第三次信号转导简

1、第九章膜受体与细胞的信号转导第九章膜受体与细胞的信号转导v 信号转导的概念 细胞特异识别外来信细胞特异识别外来信号分子，并转化为细胞可号分子，并转化为细胞可识别的信号，经系列级联识别的信号，经系列级联反应，最终引起特异生物反应，最终引起特异生物学效应的过程，称为学效应的过程，称为信号信号转导转导(signal transduction)。信号转导概述信号转导概述信号转导系统的组成信号转导系统的组成信号信号 受体受体 转导体转导体效应体效应体一、细胞信号分子（配体）（第一信使）主要是指化学信号分子，即化学信使，主要是指化学信号分子，即化学信使，它是指由细胞分泌的信息传递物质，包它是指由细胞分泌的

2、信息传递物质，包括蛋白质、多肽、氨基酸及氨基酸衍生括蛋白质、多肽、氨基酸及氨基酸衍生物、甾类、脂肪酸衍生物和生物碱等。物、甾类、脂肪酸衍生物和生物碱等。当这些外界信号由受体所接受时，又把当这些外界信号由受体所接受时，又把其称为配体。其称为配体。配体配体(ligand)(ligand)是指某些能特异是指某些能特异同细胞膜或细胞内的同细胞膜或细胞内的受体结合，并诱发细受体结合，并诱发细胞产生特定的生理生胞产生特定的生理生化反应，并最终产生化反应，并最终产生生物学效应的物质。生物学效应的物质。配体种类配体种类脂溶性分子脂溶性分子：雌激素、睾丸酮等雌激素、睾丸酮等 激素激素：胰岛素、肾上腺素、胰高血糖

3、素胰岛素、肾上腺素、胰高血糖素等等神经递质神经递质：乙酰胆碱乙酰胆碱生长因子生长因子：egf、fgf、igf、pdgf局部化学介质局部化学介质气体分子气体分子：co、no配体特性配体特性n特异性特异性n复杂性：不同细胞不同效应复杂性：不同细胞不同效应n时间效应：反应快，效应短暂时间效应：反应快，效应短暂反应慢，效应长久反应慢，效应长久细胞外细胞膜细胞质atpcamp第一信使第二信使蛋白激酶av细胞信号分子：配体v 受体 受体受体(receptor) : :是一种生物大分子，能有选择性地识别是一种生物大分子，能有选择性地识别外外来信号来信号并与之结合，启动细胞内一系列生化反应，并与之结合，启动细

4、胞内一系列生化反应，从而产生特定的生物学效应。从而产生特定的生物学效应。分为细胞膜受体和细胞内受体。分为细胞膜受体和细胞内受体。 细胞内受体细胞内受体细胞膜受体细胞膜受体细胞膜受体细胞膜受体（membrane receptor）n指位于细胞膜上的受指位于细胞膜上的受体，是镶嵌在细胞膜体，是镶嵌在细胞膜类脂双分子层中的各类脂双分子层中的各种特异性的蛋白质分种特异性的蛋白质分子，能与配体特异性子，能与配体特异性结合，并在细胞内引结合，并在细胞内引起相应的反应。起相应的反应。 一、膜受体的化学成分和结构（一）膜受体的化学成分和结构（一）膜受体的化学成分和结构化学成分化学成分：多为糖蛋白，也有糖脂或糖

5、脂蛋白：多为糖蛋白，也有糖脂或糖脂蛋白结构结构：跨膜蛋白质，分为个结构域。：跨膜蛋白质，分为个结构域。 细胞外域（亲水部分）细胞外域（亲水部分）跨膜域（疏水部分）跨膜域（疏水部分）细胞内域（亲水部分）细胞内域（亲水部分）n n型乙酰胆碱受体图型乙酰胆碱受体图细胞外域细胞外域跨膜域跨膜域细胞内域细胞内域膜受体的结构膜受体的结构1.1. 识别部位识别部位：露在脂双分子层露在脂双分子层外面能与外界信号识别结合外面能与外界信号识别结合部位。部位。2.2. 转换部位：转换部位：把识别部位接受把识别部位接受的信号转换给效应部位。的信号转换给效应部位。3.3. 效应部位：效应部位：露在细胞内表面露在细胞内表

6、面的部分，具有酶活性，激活的部分，具有酶活性，激活后可产生相应的生物学效应。后可产生相应的生物学效应。受体域受体域催化域催化域识别部位识别部位效应部位效应部位转换部位转换部位跨膜区跨膜区（二）（二） 膜受体的分类膜受体的分类根据膜受体的结构与功能的不同，分为：根据膜受体的结构与功能的不同，分为： 离子通道受体离子通道受体酶偶联受体酶偶联受体g蛋白偶联受体蛋白偶联受体(ion-channel receptor)多次跨膜蛋白质多次跨膜蛋白质实例：实例：n n型乙酰胆碱受型乙酰胆碱受体体（1）离子通道偶联受体介导的信号转导离子通道偶联受体介导的信号转导 ：配体与受体结合，改变受体的空间构象，通道配体

