信号转导
信号转导通路在生物学中的作用及应用
信号转导通路在生物学中的作用及应用信号转导通路是生物学中一个非常重要的概念，它描述了细胞中信息的传递和调节，从而决定了细胞的功能和命运。
在本文中，我们将介绍信号转导通路的基本原理和主要作用，并探讨其在生物医学与生产中的应用。
一、信号转导通路的基本原理细胞内信号转导通路是一系列多步骤反应的网络，用于转导外部或内部刺激信号来引起一系列的生物学效应，例如增加或减弱蛋白质产生、改变细胞形态、活性和分裂等。
这种信号通路的本质是信号从外部刺激物、内部信号分子或细胞间信号分子，通过传递到细胞内部的受体，然后引起一系列的底物酶和细胞信使分子的活性变化，最终导致基因表达和蛋白质合成的变化。
通俗的说，信号转导通路就像是一条大街，信号开始于外部刺激和信号分子，通过信号细胞受体和信号转导蛋白，再经过一系列分支并接触到内在运作模块，最终再转导到细胞核或胞质内，完成特定的下游生物学效应。
二、信号转导通路在生物学中的作用信号转导通路在生物学中的作用非常广泛，涵盖了细胞形态、发育、分化、增殖、细胞死亡、保护、运动等生物学事件，这个过程可以翻译成一个价值观。
假设有一条街道，如果都是一些与你没有关系的东西，那么你不会在这条街道上花费太多时间，但是如果在这条街上有你感兴趣的商店，你就可能会在这条街道上逗留。
信号通路的作用原理与这种情况类似，如果有某些物质与细胞的生存和健康息息相关，那么通路就会对这些物质进行反应。
1.细胞信号转导细胞信号转导是信号分子、细胞膜受体和参与细胞功能调节机制的细胞信使分子，通过广泛的分子交互相互作用，实现在细胞间的化学和物理信息传递，从而调节各种生物学事件。
例如，人体细胞中的多种细胞生长因子、激素、神经递质、肽类和小分子等物质在合适的时间和环境下可以通过多个级联信号转导通路，引导细胞活性改变。
2.程序性细胞死亡程序性细胞死亡（Apoptosis）是细胞活性由生命状态向死亡状态的转化方式。
这个过程被认为是机体内部保持细胞稳态平衡和应对各种病理性、生理性和环境胁迫的主要机制。
信号转导途径---生理
（f）G直接激活K＋通道，调节心率；
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B. 单聚GTP结合蛋白 (GTP-binding
protein)，小G蛋白
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小G蛋白是单聚GTP结合蛋白。 包括Ras调节生长、分化； Rho （RhoA～D、E、F，Cdc42， Rac）调节肌纤蛋白，细胞骨 架； Rab，ARF 调节小泡的运输等。
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Sch（SH2-domain containing adapter protein）中的SH2与RTK中的磷酸化酪氨酸 结合后, Shc本身被RTK的酪氨酸激酶磷酸化， 通过Grb2中的SH2与磷酸化Sch结合,也和磷 酸化酪氨酸的RTK结合，因此，Sch-Grb2复 合物便被募集到RTK上，与Sos(鸟苷酸激活 因子）结合，激活Ras，从而启动RasMAPK途径。
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（2）细胞因子受体 与免疫或造血细胞的信号传导有关。 细胞因子：白细胞介素（IL）、干扰素
（IFN）、集落刺激因子（CSF）、生长 激素（GH）等。 无激酶结构区，不具有酪氨酸蛋白激酶 的活性。
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受体与配体结合后生成二聚体，募集胞 浆内的Src家族（Lck、Lyn、Fyn等）的酪 氨酸蛋白激酶，使细胞因子受体中的酪氨酸 残基磷酸化，然后接合体蛋白Shc和Grb2等 募集到细胞因子受体上，激活SOS，再激活 Ras-MAPK途径。
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丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的活性受 第二信使如cAMP, cGMP, Ca2+，IP3和 二酰基甘油的调节，如cAMP-依赖蛋白 激酶、cGMP-依赖蛋白激酶、 Ca2+ 和 钙调蛋白-依赖蛋白激酶、二脂酰甘油 （DAG）激活的蛋白激酶C。
