课程资料：第十五章-细胞信息转导课件

同学们上午好主讲叶辉博士副教授单位温州医学院生化教研室复习与巩固上节课的重点内容1.掌握DNA克隆和限制性内切酶的概念；2.掌握限制性内切酶的识别序列的特点；3.掌握PCR的原理和步骤；4.掌握重组DNA技术的大致操作过程；5.掌握基因诊断和基因治疗的概念

。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蛋白异常第十五章细胞信息转导CellularSignalTransduction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TheGeneralInformationofSignalTransduction

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一、细胞外化学信号生物体可感受任何物理、化学和生物学刺激信号，但最终转换为细胞可直接感受的化学信号。化学信号:

①可溶性的(细胞分泌的蛋白质或小分子有机化合物)

②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（一）化学信号通讯存在从简单到复杂的进化过程cellcellcellss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nmmm受体位置膜受体膜或胞内受体膜受体举例乙酰胆碱谷氨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（二）可溶性分子信号作用距离不等（三）细胞表面分子也是重要的细胞外信号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、细胞经由特异性受体接收细胞外信号受体（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成分，化学本质是蛋白质，个别糖脂。受体的作用：

①识别外源信号分子，即配体（ligand）；

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。（一）化学信号通过受体在细胞内转换和传递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与信号分子结合的特性配体-受体结合曲线高度专一性高度亲和力可饱和性特定的作用模式可逆性一传手（二）受体的种类：细胞表面受体接收的是不能进入细胞的水溶性化学信号分子和其它细胞表面的信号分子，如生长因子、细胞因子、水溶性激素分子、粘附分子等。接收的信号是可以直接通过脂双层胞膜进入细胞的脂溶性化学信号分子，如类固醇激素、甲状腺素、维甲酸等。细胞内受体第二节细胞内信号转导相关分子IntracellularSignalMolecules

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第一信使一、第二信使的浓度和分布变化是重要的信号转导方式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.第一信使第二信使的概念及特点定义:

肽类激素等第一信使不能透过细胞膜，其信号通过质膜受体介导，能激活细胞内产生其它传递信号的小分子，这些小分子信号物质称为第二信使。特点:①能转换、放大胞外调节信号；②能在细胞内扩散；③其直接作用是改变信号转导酶或离子通道活性，可以最终引起细胞生物效应。

二传手常见种类:二传手气体分子：如NO无机离子：如Ca2+

脂类衍生物：如DAG，IP3环核苷酸：如cAMP、cGMP(一）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）二传手cAMP激活PKA影响糖代谢示意图cGMP激活PKG示意图（二）脂类也可作为胞内第二信使具有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。二传手磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化

脂类第二信使生成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）IP3的靶分子是钙离子通道2．钙离子的信号功能主要是通过钙调蛋白实现钙调蛋白（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（三）钙离子可以激活信号转导有关酶类二传手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（四）NO的信使功能与cGMP相关二传手二、蛋白质作为细胞内信号转导分子

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.第一信使蛋白质分子作为信号转导分子转换和传递信号的原理是发生构象变化。第三节各种受体介导的基本信号转导通路

SignalPathwaysMediatedbyDifferentReceptors

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一.细胞内受体及其介导的信号转导受体的功能：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:

类固醇激素、甲状腺素、维甲酸、维生素D等。核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二、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。（一）离子通道型膜受体是化学信号与电信号转换器（二）G蛋白偶联受体通过G蛋白

-第二信使-靶分子发挥作用G蛋白偶联受体（GPCR）得名于这类受体的细胞内部分总是与异源三聚体G蛋白结合，受体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白。GPCR是七跨膜受体（serpentinereceptor）1、G蛋白的活化启动信号转导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inhibit）

1)胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号

2、常见G蛋白偶联受体介导的信号转导途径2、血管紧张素II受体通过PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导1、Ras→MAPK途径是EGFR的主要信号通路（三）单跨膜受体依赖酶的催化作用传递信号2、JAK-STAT通路转导白细胞介素受体信号3、NF-B是重要的炎症和应激反应信号分子4、TGF

受体介导的信号转导通路干扰素介导的信号转导通路JAK-STAT通路转导白细胞介素受体信号细胞信号转导与医学TheRelationBetweenCellularSignalTransductionandMedicine第四节一、信号转导分子的结构改变是许多疾病发生发展的基础

与GPCR信号通路密切相关的G蛋白基因突变可以导致一些遗传性疾病，如色盲、色素性视网膜炎、家族性ACTH抗性综合征、侏儒症、先天性甲状旁腺功能低下、先天性甲状腺功能低下或功能亢进等。皮肤干皱无弹性腹泻、