7、与受体结合，改变受体的空间构象，通道开放或关闭，化学信号转变为电信号开放或关闭，化学信号转变为电信号, , 改变突触后改变突触后细胞的兴奋性，进一步调节细胞的生命活动。细胞的兴奋性，进一步调节细胞的生命活动。(enzyme-linked receptor) 受体为受体为单一跨膜糖蛋白单一跨膜糖蛋白 配体为配体为生长因子类生长因子类 （2）酶偶联受体）酶偶联受体(enzyme-linked receptor) 受体与化学信号结合后，受体本身发生改变受体与化学信号结合后，受体本身发生改变（具备酶具备酶活性）；进而使靶蛋白磷酸化；从而细胞发生一系列改活性）；进而使靶蛋白磷酸化；从而细胞发生一系列改变

8、变( (如增加如增加dnadna及及rnarna合成，加速蛋白质合成，以产生细胞生合成，加速蛋白质合成，以产生细胞生长分化等效应。）长分化等效应。） 二、膜受体的特性二、膜受体的特性1.特异性及其非绝对性特异性及其非绝对性特异性特异性：分子间立体构象互补：分子间立体构象互补非绝对性非绝对性：一种化学信号可以与一种以：一种化学信号可以与一种以 上受体结合，引起不同生物学效应。上受体结合，引起不同生物学效应。肾上腺素：肾上腺素：受体：平滑肌收缩受体：平滑肌收缩 受体：平滑肌松弛受体：平滑肌松弛二、膜受体的特性二、膜受体的特性1.特异性及其非绝对性特异性及其非绝对性2.可饱和性：可饱和性：受体数目有

9、限受体数目有限二、膜受体的特性二、膜受体的特性1.特异性及其非绝对性特异性及其非绝对性2.可饱和性可饱和性3.具有高亲和力：具有高亲和力：受体和配体结合能力高受体和配体结合能力高二、膜受体的特性二、膜受体的特性1.特异性及其非绝对性特异性及其非绝对性2.可饱和性可饱和性3.具有高亲和力具有高亲和力4.可逆性：可逆性：以非共价键结合，结合后可解离。以非共价键结合，结合后可解离。二、膜受体的特性二、膜受体的特性1.特异性及其非绝对性特异性及其非绝对性2.可饱和性可饱和性3.具有高亲和力具有高亲和力4.可逆性可逆性5.特定的作用模式：特定的作用模式：受体只存在于靶细胞受体只存在于靶细胞第二节第二节g

10、蛋白偶联受体信号传递途径蛋白偶联受体信号传递途径g蛋白偶联受体蛋白偶联受体(g protein-coupled receptor)通过第二信使起作用通过第二信使起作用分为：分为：1. campcamp信号通路信号通路2.2.磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路v细胞信号分子(配体)v 受体(g protein-coupled receptor) 由单一多肽链组成，带有7个跨膜疏水区域；-nh2端朝向细胞外，-cooh端面向细胞质。 深绿色部位：配体结合区 橙黄色区：g蛋白结合区。 一组结构类似的鸟苷酸结合蛋白，通常所说的g蛋白仅仅是信号转导途径中与受体偶联的鸟苷酸结合蛋白。(1)g蛋白由、 3

11、个不同亚基形成的三聚体；(2)g亚基具有gdp/gtp结合能力，并具有gtp酶活性；(3)g、g亚基紧密形成一个功能单位，起调节g蛋白活性的作用。蛋白类型蛋白类型ngs家族：对效应蛋白起激活作用，家族：对效应蛋白起激活作用，亚单位为亚单位为s亚单位，构成的亚单位，构成的g蛋白则称为蛋白则称为gs蛋白蛋白ngi家族：对效应蛋白起抑制作用，家族：对效应蛋白起抑制作用，亚单位为亚单位为i亚单位，构成的亚单位，构成的g蛋白则为蛋白则为gi蛋白蛋白ngp家族：家族：激活磷脂酶激活磷脂酶c，参与对参与对ipip3 3、dgdg的调的调节。节。 g蛋白的作用机制蛋白的作用机制2. 配体与受体结合，使配体与受