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二、信号转导途径的类型
第5章 信号转导
Guanylate cyclase
乙酰胆碱
瓜氨酸
精氨酸 鸟苷酸环化酶
细胞信号转导的主要途径
一 G蛋白介导的细胞信号转导途径 二 酶耦联型受体介导的信号转导途径
三 离子通道偶联的受体介导的信号转导途径
四 核受体及其信号转导途径
一、G蛋白介导的细胞信 号转导途径
(一) 腺苷酸环化酶途径 (二)磷脂酰肌醇信号通路
信号应答。
第二信使的作用：
第二信使在细胞信号转导中起重要作用，它们 能够激活级联系统中酶的活性，以及非酶蛋白 的活性。 第二信使在细胞内的浓度受第一信使的调节， 它可以瞬间升高、且能快速降低，并由此调节 细胞内代谢系统的酶活性，控制细胞的生命活 动，包括：葡萄糖的摄取和利用、脂肪的储存 和移动以及细胞产物的分泌。 第二信使也控制着细胞的增殖、分化和生存， 并参与基因转录的调节。
盐皮质激素 性激素
无活性）
（位于胞浆，未与配体结合前与HSP结合存在， 受体 激活
与核内激素反应元件结合（HRE）
增强或抑制靶基因转录
HSP R
HSP
R
HSP
cell membrane
protein
R R
核转录因子
HRE
mRNA
A model of an intracellular receptor protein
钙调蛋白的结构
在不同的细胞中，Ca2+-钙调蛋白复合物可以同CaM-蛋白 激酶、cAMP磷酸二酯酶、以及质膜中的Ca2+运输蛋白结 合， 将它们激活，进行信号的放大
CaM-蛋白激 酶Ⅱ的激活
IP3、Ca2+—钙调蛋白激酶途径
α1肾上腺素能受体 内皮素受体 血管紧张素Ⅱ受体 与Gqα结合 PLCβ
细胞信号传导和信号转导
细胞信号传导和信号转导在细胞生长和发育过程中起着关键作用，它们调控着细胞的 增殖、分化和凋亡等过程。
细胞信号传导和信号转导的异常会导致多种疾病，如癌症、神经退行性疾病和免疫 系统疾病等，因此对它们的深入研究有助于疾病的诊断和治疗。
信号转导是信号传导的一部分，信号转导主要关注细胞内特定分子或离子浓度的变化， 而信号传导则涉及细胞间或细胞内信号的传递和放大。
信号转导和信号传导都涉及到信号的识别、转换和传输，但信号转导更侧重于分子识 别和转换机制，而信号传导更强调信号的传递和放大过程。
信号转导和信号传导在某些情况下是相互关联的，例如在某些信号转导过程中，特定 的分子或离子浓度的变化可以触发细胞内的信号传导过程。
细胞信号传导和信号转导在维持细胞内环境稳态、细胞器的功能以及细胞器的合成与降解等方 面发挥重要作用。
细胞信号传导和信号转导对于细胞的能量代谢、物质代谢以及细胞内的氧化还原平衡等也有重 要影响。
细胞信号传导和信号转导在细胞周期调控、细胞凋亡以及细胞自噬等细胞生命活动中扮演着关 键角色，对于维持细胞的正常生命活动具有重要意义。
信号转导和信号传导都涉及到细胞内的分子和离子浓度的变化，这些变化可以影响细 胞的生理功能和行为。
信号转导主要关注信号分子如何与受体结合，引起细胞内一系列生化反应，最终导致细胞反应 的过程。
信号传导则更强调细胞如何整合来自不同信号转导途径的信息，以产生精确和特异的细胞反应。
信号转导通常涉及单个分子事件，而信号传导则涉及多个信号转导途径的整合。
离子通道型信号传导：通过离子通道的开启或关闭，引起细胞膜电位的变化，进而传递 信号。
G蛋白型信号传导：通过G蛋白偶联受体与相应的配体结合，激活G蛋白，进而激活或抑 制效应酶，传递信号。
细胞的信号转导
4. 自分泌信号：与上述三类不同的是，信号发放细胞和靶
细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类：
脂溶性信号分子：如甾类激素和甲状腺素，可直接穿膜进入靶细胞 ，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。
其共同特点是： ①特异性 ②复杂性 ③时间效应
按产生和作用方式分：
1. 激素 ：内分泌信号，经血液或淋巴循环转运，作用距离
远、范围大、持续时间长。如：胰岛素、甲状腺素、肾 上腺素等
2. 神经递质：突触分泌信号，作用时间、距离短，如： 乙
酰胆碱、去甲肾上腺素等
3. 局部化学介质 ：旁分泌信号，通过细胞外液介导，作用
参与G蛋白偶联受体进行信号转导的第二信使有cAMP 、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG ）、Ca2+等。第二信使的作用是对胞外信号起转换和 放大的作用。
