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第二节 细胞通讯与信号传递 细胞通讯与细胞识别 细胞信号传递 细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息 一、细胞通讯与细胞识别 细胞通讯（cell communication） 细胞识别（cell recognition） 细胞通讯（cell communication） 概念：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传 递到另一个细胞并产生相应的反应。 细胞通讯方式： 接触性依赖的通讯 间隙连接实现代谢偶联或电偶联 分泌化学信号进行通讯 内分泌（endocrine）：低浓度；全身性；长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用 于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。 自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同 一细胞，常见于癌变细胞。 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释 放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。 概念：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相 互作用，进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（signaling pathway） 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转 导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答 反应的过程称为细胞信号通路。 细胞识别（cell recognition） 二、细胞信号传递 1 .细胞的信号分子和受体 2 .细胞内受体介导的信号传递 3 .细胞表面受体介导的信号传递 4 .细胞表面的整联蛋白介导的信号传 递 1.细胞的信号分子和受体 类型： 溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子 化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部 化学介导因子和气体分子 特点：特异性；高效性；被灭活性。 细胞的信号分子 受体（receptor） 概念：受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信 号分子）的大分子物质，多为糖蛋白，一般至少 包括两个功能区域，与配体结合的区域和产生效 应的区域 。 类型：细胞内受体（intracellular receptor） 细胞表面受体（cell surface receptor） 钝化途径： 受体失活(receptor inactivation)。 受体隐蔽（receptor sequestration） 受体下行调节（receptor down-regulation） 受体与配体间的作用具有三个主要特征：特异性；饱和性；高度的亲和力。 受体与配体（信号分子）间作用的主要特征 特异性； 饱和性； 高度的亲和力。 第二信使学说和分子开关 第二信使学说（second messenger theory）： 由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。 分子开关：磷酸化和去磷酸化 GTP和GDP的交替结合 2.细胞内受体介导的信号传导 甾类激素介导的信号通路 一氧化氮介导的信号通路 血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高，激活一 氧化氮合酶，细胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质 鸟苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2结合，改 变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降 低血管平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑肌的舒张，血 管扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张 血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。 3.细胞表面受体介导的信号传递 细胞表面受体的类型： 离子通道型受体（ion-channel-linked receptor） G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） 酶耦联的受体（enzyme-linked receptor） 介导的信号传递： 1. G-1. G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递 三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称G蛋白。由、三个亚基组成， 和亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。G蛋白在信 号转导过程中起着分子开关的作用，当亚基与GDP结合时处 于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态。 G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外 信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白 耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外 信号跨膜传递到胞内。 cAMPcAMP信号通路信号通路 概念：细胞外信号和相应的受体结合，导致胞内第二信使 cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。 组分及分析： 受体；调节蛋白；腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase）； 蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）；环腺苷酸磷酸二 酯酶（cAMP phosphodiesterase）。 反应链：激素G-蛋白偶联受体G-蛋白腺苷酸环化酶 cAMPcAMP依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白基 因转录 磷脂酰肌醇信号通路 概念： 反应链：胞外信号分子G-蛋白偶联受体G-蛋白 IP3胞内Ca2+浓度升高Ca2+结合蛋白 (CaM)细胞反应 磷脂酶C(PLC) DG激活PKC蛋白磷酸化或促Na+/H+交 换使胞内pH 2. 离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递 特点： 受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白 跨膜信号转导无需中间步骤 主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递 有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性 3. 与酶连接的受体介导的信号跨膜传递 类型：受体丝氨酸/苏氨酸激酶 受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶（ANPs-signals） 酪氨酸蛋白激酶联系的受体 特点：通常为单次跨膜蛋白； 接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。 受体酪氨酸激酶 4.由细胞表面整合蛋白介导的信号传 递 整合蛋白与粘着斑 导致粘着斑装配的信号通路有两条 粘着斑的功能： 一是机械结构功能； 二是信号传递功能 通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路： 由细胞表面到细胞核的信号通路 由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路 细胞信号传递的基本特征 与蛋白激酶的网络整合信息 细胞信号传递的基本特征