特特点点：比比自自由由扩扩散散转转运运速速率率高高；存存

4、在在最最大大转转运运速速率；率；有特异性。有特异性。l膜转运蛋白：膜转运蛋白：（1）载体蛋白（）载体蛋白（carrier protein)（2）通道蛋白）通道蛋白(channel protein)形成贯穿脂双层之间的通道。形成贯穿脂双层之间的通道。与特定物质结合改变构象使物质穿越细胞膜。第五页，本课件共有54页a.闸门通道蛋白介导的协助扩散闸门通道蛋白介导的协助扩散 电电压压闸闸门门通通道道：只只有有当当膜膜电电位位发发生生变变化化时时，闸闸门门才才开启的离子通道（例：开启的离子通道（例：Na+通道、通道、Ca2+通道）通道）配配体体闸闸门门通通道道：配配体体与与通通道道蛋蛋白白上上的的受受体

5、体结结合合，引引起起通道蛋白构象发生变化，使闸门开放。通道蛋白构象发生变化，使闸门开放。压力激活通道：压力激活通道：受压力调控，如听觉毛细胞离子通道。受压力调控，如听觉毛细胞离子通道。第六页，本课件共有54页b.载体蛋白介导的协助扩散载体蛋白介导的协助扩散l在在膜膜的的一一侧侧，溶溶质质分分子子与与载载体体蛋蛋白白上上专专一一的的结结合合位位点点结结合合，载载体体蛋蛋白白构构象象发发生生变变化化，将将溶溶质质分分子子运运至至膜膜的的另另一一侧侧，载载体体蛋蛋白白与与溶溶质质分分离离后后，又又恢恢复复到到原原来的构象（例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸）来的构象（例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸）。l通通道道

6、蛋蛋白白只只进进行行被被动动运运输输，而而载载体体蛋蛋白白既既可可进进行行被动运输，又可主动运输。被动运输，又可主动运输。第七页，本课件共有54页（二二）主动运输（主动运输（active transport）l概概念念：由由载载体体蛋蛋白白介介导导的的物物质质逆逆浓浓度度梯梯度度或或化化学学梯度进行跨膜转运的方式梯度进行跨膜转运的方式。l特点：特点：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量；需要能量；都有载体蛋白。都有载体蛋白。l能量来源能量来源：由由 ATP直接或间接供能；直接或间接供能；光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。

7、第八页，本课件共有54页l类型：类型：1、由由ATP直接供能的主动运输直接供能的主动运输（ATP驱动泵）驱动泵）(1)P型型泵泵:此此类类运运输输需需要要磷磷酸酸化化（phosphorylation）,故故称称为为P型型泵泵。如如存存在在于于细细胞胞膜膜中中的的Na+/K+泵泵、Ca2+泵泵；细菌的质膜上的细菌的质膜上的H+泵。泵。(2)V型型泵泵:主主要要位位于于小小泡泡膜膜上上（vacuole或或vesicle）,故故称称为为V型型泵泵。如如溶溶酶酶体体和和胞胞内内体体膜膜上上的的H+泵泵；液液泡泡膜膜上上的的H+泵。泵。(3)F型型泵泵：由由许许多多亚亚基基构构成成的的管管状状结结构构，

8、通通过过建建立立H+的的电电化化学学梯梯度度来来合合成成 ATP。如如存存在在于于细细菌菌质质膜膜、线线粒粒体体内内膜和叶绿体类囊体膜上的膜和叶绿体类囊体膜上的ATP合成酶。合成酶。(4)ABC超家族超家族第九页，本课件共有54页2、由由ATP间接供能的主动运输协同运输间接供能的主动运输协同运输 （1）同同向向协协同同：如如小小肠肠上上皮皮细细胞胞对对葡葡萄萄糖糖的的吸吸收收就就是伴随着是伴随着Na+的进入的进入。（2）反反向向协协同同：如如红红细细胞胞膜膜上上Na+与与HCO3-的的进进入伴随着入伴随着Cl-和和H+的外流。的外流。3、利利用用光光能能的的主主动动运运输输：如如细细菌菌质质膜

