细胞信号转导-课件

第八章细胞信号转导●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第八章细胞信号转导●细胞通讯与细胞识别1一、细胞通讯与细胞识别●细胞通讯（cellcommunication）●细胞识别（cellrecognition）一、细胞通讯与细胞识别●细胞通讯（cellcommunic2细胞通讯（cellcommunication）●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与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生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。细胞通讯（cellcommunication）●概念：细胞3

4内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③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。内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效5细胞信号转导-课件6●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（signalingpathway）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（cellrecognition）●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7二、细胞信号传递细胞的信号分子和受体细胞内受体介导的信号传递二、细胞信号传递细胞的信号分子和受体8（一）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：①特异性；②高效性；③被灭活性。●细胞的信号分子（一）细胞的信号分子和受体类型：●细胞的信号分子9●2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：识别和结合小的脂溶性信号分子细胞表面受体：识别和结合亲水性的信号分子●2受体（receptor）概念：受体是一种能够识别和选10

11受体与配体间的作用具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。

受体与配体（信号分子）间作用的主要特征①特异性；②饱和性；

受体与配体间的作用具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③高123第二信使学说和分子开关第二信使学说（secondmessengertheory）：胞外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使其信号终止.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：①磷酸化和去磷酸化②GTP和GDP的交替结合3第二信使学说和分子开关第二信使学说（secondme13在信号转导过程中,除表面受体和第二信使分子外,还有两组进化上保守的胞内蛋白在信号转导途径中行使功能1是GTPase开关蛋白2是蛋白激酶和蛋白磷酸酶开关蛋白在信号转导过程中,除表面受体和第二信使分子外,还有两组进化上14蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将

ATP的

γ磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸化调节蛋白质的活性；二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。蛋白激酶

蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将ATP的γ磷15细胞信号转导-课件16二信号转导系统及其特性(一)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:1不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面受体识别2胞外信号(第一信使)通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导,产生胞内第二信使或活化的信号蛋白3信号放大:信号传递至胞内效应器蛋白,引发胞内信号放大级联反应4细胞反应由于受体的脱敏或受体下调,启动反馈机制从而终止或降低细胞反应二信号转导系统及其特性17从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受体外,还包括下列蛋白:1转承蛋白:负责简单的将信息传递给信号链的下一组分2信使蛋白:携带信号从一部分传到另一部分3接头蛋白:起连接信号蛋白的作用4放大和转导蛋白:通常由酶或离子通道蛋白组成,介导产生信号级联反应5传感蛋白:负责信号不同形式的转换6分歧蛋白:将信号从一条途径传播到另一途径7整合蛋白:从2条或多条信号途径接受信号,并在向下传递之前进行整合8潜在基因调控蛋白:在细胞表面被活化受体激活,然后迁移到细胞核刺激基因转录从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受体外,还包括下列蛋白:18(二)细胞内信号蛋白的相互作用是靠蛋白质模式结合域的特异性介导的(三)信号转导系统的主要特性1特异性2放大作用(二)细胞内信号蛋白的相互作用19第二节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第二节细胞内受体介导的信号传导●甾类激素介导的信号通路20细胞信号转导-课件21细胞信号转导-课件22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。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23细胞信号转导-课件24细胞信号转导-课件25第三节G蛋白耦联型受体介导的信号转导------细胞表面受体介导的信号传递细胞表面受体的类型：①离子通道耦联受体（ion-channel-linkedreceptor）②G蛋白耦联型受体（G-protein-linkedreceptor）③酶耦联的受体（enzyme-linkedreceptor）介导的信号传递：第三节G蛋白耦联型受体介导的信号转导细胞表面受体的类型：26三种类型的细胞表面受体三种类型的细胞表面受体27一

G-蛋白偶联的受体的结构与激活G蛋白(G-protein)全称为鸟苷酸接合蛋白三聚体GTP结合调节蛋白（trimericGTP-bindingregulatoryprotein）简称G蛋白。由α、β、γ三个亚基组成，α和γ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α亚基与GDP结合时处于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态。

