第六章a细胞通讯与信号转导

下页 返回 结束上页第六章 细胞通讯与信号传递第一节 细胞通讯与细胞识别第二节 细胞内受体介导的信号传递第三节 细胞表面受体介导的信号跨膜传递思考题上页 下页 返回 结束【 要点综述 】n 细胞信号传递是细胞膜完成的重要功能之一，也是细胞生物学的研究热点之一。主要学习细胞信号转导的作用方式及主要途径。n 本章要求学生熟练掌握细胞的信号分子、受体、 NO的细胞信使作用、离子通道偶联的受体、 G蛋白偶联型的受体、酶偶联的受体、 cAMP信号通路、磷脂酰肌醇信号通路等，并且要理解细胞内信号传递途径的复杂性和网络整合效应。上页 下页 返回 结束【 重点与难点 】n 细胞的信号分子、受体、第二信使与分子开关以及信号通路的种类；n 胞内受体介导的信号转导；n G蛋白偶联型的受体介导的信号通路；n 与酶偶联的受体介导的信号通路；n 建立细胞内信号转导的复杂网络系统的整体的印象。上页 下页 返回 结束6.1.1 细胞通讯 (cell communication)是指一个细胞发出的信息可通过介质传递到另一个细胞，通过受体的识别和信号传递作用引起细胞产生相应的生物效应。6.1 细胞通讯与细胞识别上页 下页 返回 结束细胞通讯有三种方式：上页 下页 返回 结束细胞分泌化学信号进行细胞间通讯的方式：BAD上页 下页 返回 结束6.1.2 细胞识别与信号通路细胞识别：是细胞通讯的一个重要环节指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子选择性地相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。信号通路：n 从细胞接受外界信号开始，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，到最终引起细胞应答反应所发生的反应系列被称为信号通路。n 通过胞外信号介导的细胞通讯的信号通路：信号细胞合成并释放信号分子 -信号分子运送至靶细胞-信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受体激活 -活化受体启动细胞内一种或多种信号转到途径 -引发细胞功能、代谢或发育的改变 -信号解除并导致细胞反应终止。上页 下页 返回 结束6.1.3 细胞的信号分子与受体6.1.3.1 信号分子及类型概念 生物体内的一些化学分子 非营养物 非能源物质 非结构物质 不是酶 主要是用来在细胞间和细胞内传递信息上页 下页 返回 结束 亲脂性信号分子：与细胞内受体结合 甾类激素 甲状腺素 亲水性信号分子：与细胞表面受体结合 神经递质 生长因子 局部化学递质 大多数激素信号分子的类型上页 下页 返回 结束信号分子的类型激素 神经递质 局部化学递质上页 下页 返回 结束 NO气体信号分子 -明星分子可溶性的气体，产自精氨酸，在一些组织中作为局部化学递质起作用。NO能够引起血管壁的平滑肌细胞松弛。NO很容易从制造的细胞中扩散进入邻近的细胞,并且只能作用于相邻细胞。 NO作用的靶酶是鸟苷酸环化酶，使其活化 ,从而催化 GTP形成 cGMP。上页 下页 返回 结束一氧化氮的信号作用内皮细胞NO合酶 鸟苷酸环化酶上页 下页 返回 结束6.1.3.2 受体及类型一、 概念： 能够识别并选择性结合某种配体（信号分子）并完成信号跨膜传递功能的大分子称为 信号分子受体 。 受体结合特异性信号分子后被激活，通过信号转导将胞外信号转换为胞内化学信号或物理信号，会引发两种主要的细胞反应：一是细胞内预存蛋白活性与功能的改变，进而影响细胞功能和代谢；二是影响细胞内特殊蛋白的表达量。 绝大多数受体都是蛋白质且多为糖蛋白，少数受体是糖脂，也有些是糖蛋白和糖脂组成的复合物。上页 下页 返回 结束二、 信号分子受体类型： 细胞内受体：n 存在于细胞质基质或核基质。