细胞信号转导和整合

6.1.1细胞的信号分子是指任何存在于胞外或胞内可以介导细胞对其外界环境或其他细胞做出应答的分子细胞的信号分子亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素…亲水性信号分子：神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数激素…气体性信号分子：一氧化氮（NO）、CO2…第一页，共39页。激素由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理过程起调节作用的物质第二页，共39页。神经递质：神经末梢分泌的化学组分。局部化学介质：信息物质由细胞分泌到细胞外液后，进入血液的数量极少。绝大多数通过扩散的作用于邻近靶细胞，但又不像神经递质那样由专一突触结构释放。生长因子定义：具有刺激细胞生长活性的细胞因子。第三页，共39页。根据信号传递方式不同,细胞通讯可分为:激素通讯神经通讯第四页，共39页。人体激素及分类种类很多，超过50种蛋白质、多肽、氨基酸衍生物类激素催产素、加压素（抗利尿激素）、甲状腺素甾醇类激素：性激素脂肪酸类激素：前列腺素第五页，共39页。第六页，共39页。脑下垂体以细柄悬挂在下丘脑底部，是神经系统与内分泌腺联系的重要环节下丘脑和脑下垂体构成了最主要的神经内分泌控制中心第七页，共39页。1、下丘脑激素分泌激素为释放激素和释放抑制激素促甲状腺激素释放激素促肾上腺皮质激素释放激素促卵泡素释放激素促黄体生成释放激素生长素释放抑制激素下丘脑分泌激素控制垂体的分泌第八页，共39页。脑垂体激素

脑垂体在神经系统的控制下，起调节体内各种内分泌腺的作用

腺垂体（垂体前叶）：促肾上腺皮质激素促甲状腺激素卵泡刺激素黄体生成素生长素等神经垂体（垂体后叶）：抗利尿激素催产素第九页，共39页。生长素

少侏儒症多巨人症（垂体瘤刺激）第十页，共39页。3、松果体分泌褪黑激素作用：具有抗肿瘤；加强免疫细胞生成；抗氧化，消除自由基功效；可治疗失眠褪黑激素，抑制性腺，性激素含量少光照抑制褪黑激素，性激素含量高第十一页，共39页。雨雪天气的光线较弱，人体分泌的松果激素较多，甲状腺素、肾上腺素的分泌浓度就相对降低，人体神经细胞也就因此“偷懒”，人就容易无精打采。第十二页，共39页。4、甲状腺素：T3ng效率是T4的1000倍T4μg第十三页，共39页。甲状腺素的生理功能促进糖、脂及蛋白质的代谢促进机体的生长发育和组织分化幼年动物若甲状腺机能减退将引起发育迟缓，身材矮小，行动呆笨而缓慢；——呆小症成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病，心搏减慢，基础代谢降低反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心跳加快，基础代谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高第十四页，共39页。第十五页，共39页。5、甲状旁腺：调节血钙、血P

6、胰腺α-胰高血糖素—

升高血糖β-胰岛素—

降低血糖第十六页，共39页。7、肾上腺激素皮质髓质肾上腺加速心跳、升高血压升高血糖糖皮质激素盐皮质激素性激素肾上腺素去甲肾上腺素氨基酸衍生物激素类固醇激素第十七页，共39页。8、前列腺素--脂肪酸衍生物激素首先在精子胞浆中发现，因其普遍存在于前列腺而得名但后来在绝大多数哺乳动物细胞和组织中都发现存在前列腺素是人体内分布最广的生物活性物质之一可引起肌肉收缩和血管的开启、关闭，头痛和痛经是由前列腺素引起的肌肉收缩所造成的阿司匹林可阻断前列腺素的合成，有止痛效果第十八页，共39页。6.1.2受体任何可以特异地结合其他分子，以介导细胞间的信号、黏附、内吞或其他细胞学过程的蛋白都称为受体两种类型：细胞表面受体细胞内受体第十九页，共39页。6.1.3信号转导是指从一种物理的或化学的形式转化成另一种形式在细胞生物学中，一般是指通过一种胞外的信号与受体结合而引发的一系列过程，并最终触发一种或多种特异的细胞应答第二十页，共39页。一般把细胞外信号分子称为第一信使当第一信使与受体作用后在胞内最早产生的信号分子称为第二信使包括：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰基甘油(DAG)等。功能:启动和协助细胞内信号的逐级放大。第二十一页，共39页。水溶性信号分子受体蛋白位于靶细胞表面受体蛋白分为离子通道偶联受体酶-偶联受体G-蛋白偶联受体6.2细胞表面受体介导的信号转导第二十二页，共39页。离子通道偶联受体离子通道偶联受体是一种由神经递质控制的离子通道蛋白，它存在于可兴奋细胞间，能快速传递到突触后膜上当神经递质与受体蛋白结合后便可造成离子通道瞬间开启或关闭，简单的改变质膜对离子的通透性，结果引发了突触后细胞的兴奋第二十三页，共39页。酶-偶联受体激素与受体偶联,受体（酪氨酸激酶）被活化,活化的受体与其它蛋白激酶相关联G蛋白是一种分子开关蛋白当它结合上GTP即活化GTP变为GDP时即失活第二十四页，共39页。6.2.1活化腺苷酸环化酶的