9、膜视视紫紫红红质质可可吸吸收光收光能能将两个将两个H+从细胞内运出。从细胞内运出。第十页，本课件共有54页二、离子泵二、离子泵l参参与与主主动动运运输输的的载载体体蛋蛋白白常常被被称称为为泵泵(pump)，这这是是因因为为它它们们能能利利用用能能量量做做功功。由由于于它它们们消消耗耗的的代代谢谢 能能 多多 数数 来来 自自 ATP，所所 以以 又又 称称 它它 们们 为为 某某 某某ATPase。lP-型离子泵型离子泵：Na+/K+泵、泵、Ca2+泵泵lV-型质子泵型质子泵lF-型质子泵型质子泵lABC超家族超家族第十一页，本课件共有54页（一）（一）P-型离子泵型离子泵-Na+/K+泵泵1

10、、Na+/K+泵的组成泵的组成 即即Na+/K+ATP酶酶，由由2个个大大的的亚亚基基和和2个个小小的的亚亚基基组组成成。通通过过磷磷酸酸化化和和去去磷磷酸酸化化过过程程发发生生构构象象变变化化，导导致致与与Na+、K+的的亲亲和和力力发发生生变变化化而而完完成成转转运。运。第十二页，本课件共有54页2、工作机理工作机理 膜膜内内侧侧Na+与与亚亚基基结结合合，ATP分分解解，被被磷磷酸酸化化，与与Na+结合转向膜外侧；结合转向膜外侧；磷磷酸酸化化的的亚亚基基对对Na+的的亲亲和和力力变变低低，而而对对K+的的亲亲和力变高，因而释放和力变高，因而释放Na+，而与，而与K+结合。结合。K+与与磷

11、磷酸酸化化亚亚基基结结合合后后则则促促使使亚亚基基去去磷磷酸酸化化，亚亚基基的的构构象象恢恢复复原原状状，与与K+结结合合的的部部位位转转向向膜膜内内侧侧，构构象象复复原原的的亚亚基基与与K+的的亲亲和和力力很很低低，使使 K+在在膜膜内内被被释释放放，至至此此完完成成一一个个循循环环，最最终终泵泵出出3个个Na+，而运进，而运进2个个K+。第十三页，本课件共有54页3、功能：功能：维持了细胞内适当的低维持了细胞内适当的低Na+，高高K+的浓度环境，抵的浓度环境，抵消了消了Na+/K+的扩散作用；的扩散作用；维持细胞的渗透平衡，保持细胞的体积；维持细胞的渗透平衡，保持细胞的体积；建立细胞膜两侧

12、浓度梯度，为葡萄糖协同运输建立细胞膜两侧浓度梯度，为葡萄糖协同运输提供驱动力；提供驱动力；对膜电位的形成有重要作用，为神经和肌肉细胞电对膜电位的形成有重要作用，为神经和肌肉细胞电脉冲信号传导提供了基础。脉冲信号传导提供了基础。第十四页，本课件共有54页（二二）P-型离子泵型离子泵-Ca2+泵泵1、钙离子泵类型：钙离子泵类型：-位位于于内内质质网网膜膜上上P型型钙钙离离子子泵泵，每每消消耗耗一一个个ATP分子，泵出分子，泵出2个个Ca2+。肌质网膜上的钙离子泵，占总蛋白质的肌质网膜上的钙离子泵，占总蛋白质的90%。-位位 于于 质质 膜膜 上上 的的 是是 钠钠 钙钙 交交 换换 器器（Na+-

13、Ca2+exchanger），属属于于反反向向协协同同运运输输体体系系（antiporter），通过钠钙交换来转运钙离子。通过钠钙交换来转运钙离子。第十五页，本课件共有54页lCa2+-ATPase有有10个个跨跨膜膜结结构构域域，膜膜内内侧侧有有第第一一个个环环有有Ca2+离离子子结结合合位位点点；第第二二个个上上有有激激活活位位点点，包包括括ATP的的结结合位点。合位点。l在在静静息息状状态态，羧羧基基端端的的抑抑制制区区域域同同环环2的的激激活活位位点点结结合合，使泵失去功能。使泵失去功能。lCa2+-ATPase泵有两种激活机制：泵有两种激活机制：lCa2+浓浓度度升升高高 Ca2+/

