细胞的信号转导 (2)精选课件.ppt

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1、关于细胞的信号转导(2)第一页，本课件共有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，从而产生多种细胞内生物学效应。细胞内生物学效应。第二页，本课件共有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个方面：

2、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第三页，本课件共有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第四页，本课件共有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、可灭活性第五页，本课件共有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 旁分泌作用、自分泌作

3、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 第六页，本课件共有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第七页，本课件共有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，从而对细胞的结构和功能产生影响。化学反应，从

4、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、细胞内受体第八页，本课件共有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、其他细包括神经递质、激素、生长因子、光子、其他细胞外信号。胞外信号。第九页，本课件共有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 3个结构域个结构域 细胞外域：亲水细

5、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 效应部效应部第十页，本课件共有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。以是不同的蛋白分子组成的蛋白复合体。第十一页，本课件共有57页一条肽链构成的受体为单体型受体，例生长因子受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。体、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，例胰岛素两条以上多肽链构成的受体为复合型受体，例胰岛素受体、受体、N N乙酰胆碱受体（乙酰胆碱受体（2 2)。第

6、十二页，本课件共有57页第十三页，本课件共有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第十四页，本课件共有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 举例举例第十五页，本课件共有57页2 2、配体门控性离子通道、配体门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

7、通道状态改变第十六页，本课件共有57页第十七页，本课件共有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。第十八页，本课件共有57页第十九页，本课件共有57页第二十页，本课件共有57页第二十一页，本课件共有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

8、糖基化位点，胞内具有可被磷酸化的位点第二十二页，本课件共有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）第二十三页，本课件共有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。第二十四页，本课件共有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

9、逆性（五）特定的组织定位（五）特定的组织定位第二十五页，本课件共有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第二十六页，本课件共有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第二十七页，本课件共有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GT

10、PGTP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第二十八页，本课件共有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：了解不深第二十九页，本课件共有57页第三十页，本课件共有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，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,-GT

11、P,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，构象改变，与效应蛋白分离，恢复静息恢复静息G G蛋白蛋白第三十一页，本课件共有57页第三十二页，本课件共有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和亚单位类型亚单位类型第三十三页，本课件共有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

12、的下游信号途径第三十四页，本课件共有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，局部化学介导各种细胞外信息分子，激素，神经递质，局部化学介导因子等。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物质。子信使物质。第三十五页，本课件共有57页腺苷酸环化酶与腺苷酸环化酶与c

13、AMPcAMP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第三十六页，本课件共有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：组织特异性第三十七页，本课件共有57页ACAC结构特点：结构特点：M1M1、M2M2两大疏水区，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、C2C2两大活两大活性区域性区

14、域功能：催化功能：催化ATPATP成成cAMPcAMP第三十八页，本课件共有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依赖性依赖性蛋白激酶蛋白激酶A A（PKAPKA）cAMPcAMP反应元件结合蛋白（基因反应元件结合蛋白（基因转录调节因子）转录调节因子）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蛋白活化蛋白活化 ACAC激活激活 cAMPcAMP离子通道离子通道第三十九页，本课件共有57页举例举例第四十页，本课件共有57

15、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 第四十一页，本课件共有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）的激活第四十二页，本课

16、件共有57页第四十三页，本课件共有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离子通道离子通道第四十四页，本课件共有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NONO外源物质入细胞外源物质入细胞NONOGCGC激激cGMPcGMP 激活激活PKGPKG 细胞效应细胞效应第四十五页，本课件共有57页举

17、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平滑肌松弛，血管扩张弛，血管扩张缺血缓解缺血缓解第四十六页，本课件共有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）（第二信使）第四十七页，本课件共有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

18、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第四十八页，本课件共有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第四十九页，本课件共有57页第五十页，本课件共有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：受体特异第五十一页，本课件共有57页四、胞内途径的相互交叉四、胞内途径的相互交叉第五十二页，本课件共有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

19、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。第五十三页，本课件共有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核糖基不可核糖基不可逆的结合到逆的结合到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持续持续活化活化cAMPcAMP大量增加大量增加CLCL-和和HCOHCO3 3-通道持续开放，通道持续开放，释放入肠腔释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剧烈腹泻烈腹泻第五十四页，本课件共有57页第五十五页，本课件共有57页第五十六页，本课件共有57页感感谢谢大大家家观观看看第五十七页，本课件共有57页