临床8版第19章细胞信息转导的分子机制

1、想测试下自己的 和 吗？眼力判断力皮肤干皱无弹性腹泻、呕吐霍乱弧菌“洗衣工手”舟状腹以上疾病的致病机理与细胞信息转导分子- 有关！G蛋白异常第十九章细胞信号转导的分子机制The Molecular Mechanism of Cellular Signal Transduction单细胞生物 直接作出反应多细胞生物 通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。外界环境变化时cellcellcellss第一节细胞信号转导概述The General Information of Signal Transduction生物体可感受任何物理、化学和生物学刺激信号，但最终通过换途径将各类信号

2、转换为细胞可直接感受的化学信号（chemical signaling）。化学信号: 可溶性的 (细胞分泌的蛋白质或小分子有机化合物) 膜结合形式的(细胞表面分子)细胞外信号 受体 细胞内多种分子变化 细胞应答反应一、细胞外化学信号有可溶 型和膜结合型两种形式外界环境变化时cellcellcellss化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化的结果。 单细胞生物与外环境直接交换信息。多细胞生物中的单个细胞不仅需要适应环境变化，而且还需要细胞与细胞之间在功能上的协调统一。 神经分泌内分泌自分泌及旁分泌化学信号的名称神经递质激素细胞因子作用距离nmmmm受体位置膜受体膜或胞内受体膜受体举例乙酰胆碱谷氨

3、酸胰岛素生长激素表皮生长因子神经生长因子可溶性化学信号的分类（一）可溶型信号分子作为游离分子在细胞间传递属于这一类通讯的有：相邻细胞间粘附因子的相互作用、T淋巴细胞与B淋巴细胞表面分子的相互作用等。 （二）膜结合型信号分子需要细胞间接触才能传递信号二、细胞经由特异性受体接收细胞外信号细胞外信号 受体 细胞内多种分子变化 细胞应答反应一传手受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的蛋白质分子，个别糖脂也具有受体作用 。能够与受体特异性结合的分子称为配体（ligand）。可溶性和膜结合型信号分子都是常见的配体。（一）受体有细胞内受体和细胞膜受体受体按照其在细胞内的位置

4、分为：细胞内受体包括位于细胞质或胞核内的受体，其相应配体是脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲状腺素、维甲酸等。 细胞表面受体水溶性信号分子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶性激素分子、粘附分子等）不能进入靶细胞，其受体位于靶细胞的细胞质膜表面。 图19-1 水溶性和脂溶性化学信号的转导 （二）受体结合配体并转换信号受体识别并与配体结合，是细胞接收外源信号的第一步反应。受体有两个方面的作用： 1、识别外源信号分子并与之结合； 2、转换配体信号，使之成为细胞内分子可识别的信号，并传递至其他分子引起细胞应答。 （三）受体与配体的相互作用具有共同的特点配体-受体结合曲线高度专一性高度亲和力可

5、饱和性特定的作用模式可逆性第二节细胞内信号转导分子Intracellular Signal Molecules细胞外的信号经过受体转换进入细胞内，通过细胞内一些蛋白质分子和小分子活性物质进行传递，这些能够传递信号的分子称为信号转导分子（signal transducer）。依据作用特点，信号转导分子主要有三大类：小分子第二信使、酶、调节蛋白。 信号转导分子依次相互作用，从而形成上游分子和下游分子的关系。 细胞信号转导的基本路线 2. 第一信使 受体 效应蛋白 细胞应答反应扣球扣球手排球一传手二传手细胞应答反应效应蛋白受体第二信使1.第一信使一、第二信使结合并激活下游信号转导分子第二信使的概念定

6、义: 环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、甘油二酯（DAG）、三磷酸肌醇（IP3）、磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3）、Ca2+等可以作为外源信息在细胞内的信号转导分子，称为细胞内小分子信使，或称为第二信使（second messenger）。二传手(二）环核苷酸是重要的细胞内第二信使目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有cAMP和cGMP两种。环核苷酸在细胞内调节蛋白激酶活性。cAMP激活 蛋白激酶A(PKA)cGMP激活 蛋白激酶G（PKG）（一）小分子信使传递信号具有相似的特点 cAMP激活 PKA影响糖代谢示意图cGMP激活PKG示意图（三）脂类也可衍生出胞内第二信使具有

7、第二信使特征的脂类衍生物:二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG）肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5-triphosphate，IP3） 这些脂类衍生物都是由体内磷脂代谢产生的。 磷脂酰肌醇激酶和磷脂酶催化生成第二信使PIP2甘油二酯（DAG）+ 肌醇三磷酸（IP3） PLC磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C2）DAG和钙离子的靶分子是蛋白激酶C(PKC)PKC作用的底物包括质膜受体、膜蛋白、多种酶和转录因子等，参与多种生理功能的调节。IP3 IP3受体钙离子通道开放，细胞内钙释放细胞内钙离子浓度迅速增加2脂类第二信使作用于相应的靶蛋白分子 1）I