14、钙钙调调蛋蛋白白复复合合物物同同抑抑制制区区结结合合，释释放激活位点，泵开始工作。反之泵处于静息状态。放激活位点，泵开始工作。反之泵处于静息状态。l蛋蛋白白激激酶酶C使使抑抑制制区区磷磷酸酸化化，从从而而失失去去抑抑制制作作用用；当当磷磷酸酸酶酶使使抑抑制制区区脱脱磷磷酸酸，抑抑制制区区又又同同激激活活位位点点结结合合，起起抑抑制制作用。作用。第十六页，本课件共有54页（三）（三）V-型和型和F-型质子泵型质子泵lV-型型质质子子泵泵：存存在在于于动动物物细细胞胞内内体体、溶溶酶酶体体膜膜以以及及植植物物、酵酵母母和和其其他他真真菌菌细细胞胞膜膜上上。利利用用ATP水水解供能从细胞质基质中逆解

15、供能从细胞质基质中逆H+转运到细胞器中。转运到细胞器中。lF-型质子泵：型质子泵：主要存在于线粒体内膜等上。主要存在于线粒体内膜等上。第十七页，本课件共有54页（四）（四）ABC超家族超家族lABC：ATP-binding cassettel超超家家族族：一一大大类类家家族族成成员员，均均在在胞胞质质侧侧含含2个个高高度度保保守守的的ABC，可可通通过过结结合合ATP发发生生二二聚聚化化并并水水解解结结合合的的ATP，造造成成构构象象变变化化从从而而转转运运物物质质（主要是（主要是aa、肽等小分子）。、肽等小分子）。lMDR1是是第第一一个个被被发发现现的的ABC转转运运器器，常常在在肝肝癌癌

16、患者肝中过表达，造成多药抗性。患者肝中过表达，造成多药抗性。第十八页，本课件共有54页三、大分子物质的跨膜运输三、大分子物质的跨膜运输1 胞吞作用胞吞作用 （1）胞饮作用与吞噬作用 （2）受体介导的胞吞作用：与配体一同被摄入的受体融入胞内体后，不同的受 体将有不同的命运：受体返回重复使用：如低密度脂蛋白LDL的受体；受体和配体均返回：如转铁蛋白受体和转铁蛋白；受体和配体被消化：如表皮生长因子及其受体；受体跨细胞的转运：如上皮细胞从一侧吞入物质，从另一侧胞吞出去。2 胞吐作用胞吐作用 组成型胞吐途径：如新合成的膜蛋白、膜脂以及一些其它胞外成分 等。调节型胞吐途径：如特化的分泌细胞产生的分泌物（如

17、激素、粘液或 消化酶等）。第十九页，本课件共有54页第二节第二节 细胞的信号细胞的信号跨膜传递跨膜传递 一、概述一、概述（一）（一）细胞通讯细胞通讯l概念概念：生生物物体体内内C C与与C C之之间间的的联联络络、识识别别以以及及信信息息传传递递。是是指指一一个个细细胞胞发发出出的的信信息息通通过过介介质质传传递递到到另另一一个个细细胞胞并并与与靶靶细细胞胞相相应应的的受受体体相相互互作作用用，然然后后通通过过信信号号转转导导产产生生胞胞内内一一系系列列生生理理生生化化反反应应，最最终终表表现现为为细细胞胞整整体体的的生物学效应的过程。生物学效应的过程。第二十页，本课件共有54页u细胞通讯一般

18、包括下列几个步骤：细胞通讯一般包括下列几个步骤：信号细胞合成并释放信号分子；信号细胞合成并释放信号分子；信号分子运送至靶细胞；信号分子运送至靶细胞；信号分子与受体的特异性结合及其激活；信号分子与受体的特异性结合及其激活；信号转导与传递；信号转导与传递；引发细胞功能、代谢或基因表达的改变；引发细胞功能、代谢或基因表达的改变；信号的解除与细胞反应的终止。信号的解除与细胞反应的终止。第二十一页，本课件共有54页u细胞通讯的方式细胞通讯的方式：1、分泌化学信号通讯分泌化学信号通讯 （1）内分泌）内分泌（endocrineendocrine）；（2）旁分泌）旁分泌（paracrineparacrine）

19、；（3）自分泌）自分泌（autocrineautocrine）；（4）化学突触）化学突触（chemical synapsechemical synapse）。2、接触性依赖通讯接触性依赖通讯 3、间隙连接通讯间隙连接通讯第二十二页，本课件共有54页细胞外信号分子局部性作用于细胞外信号分子局部性作用于附近的细胞附近的细胞信号分子不能运输的太远信号分子不能运输的太远(旁分泌旁分泌)信号细胞信号细胞局部性信号分子局部性信号分子(自分泌自分泌)第二十三页，本课件共有54页沿轴突传递电信号的神经细沿轴突传递电信号的神经细胞胞内分泌细胞产生释放信号分子于内分泌细胞产生释放信号分子于血液系统，分布到全身血液