（一）cAMP信号途径
1、刺激性/抑制性激素和相应受体
Gs/ Gi
腺苷酸环化酶（AC）：跨膜12次，在G蛋白激 活下，催化ATP生成cAMP。
Adenylate cyclase
2、依赖cAMP的蛋白激酶A（Protein Kinase A， PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成。
•cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离， 释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。
3、环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)：降解cAMP生成5’-AMP ，终止其信号功能。
量氯离子和水分子持续转运入肠腔 ，引起严重
腹泻和脱水。
四、蛋白激酶功能异常
肿瘤促进剂佛波酯与DAG结构类似，取代其与 PKC结合而活化PKC，但不被降解，从而使PKC 不可逆活化，细胞不可控的生长、增殖。
信号转导教学课件ppt
G蛋白偶联受体信号转导的通路
01
GPCR与配体结合后，引起G蛋白的活化，释放出GDP并替换为GTP，进而引起 下游效应分子的激活。
02
G蛋白可激活多种效应分子，如AC、PLC等，进而产生第二信使分子，如cAMP 和DAG，进一步调节细胞的生物学效应。
03
GPCR信号转导通路还包括抑制性通路和非抑制性通路，抑制性通路通过降低细 胞内cAMP水平来抑制细胞活动，而非抑制性通路则通过激活PLC并产生DAG和 IP3来促进细胞活动。
分类
根据结构和功能，细胞因子可分为白细胞介素(IL)、干扰素 (IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)等。
细胞因子受体的结构与功能
结构
细胞因子受体是一类跨膜蛋白，由胞内区和胞外区组成，胞内区具有酪氨酸 激酶活性。
功能
细胞因子受体通过与相应配体结合，传递信号至细胞内，触发一系列生物学 反应，如增殖、分化、凋亡等。
磷酸化
激活的受体通过磷酸化修饰，进一 步激活下游信号分子。
酶联型受体信号转导的通路
MAPK通路
酶联型受体激活后，通过MAPK通路传递信号，引发细胞反应。
JAK-STAT通路
酶联型受体激活后，通过JAK-STAT通路传递信号，调节细胞增殖和分化。
04
细胞因子信号转导
细胞因子的定义与分类
定义
细胞因子是由免疫细胞和非免疫细胞产生的一类小分子可溶 性蛋白，具有调节免疫应答和炎症反应等多种生物学功能。
信号转导与药物研发
了解信号转导的机制有助于开发新的药物，针对异常的信号转导过程进行干预和 治疗。
06
信号转导研究方法
基因敲除与敲入技术
基因敲除技术
利用同源重组或转座子等技术，将特定基因从染色质中剔除 ，以研究基因功能。
胞内受体介导的信号转导途径和机制
胞内受体介导的信号转导途径和机制
胞内受体介导的信号转导途径和机制主要包括以下步骤：
1.配体与受体的结合：胞内受体可以识别和结合相应的配体，如激素、递质、
生长因子等。
这些配体可以是小分子物质，也可以是蛋白质或多肽类物质。
2.受体构象的改变：当配体与受体结合后，会导致受体分子构象发生改变，
从而暴露出与效应器相互作用的位点。
3.受体与效应器的相互作用：暴露出的受体位点可以与相应的效应器相互作
用，如激活或抑制酶的活性、调节基因的表达等。
4.信号转导：胞内受体介导的信号转导途径可以涉及多个环节，包括信号转
导通路的激活、细胞内钙离子浓度的变化、细胞内蛋白质的磷酸化等。
这些信号转导过程最终导致细胞生理功能的改变，如细胞增殖、分化、迁移等。
总的来说，胞内受体介导的信号转导途径和机制是一个复杂的过程，涉及多个环节和多种分子。
这些过程在细胞生命活动中起着至关重要的作用，是维持细胞正常生理功能和生长发育的关键因素之一。
信号转导
membrane receptor
指位于细胞膜上的受 体，是镶嵌在细胞膜 类脂双分子层中的各 种特异性的蛋白质分 子，能与配体特异性 结合，并在细胞内引 起相应的反应。
膜受体的结构
1. 识别部位：露在脂双分子层 外面能与外界信号识别结合 部位。 2. 转换部位：把识别部位接受 的信号转换给效应部位。 3. 效应部位：露在细胞内表面 的部分，具有酶活性，激活 后可产生相应的生物学效 应。
分为：
1. 2.
