细胞间信息传递

细胞间信息传递第一页，共六十页，2022年，8月28日概述单细胞生物

——

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。外界环境变化时第二页，共六十页，2022年，8月28日细胞信号转导的一般步骤特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合激活特定的信号放大系统靶细胞产生生物学效应第三页，共六十页，2022年，8月28日

第一节

信号分子SignalMolecules第四页，共六十页，2022年，8月28日一、信号分子的含义信号分子：凡由细胞合成并能传递信息的一类化学物质

信号分子细胞间信息物质（第一信使）细胞内信息物质（第二信使）第五页，共六十页，2022年，8月28日二、信号分子的化学特点

蛋白质/多肽类：如生长因子、胰岛素、多肽激素等。亲水性，需与膜受体结合发挥作用。

脂类化合物：如类固醇激素、脂类衍生物等。亲脂性，可穿过细胞膜，在细胞内与受体形成复合物。

氨基酸类及氨基酸衍生物：如谷氨酸、-氨基丁酸、肾上腺素等。

其他化合物或小分子：如cAMP、Ca2+

、气体分子NO等。第六页，共六十页，2022年，8月28日三、信号分子的作用特点及分类（一）细胞间信息物质由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质，又称作第一信使(firstmessenger)。

按作用方式不同可分为4种类型：1、内分泌信号2、旁分泌信号3、突触传递信号4、自分泌信号第七页，共六十页，2022年，8月28日内分泌信号(endocrinesignal)

即激素特点低浓度：由特殊的内分泌细胞分泌；全身性：通过血液循环到达靶细胞；长时效：大多数作用时间较长。

例如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等第八页，共六十页，2022年，8月28日2.旁分泌信号

(paracrinesignal)

即局部化学介质特点由体内某些普通细胞分泌；不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞；一般作用时间较短。例如生长因子、前列腺素等。第九页，共六十页，2022年，8月28日特点由神经元细胞分泌；通过突触间隙到达下一个神经细胞；作用时间较短。例如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等3.突触传递信号(synapticsignal)

即神经递质第十页，共六十页，2022年，8月28日特点对同种细胞或分泌细胞自身起调节作用4.自分泌信号

(autocrinesignal)

例如一些癌基因表达产物第十一页，共六十页，2022年，8月28日4种不同类型的细胞间信息物质第十二页，共六十页，2022年，8月28日

（二）细胞内信息物质

在细胞内传递调控信号的化学物质,又称第二信使（secondarymessenger)

。如：无机离子：如

Ca2+

脂类衍生物：如DAG、Cer糖类衍生物：如IP3核苷酸：如cAMP、cGMP第十三页，共六十页，2022年，8月28日

第二节

受体Receptor第十四页，共六十页，2022年，8月28日能与受体呈特异性结合的生物活性分子，细胞间信息物质就是最常见的配体。受体（receptor）:指细胞膜上或细胞内能够被配体（如神经递质、激素、细胞因子）所识别，并与之结合而产生生物效应的的特殊蛋白质，个别是糖脂。配体（ligand）:一、受体的概念第十五页，共六十页，2022年，8月28日

高度特异性

高度亲和力

可饱和性配体浓度受体饱和度（％）配体－受体结合曲线二、信号分子与受体结合的特点

可逆性

可调节性第十六页，共六十页，2022年，8月28日膜受体离子通道受体G蛋白偶联受体酪氨酸蛋白激酶受体胞内受体三、受体的结构和功能

受体的分类：DNA结合蛋白第十七页，共六十页，2022年，8月28日存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体、G蛋白偶联受体、酪氨酸蛋白激酶受体。（一）膜受体(membranereceptor)第十八页，共六十页，2022年，8月28日膜受体的3种类型第十九页，共六十页，2022年，8月28日1.离子通道型受体乙酰胆碱受体结构乙酰胆碱受体作用模式第二十页，共六十页，2022年，8月28日2.G

蛋白偶联受体(G-proteincoupledreceptors,GPCRs)，又称七个跨膜螺旋受体/蛇型受体

G蛋白偶联受体的结构G蛋白配体第二十一页，共六十页，2022年，8月28日※G蛋白(guanylatebindingprotein)即鸟苷酸结合蛋白，是一类能和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由、、3个亚基组成。G蛋白有2种构象：非活化型和活化型第二十二页，共六十页，2022年，8月28日G蛋白活化型与非活化型的互变

第二十三页，共六十页，2022年，8月28日RＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸环化酶ACATPcAMPG蛋白偶联受体作用模式第二十四页，共六十页，2022年，8月28日Ｇ蛋白的种类(PLC)第二十五页，共六十页，2022年，8月28日与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰岛素受体insulinreceptor,IR表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGF-R)。与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。

非酪氨酸蛋白激酶受体型（酶偶联型受体）

酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）3.酪氨酸激酶受体（单个跨膜螺旋受体）第二十六页，共六十页，2022年，8月28日酪氨酸蛋白激酶受体的主要类型

EGF:表皮生长因子IGF:胰岛素样生长因子PDGF:血小板衍生生长因子第二十七页，共六十页，2022年，8月28日受体的结构：（二）胞内受体(intracellularreceptor)

高度可变区位于N端，具有转录活性DNA结合区含有锌指结构激素结合区位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录铰链区位于细胞质和细胞核中的受体，全部为DNA结合蛋白（即转录因子）。位于DNA结合区和激素结合区之间第二十八页，共六十页，2022年，8月28日胞内受体结构示意图第二十九页，共六十页，2022年，8月28日胞内受体的功能域第三十页，共六十页，2022年，8月28日