20、系统，分布到全身(突触传递突触传递)(内分泌内分泌)神经递质神经递质第二十四页，本课件共有54页（二）细胞识别（二）细胞识别(cell recognition)(cell recognition)l指指细细胞胞通通过过其其表表面面的的受受体体与与胞胞外外信信号号物物质质分分子子选选择择性性相相互互作作用用，引引起起生生理理生生化化变变化化，最最终表现为细胞整体生物效应的过程。终表现为细胞整体生物效应的过程。第二十五页，本课件共有54页（三）信号分子与受体（三）信号分子与受体 1、信号分子信号分子：（1）亲脂性信号分子；）亲脂性信号分子；（2）亲水性信号分子）亲水性信号分子；（3）气体性信号分子

21、。）气体性信号分子。2、受体（糖蛋白）受体（糖蛋白）：（1）细胞内）细胞内受体受体；（2）细胞表面受体。）细胞表面受体。3、第二信使与分子开关：第二信使与分子开关：（1）第二第二信使；信使；（2）分子开关：）分子开关：G蛋白；蛋白；蛋白激酶。蛋白激酶。第二十六页，本课件共有54页 配体配体：能通过细胞膜的亲脂性小分子（如甾类激素等）。受体受体：基因调控蛋白；有三个结构域：C端的激素结合域；N端的转录激活域；中部的抑制蛋白或DNA结合域。如如NO信号分子（近年发现的一种亲脂性信号分子）信号分子（近年发现的一种亲脂性信号分子）：性质性质：是一种自由基性质的气体分子，具脂溶性，可快速扩散透过细胞 膜

22、，到达靶细胞发挥作用。但寿命很短，半衰期只有5s左右。产生产生：由神经细胞和血管内皮细胞在一氧化氮合酶催化下分解精氨酸产 生。靶分子靶分子：细胞质中的鸟苷酸环化酶，活化鸟苷酸环化酶产生cGMP。效应：效应：cGMP作为新的信号分子介导下游蛋白质的磷酸化，引起血管扩 张，血液畅通；参与大脑记忆等过程。二、二、细胞内受体介导的信号传递细胞内受体介导的信号传递第二十七页，本课件共有54页l血血管管内内皮皮细细胞胞接接受受乙乙酰酰胆胆碱碱，引引起起胞胞内内Ca2+浓浓度度升升高高，激激活活一一氧氧化化氮氮合合酶酶，细细胞胞释释放放NO，NO扩扩散散进进入入平平滑滑肌肌细细胞胞，与与胞胞质质鸟鸟苷苷酸酸

23、环环化化酶酶（GTP-cyclase，GC）活活性性中中心心的的Fe2结结合合，改改变变酶酶的的构构象象，导导致致酶酶活活性性的的增增强强和和cGMP合合成成增增多多。cGMP可可降降低低血血管管平平滑滑肌肌中中的的Ca2+离离子子浓浓度度。引引起起血血管管平平滑滑肌肌的的舒舒张张，血血管扩张、血流通畅。管扩张、血流通畅。l硝硝酸酸甘甘油油治治疗疗心心绞绞痛痛，其其作作用用机机理理是是在在体体内内转转化化为为NO，可可舒舒张张血血管管，减减轻轻心心脏脏负负荷荷和和心心肌肌的的需需氧氧量量。第二十八页，本课件共有54页第二十九页，本课件共有54页三、细胞表面受体介导的信号传递三、细胞表面受体介导

24、的信号传递 亲水性分子只能与细胞表面受体相结合。亲水性分子只能与细胞表面受体相结合。细胞表面受体分为：细胞表面受体分为：l离子通道偶联的受体离子通道偶联的受体(ion-channel-linked(ion-channel-linked receptor)receptor)lG G蛋白偶联受体蛋白偶联受体(G protein-linked receptor)(G protein-linked receptor)l酶偶联受体酶偶联受体(enzyme-linked receptor)(enzyme-linked receptor)第三十页，本课件共有54页 1、离子通道偶联受体介导的信号传递、离子通