n 识别和特异性结合亲脂性信号分子。n 受胞外亲脂性信号分子激活。 细胞表面受体n 识别和特异性结合亲水性信号分子。n 受胞外亲水性信号分子激活。n 分为离子通道耦联受体、 G蛋白耦联受体和酶连受体三大家族。上页 下页 返回 结束细胞表面受体 细胞内受体上页 下页 返回 结束 受体的分子结构 至少包括两个功能区域：结合配体（信号分子）的功能域，具有结合特异性；产生效应的功能域，具有效应特异性。上页 下页 返回 结束 受体与信号分子的特异性结合n 主要因素是受体与信号分子空间结构的互补性。n 二者之间的特异性结合不是简单的一对一关系。n 不同靶细胞可能具有不同的受体，识别并结合同一种信号分子而产生不同的应答反应。n 不同的靶细胞可能具有相同的受体，识别并结合同一种信号分子而产生不同的应答反应。n 同一靶细胞上具有不同的受体，识别并结合不同的信号分子而产生相同的应答反应。n 同一靶细胞上具有一套多种类型的受体，应答多种不同的胞外信号从而启动细胞不同的生物学效应。上页 下页 返回 结束 外界信号刺激导致靶细胞产生反应的决定因素n 靶细胞受体对信号分子结合的特异性n 靶细胞本身固有的特征上页 下页 返回 结束6.1.3.3 第二信使与分子开关 第二信使激素作用的第二信使 学说： 第二信使 的概念：上页 下页 返回 结束 第二信使的两个必备特征： 是第一信使与膜受体结合后最早在细胞膜内侧或细胞质中出现的、仅在细胞内部起作用的信息分子； 能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。 目前公认的第二信使及其主要效应：cAMP、 DAG、 IP3、 cGMP、 Ca2+上页 下页 返回 结束 分子开关蛋白 定义：在信号传递过程中，起着分子开关的作用，对某一步反应既有激活作用又有终止或关闭作用的进化上保守的胞内蛋白质。 种类：两类n GTPase开关蛋白 -GTP（鸟苷酸）结合蛋白n 通过磷酸化和去磷酸化作为 “ 开关 ” 机制的蛋白上页 下页 返回 结束上页 下页 返回 结束6.1.4 细胞信号系统及其特性 信号转导系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体介导的信号途径的 4个步骤：n 特异性受体识别胞外信号分子 -信号跨膜转导 -胞内级联反应实现信号放大作用，导致细胞活性改变 -信号分子失活，细胞反应终止或下调 信号传递途径中的信号蛋白n 细胞表面受体蛋白、转承蛋白、信使蛋白、接头蛋白、放大和转导蛋白、传感蛋白、分歧蛋白、整合蛋白、潜在基因调控蛋白。上页 下页 返回 结束 信号转导系统的主要特征 :n 信号识别特异性、信号放大作用、信号终止或下调特征、细胞对信号的整合作用。n 细胞整合不同信息，对胞外信号分子的特殊性组合作出程序性反应，表现出不同的行为：存活、分裂、分化、凋亡。上页 下页 返回 结束6.2 通过细胞内受体介导的信号传递6.2.1 与细胞内受体结合的信号分子种类：亲脂性小分子 甾类激素、甲状腺素、雌激素等。6.2.2 细胞内受体的本质： 依赖激素激活的基因调控蛋白6.2.3 细胞内受体非活化状态：受体 抑制性蛋白复合物6.2.4 细胞内受体的活化态：受体 信号分子复合物上页 下页 返回 结束6.2.5 细胞内受体的结构特点：一般都有三个结构域： C端结构域 : 激素结合位点 中间结构域 : DNA或抑制性蛋白结合位点 N端结构域 : 转录激活结构域上页 下页 返回 结束6.2.4 通过细胞内受体进行信号传递的过程及其效应：激素结合位点转录激活结构域抑制蛋白复合物DNA结合结构域 铰 链 区甾类激素暴露的 DNA结合部位皮质醇受体DNA结合结构域雌激素受体孕酮受体维生素 D受体甲状腺素受体视黄酸受体上页 下页 返回 结束