8、P3的靶分子是钙离子通道2钙离子的下游信号转导分子是钙调蛋白钙调蛋白（CaM）可看作是细胞内Ca2+的受体。乙酰胆碱、儿茶酚胺、加压素、血管紧张素和胰高血糖素等 胞液Ca2+浓度升高 CaMCaMCa2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ 1钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征 （四）钙离子可以激活信号转导相关的酶类NO的生理调节作用主要通过激活鸟苷酸环化酶、ADP-核糖转移酶和环氧化酶完成。 NO与可溶性鸟苷酸环化酶分子中的血红素铁结合生成的cGMP引起鸟苷酸环化酶构象改变.酶活性增高cGMP作为第二信使，产生生理效应GTP（五）NO等小分子也具有信使功能 除了NO以外，一氧化碳、硫化氢的第二

9、信使作用近年来也得到证实。 2. 第一信使 受体 效应蛋白 细胞应答反应扣球扣球手排球一传手二传手细胞应答反应效应蛋白受体第二信使1.第一信使（说明：这部分内容单独讲，比较抽象，所以我们将分散在后面的信号转导通路中讲解）二、许多酶可通过其催化的反应而传递信号三、信号转导蛋白可通过蛋白质相互作用传递信号第三节细胞受体介导的细胞内信号转导 Signal Pathways Mediated by Different Receptors 一. 细胞内受体多通过分子迁移传递信号受体的功能： 受体多为转录因子，与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，在转录水平调节基因表达。 配体的种类: 类固醇激

10、素、甲状腺素、维甲酸、维生素D等。 细胞内受体结构及作用机制示意图特性离子通道受体G-蛋白偶联受体单次跨膜受体内源性配体神经递质神经递质、激素、趋化因子、外源刺激（味，光）生长因子细胞因子结构寡聚体形成的孔道单体具有或不具有催化活性的单体跨膜区段数目4个7个1个功能离子通道激活G蛋白激活蛋白酪氨酸激酶三种膜受体的特点细胞膜受体及其介导的信号转导乙酰胆碱受体的结构与功能离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，它们的开放或关闭直接受化学配体的控制。配体主要为神经递质。二、离子通道受体将化学信号转变为电信号三、G蛋白偶联受体通过G蛋白和小分子信使介导信号转导G蛋白偶联受体（GPCR）得名于这类受体

11、的细胞内部分总是与三聚体G蛋白结合，受体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白。G蛋白偶联受体（GPCR）在结构上为单体蛋白，氨基端位于细胞膜外表面，羧基端在胞膜内侧，其肽链反复跨膜七次，因此又称为七次跨膜受体。GPCR是七跨膜受体（serpentine receptor）可以激活AC的G蛋白的亚基称为s（s 代表stimulate）；反之，称为i（i代表inhibit） 信号转导途径的基本模式 ：配体+受体G蛋白效应分子第二信使靶分子生物学效应（一）G蛋白偶联受体介导的信号转导通路具有相同的基本模式 G蛋白循环可以激活AC的G蛋白的亚基称为s（s 代表stimulate）；反之，称为i（i代表i

12、nhibit） 1. cAMP-PKA通路 （二）不同G蛋白偶联受体可通过不同通路传递信号 2. IP3/DAG-PKC通路3. Ca2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶通路 详解细胞信号转导的基本路线 排球一传手二传手扣球手扣球细胞外信号受体细胞内多种分子变化细胞应答反应(浓度、活性及位置的变化)1.第一信使受体第二信使效应蛋白细胞应答反应2. 第一信使 受体 效应蛋白 细胞应答反应离子通道受体G-蛋白偶联受体单次跨膜受体 细胞内受体细胞膜受体受体第一信使 受体 第二信使 效应蛋白 细胞应答反应 效应蛋白 细胞应答反应信号转导的基本路线MAPK: 丝裂原激活的蛋白激酶； JAK：非受体酪氨酸激酶ST

13、AT：转录因子； TGF：转化生长因子PI3K： 磷脂酰肌醇-3-激酶； NF-B：核因子-B 四、酶偶联受体主要通过蛋白质修饰或相互作用传递信号几种常见的蛋白激酶偶联受体介导的信号转导通路 MAPK通路JAK-STAT通路Smad通路PI3K通路NF-B通路Ras：低分子量G蛋白EGF: 表皮生长因子Grb2: 衔接蛋白SOS: 是Ras的正调节因子MAPK: 丝裂原激活的蛋白激酶1. MAPK通路改变靶细胞的增值与分化JAK：非受体酪氨酸激酶STAT1：转录因子2. JAK-STAT通路TGF（转化生长因子）：参与调节增值、分化、迁移和凋亡等多种细胞反应。3. Smad通路NF-B（核因子-B）：参与机体防疫反应、组织损伤和应激，细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制等过程。NF-B：是核因子-BIkB:是NF-kB的抑制蛋白增强子4. NF-B通路细胞信号转导异常与疾病The Abnormal of Cellular Signal Transduction and Disease第五节腹泻、呕吐霍乱弧菌霍乱毒素的A亚基使G蛋白处于持续激活状态，持续激活PKA。PKA通过将小肠上皮细胞膜上的蛋白质磷酸化而改变细胞膜的通透性，Na+通道和氯离子通道持续开放，造成水与电解质的大量丢失，引起腹泻和水电解质紊乱等症状。一、信号转