25、道偶联受体介导的信号传递 配体：配体：神经递质；神经递质；受体：由多亚基组成的受体离子通道，受体：由多亚基组成的受体离子通道，既有信号分子结合的位点，又是离既有信号分子结合的位点，又是离 子通道，受体与配体结合后，离子子通道，受体与配体结合后，离子 通道打开，相应的离子进入细胞，通道打开，相应的离子进入细胞，故跨膜信号转导无需中间步骤。主故跨膜信号转导无需中间步骤。主 要存在于要存在于神经细胞或其它可兴奋细神经细胞或其它可兴奋细 胞膜上胞膜上。第三十一页，本课件共有54页乙酰胆碱乙酰胆碱N N受体（受体（260KD260KD）外周型：外周型：5 5个亚基组成（个亚基组成（2 2）调节主要为调节

26、主要为 亚基变化亚基变化通道开启：通道开启：NaNa+内流，内流，K K+外流，外流，膜去极化。膜去极化。第三十二页，本课件共有54页2、G蛋白偶联受体介导的信号传递蛋白偶联受体介导的信号传递（1）G蛋白的结构及作用蛋白的结构及作用l三三聚聚体体GTP结结合合调调节节蛋蛋白白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简简称称G蛋蛋白白。由由、三三个个亚亚基基组组成成，亚亚基基具具有有GTP酶酶活活性性。和和亚亚基基通通过过共共价价结结合合于于膜膜上上。G蛋蛋白白在在信信号号转转导导过过程程中中起起着着分分子子开开关关的的作作用用，当当亚亚基基与与GDP结

27、结合合时时处处于于关关闭闭状状态，与态，与GTP结合时处于开启状态。结合时处于开启状态。第三十三页，本课件共有54页第三十四页，本课件共有54页（2）G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体lG G蛋蛋白白偶偶联联受受体体是是指指配配体体-受受体体复复合合物物与与靶靶蛋蛋白白要要通通过过与与G G蛋蛋白白的的偶偶联联，在在细细胞胞内内产产生生第第二二信信使使，从而将胞外信号转变成胞内信号。从而将胞外信号转变成胞内信号。lG G蛋蛋白白偶偶联联受受体体为为7 7次次跨跨膜膜蛋蛋白白，受受体体胞胞外外结结构构域域识识别别胞胞外外信信号号分分子子并并与与之之结结合合，胞胞内内结结构构域域与与G G蛋蛋白白偶偶

28、联联。通通过过与与G G蛋蛋白白偶偶联联，调调节节相相关关酶酶活活性性，在在细细胞胞内内产产生生第第二二信信使使，从从而而将将胞胞外外信信号号跨跨膜膜传传递递到到胞胞内。内。lG G蛋白偶联受体家族蛋白偶联受体家族第三十五页，本课件共有54页G蛋白偶联受体蛋白激酶A第三十六页，本课件共有54页（3）与与G蛋蛋白白偶偶联联的的细细胞胞表表面面受受体体介介导导的的信信号号传传递递通通路路 ：cAMP通路；通路；PIP2通路。通路。cAMP通路通路：l 概概念念：细细胞胞外外信信号号和和相相应应的的受受体体结结合合，导导致致胞胞内内第第二二信信使使cAMP的的水水平平变变化化而而引引起起细细胞胞反反

29、应应的的信信号号通路。通路。l组分及分析：组分及分析：/激活型激素受体（Rs）；/抑制型激素受体（Ri）；/活化型G蛋白（Gs）；/抑制型G蛋白（Gi）；/催化成分（腺苷酸环化酶C）第三十七页，本课件共有54页uu cAMPcAMP通路信号传递过程通路信号传递过程通路信号传递过程通路信号传递过程 细细胞胞未未受受刺刺激激时时，受受体体没没有有和和激激素素结结合合，这这时时活活化化型型的的G蛋蛋白白（Gs）为为异异三三聚聚体体（、）的的结结合合状状态态，Gs的的亚亚基基与与GDP结合，故结合，故Gs无活性无活性，腺苷酸环化酶没有被激活。，腺苷酸环化酶没有被激活。当当激激素素和和激激活活型型受受体