一G-蛋白偶联的受体的结构与激活G蛋白(G-prot28细胞信号转导-课件29细胞信号转导-课件30G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。G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别31二G-蛋白偶联的受体介导的信号通路1

cAMP信号通路;2双信使磷酸肌醇信号通路：３Ｇ蛋白耦联离子通道的信号通路（一）cAMP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（Adenylylcyclase）；

蛋白激酶A（ProteinKinaseA，PKA）；环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMPphosphodiesterase）。反应链：激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录

二G-蛋白偶联的受体介导的信号通路1cAMP信号通路;232细胞信号转导-课件33（二）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

（二）磷脂酰肌醇信号通路概念：34细胞信号转导-课件35细胞信号转导-课件36（三）G蛋白耦联受体介导离子通道的调控

1离子通道偶联的受体及其信号转导离子通道偶联的受体是由多亚基组成的受体/离子通道复合体,本身既有信号结合位点,又是离子通道,其跨膜信号转导无需中间步骤,又称配体门通道或递质门离子通道（三）G蛋白耦联受体介导离子通道的调控1离子通道偶联的受体37离子通道偶联的受体特点：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离子通道偶联的受体特点：382G蛋白耦联受体介导的离子通道及其调控3Gt蛋白耦联的光受体的活化诱发cGMP-门控阳离子通道的关闭2G蛋白耦联受体介导的离子通道及其调控39第四节酶连受体介导的信号转导与酶连接的细胞表面受体又称催化性受体，包括５类类型：受体酪氨酸激酶受体丝氨酸/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：①通常为单次跨膜蛋白；

②接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。第四节酶连受体介导的信号转导与酶连接的细胞表面受体又称催40细胞信号转导-课件41受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶42细胞信号转导-课件43细胞信号转导-课件44细胞信号转导-课件45细胞信号转导-课件46三由细胞表面整联蛋白介导的信号转导

整联蛋白是细胞表面的跨膜蛋白，由α和β两个亚基组成的异二聚体，其胞外段具有多种细胞外基质组分的结合位点，包括纤连蛋白、胶原和蛋白聚糖整联蛋白介导细胞与胞外基质黏附，起结构整合作用，更重要的是提供了一种信号途径细胞与胞外基质之间形成的黏着斑是复杂的大分子复合体，黏着斑含有成簇的整联蛋白、细胞质蛋白、成束的应力丝（肌动蛋白纤维）三由细胞表面整联蛋白介导的信号转导整联蛋白是细胞表面的跨47细胞信号转导-课件48第五节信号的整合与控制一细胞对信号的整合细胞的信号传递是多通路、多环节、多层次和高度复杂的可控过程。（一）细胞对信号反应表现发散性或收敛性特征1信号的强度或持续的时间不同从而控制反应的性质2在不同细胞中，因为有不同的转录因子组分，所以即使同样受体而起下游通路也是不同的3整合信号会聚其他信号通路的输入从而修正细胞对信号的反应第五节信号的整合与控制一细胞对信号的整合49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：具有收敛（convergence）或发散（divergence）的特点细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存细胞以不同的方式产生对信号的适应(失敏与减量调节)

（二）蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的crosstalk

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50本章内容回顾重点：物质跨膜运输的类型钠钾泵的结构和作用机理受体介导的胞吞作用受体和信号分子

cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路

本章内容回顾重点：物质跨膜运输的类型51第八章细胞信号转导●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第八章细胞信号转导●细胞通讯与细胞识别52一、细胞通讯与细胞识别●细胞通讯（cellcommunication）●细胞识别（cellrecognition）一、细胞通讯与细胞识别●细胞通讯（cellcommunic53细胞通讯（cellcommunication）●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与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生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。细胞通讯（cellcommunication）●概念：细胞54

55内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③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。内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效56细胞信号转导-课件57●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（signalingpathway）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（cellrecognition）●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58二、细胞信号传递细胞的信号分子和受体细胞内受体介导的信号传递二、细胞信号传递细胞的信号分子和受体59（一）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：①特异性；②高效性；③被灭活性。●细胞的信号分子（一）细胞的信号分子和受体类型：●细胞的信号分子60●2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：识别和结合小的脂溶性信号分子细胞表面受体：识别和结合亲水性的信号分子●2受体（receptor）概念：受体是一种能够识别和选61

