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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章 细胞信号转导与信号传递系统,信号细胞,(,signaling cell)：,能产生信号分子的细胞.,靶细胞,(,target cell)：,受到信号分子的作用发生反应的细胞.,信号转导,(,signal transduction)：,靶细胞依靠受体识别专一的细胞外信号分子，并把细胞外信号转变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。,细胞内的信号分子经连锁级联反应，进行细胞内信号传递，引起细胞发生反应。,靶细胞的受体蛋白多种多样,:,存在于质膜上，识别的分子是亲水性的；,存在于胞质溶质中，识别的分子是疏水性的。,受体蛋白分别与不同的信号分子发生结合各具有专一性。,第一节 信号细胞与靶细胞,一、信号分子与信号细胞,信号细胞通过外排分泌和穿膜扩散释放出信号分子。有的信号分子可对远距离的靶细胞发生作用；有的信号分子在释放后仍结合在信号细胞表面，只能影响与之接触的细胞，甚至信号细胞本身。,信号分子分类：,1、旁分泌信号,：,信号分子扩散不太远，只能影响周围近邻细胞,2、突触信号,：,神经末梢与神经元或肌肉细胞之间的连接称突触，神经末梢分泌神经递质，作用于突触后靶细胞，传递信号。,3、内分泌信号,：,内分泌细胞分泌的信号分子称为激素，可远距离传播，散布全身。,4、自分泌信号,：,细胞分泌的信号分子只作用于同种细胞，甚至同自身的受体结合引起反应，分泌信号分子的细胞既是信号细胞，也是靶细胞。,二、靶细胞,（一）靶细胞反应的特征,1、专一性地识别信号,细胞按发育编程，在不同的分化阶段分别对专一的信号分子识别。,2、反应的差异性,一种信号分子对不同的靶细胞常有不同的效应。这是由于1）细胞表面受体组合不同，2）细胞内的装置对接收的信息在细胞内进行不同的整合和译解。,（,二）靶细胞中的受体种类,1、细胞内受体,：,存在于细胞质基质或核中，如脂溶性信号分子的受体。,（类固醇、维生素,D）,2、细胞表面受体,：,为跨膜整合蛋白，亲水性信号分子的受体。,（神经递质、蛋白质激素、蛋白质生长因子,）,细胞表面受体和细胞内受体,亲水性,细胞表面受体根据传导机制不同分三类：,（1）离子通道关联受体,受体是多次穿膜的蛋白质，与电兴奋细胞之间突触信号快速传递有关。受体与神经递质结合后构象发生改变，通道瞬时打开或关闭，改变了质膜的离子透性，使突触后细胞发生兴奋。,（2）,G,蛋白关联受体,可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性，靶蛋白是酶或离子通道。受体与靶蛋白之间有第三种蛋白质：,G,蛋白三体,GTP,结合调节蛋白。,（3）酶关联受体,受体多是一次穿膜的蛋白质，自身具酶的性质，或与酶结合在一起。多为蛋白激酶或与蛋白激酶结合在一起。被激活后，可使靶细胞中专一的一组蛋白质发生磷酸化。,G,蛋白耦联型受体为,7,次跨膜蛋白,第二节细胞内信号传递的基本,原理,一、细胞内信号传递的级联反应,信号传递级联反应,的概念：,p382,1、构成信号传递级联反应链的蛋白种类：,（1）,可被蛋白激酶磷酸化的蛋白,；,（2）,在信号诱导下同,GTP,结合的蛋白,2、参与磷酸化级联反应的蛋白激酶的种类：,（1）,丝氨酸/苏氨酸激酶,；,（2）,酪氨酸激酶,蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将,ATP,的,磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。,蛋白激酶在信号转导中的主要作用有两个方面：,其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有活性；,其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。,二、细胞对细胞外的信号有不同的,反应速率,1、快速反应：通过磷酸化级联反应链进行，不涉及基因表达。,2、慢速反应：涉及基因表达的调节。,激素受体,G,蛋白,AC(adenylate cyclase,AC)cAMP,蛋白激酶,A,基因调节蛋白基因表达。