2026年高中生物竞赛课件-生理学

第二节

细胞的跨膜信号转导功能

能在细胞间传递信息的称为信号分子，大约有几百种，如激素、神经递质、细胞因子、气体分子（如NO）等。

细胞外信息以信号形式传递到膜内，引发细胞相应的功能效应，这一过程称为跨膜信号转导。一、G蛋白耦联受体介导的信号转导二、离子通道受体介导的信号转导三、酶耦联受体介导的信号转导四、招募型受体介导的信号转导五、核受体介导的信号转导

一、G蛋白耦联受体介导的信号转导

（一）G蛋白耦联受体信号转导中的信号分子

1.G蛋白耦联受体

2.G蛋白

耦联膜受体和蛋白效应器（酶或离子通道）的膜蛋白。α亚基具有鸟苷酸结合位点和GTP酶活性，故又称鸟苷酸结合蛋白。

α-GTP复合物β-γ二聚体产生特定的细胞功能3.G蛋白效应器包括酶和离子通道两类。4.第二信使

指激素、递质、细胞因子等信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子。

效应器酶第二信使蛋白激酶生理效应腺苷酸环化酶AC环-磷酸腺苷cAMP蛋白激酶APKA功能蛋白发生磷酸化（二）G蛋白耦联受体介导的要信号转导途径1.受体-G蛋白-腺苷酸环化酶（AC）途径2.受体-G蛋白-磷脂酶C（PLC）途径

1.受体-G蛋白-AC途径细胞膜上存在的腺苷酸环化酶（AC)，可催化胞质内的ATP生成cAMP。当细胞外信号物质（配体）作用于靶细胞，可使cAMP浓度在几秒钟之内升高几倍。

激活催化激活蛋白激酶A（PKA）的底物蛋白不同，具有不同的功能，肝细胞内，PKA又激活磷酸化酶激酶，促使肝糖原分解；在心肌细胞，PKA可使Ca2+通道磷酸化，增加细胞膜上有效的Ca2+通道数量，因而增强心肌收缩力；在胃黏膜壁细胞，激活的PKA可促进胃酸的分泌。2.受体-G蛋白-PLC途径许多配体与受体结合后，可经激活磷脂C(PLC)，PLC可将膜脂质中含量甚少的二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2)迅速水解为两种第二信使物质：

三磷酸肌醇（IP3)

二酰甘油（DG)分解二磷酸磷脂酰肌醇激活磷脂酶C为三磷酸肌醇为二酰甘油激活三磷酸肌醇受体二酰甘油与膜中的磷脂酰丝氨酸共同激活蛋白激酶CCa2+和PKC可进一步作用于信号蛋白或功能蛋白二、离子通道受体介导的信号转导

（一）化学门控通道

（二）电压门控通道

（三）机械门控通道

（一）化学门控通道

同时具有受体和离子通道功能的蛋白质分子，激活后可引起离子的跨膜流动，故也称为促离子型受体。肌细胞终板膜神经细胞的突触后膜（二）电压门控通道体内很多细胞，如神经细胞和各种肌细胞，在它们的细胞膜中有多种电压门控通道蛋白质，它们可由膜两侧出现的电位改变使通道开放，并由随之出现的跨膜离子流使通道所在膜发生跨膜电位改变。

（三）机械门控通道

体内存在不少能感受机械性刺激并引致细胞功能改变的细胞。

三、酶耦联受体介导的信号转导酶耦联受体是指细胞膜上一些既有受体作用又有酶作用的蛋白质分子。酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶结合型受体鸟苷酸环化酶受体丝氨酸／苏氨酸激酶受体

酪氨酸激酶受体(TKR)其特征是胞内结构域具有酪氨酸激酶活性。激活这类受体的配体主要是各种生长因子，包括表皮生长因子、血小板源生长因子成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子和胰岛素等。酪氨酸激酶结合型受体（TKAR）与TKR不同，其本身没有酶的活性，而是在激活后才在胞内侧与胞质中的酪氨酸激酶结合，并使之激活，进而磷酸化下游信号蛋白的酪氨酸残基产生生物效应。四、招募型受体介导的信号转导

招募型受体的胞外域一旦与配体结合，其胞内域即可在胞质侧招募激酶或转接蛋白，激活下游不涉及经典第二信使的信号转导通路来完成信号转导，如细胞因子受体介导的JAK-STAT信号通路。五、核受体介导的信号转导

脂溶性配体可直接进入细胞，与胞质受体或核受体结合而发挥作用。核受体信号转导途径细胞内受体分布于胞浆或核内，本质上都是配体调控的转录因子，均在核内启动信号转导并影响基因转录，统称核受体。

信号转导与人类疾病由于细胞的信号转导功能就是机体生理功能调节的细胞和分子机制。所以信号转导通路及信号网络中各信号分子、信号分子