第三节

主要信息传递途径MainSignalTransductionPathways第三十一页，共六十页，2022年，8月28日膜受体介导的信息传递cAMP-蛋白激酶途径–Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径cGMP-蛋白激酶途径

酪氨酸蛋白激酶途径NF-途径–Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径第三十二页，共六十页，2022年，8月28日一、cAMP-蛋白激酶途径组成胞外信息分子，受体，G蛋白，腺苷酸环化酶(adenylatecyclase，AC)，cAMP，蛋白激酶A(proteinkinaseA，PKA)G蛋白偶联受体第二信使第三十三页，共六十页，2022年，8月28日（一）cAMP的合成与分解第三十四页，共六十页，2022年，8月28日cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)腺苷酸环化酶(adenylatecyclase,AC)第三十五页，共六十页，2022年，8月28日（二）cAMP的作用机制第三十六页，共六十页，2022年，8月28日RR（cAMP-dependentproteinkinase，PKA）R：调节亚基C：催化亚基cAMP蛋白激酶AＣＣ第三十七页，共六十页，2022年，8月28日（三）PKA的作用1.对代谢的调节作用如肾上腺素调节血糖分解第三十八页，共六十页，2022年，8月28日受cAMP调控的基因中，有cAMP应答元件(cAMPresponseelement,CRE)。CRE可与cAMP应答元件结合蛋白(cAMPresponseelementboundprotein,CREB)相互作用而调节此基因的转录。2.对基因表达的调节作用第三十九页，共六十页，2022年，8月28日第四十页，共六十页，2022年，8月28日二、Ca2+－磷脂依赖性蛋白激酶途径组成：胞外信息分子，G蛋白蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)甘油二脂(diacylglycerol,DAG)三磷酸肌醇(inositol1,4,5triphosphate,IP3)第二信使第四十一页，共六十页，2022年，8月28日（一）DAG和IP3的生成第四十二页，共六十页，2022年，8月28日

DAG，IP3的功能：DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC。IP3

：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内Ca2+释放。第四十三页，共六十页，2022年，8月28日Ca2+－依赖性蛋白激酶途径第四十四页，共六十页，2022年，8月28日

2.调节基因表达

PKC对基因的活化分为早期反应和晚期反应。

（二）PKC的结构与功能调节代谢活化的PKC引起一系列靶蛋白的丝、苏氨酸残基磷酸化。靶蛋白包括：质膜受体、膜蛋白和多种酶。第四十五页，共六十页，2022年，8月28日PKC对基因的早期活化和晚期活化第四十六页，共六十页，2022年，8月28日三、Ca2+－钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径受体、G蛋白、PLC、IP3、Ca2+、钙调蛋白、CaM激酶(Ca2+－CaM激酶途径)钙调蛋白(calmodulin,CaM)有4个Ca2+结合位点。与Ca2+一起激活CaM激酶，磷酸化多种功能蛋白质（丝、苏氨基酸残基）。组成：第四十七页，共六十页，2022年，8月28日Ca2+－依赖性蛋白激酶途径第四十八页，共六十页，2022年，8月28日四、cGMP-蛋白激酶G途径受体、鸟苷酸环化酶(guanylatecyclase,GC)，cGMP,蛋白激酶G(proteinkinaseG，PKG)组成:（一）cGMP的合成和降解

GTPGＣMg2+PPicGMP

磷酸二酯酶H2OCa2+或Mg2+5´-GMP第四十九页，共六十页，2022年，8月28日（二）Gc的结构和功能第五十页，共六十页，2022年，8月28日cGMP-蛋白激酶G途径（三）PKG的作用使有关蛋白或酶类的丝、苏氨酸残基磷酸化第五十一页，共六十页，2022年，8月28日

五、酪氨酸蛋白激酶途径(tyrosine–proteinkinase,TPK)酪氨酸蛋白激酶分类：受体型TPK（位于细胞质膜上）如胰岛素受体、生长因子受体及原癌基因（erb-B、kit、fins等）编码的受体非受体型TPK（位于胞浆）如底物酶JAK和原癌基因（src、yes、ber-abl等）编码的TPK催化型受体第五十二页，共六十页，2022年，8月28日胞外为结合配体部分，胞内为催化结构域，由单股螺旋过膜。与配体结合促进受体二聚化。激活的受体有自身催化作用，使其酪氨酸磷酸化，进而引起胞内的级联放大效应。

酪氨酸蛋白激酶受体的结构特点第五十三页，共六十页，2022年，8月28日（一）受体型TPK-Ras-MAPK途径GRB2(growthfactorreceptorboundprotein2）SH2域

(srchomology2domain)

细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，与原癌基因src编码的酪氨酸蛋白激酶区同源，该区域能识别磷酸化的酪氨酸残基并与之结合。

组成：催化型受体，GRB2,SOS,Ras蛋白,Raf蛋白，MAPK系统SH2SH3第五十四页，共六十页，2022年，8月28日

SOS(鸟苷酸释放因子)富含脯氨酸，可与GRB2的SH3结合，促使Ras的GDP换成GTP。Ras蛋白：原癌基因产物，类似于G蛋白的G亚基Raf蛋白（MAPKKK）：具有丝／苏氨酸蛋白激酶活性MAPK系统(mitogen-activatedproteinkinase)包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）等，是一组酶兼底物的蛋白分子。