30、体（Rs）结结合合后后导导致致受受体体（Rs）构构象象改改变变，暴暴露露出出与与Gs结结合合的的位位点点，膜膜的的流流动动性性使使激激素素受受体体复复合合物物与与Gs结合。结合。激激素素受受体体复复合合物物与与Gs的的结结合合导导致致Gs的的亚亚基基构构象象改改变变，从从而而释释放放GDP，同同时时结结合合GTP，这这时时Gs变变为为活活化化型型构构象象，使使亚亚基基与与亚基分离。亚基分离。亚亚基基与与亚亚基基分分离离后后，暴暴露露出出亚亚基基与与腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶的的结结合合位位点点，并并与与之之结结合合而而使使其其活活化化，催催化化ATP形形成成cAMP，这这时时激激素与受体分离。素

31、与受体分离。第三十八页，本课件共有54页 由由于于结结合合GTP的的亚亚基基具具有有GTP酶酶的的活活性性，从从而而将将GTP水水解解产产生生GDP，导导致致亚亚基基构构象象恢恢复复并并与与腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶分分离离，这这时时亚基与亚基与亚基重新结合，使细胞回到刺激前的状态。亚基重新结合，使细胞回到刺激前的状态。腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶产产生生的的cAMP，使使细细胞胞内内的的cAMP浓浓度度升升高高，至至此此，细细胞胞外外的的激激素素信信号号通通过过信信号号转转换换机机制制变变为为细细胞胞内内的的信信号号cAMP。细细胞胞内内的的cAMP作作为为第第二二信信使使分分子子进进一一步步激激

32、活活胞胞内内靶靶酶酶cAMP依依赖赖的的蛋蛋白白激激酶酶A（PKA），由由这这种种蛋蛋白白酶酶再再去去活活化化细细胞胞中的中的代谢靶蛋白或活化基因调控蛋白代谢靶蛋白或活化基因调控蛋白，从而引起细胞产生应答。，从而引起细胞产生应答。第三十九页，本课件共有54页 腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶的的活活性性除除了了受受Gs的的亚亚基基调调控控外外，还还可可以以受受抑抑制制型型G蛋白（蛋白（Gi）的调节，并且有两种途径：）的调节，并且有两种途径：l当当Gi与与GTP结结合合，Gi的的亚亚基基与与亚亚基基分分离离后后，一一种种途途径径是是Gi的的亚基与腺苷酸环化酶结合，亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性

33、直接抑制酶的活性；l另另一一途途径径是是通通过过亚亚基基与与游游离离的的Gs亚亚基基（Gs）结结合合，阻阻断断Gs对腺苷酸环化酶的活化对腺苷酸环化酶的活化。第四十页，本课件共有54页cAMPcAMP信号通路信号通路l cAMP通路信号传递过程：第四十一页，本课件共有54页 PIPPIP2 2通路通路通路通路u PIP2通通路路是是一一种种双双信信使使通通路路，细细胞胞外外信信号号分分子子经经跨跨膜膜转转导导后后，在在细细胞胞内内产产生生两两种种第第二二信信使使分分子子，即即1，4，5三三磷磷酸酸肌肌醇醇（IP3）和和二二酰酰基基甘甘油油（DAG），然然后后由由这这两两种种细细胞胞内内信信号号分

34、分子子各各自自激激活活相相应应的的靶靶酶酶，经经过过一一系系列列的的信信号号级级联联放放大大反反应应，引起多种生物学效应。引起多种生物学效应。第四十二页，本课件共有54页u具体信号传递过程如下：具体信号传递过程如下：细细胞胞外外信信号号分分子子与与细细胞胞表表面面G蛋蛋白白偶偶联联受受体体结结合合，激激活活质质膜膜上上的的磷磷酸酸二二酯酯酶酶C（PLC），后后者者催催化化质质膜膜上上的的4，5二二磷磷酸酸磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇（PIP2）水水解解成成为为1，4，5三三磷磷酸酸肌肌醇醇（IP3）和和二二酰基甘油（酰基甘油（DAG）两个第二信使，）两个第二信使，使胞外信号转换为胞内信号使胞外信号转换

