细胞的跨膜信号转导ppt课件

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,精选PPT,*,细胞的跨膜信号转导,1,精选PPT,细胞的跨膜信号转导1精选PPT,信号转导：,细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程,信号转导（,signal transduction,）,“,信号,”,主要：化学信号（激素、神经递质、细胞因子）,其他：机械、光、电信号,2,精选PPT,信号转导：细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的,细胞间的信号传递：,接触性依赖的通讯,：细胞粘附、识别,化学通讯,：,内分泌,(endocrine),旁分泌,(paracrine),自分泌,(autocrine),化学突触,(chemical synapse),间隙连接：如电突触、闰盘,外泌体,(,exosomes),：,3,精选PPT,细胞间的信号传递：3精选PPT,跨膜信号转导的基本过程,三个阶段：,胞外信号的识别,胞内信号,转换,和,放大,胞内效应,产生,4,精选PPT,跨膜信号转导的基本过程 三个阶段：4精选PPT,受体,：,是一类存在于靶,细胞膜,上或,胞内,可识别并结合外源信号分子（配体），进而引起靶细胞内产生相应的生物效应的分子。,其化学本质是蛋白质，个别为糖脂。,胞内受体,：少数疏水性信号分子穿过质膜进入胞内（如：类固醇激素、甲状腺激素、维生素,D,等）,膜受体,：大部分亲水性的刺激信号作用于膜表面受体,配体,：能与受体特异性结合的,信号分子,脂溶性分子,：可直接穿膜进入靶细胞,水溶性分子,：不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递，所以又称为,第一信使,(primary messenger),。,构成信号转导系统的要素,5,精选PPT,受体：是一类存在于靶细胞膜上或胞内可识别并结合外源信号分子（,6,精选PPT,6精选PPT,第二信使,(second messenger),：受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导通路的活性物质。,构成信号转导系统的要素,重要的有：,环核苷酸：,环腺苷酸（,cAMP,）、环鸟苷酸（,cGMP,）,脂类衍生物：,二酰甘油（,DG,）、,1,4,5-,三磷酸肌醇（,IP,3,）,无机物：,Ca,2+,等,作用,：传导、放大胞外信号，激活蛋白激酶或离子通道,7,精选PPT,第二信使(second messenger)：受体被激活后在,1957,年，,E.Sutherland,在研究,肾上腺素促进肝糖原分解的机制,时发现，激素的作用,依赖于,细胞产生一种,小分子化合物环腺苷酸,（,cyclic AMP,，,cAMP,），从而提出了第二信使学说。,第二信使,第一信使,Sutherland,获,1971,年诺贝尔生理和医学奖,第二信使学说,略,8,精选PPT,1957年，E.Sutherland在研究肾上腺素促进肝糖,腺苷酸环化酶,：,跨膜,12,次。在,Mg,2+,或,Mn,2+,的存在下，催化,ATP,生成,cAMP,。,cAMP,的产生,9,精选PPT,腺苷酸环化酶：跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下，催化,10,精选PPT,10精选PPT,cAMP,、,cGMP,、,DAG,、,IP,3,、,Ca,2+,PKA,PKG,CaM,Ca,2+,/CaM-PK,Ca,2+,PKC,底物,(,酶,),磷酸化,调节,底物,(,酶,),的活性。