cAMP信号通路 磷脂酰肌醇信号通路
•配体 •受体 •Ｇ蛋白
G protein
即鸟苷酸结合蛋白，一般是指任何可与 鸟苷酸结合的蛋白质的总称，但通常所说 的G蛋白仅仅是信号转导途径中与受体偶联 的鸟苷酸结合蛋白。
GTP
α
GDP
βγ
G蛋白的分子组成示意图
(1)G蛋白由α、β、γ 3个不同亚基形成的三聚体；(2)Gα亚基具有GDP/GTP 结合能力，并具有GTP酶活性；(3)Gβ、Gγ亚基紧密形成一个功能单位， 起调节G蛋白活性的作用。
肝细胞对胰高血糖素或肾上腺素的反应
CAMP反应元件结合蛋白
CAMP反应元件
生成葡萄糖时所需要的合 成代谢酶类的合成
β肾上腺素能受体 胰高血糖素受体 激活Gs, 增加AC活性 cAMP PKA
(一 ) 腺苷酸环化酶途径
促进心肌钙转运 心肌收缩性增强
增加肝脏 糖原分解
进入核内PKA 激活靶基因转录
蛋白酪氨酸激酶抑制剂：阻断细胞应答。
（3）G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor) －通过第二信使起作用
细胞生物学重点名词解释
细胞通讯（cell communication)（p156）一个信号产生细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。
信号转导(signal transduction)是细胞通讯的基本概念, 强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径)和结果, 包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。
信号转导(signal transduction) 强调信号的接受与放大③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并激活受体；④活化受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径；⑤细胞内信号作用于效应分子，进行逐步放大的级联反应，引起效应。
⑥信号的解除，细胞反应终止。
受体(receptor)(p158)一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域和产生效应的区域。
根据存在部位分为：①细胞内受体（intercellular receptor)离子通道耦联受体②细胞表面受体 G蛋白耦联受体（GPCR）(cell-surface receptor) 酶联受体G蛋白G蛋白是细胞内信号传导途径中起着重要作用的三聚体GTP结合调节蛋白的简称，位于质膜胞浆一侧，由α，β，γ三个不同亚基组成。
细胞质膜：围绕在细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜生物膜（biomembrane）：细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜单位膜（unit membrane）生物膜内外两侧为电子密度高的暗线，约为2nm，中间位电子密度低的明线，约为3.5nm，总厚度为7.5 nm，这种“暗-明-暗”的结构。
流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型是一种生物膜结构的模型，它认为生物膜是磷脂以疏水作用形成的双分子层为骨架，磷脂分子是流动性的，可以发生侧移、翻转等。
蛋白质分子镶嵌于双分子层的骨架中，可能全部埋藏或者部分埋藏，埋藏的部分是疏水的，同样，蛋白质分子也可以在膜上自由移动。
第三章-信号转导
原分解－小分子物质是环－磷酸腺苷（cyclic
adenosine monophosphate，cAMP）。
17
许多激素－与膜表面的特异受体结合－膜内
cAMP增加／减少－细胞功能改变。
外来的化学信号（激素）－第一信使（first
messenger）。
cAMP－第二信使（second messenger）。
类途径实现的
6
（三）跨膜信号转导还有信号放大作用
信号的级联放大：一个上游信号分子可激活多
个下游信号分子，并依次类推，于是产生了信
号的级联放大，使少量的细胞外信号分子可以
引发靶细胞的显著反应。
7
受体（膜受体，部分为核受体）：离子通道受 体、G蛋白偶联受体、酶偶联受体（或具有内
在酶活性的受体）
一种细胞外化学信号在发挥其生物作用时，可
磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3），二酰甘
油（diacylglycerol，DG），Ca++，NO。
NO气体－第一／第二信使－激活鸟苷酸环化酶 （guanylyl cyclase，GC）－胞内cGMP增加－细 胞功能改变。 NO在心血管、免疫、神经系统活动中具有重要 的调节作用。
C, PLC）、磷酸二酯酶（phosphodiesterase,
PDE）、磷脂酶A2（phospholipase A2）。
（2）离子通道： G蛋白也可直接或简接调控离子 通道的活动，如Ca2+通道。
37
4、第二信使 cAMP、cGMP、IP3、DG、NO、Ca2+等。 第二信使是细胞外信号分子作用于细胞膜后产生
在种类和数量上远没有化学信号多。这些信号大
1信号转导概述
7. 生物体可接受的多种物理、化学等刺激信号， 包括引起视觉、嗅觉、味觉、触觉的光线信号、 气味、味道分子等。 这些刺激信号需要再转换为细胞能直接感受的 特定化学信号分子，产生细胞应答。
受体（receptor）
是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之特异结 合的生物大分子，它们具有下列相互关联的功能：
β-R
α2-R，M-R
α1-R，ET-R
Gsα
+
AC
Giα
-
+
PLCβ
+
Gqα
cAMP PKA
Target protein Gene transcription
PIP2
IP3
DAG(DG)
Ca2+ released
PKC
Target protein
CaM
Signal transduction by the 7TM receptor is halted： (1) by dissociation of the signal molecule from the receptor (2) by phosphorylation of the cytoplasmic C-terminal tail of the receptor and the subsequent binding of β-arrestin.
