细胞信号传递

演讲人：日期:细胞信号传递CATALOGUE目录01信号传递概述02主要信号通路03跨膜运输机制04受体类型与功能05信号调控机制06病理关联与应用01信号传递概述基本定义与功能信号传递定义细胞信号传递是指细胞通过细胞膜上的受体接收外界信号，通过细胞内信号转导系统，将信号转化为细胞内可识别、可调节的生物学效应的过程。01信号传递功能细胞信号传递的主要功能是调节细胞对外部环境的响应，包括细胞增殖、分化、凋亡、代谢等生物学过程。02信号分子分类离子通道型信号分子如神经递质和激素等，通过与细胞膜上的受体结合，引起离子通道的开放或关闭，从而改变细胞内的离子浓度。酶联型信号分子如生长因子和细胞因子等，通过与细胞膜上的受体结合，激活或抑制细胞内的酶系统，从而调节细胞内的代谢过程。受体-酶复合物型信号分子如肽类激素和神经递质等，通过与细胞膜上的受体结合，形成受体-酶复合物，进而调节细胞内的生物学过程。生物学意义解析细胞信号传递是细胞间通讯的基础，通过信号传递，细胞可以感知外部环境的变化，并作出相应的反应。细胞通讯细胞信号传递在个体生长发育过程中起着重要作用，如激素调节、生长因子调控等。生长发育神经递质在神经元间的信号传递是神经传导的基础，通过神经递质的释放和接收，神经元可以传递信息并调节其他神经元的活动。神经传导细胞信号传递在免疫应答中起着重要作用，如免疫细胞通过受体感知外部病原体，进而激活免疫应答。免疫应答02主要信号通路cAMP信号通路受体与G蛋白结合cAMP信号通路通过细胞膜上的受体与G蛋白（特别是Gs和Gi）结合而激活或抑制。02040301PKA激活cAMP作为第二信使，激活蛋白激酶A（PKA），PKA进一步磷酸化下游靶蛋白，影响细胞功能。腺苷酸环化酶作用激活型G蛋白（Gs）激活腺苷酸环化酶，催化ATP转化为cAMP；抑制型G蛋白（Gi）则抑制该过程。信号终止通过磷酸二酯酶（PDE）水解cAMP，或通过PKA的负反馈机制终止信号。MAPK/ERK通路磷酸化的RTK招募并磷酸化MAPK激酶激酶（MAPKKK），MAPKKK再磷酸化MAPK激酶（MAPKK），MAPKK磷酸化MAPK（ERK）。MAPK级联反应

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通过磷酸酶作用使ERK去磷酸化，或通过负反馈机制终止信号。信号终止生长因子等细胞外信号与细胞膜受体结合，引发受体酪氨酸激酶（RTK）自磷酸化。受体酪氨酸激酶激活ERK进入细胞核，磷酸化转录因子，调控基因表达，影响细胞增殖、分化、凋亡等。ERK调控细胞功能PI3K-Akt通路PI3K激活Akt调控细胞功能PIP3生成与Akt激活信号终止生长因子等细胞外信号与细胞膜受体结合，激活磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）。PI3K催化PIP2转化为PIP3，PIP3作为第二信使，招募并激活Akt（蛋白激酶B）。Akt磷酸化下游靶蛋白，如mTOR、GSK3β等，影响细胞代谢、增殖、凋亡等。通过PTEN等磷酸酶将PIP3去磷酸化，或通过Akt的负反馈机制终止信号。03跨膜运输机制主动运输载体载体蛋白依赖性能量依赖性选择性饱和性主动运输需要特异性载体蛋白的参与，这些载体蛋白能够识别并结合特定的溶质分子或离子。主动运输是一种耗能过程，通常需要ATP水解提供能量，以逆浓度梯度运输溶质。主动运输具有高度的选择性，能够确保细胞内外特定物质的精确交换。主动运输的速率会受到载体蛋白数量和运输物质浓度的影响，存在饱和现象。一些脂溶性物质或不带电荷的极性小分子物质可以顺浓度梯度通过细胞膜进行单纯扩散。一些离子和小分子物质可以通过细胞膜上的通道蛋白进行快速、选择性的扩散。某些物质在载体蛋白的帮助下，以被动方式顺浓度梯度或电位梯度进行扩散。被动扩散不需要消耗能量，是物质从高浓度区域向低浓度区域自然移动的过程。