,第二信使的效应模式：,可逆磷酸化,11,精选PPT,cAMP、cGMP、DAG、,蛋白激酶,A,（,PKA,）,cAMP-Dependent Protein Kinase,12,精选PPT,蛋白激酶A（PKA）cAMP-Dependent Prot,转录因子磷酸化,PKA,的功能,P,P,失活,激活,糖原合酶,糖原磷酸化酶,快效应：底物磷酸化,慢效应：调控基因表达,13,精选PPT,转录因子磷酸化PKA的功能PP失活激活糖原合酶糖原磷酸化酶快,膜受体介导：,离子通道受体,（环状受体）,G,蛋白偶联受体,（七跨膜,-,螺旋型受体）,酶偶联受体,（单跨膜,-,螺旋型受体）,胞内受体介导,（胞内转录因子型受体）,跨膜信号转导的主要途径,14,精选PPT,跨膜信号转导的主要途径14精选PPT,离子通道型受体属于,化学门控通道,，其接受的化学信号绝大多数是神经递质，故也称递质门控通道,(transmitter-gated ion channel),；,受体由均一或非均一的亚基构成寡聚体，且围成一跨膜离子通道，激活后可引起离子的跨膜流动，触发生理反应,1.,离子通道受体介导的信号转导,通过产生跨膜电变化传递信号,路径,简单,、速度,快,作用较局限,特 点,（比较,G,蛋白偶联通路）,15,精选PPT,离子通道型受体属于化学门控通道，其接受的化学信号绝大多数是神,ACh,与终板膜膜上,通道型受体,（,N,型,ACh,受体）特异性结合,ACh,受体通道构型改变（离子通道打开）,Na,+,内流（和,K,+,外流）,终板膜去极化（终板电位）,周围肌膜兴奋和肌细胞收缩,神经,-,骨骼肌接头,2,型,ACh,受体,范 例,16,精选PPT,ACh神经-骨骼肌接头2型ACh受体范 例16精选PPT,2.G,蛋白偶联受体介导的信号转导,信号途径,：配体,+,受体,G,蛋白,效应器分子,第二信使,靶分子生物学效应,G,蛋白偶联受体：,由一条包含,7,次跨膜,螺旋,的肽链构成，胞外结构域识别信号分子，,胞内结构域与,G,蛋白偶联,，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，将胞外信号转为胞内信号。,G,蛋白,1,2,3,4,5,6,7,配体包括,肾上腺素,、组胺、,5-,羟色胺等生物胺，血管紧张素、促甲状腺激素等多肽和蛋白类激素、,乙酰胆碱,、嗅觉物质、视紫红质等,100,多种。,17,精选PPT,2.G蛋白偶联受体介导的信号转导信号途径：配体+受体G蛋,2.G,蛋白偶联受体介导的信号转导,（一）参与转导的信号分子,（二）主要的,G,蛋白偶联受体信号转导途径,（三）,G,蛋白偶联受体的信号转导特点,18,精选PPT,2.G蛋白偶联受体介导的信号转导（一）参与转导的信号分子1,G,蛋白偶联受体,G,蛋白（鸟苷酸结合蛋白）,G,蛋白效应器,第二信使,（一）参与转导的信号分子,19,精选PPT,G蛋白偶联受体（一）参与转导的信号分子19精选PPT,1.G,蛋白偶联受体：与配体结合后，通过构象变化结合并激活,G,蛋白。,通过,G,蛋白,发挥作用,称为,G,蛋白偶联受体,；,不具备,通道,结构，无,酶,活性,；,种类繁多，每种受体都由一条包含,7,次跨膜,螺旋,的肽链构成,也称,7,次跨膜受体,。,（一）参与转导的信号分子,“7,次跨膜受体”：,膜外侧,N-,末端,识别、结合配体,膜内侧,C-,末端,激活膜内,G,蛋白,20,精选PPT,1.G蛋白偶联受体：与配体结合后，通过构象变化结合并激活G,2.G,蛋白：即,鸟苷酸结合蛋白,，它是一类和,GTP,或,GDP,相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白。,由,、,和,三个亚单位形成的异源三聚体；,和,亚基通过共价结合的脂肪酸链尾固定在膜上,耦联,膜受体,与,下游效应器,（酶或离子通道）,的蛋白。,（一）参与转导的信号分子,亚基具有三个功能,位点,：,GTP,结合位点,;,鸟苷三磷酸水解酶,(GTPase),活性位点,;,效应酶结合位点。,21,精选PPT,2.G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，它是一类和GTP或GDP相结合,2.G,蛋白：,分子开关作用,。,亚基结合,GDP,处于关闭状态，结合,GTP,处于开启状态：,作用：,与激活的受体相遇而被激活，再由激活型,-GTP,和,亚单位进一步激活下游效应器，从而改变细胞内第二信使的浓度。,（一）参与转导的信号分子,GDP-,GTP-,+,（失活型）,（激活型）,22,精选PPT,2.G蛋白：分子开关作用。