生理学：第二章 细胞的基本功能2

1、第二节第二节 细胞的信号转导细胞的信号转导 信息如何信息如何跨越细胞膜跨越细胞膜传入细胞内，传入细胞内， 并引起细胞内代谢和功能的相应变化。并引起细胞内代谢和功能的相应变化。 信号物质信号物质 细胞外细胞外 膜膜 细胞内细胞内 新新 的的 信信 号号 形形 式式 神经调节神经调节 体液调节体液调节 细胞功细胞功 能改变能改变 激素激素 递质递质 核核 受受 体体 膜膜 受受 体体 受体受体（receptor）细胞膜或细胞内能与细胞膜或细胞内能与 某些化学物质某些化学物质特异性结合特异性结合并并诱发生物效应诱发生物效应 的特殊生物分子。的特殊生物分子。 二二. 离子通道型离子通道型受体受体介导的

2、介导的 三三. G 蛋白耦联蛋白耦联受体受体介导的介导的 四四. 酶联型酶联型受体受体介导的介导的 跨膜跨膜信号转导信号转导的主要类型的主要类型 （掌握）（掌握） （掌握）（掌握） 二二、离子通道离子通道型型受体受体介导的信号转导介导的信号转导 细胞膜上细胞膜上同一个生物分子同一个生物分子 既是既是受体受体 又是又是离子通道离子通道 ( (与配体特异性结合与配体特异性结合) ) ( (使离子顺差扩散使离子顺差扩散) ) + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - 化学门控通道化学门控通道 Na+ 化学信号分子化学信号分子 细胞周围出现某种化学信号分子细胞周围

3、出现某种化学信号分子 离子通道型受体离子通道型受体 化学化学信号分子信号分子与离子通道型受体上的与离子通道型受体上的 位点位点特异性结合特异性结合 + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - 通道通道开放开放: 钠离子钠离子顺浓差顺浓差跨膜移动（跨膜移动（Na+内流内流） + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - 通道通道开放开放: 钠离子钠离子顺浓差顺浓差跨膜移动（跨膜移动（Na+内流内流） + + + + + + - - - - - -

4、膜电位改变膜电位改变: : 两侧电位差两侧电位差变小变小( (去去极化极化) ) + + + + - - - - 膜电位改变膜电位改变: : 两侧电位差两侧电位差变小变小( (去去极化极化) ) + + - - + + - - 膜电位改变膜电位改变: : 两侧电位差两侧电位差反转反转( (反反极化极化) ) 细胞外信号细胞外信号 与细胞膜上与细胞膜上离子通道型受体离子通道型受体结合结合 通道通道开或闭开或闭 相应相应离子离子跨膜移动跨膜移动 膜电位膜电位改变改变( (新信号新信号形式形式) ) 细胞功能变化细胞功能变化 离离 子子 通通 道道 型型 受受 体体 化学门控通道：接受化学信号分子化

5、学门控通道：接受化学信号分子 电压门控通道：接受电刺激的电压门控通道：接受电刺激的“受体受体” 机械门控通道：接受机械刺激的机械门控通道：接受机械刺激的“受体受体” 三、三、G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）主要的信号蛋白和第二信使（一）主要的信号蛋白和第二信使 1.蛋白蛋白耦联耦联受体受体(G protein-linked receptor) 2.蛋白蛋白(guanine nucleotide-binding protein 鸟鸟苷酸结合蛋白，苷酸结合蛋白，GP) 3.蛋白蛋白效应器效应器( protein effector) 4.第二信使第二信使(second