G蛋白偶联受体cAMP的主要功能是激活cAMP-依赖蛋白激酶肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、促性腺激素、甲状旁腺素、降钙素及加压素都是通过cAMP起调控作用肾上腺素促进血糖分解的作用机制通过G蛋白偶联受体活化基因转录cAMP还可通过核膜进入细胞核内，调节核酸的转录和翻译，并最终影响代谢酶的合成与靶基因调控序列结合，增强靶基因的表达第二十五页，共39页。6.2.2活化磷脂酶C的

G蛋白偶联受体第二十六页，共39页。胞外信号分子与G蛋白偶联受体结合，以及胞外信号分子与酪氨酸激酶受体结合，都可激活质膜上的磷脂酶C，使质膜上PIP2（4,5-二磷酸磷脂酰肌醇）水解成IP3(1,4,5-三磷酸肌醇)和DAG(甘油二脂)两个第二信使，从而将胞外信号转换为胞内信号，实现细胞对外界信号的应答IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内Ca2+浓度升高，激活各类依赖钙离子的蛋白。PKC（ProteinKinaseC，蛋白激酶C）以非活性形式分布于细胞溶质中，当细胞接受刺激，产生IP3

，使Ca2+浓度升高，PKC便转位到质膜内表面，结合于质膜上的DAG，被活化PKC可以使蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同的细胞产生不同的反应如:短期生理效应:细胞分泌、肌肉收缩长期生理效应:细胞增殖和分化等第二十七页，共39页。钙调蛋白（CaM）钙结合蛋白对任何微量的钙都能敏感的捕获CaM只有与Ca2+结合后才有活性Ca2+·CaM复合物与磷酸酯酶、蛋白激酶等作用，使靶酶构象发生变化而活化，从而对代谢过程起调控作用第二十八页，共39页。6.3细胞内受体介导的信号转导定位于细胞内的亲脂性分子的受体存在于细胞质中的NO受体第二十九页，共39页。6.3.1定位于细胞内的亲脂性分子的受体类固醇激素是亲脂性分子,它们当中的糖皮质激素和盐皮质激素受体位于细胞质中雌激素、孕酮、甲状腺素等，可以穿透细胞质和核膜，与核中受体结合第三十页，共39页。6.3.2存在于细胞质中的NO受体

NO信号分子的作用机制血管神经末梢释放乙酰胆碱作用于血管内皮细胞，引起胞内Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，细胞释放NONO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。第三十一页，共39页。6.4.1神经元结构神经元即神经细胞，是神经系统的基本组成单位包括：1、细胞体2、树突：分支多且细，扩大胞体接受信息的面积3、轴突：开始一段没有被膜，是神经元动作电位发起的地方以后的段落由施万细胞包被，即髓鞘，具有绝缘性。髓鞘呈分节状存在，无髓鞘部分称郎飞结兴奋发生在郎飞结上，由于髓鞘电阻大，因此电信息传导呈逐节跳跃式进行轴突末端有许多分支，分支末端膨大呈球状，与其他神经元或效应器细胞构成突触联系第三十二页，共39页。树突是信息的接受端，轴突是信息的输出端。即神经元中信息传导具有方向性当神经元接受环境或其他神经元刺激后，神经信号通过动作电位形式，使电信号沿轴突传导动作电位是一种沿轴突作长距离传导的电信号第三十三页，共39页。神经元未兴奋时称为静息状态处于静息状态的神经元质膜内外两侧的电位差称为静息电位静息电位的产生与轴突膜的结构有关6.4.2神经元动作电位第三十四页，共39页。膜上的Na+通道只允许很少量的Na+从细胞外扩散进入细胞内但聚集在细胞内的K+可通过K+通道自由扩散到细胞外膜上的Na+-K+-ATP酶通过主动运输将膜内的Na+运到细胞外，K+运入细胞内泵出3个Na+，泵入2个K+，造成膜外正电荷多，膜内负电荷相对过剩此时膜内外电荷的分布处于动态平衡状态第三十五页，共39页。第三十六页，共39页。冲动传导的局部电流学说在静息状态时膜电位为外正内负，而在兴奋区膜电位出现瞬时倒转，变成外负内正在相邻的静息区，仍存在外正内负的极化状态于是在兴奋区与相邻的静息区之间由于电位差出现局部电流其方向是：在膜外，电流从静息区流向兴奋区；在膜内电流从兴奋区流向静息区此种局部电流构成对邻近静息膜的刺激，从而使相邻的静息区发生兴奋依次类推，兴奋冲动得以不断向前推进第三十七页，共39页。受体与神经递质结合后开放离子通道神经递质:乙酰胆碱、多巴胺、五羟色胺

6.4.3突触突触的结构:突触前膜：在神经元轴突膨大的终末端有许多突触小泡，内含神经递质突