生命科学导论细胞信息传递

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,1,*,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,*,*,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,*,*,生命科学导论细胞信息传递,生命科学导论细胞信息传递生命科学导论细胞信息传递单细胞生物 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,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,细胞信息传递方式, 通过相邻细胞的直接接触, 通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能,具有调节细胞生命活动的化学物质称为,信息物质。,跨膜信号转导的一般步骤,特定的细胞释放信息物质,信息物质经扩散或血循环到达靶细胞,与靶细胞的受体特异性结合,受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统,靶细胞产生生物学效应,一、细胞信号分子,是指细胞产生的能影响其他细胞或自身的化学物质的统称，又称作第一信使。,细胞间信息物质的化学本质,* 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等）,* 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等）,* 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）,* 脂酸衍生物（如前列腺素）,* 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等,第三信使(third messenger),负责细胞核内外信息传递的物质，又称为核信使。,在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca,2+,、IP,3,、cAMP、cGMP等。,第二信使(secondary messenger),二、细胞接受信号的两种方式,受体：,是细胞膜上或细胞内能特异识别生物,活性分子并与之结合，进而引起生物学效应,的特殊蛋白质，个别是糖脂。,能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称,配体,(ligand)。,1. 跨膜信号转导,这类信号分子一般是水溶性的，不进入细胞，是通过细胞膜上的受体及与受体相连的胞内信号传递途径传递信息。,跨膜信号转导有3种类型，受体也分为3种类型,离子通道偶联受体，G蛋白偶联受体，酶联受体。,膜受体类型及分子结构,膜受体的分子结构与特性,1、膜受体的分子结构：由三部分构成,（1）识别部位（调节部位）（2）转化部位,（3）效应部位（催化亚单位）,2、膜受体的生物学特性：,（1）特异性受体与配体结合具有专一性,（2）高亲和力 （3）可饱和性或低容量,（4）可逆性,(5),特定的作用模式,受体组织特异 作用模式特异 生理效应特异,受体组织特异，,作用模式特异，,生理效应特异,（二）胞内受体(intracellular receptor),位于,细胞浆和细胞核,中的受体，全部为DNA结合蛋白。,胞内受体通常为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。,能与胞内受体结合的信息物质有类固醇激素、甲状腺素、维生素D,3,和维甲酸等。,第 三 节,信息的转导途径,Signal Transduction Pathway,一、膜受体介导的信息转导,cAMP- 蛋白激酶途径,Ca,2+,- 依赖性蛋白激酶途径,cGMP- 蛋白激酶途径,酪氨酸蛋白激酶途径,核因子, B途径,TGF-途径,（一）cAMP - 蛋白激酶途径,胞外信号,受体,G蛋白,AC,cAMP,PKA,蛋白质磷酸化,生物学效应,1. cAMP 的合成与分解,cAMP,ATP,AC,PPi,AMP,PDE,H,2,O,磷酸二酯酶,(phosphodiesterase, PDE),腺苷酸环化酶,(adenylate cyclase,AC),2cAMP的作用机理,激活cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）,3PKA的作用, 对代谢的调节作用,通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调节功能。,肾上腺素对糖原磷酸化酶的调节作用,受cAMP调控的基因中，在其转录调控区有一共同的DNA序列(TGACGTCA)，称为,cAMP应答元件,(cAMP response element , CRE),。