62受体与配体间的作用具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。

受体与配体（信号分子）间作用的主要特征①特异性；②饱和性；

受体与配体间的作用具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③高633第二信使学说和分子开关第二信使学说（secondmessengertheory）：胞外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使其信号终止.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：①磷酸化和去磷酸化②GTP和GDP的交替结合3第二信使学说和分子开关第二信使学说（secondme64在信号转导过程中,除表面受体和第二信使分子外,还有两组进化上保守的胞内蛋白在信号转导途径中行使功能1是GTPase开关蛋白2是蛋白激酶和蛋白磷酸酶开关蛋白在信号转导过程中,除表面受体和第二信使分子外,还有两组进化上65蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将

ATP的

γ磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸化调节蛋白质的活性；二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。蛋白激酶

蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将ATP的γ磷66细胞信号转导-课件67二信号转导系统及其特性(一)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:1不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面受体识别2胞外信号(第一信使)通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导,产生胞内第二信使或活化的信号蛋白3信号放大:信号传递至胞内效应器蛋白,引发胞内信号放大级联反应4细胞反应由于受体的脱敏或受体下调,启动反馈机制从而终止或降低细胞反应二信号转导系统及其特性68从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受体外,还包括下列蛋白:1转承蛋白:负责简单的将信息传递给信号链的下一组分2信使蛋白:携带信号从一部分传到另一部分3接头蛋白:起连接信号蛋白的作用4放大和转导蛋白:通常由酶或离子通道蛋白组成,介导产生信号级联反应5传感蛋白:负责信号不同形式的转换6分歧蛋白:将信号从一条途径传播到另一途径7整合蛋白:从2条或多条信号途径接受信号,并在向下传递之前进行整合8潜在基因调控蛋白:在细胞表面被活化受体激活,然后迁移到细胞核刺激基因转录从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受体外,还包括下列蛋白:69(二)细胞内信号蛋白的相互作用是靠蛋白质模式结合域的特异性介导的(三)信号转导系统的主要特性1特异性2放大作用(二)细胞内信号蛋白的相互作用70第二节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第二节细胞内受体介导的信号传导●甾类激素介导的信号通路71细胞信号转导-课件72细胞信号转导-课件73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。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74细胞信号转导-课件75细胞信号转导-课件76第三节G蛋白耦联型受体介导的信号转导------细胞表面受体介导的信号传递细胞表面受体的类型：①离子通道耦联受体（ion-channel-linkedreceptor）②G蛋白耦联型受体（G-protein-linkedreceptor）③酶耦联的受体（enzyme-linkedreceptor）介导的信号传递：第三节G蛋白耦联型受体介导的信号转导细胞表面受体的类型：77三种类型的细胞表面受体三种类型的细胞表面受体78一

G-蛋白偶联的受体的结构与激活G蛋白(G-protein)全称为鸟苷酸接合蛋白三聚体GTP结合调节蛋白（trimericGTP-bindingregulatoryprotein）简称G蛋白。由α、β、γ三个亚基组成，α和γ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α亚基与GDP结合时处于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态。

一G-蛋白偶联的受体的结构与激活G蛋白(G-prot79细胞信号转导-课件80细胞信号转导-课件81G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。G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别82二G-蛋白偶联的受体介导的信号通路1

cAMP信号通路;2双信使磷酸肌醇信号通路：３Ｇ蛋白耦联离子通道的信号通路（一）cAMP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（Adenylylcyclase）；

蛋白激酶A（ProteinKinaseA，PKA）；环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMPphosphodiesterase）。反应链：激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录

二G-蛋白偶联的受体介导的信号通路1cAMP信号通路;283细胞信号转导-课件84（二）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

（二）磷脂酰肌醇信号通路概念：85细胞信号转导-课件86细胞信号转导-课件87（三）G蛋白耦联受体介导离子通道的调控

1离子通道偶联的受体及其信号转导离子通道偶联的受体是由多亚基组成的受体/离子通道复合体,本身既有信号结合位点,又是离子通道,其跨膜信号转导无需中间步骤,又称配体门通道或递质门离子通道（三）G蛋白耦联受体介导离子通道的调控1离子通道偶联的受体88离子通道偶联的受体特点：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