12、体结合，使 亚单位与受体亚单位与受体结合，结合，g蛋白构象改变，蛋白构象改变， 亚基转而亚基转而与与gtp结合；结合；3. 亚基与亚基与亚基分离，同时从受体复亚基分离，同时从受体复合体上脱落成为游离的独立功能亚合体上脱落成为游离的独立功能亚基，并发挥生物学功能；基，并发挥生物学功能；4. 配体与受体解离，配体与受体解离， 亚基发挥亚基发挥gtp水解酶活性，水解酶活性，gtp水解为水解为gdp， 亚基与靶蛋白分离，与亚基与靶蛋白分离，与亚基结合亚基结合恢复到静止状态。恢复到静止状态。 1. 静息状态下，静息状态下，g蛋白以异三聚体形式存在于细胞膜上，蛋白以异三聚体形式存在于细胞膜上， 亚亚基与基

13、与gdp相结合，并与受体呈分离状态；相结合，并与受体呈分离状态；rhacgdpgtp腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶acatpcamp是位于细胞膜上的是位于细胞膜上的g蛋蛋白效应蛋白白效应蛋白催化催化atp形成形成camp和和焦磷酸焦磷酸(ppi)；ac与gs.gtp结合后被激活；ac与gi.gtp结合后被抑制；campcamp（第二信使）（第二信使）camp（环式腺嘌呤单核苷酸）（环式腺嘌呤单核苷酸）n又称为第二信使又称为第二信使n在细胞内的浓度在外来信在细胞内的浓度在外来信号到达时能上下波动，能号到达时能上下波动，能快速产生和快速消失快速产生和快速消失n细胞外信号通过控制细胞外信号通过控制 cam

14、p水平而发挥作用。水平而发挥作用。campcamp（第二信使）（第二信使）pkapkacamp依赖性蛋白激酶依赖性蛋白激酶a（campdependent protein kinase，pka）n由两个催化亚基和两个调节亚基组成由两个催化亚基和两个调节亚基组成n激活后可使靶蛋白磷酸化，对细胞产生激活后可使靶蛋白磷酸化，对细胞产生各种生物学效应。各种生物学效应。camp 蛋白激酶蛋白激酶a a（pkapka）（）（）某些通过某些通过camp介导的激素应答实例介导的激素应答实例组织组织激素激素 应答应答肝肝骨骼肌骨骼肌心肌心肌脂肪脂肪肾肾甲状腺甲状腺肾上腺肾上腺骨骨卵巢卵巢肾上腺素、胰高血糖素糖素肾

15、上腺素、胰高血糖素糖素肾上腺素肾上腺素肾上腺素肾上腺素肾上腺素、胰高血糖素糖素、肾上腺素、胰高血糖素糖素、促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素加压素加压素促甲状腺素促甲状腺素促肾上腺皮质素促肾上腺皮质素甲状旁腺素甲状旁腺素lh糖原的水解、葡萄糖的合成、糖原合糖原的水解、葡萄糖的合成、糖原合成的抑制成的抑制 糖原的水解、糖原合成的抑制糖原的水解、糖原合成的抑制 加快收缩加快收缩三酰基甘油的降解三酰基甘油的降解提高表皮细胞对水的通透性提高表皮细胞对水的通透性促进甲状腺激素的分泌促进甲状腺激素的分泌促进糖皮质激素的分泌促进糖皮质激素的分泌增强钙的重吸收增强钙的重吸收增强胆固醇激素的分泌增强胆固醇激素的分

16、泌激素激素与受体与受体(rs)结合结合受体受体蛋白分子发生构象上变化蛋白分子发生构象上变化 受体与受体与g蛋白蛋白ss亚基亚基 结合结合亚基亚基与与gdp亲和力下降，与亲和力下降，与gtp亲和力亲和力增加，增加，gtp置换置换gdp亚基变构，亚基变构， 与与、 分离，分离， 同时同时与受体分离（与受体分离（g g蛋白至功能状态）蛋白至功能状态）活化的活化的g蛋白与蛋白与ac结合，激活之结合，激活之ac催化催化atp分解形成分解形成campcamp（第二信使）（第二信使）camp活化活化 camp依赖性蛋白激酶依赖性蛋白激酶a（ pka）使使靶蛋白靶蛋白磷酸化磷酸化肝细胞糖原分解肝细胞糖原分解 甲状腺素分泌甲状腺素分泌 肌肉细胞收缩肌肉细胞收缩第十章第十章 细胞膜与医药学细胞膜与医药学第一节第一节 膜转运系统异常与疾病膜转运系统异常与疾病1、肾性糖尿病、肾性糖尿病na+、糖伴随运输的载体功能下降。、糖伴随运输的载体功能下降。g蛋白功能异常蛋白功能异常n霍乱：霍乱弧菌附于小肠粘膜进行繁殖而引起的急霍乱：霍乱弧菌附于小肠粘膜进行繁殖而引起的急性腹泻性腹泻n霍乱弧菌产生的霍乱毒素霍乱弧菌产生的霍乱毒素，可与，可与gs的的亚基结合亚基结合n亚基丧失了亚基丧失了gtp酶活力