（一）参与转导的信号分子GDP-,GTP,酶,“,分子开关”,失活型,G,蛋白,激活型,G,蛋白,蛋白循环,23,精选PPT,GTP酶“分子开关”失活型G蛋白激活型G蛋白蛋白循环23精,G,种类,效应分子,细胞内信使,靶分子,a,s,AC,活化,cAMP,PKA,活性,a,i,AC,活化,cAMP,PKA,活性,a,q,PLC,活化,Ca,2+,、,IP,3,、,DAG,PKC,活化,a,t,cGMP-PDE,活性,cGMP,Na,+,通道关闭,哺乳动物细胞中的,G,亚基种类及效应,G,蛋白的,种类,很多，每一类还有许多,亚型,不同的,G,蛋白,可激活不同的酶，产生不同的信使分子,24,精选PPT,G种类效应分子细胞内信使靶分子asAC活化cAMPPK,25,精选PPT,25精选PPT,3,G,蛋白效应器（,G protein effector,）,（一）参与转导的信号分子,腺苷酸环化酶,（,adenylate cyclase,AC,），作用是催化细胞内的,ATP,生成第二信使,cAMP,;,磷脂酶,C,（,phospholipas C,PLC,），可催化细胞膜上的磷脂酰肌醇生成第二信使,DG,和,IP3,；,磷酸二酯酶（,phosphodiesterase,PDE,），可以水解胞内的第二信使,cGMP,；,磷脂酶,A,2,（,phospholipase A,2,）,(1),主要是指催化生成（或分解）第二信使的酶,(2),离子通道,:G,蛋白也可直接调控离子通道的活动,26,精选PPT,3G 蛋白效应器（G protein effector）,4,第二信使（,second messenger,）,（一）参与转导的信号分子,第二信使,：,cAMP(,环磷腺苷,),DG,（二脂酰甘油）和,IP,3,（三磷酸肌醇）,cGMP,（环磷鸟苷）,Ca,2+,作用,：激活蛋白激酶或离子通道,27,精选PPT,4第二信使（second messenger）（一）参与,腺苷酸环化酶,(AC),和第二信使,:cAMP,ATP,cAMP,PPi,催化结构域,催化结构域,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,28,精选PPT,腺苷酸环化酶(AC)和第二信使:cAMPATPcAMPPP,G,蛋白耦联受体,总结：,G,蛋白偶联受体介导的信号转导过程,效应器酶,G,蛋白,第一信使,第二信使,蛋白激酶,或通道,GDP,GTP,GTP,G,蛋白,细胞,功能,改变,GDP,29,精选PPT,G蛋白耦联受体总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程效应器酶,（二）主要的,G,蛋白偶联受体信号转导途径,受体,-G,蛋白,-AC,（腺苷酸环化酶）途径,受体,-G,蛋白,-PLC,（磷脂酶,C,）途径,cAMP,途径,30,精选PPT,（二）主要的G蛋白偶联受体信号转导途径受体-G蛋白-AC（腺,1.,受体,-G,蛋白,-AC,（腺苷酸环化酶）途径,（在不同的细胞中，,PKA,磷酸化的底物不同，因而其功能也不同）,细胞外信息分子,受 体,G,蛋 白,A C,第二信使（,cAMP,）,蛋白激酶（,PKA,）,酶或功能性蛋白质,生 物 学 效 应,31,精选PPT,1.受体-G蛋白-AC（腺苷酸环化酶）途径（在不同的细胞中,32,精选PPT,32精选PPT,例如：,运动时，心率，心肌收缩力,运动,交感神经兴奋,释放去甲肾上腺素,心肌细胞膜上,1,肾上腺素能受体,G,s,蛋白,AC,cAMP,PKA,功能蛋白磷酸化,心率,，心肌收缩力,33,精选PPT,例如：运动时，心率，心肌收缩力运动交感神经兴奋释放去甲肾上,1953,年，,Hokin,等发现外界刺激可加速膜脂代谢，如乙酰胆碱在促进胰腺分泌淀粉酶的同时也加快,膜脂的周转,。,32P,标记研究表明，外界刺激引起膜中,磷脂酰肌醇（,PI,）,变化。,1975,年，,Michell,等用,3H,标记肌醇磷酸与细胞温育，加入激动剂，测定被标记的,PI,及其代谢产物，发现,PI,减少,了而其代谢物增加，从而证明刺激促进质膜中,PI,水解,。其后几年陆续发现,PI,水解