被动扩散模式单纯扩散通道介导的扩散载体介导的扩散无需能量胞吞与胞吐作用胞吞作用细胞通过膜内陷形成囊泡，将外界物质或团块包裹进入细胞内的过程称为胞吞。胞吞作用包括吞噬和吞饮两种类型，分别针对较大的固体颗粒和液态物质。胞吐作用细胞通过膜外凸形成囊泡，将细胞内的大分子物质或颗粒排出体外的过程称为胞吐。胞吐作用在细胞分泌、细胞排泄和细胞间交流等方面发挥重要作用。膜融合与断裂胞吞和胞吐过程中，细胞膜会发生融合和断裂，以实现物质的跨膜运输。这些过程需要消耗能量，并由细胞内的相关蛋白质进行调控。膜蛋白参与胞吞和胞吐作用都依赖于细胞膜上的特定蛋白质，这些蛋白质在膜融合、断裂和物质识别等方面发挥关键作用。04受体类型与功能离子通道型受体离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，存在于细胞膜上，通过与信号分子结合后改变离子通道的开放状态来传递信号。定义根据离子通道门控机制的不同，离子通道型受体可分为配体门控离子通道和电压门控离子通道。分类在神经传导、肌肉收缩、腺体分泌等生理过程中发挥重要作用。生理功能与癫痫、心律失常、肌无力等神经肌肉疾病相关。相关疾病G蛋白偶联受体定义信号转导过程生理功能相关疾病G蛋白偶联受体是一类通过与G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）偶联而实现信号转导的受体。信号分子与受体结合后，激活G蛋白，进而激活或抑制下游的效应分子，如腺苷酸环化酶、磷脂酶C等，最终产生细胞应答。参与感觉传导、细胞增殖、分化、凋亡等生理过程。与心脏病、高血压、糖尿病、肿瘤等多种疾病相关。酶联型受体定义酶联型受体是一类受体本身具有酶活性或与酶紧密偶联的受体。信号转导过程信号分子与受体结合后，激活受体的酶活性或促进受体与酶的偶联，进而通过酶促反应产生第二信使，如IP3、DAG等，最终引发细胞应答。生理功能在细胞代谢、基因表达调控等方面发挥重要作用。相关疾病与癌症、免疫系统疾病等多种疾病相关。05信号调控机制负反馈调节维持信号稳态负反馈调节能够维持信号在细胞内的稳态，避免信号波动过大对细胞造成损害。精确控制信号强度负反馈机制能够精确控制信号强度，确保细胞对信号的正确响应。抑制信号通路细胞通过负反馈调节抑制信号通路的活性，从而防止信号过度放大或持续激活。磷酸化修饰蛋白质磷酸化磷酸化是细胞内最常见的蛋白质修饰方式之一，通过磷酸化可以改变蛋白质的结构和功能，从而调控信号传递。磷酸酶的作用磷酸酶能够去除蛋白质上的磷酸基团，使蛋白质恢复原有的结构和功能，从而终止信号传递。磷酸化级联反应细胞内的许多信号传递过程都是通过磷酸化级联反应实现的，即一个磷酸化蛋白质激活另一个磷酸化蛋白质，依次传递信号。蛋白降解途径泛素-蛋白酶体途径这是一种主要的蛋白质降解途径，通过泛素标记蛋白质并将其运送到蛋白酶体进行降解，从而调控信号传递。调控蛋白质稳定性细胞通过调控蛋白质的降解速率来维持信号传递的精确性和持续性，某些关键蛋白质的稳定性对于信号传递至关重要。溶酶体途径另一种蛋白质降解途径，通过溶酶体酶将蛋白质分解为小分子物质，如氨基酸等，以供细胞再利用。06病理关联与应用癌症信号异常生长因子信号失调信号通路异常受体异常信号分子转运异常癌细胞能够自主分泌生长因子，导致信号通路异常激活，促进癌细胞增殖和侵袭。癌细胞表面受体异常激活或过度表达，导致信号通路异常，影响细胞生长和分化。细胞内信号通路异常，如MAPK、PI3K/Akt等信号通路异常激活，促进癌细胞增殖和侵袭。细胞内信号分子转运异常，如钙离子、cAMP等信号分子异常，影响细胞生长和分化。神经退行性疾病神经递质异常神经受体异常信号通路异常细胞器损伤神经递质释放和摄取异常，导致神经元兴奋性异常，影响神经系统功能。神经受体异常，导致神经信号传递异常，影响神经元生长和分化。神经信号通路异常，如MAPK、PI3K/Akt等信号通路异常激活，导致神经元死亡和神经退行。神经细胞内细胞器损伤，如线粒体、内质网等，影响神经元生长和分化。胰岛素抵抗