,第三节,G,蛋白关联受体与,G,蛋白,一、,G,蛋白的结构和活性变化,1、,G,蛋白的结构,三个亚基组成,，,不受刺激无活性,。,配体+受体 受体激活,G,蛋白+受体,G,蛋白激活,G,蛋白,+GTP,2、,GTP,和,GDP,对,G,蛋白活性的影响,结合,GTP,时处于活性状态，结合,GDP,时处于失活状态。,激活，,亚基与,复合物分离，沿质膜内表面散开，分别与各自靶蛋白结合。,3、,G,蛋白激活靶蛋白的作用机制：,G,蛋白,亚基具有,GTP,酶活性，,亚基与其靶蛋白相互作用后，几秒钟后把,GTP,水解成了,GDP，,亚基便与,复合物重新结合成无活性的,G,蛋白。,4、信号转导中,G,蛋白活性变化过程：,（1）受体激活；（2）,G,蛋白激活；,（3）,G,蛋白复原失活。,5、刺激性,G,蛋白和抑制性,G,蛋白（,Gs,和,Gi）,G,蛋白激活后有激活酶蛋白的能力刺激性,G,蛋白；,活化后对腺苷酸环化酶有抑制作用的,G,蛋白抑制性,G,蛋白。,二者,亚基不同,。,二、,G,蛋白在信号转导中的功能,（一）调节离子通道，如钾离子通道,乙酰胆碱+,G,蛋白关联受体,G,蛋白分解成,亚基、,复合物,复合物+,K,+,通道蛋白,K,+,进入细胞,亚基（,GDP）,与,复合物重新结合成无活性的,G,蛋白,（二）激活,AC,腺苷酸环化酶（,Adenylyl cyclase,）：,是分子量为,150,KD,的糖蛋白，跨膜,12,次。在,Mg,2+,或,Mn,2+,的存在下，腺苷酸环化酶催化,ATP,生成,cAMP,。,许多细胞外信号分子主要通过改变,AC,的活性来调控,cAMP,的含量水平。,P387,（,三）激活磷脂酶,C,三、细胞内信号传递与第二信使,（一）,cAMP,信号传递途径,1细胞内,cAMP,浓度升高所起的作用：,糖原降解；,激活特定基因的转录。,2,cAMP,发生作用的过程（机制）：,cAMP,依赖蛋白质激酶,A,激酶。,cAMP,PKA,下游蛋白的丝氨酸/苏氨酸磷酸化激活基因调控蛋白基因表达。,cAMP,信号与基因表达,（二）细胞内的钙信号传递途径,1钙离子产生调控作用的两种基本过程：,（1）钙离子钙调素靶蛋白（直接作用形式）,（2）钙离子钙调素钙离子/钙调素依赖的蛋白激酶使下游蛋白或自身磷酸化产生生理效应（间接作用方式）。,2、cAMP,途径与钙离子途径之间的交互作用,（1）与,cAMP,合成和降解有关的酶可受到钙离子/钙调素复合物的调节，反过来，,PKA,也影响钙通道和钙泵的活性。,（2）直接受钙离子和,cAMP,调节的酶可相互影响。,（3）,PKA,和钙离子/钙调素依赖的蛋白激酶(,CaM-,激酶)可以使同一种蛋白的不同位点发生磷酸化。,（三） 肌醇磷脂信号传递途径,1、,IP,3,和,DAG（DG）,第二信使的产生：,质膜脂双层内层的,PI，,有两个衍生物，,PIP，PIP,2,PLC - （,磷脂酰肌醇专一性磷脂酶,C-),PIP,2,IP,3,+DAG（,两者均为第二信使）。,在磷脂酰肌醇信号通路中，胞外信号分子与细胞表面,G,蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶,C（PLC-），,使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（,PIP,2,）,水解成1，4，5-三磷酸肌醇（,IP,3,）,和二酰基甘油（,DG）,两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号，这一信号系统又称为“双信使系统”（,double messenger system）。,磷脂酰肌醇途径,2、磷脂酶,C,激活的信号传递途径：,IP,3,的作用：提高胞质中,Ca,2+,浓度,DAG,的作用：激活蛋白激酶,C。,3、激活的,PKC,通过两条途径促进基因转录,（1）,MAPK：,激活基因调节蛋白,（2）NF-b：,激活基因调节蛋白的抑制蛋白,第四节 酶关联受体信号传递途径,一、鸟苷酸环化酶性受体：,cGMP,二、酪氨酸激酶性受体:,酪氨酸激酶性受体的活化过程：图13-18，13-19。,三、酪氨酸激酶关联性受体,四、酪氨酸磷酸酶性受体,五、丝氨酸/苏氨酸激酶性受体,六、细胞内4条主要信号传递途径,
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