35、为胞内信号。IP3动动员员细细胞胞内内源源的的钙钙离离子子进进入入细细胞胞质质，使使胞胞内内Ca2+浓浓度度升升高高，Ca2+活活化化各各种种Ca2+结结合合蛋蛋白白引引起起细细胞胞反反应应。其其中中钙钙调调蛋蛋白白（CaM）是是一一种种真真核核细细胞胞普普遍遍存存在在的的Ca2+应应答答蛋蛋白白，4个个Ca2+与与CaM结结合合后后形形成成活活化化态态的的Ca2+CaM复复合合体体，然然后后再再与与受受钙钙调调蛋蛋白白调调节节的靶酶结合将其活化，从而引起一系列不同的生物学效应。的靶酶结合将其活化，从而引起一系列不同的生物学效应。第四十三页，本课件共有54页 产产生生的的第第二二信信使使DAG

36、结结合合于于质质膜膜上上，活活化化与与质质膜膜结结合合的的蛋蛋白白激激酶酶C（PKC），非非活活性性的的PKC存存在在于于细细胞胞质质中中，由由于于它它是是Ca2+和和磷磷脂脂酰酰丝丝氨氨酸酸依依赖赖性性酶酶，所所以以与与质质膜膜上上的的DAG结结合合后后，被被Ca2+激激活活，活活化化的的PKC可可以以使使不不同同类类型型细细胞胞中中的的不不同同靶靶蛋蛋白白的的丝丝氨氨酸酸和和苏苏氨氨酸酸残残基基磷磷酸酸化化，引引起起众众多多的的生生理理过过程程，如如细细胞胞分分泌泌、肌肌肉肉收收缩缩等等短短期期效效应应以以及及如如细细胞胞增增殖殖、分分化化等等长长期期生理效应生理效应。IP3和和DAG通过

37、细胞内存在的磷脂酰肌醇循环途径而失活。通过细胞内存在的磷脂酰肌醇循环途径而失活。第四十四页，本课件共有54页磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路第四十五页，本课件共有54页3、酶偶联受体介导的信号传递通路、酶偶联受体介导的信号传递通路受体受体：是跨膜一次的膜整合蛋白跨膜一次的膜整合蛋白，主要介导控制细胞生长与分化信 号的传递，因此与生长因子有关，已发现50多种不同的 受体酪氨酸激酶（受体酪氨酸激酶（RTK），组成细胞表面一大类重要受体家族。包括6个亚族，即 表皮生长因子（EGF）受体；血小板生长因子（PDGF）受体和巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）受体；胰

38、岛素和胰岛素样生长因子1（IGF1）受体；神经生长因子（NGF）受体；成纤维细胞生长因子（FGF）受体；血管内皮生长因子（VEGF）。胞外区是结合配体结构域，胞内区肽段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位，胞外区是结合配体结构域，胞内区肽段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位，并具有自磷酸化位点。并具有自磷酸化位点。配体配体：可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括胰岛素和多种生长因子。第四十六页，本课件共有54页受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶第四十七页，本课件共有54页酶偶联受体介导的信号传递通路酶偶联受体介导的信号传递通路 配体和受体结合导致配体和受体结合导致受体二聚化受体二聚化形成同

39、源或异源二形成同源或异源二 聚体，从而在二聚体内彼此相互聚体，从而在二聚体内彼此相互磷酸化受体胞内肽磷酸化受体胞内肽 段的酪氨酸残基段的酪氨酸残基，即实现受体的，即实现受体的自磷酸化自磷酸化（也就是（也就是 受体被激活）。受体被激活）。磷酸化的酪氨酸残基可被含有磷酸化的酪氨酸残基可被含有SH2结构域结构域与与Src（一种癌（一种癌基因）蛋白同源区的简称：基因）蛋白同源区的简称：Src homology region的胞内信的胞内信号蛋白所识别并与之结合，由此开启一系列的信号传递而引号蛋白所识别并与之结合，由此开启一系列的信号传递而引起细胞生理反应。起细胞生理反应。活化的活化的RTK可以结合多种

40、细胞溶质中带有可以结合多种细胞溶质中带有SH2结构结构 域的结合蛋白或信号蛋白，因而可以引起多种不同域的结合蛋白或信号蛋白，因而可以引起多种不同 的反应，例如的反应，例如RTKRas蛋白信号通路蛋白信号通路。第四十八页，本课件共有54页受受受受体体体体酪酪酪酪氨氨氨氨酸酸酸酸激激激激酶酶酶酶信信信信号号号号通通通通路路路路第四十九页，本课件共有54页RTKRTKRas蛋白信号通路蛋白信号通路蛋白信号通路蛋白信号通路 l 配配 体体 RTK接接 头头 蛋蛋 白白 GRFRasRaf(MAPKKK)MAPKKMAPK进进入入细细胞胞核核其其它它激激酶酶或或基基因因调调控控蛋蛋白白（转转录因子）的磷