,可与,cAMP应答元件结合蛋白,(,cAMP response element bound protein,CREB),相互作用而调节此基因的转录。,(2) 对基因表达的调节作用,DNA,CRE,CREB,PKA,Transcription,mRNA,CREB,PKA,CREB,CREB,（二）Ca,2+,依赖性蛋白激酶途径,1. Ca,2+, 磷脂依赖性蛋白激酶途径,配体,受体,PLC,PIP,2,IP,3,Ca,2,PKC,DAG,G蛋白,内质网,酶或功能蛋白磷酸化,生物学效应,(1) IP,3,和DAG的生物合成和功能,IP,3,DAG,PIP,2,PLC,DAG，IP,3,的 功 能,DAG,：在磷脂酰丝氨酸和Ca,2+,协同下激活PKC,IP,3,：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca,2+,释放, 调节基因表达,PKC 对基因的活化分为,早期反应,和,晚期反应,。,（2） PKC的生理功能, 调节代谢,活化的PKC引起一系列靶蛋白的丝 、苏氨酸残基磷酸化。,靶蛋白包括： 质膜受体、膜蛋白和多种酶。,AP-1,PKC对基因的活化,2. Ca,2+,钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径,钙调蛋白(calmodulin , CaM),为钙结合蛋白，由一条肽链组成，有四个Ca,2+,结合位点。与Ca,2+,结合后可激活CaM激酶，再磷酸化多种功能蛋白质的丝、苏氨基酸残基。,CaM,CaM与靶蛋白结合,（三）cGMP-蛋白激酶G途径,ANP,NO, CO,可溶性,GC,PKG,cGMP,受体型,GC,cGMP的合成和降解,GTP,GC,cGMP,PDE,Ca,2+,/Mg,2+,5,- GMP,PPi,H,2,O,使有关蛋白或酶类的,丝、苏氨酸,残基磷酸化。,生物学效应,ANP：松弛血管平滑肌、利尿利钠、降血压。,NO：松弛血管平滑肌、扩张血管。,PKG的功能,（四）酪氨酸蛋白激酶途径,酪氨酸蛋白激酶分类,受体型TPK,（位于细胞质膜上）,如胰岛素受体、生长因子受体及原癌基因（,erb-B、 kit、fms,等）编码的受体,非受体型TPK,（位于胞浆）,如底物酶JAK和原癌基因（,src、yes、ber-abl,等）编码的TPK,1. 受体型TPK-Ras-MAPK途径,GRB,2,(growth factor receptor bound protein 2）,SH,2,结构域,(,src,homology 2 domain),细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，与原癌基因,src,编码的酪氨酸蛋白激酶区同源，该区域能识别磷酸化的酪氨酸残基并与之结合,。,SH,2,SH,3,SOS,(son of sevenless),一种鸟苷酸释放因子，富含脯氨酸，可与Ras的SH,3,结构域结合，促使GTP 与GDP的交换。,Ras蛋白,原癌基因产物，类似于G蛋白的G,亚基，因其分子量小而被称为,小G蛋白,。,Raf蛋白,具有丝苏氨酸蛋白激酶活性。,MAPK系统,(mitogen-activated protein kinase),包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK），是一组酶兼底物的蛋白分子。,2. JAKs-STAT途径,* JAKs (Janus kinases),* 信号转导子和转录激动子 (signal transductors and activators of transcription ，STAT),配体,非催化性受体,JAKs,STAT,基因的转录,（五）核因子,B途径,核因子,B (nuclear factor-,B, NF-,B),TNF,Cer 等激酶系统,病毒感染、脂多糖、活性氧中间体、佛波酯、双链RNA等,PKA、PKC等,激活NF-,B,NF-,B的激活过程示意图,该途径主要涉及机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡，以及肿瘤生长抑制过程的信息传递。,（六）TGF-途径,二、胞内受体介导的信息传递,胞内受体,核内受体,胞浆内受体,配体,类固醇激素,甲状腺激素,胞内受体调节生理过程,信息传递的交叉联系,第 四 节,Cross Talk of Signal,Transduction Pathways,1. 一条信息途径成员可参与激活或抑制另一条信息途径,2. 两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用,3. 一种信息分可作用于几条信息传递途径,第 五 节,信息传递与疾病,Signal Transduction and Diseases,* 家族性高胆固醇血症：LDL受体缺陷,* 非胰岛素依赖型糖尿病：,胰岛素受体减少或功能障碍,* 其他:,如霍乱和百日咳 的发病与G蛋白的异常有关,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,