6、messenger) 5.蛋白激酶蛋白激酶 配体配体 受体受体 受体受体-配体配体 激活型激活型G蛋白蛋白 激活的激活的 G蛋白效应器蛋白效应器 第二信使第二信使 依赖于第二信使的酶或通道依赖于第二信使的酶或通道激活激活或或抑制抑制 生物效应生物效应 G蛋白蛋白 G蛋白效应器蛋白效应器 第二信使第二信使 或或 1. G蛋白耦联受体蛋白耦联受体（7次跨膜受体）次跨膜受体） 能与配体能与配体结合结合（受体）后（受体）后激活激活G蛋白蛋白（耦联）（耦联） 细胞外细胞外 细胞内细胞内 GDP 2. G蛋白蛋白 (guanine nucleotide-binding protein ) 细胞外细胞外 细

7、胞内细胞内 GDPGTP 细胞外细胞外 细胞内细胞内 GTP 细胞外细胞外 细胞内细胞内 GTP GDP 2. G蛋白蛋白 (guanine nucleotide-binding protein ) 主要分为主要分为4类：类：Gs、Gi、Gq和和G12 作用：被受体作用：被受体激活激活后再后再激活激活效应器效应器 3. G蛋白蛋白效应器效应器 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶（AC） 磷脂酶磷脂酶（PLC） （2）细胞膜上）细胞膜上离子通道离子通道 （1）酶酶: 催化生成（或分解）第二信使催化生成（或分解）第二信使 4. 第二信使第二信使 激素、递质、细胞因子等细胞外信号激素、递质、细胞因子等细胞外信

8、号 分子（第一信使）作用于膜受体后产生的分子（第一信使）作用于膜受体后产生的 细胞内信号分子。细胞内信号分子。 第二信使物质主要有第二信使物质主要有: cAMP （环（环-磷酸腺苷磷酸腺苷, cyclic AMP） IP3（三磷酸肌醇）（三磷酸肌醇） DG（二酰甘油）（二酰甘油） cGMP（环（环-磷酸鸟苷）磷酸鸟苷） Ca2+等等 4. 第二信使第二信使 （二）主要的信号转导通路（二）主要的信号转导通路 1. 受体受体-G蛋白蛋白-AC-cAMP-PKA通路通路 蛋白效应器蛋白效应器 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 未活化未活化的的G G蛋白蛋白 GDP 化学信号分子化学信号分子 (第一信使第一信

9、使) ATP cAMP 第二信使第二信使 蛋白激酶蛋白激酶A蛋白激酶蛋白激酶A 生物效应生物效应 细胞外细胞外 细胞膜细胞膜 受受 体体受受 体体 细胞内细胞内 GTP 活化活化的的G G蛋白蛋白 2. 受体受体-G蛋白蛋白-PLC-IP3-Ca2+和和DG-PKC通路通路 （二）主要的信号转导通路（二）主要的信号转导通路 1. 受体受体-G蛋白蛋白-AC-cAMP-PKA通路通路 PIP2 IP3DG G蛋白蛋白 磷脂酶磷脂酶C CaCa2+ 2+ 内质网内质网 释放释放 胞质胞质CaCa2+ 2+ 激活激活PKC 细胞功能改变细胞功能改变 配体配体 受体受体 细细 胞胞 膜膜 CaCa2+

10、 2+与钙调蛋白结合 与钙调蛋白结合 信号蛋白或信号蛋白或 功能蛋白功能蛋白 2. 受体受体-G蛋白蛋白-PLC-IP3-Ca2+和和DG-PKC通路通路 四、四、酶联型受体酶联型受体介导的信号转导介导的信号转导 同一蛋白质分子，既是同一蛋白质分子，既是酶酶又是又是受体受体。 S S S SS S 胰岛素胰岛素 酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体 ( (如如: :胰岛素受体胰岛素受体) ) 膜外肽段膜外肽段: : 与配体与配体(胰岛素胰岛素)结合结合 膜内肽段膜内肽段:可可激活激活酪氨酸激酶酪氨酸激酶 细胞内细胞内 递递 质质 激激 素素 等等 细胞膜细胞膜 细胞外细胞外 信号物质信号物质 (第一信使第一信使) 新信号新信号 形式形式 功能功能 改变改变 信信 号号 转转 导导 系系 统