41、酸化。录因子）的磷酸化。l Ras是是大大鼠鼠肉肉瘤瘤（rat sarcoma,Ras）的的英英文文缩缩写写。Ras蛋蛋白白是是原原癌癌基基因因c-ras的的表表达达产产物物，属属单单体体GTP结结合合蛋蛋白白，具具有有弱弱的的GTP酶酶活活性性。分分布布于于质质膜膜胞胞质质一一侧侧，结结合合GTP时时为为活活化化态态，而而结结合合GDP时时为失活态。所以为失活态。所以Ras具有分子开关的作用具有分子开关的作用。l Ras蛋蛋 白白 释释 放放GDP结结 合合GTP而而 激激 活活 需需 要要 鸟鸟 氨氨 酸酸 释释 放放 因因 子子（GRF）（由由于于只只含含有有SH3结结构构域域，因因而而

42、与与活活化化受受体体酪酪氨氨酸酸残残基基的的结结合合需需要要通通过过既既含含有有SH2，又又含含有有SH3结结构构域域的的接接头头蛋蛋白白如如Grb2蛋蛋白白的的介介导导）参参与与；而而Ras蛋蛋白白的的失失活活，则则需需要要GTP酶酶活活化化蛋蛋白白（GAP）（有有SH2结结构构域域，可可直直接接与与活活化化受受体体的的酪酪氨氨酸酸残残基基结结合合）促进。促进。第五十页，本课件共有54页l 细细胞胞表表面面酪酪氨氨酸酸激激酶酶受受体体激激活活后后，接接头头蛋蛋白白通通过过SH2与与受受体体的的磷磷酸酸酪酪氨氨酸酸残残基基结结合合，再再通通过过SH3与与GRF结结合合，GRF与与膜膜上上的的R

43、as接接触触，从从而而活活化化Ras。而而Ras的的失失活活则则由由活活化化受受体体上上已已结结合合的的GAP参与下进行，使参与下进行，使Ras结合的结合的GTP水解成水解成GDP而失活。而失活。l 活活化化的的Ras蛋蛋白白对对细细胞胞的的生生长长、分分化化、细细胞胞骨骨架架、蛋蛋白白质质运运输输以以及及细细胞胞分分泌泌等等都都有有影影响响。例例如如在在生生长长因因子子信信号号经经Ras的的级级联联反反应应中中，生生长长因因子子与与酪酪氨氨酸酸激激酶酶受受体体结结合合将将Ras激激活活后后，活活化化的的Ras蛋蛋白白与与一一种种称称Raf的的蛋蛋白白结结合合。Raf蛋蛋白白（MAPKKK）是

44、是一一种种丝丝氨氨酸酸/苏苏氨氨酸酸蛋蛋白白激激酶酶，是是有有丝丝分分裂裂原原活活化化蛋蛋白白（MAP）激激酶酶激激酶酶的的激激酶酶,故故Raf能能够够磷磷酸酸化化MAPKK（MAPK蛋蛋白白激激酶酶），MAPKK则则磷磷酸酸 化化MAPK。激激活活后后的的MAPK进进入入细细胞胞核核内内使使一一些些与与调调节节细细胞胞周周期期和和细细胞胞分分化化有有关关 的的转转录录因因子子磷磷酸酸化化，从从而而引引起起细细胞胞生生长长分分裂。裂。第五十一页，本课件共有54页RTK-Ras信号通路信号通路信号通路信号通路第五十二页，本课件共有54页课后作业课后作业一一 名词解释名词解释：1 载体蛋白、通道蛋白和离子载体；2钠钾 泵；3膜 泡运输；4细胞识别；5配体与受体；6 NO信号分 子；7G蛋白；8钙调蛋白。二二 简答题简答题：1 钠钾泵的工作原理及生物学意义。2 举例说明受体介导的胞吞作用过程（如胆固醇的胞 吞摄入）。3 试述G蛋白偶联受体介导的细胞信号通路。第五十三页，本课件共有54页感感谢谢大大家家观观看看第五十四页，本课件共有54页