▪ 胞内受体（胞浆，核）
（GPCR）
N-连接的糖基化序列 ——Asn-X-Ser/Thr
有高度保守的半胱氨酸残基(在β2-AR受体为 Cys106 和Cys184), 形成分子内的二硫键， 维持蛋白质胞外结构域的正确构象，是GPCR 家族的共同特征。
配体包括：①生物胺：如肾上腺素、组胺、 5-羟色胺、乙酰胆碱；③感觉刺激：如光和 气味；②脂类衍生物：前列腺素、白三烯、 血小板活化因子等；④肽类：如胰高血糖素、 缓激肽、ACTH 、甲状旁腺素、血管紧张素 和抗利尿激素等。
信号转导的名词解释
信号转导的名词解释在生物学领域中，信号转导是指细胞内外信息的传递和响应过程，它在生物体的生长、发育、代谢、免疫和细胞分化等各个方面起着重要作用。
信号转导通过一系列的分子事件将外界的物理、化学或生物学信息转化为细胞内部的生理反应和细胞功能的调控。
本文将对信号转导的概念、机制和重要分子进行解释。
一、信号转导的概念信号转导是指生物体对外界刺激信号做出的一系列反应，从而调控细胞功能和整体生理过程的过程。
信号转导广泛存在于生物体的细胞内外环境中，包括化学物质、生物活性物质、外界温度、光线、机械刺激等。
这些信号通过受体蛋白在细胞膜内外表面感知，并通过信号分子的传递引起一系列生物反应。
二、信号转导的机制1. 受体激活与信号传递：当外界信号刺激到细胞表面的受体蛋白时，受体会发生构象变化，导致内外信号的转换。
这些受体可以是细胞表面受体（如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体等），也可以是细胞内受体（如核受体等）。
2. 信号分子传递：一旦受体激活，信号会通过一系列的分子传递事件来传导。
这些信号分子可以是离子、细胞因子、激素、磷酸化蛋白等。
它们会通过跨膜信号传递、细胞内信号传递或核内信号传递等方式将信号从受体传递至下游分子，共同参与调控细胞内的生理过程。
3. 下游反应与细胞调控：信号转导过程最终会引起一系列下游反应，包括基因表达调控、细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移、细胞分化等。
这些下游反应会进一步影响细胞内的信号网络，形成正反馈或负反馈回路，从而调控整个细胞或组织的功能。
三、重要的信号分子1. G蛋白偶联受体：G蛋白偶联受体是一类广泛存在于细胞膜上的受体，可以感知多种信号分子，包括激素、神经递质等。
激活G蛋白偶联受体后，可以启动下游信号级联反应，例如通过激活腺苷酸环化酶促使细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平上升，从而激活蛋白激酶A等。
2. 酪氨酸激酶受体：酪氨酸激酶受体是一类能够通过磷酸化反应激活的受体。
激活酪氨酸激酶受体后，它们可以自身磷酸化或磷酸化其他下游目标蛋白，进而引起一系列信号传递和细胞内信号级联反应，例如细胞增殖、细胞分化和细胞凋亡等。
信号转导通路PPT课件
细胞内信号传递特点
信号的逐级放大
细胞内信号传递过程中，信号分子通过级联反应 逐级放大，使微弱的细胞外信号能够引起强烈的 细胞生理反应。
信号的可调性
细胞内信号传递过程受到多种因素的调节，包括 受体表达水平、信号分子的合成与降解、信号转 导蛋白的活性与定位等，这些调节机制使细胞能 够对外界刺激作出精确而灵活的应答。
免疫细胞信号转导通路的抑制失活
02 如免疫抑制性受体信号转导通路的失活，导致免疫细
胞过度激活和炎症反应。
免疫细胞与靶细胞之间的信号转导异常
03
免疫细胞与靶细胞之间的信号转导异常，导致免疫相
关疾病的发生和发展。
其他常见疾病中信号转导问题
心血管疾病中信号转导异常
如血管内皮细胞信号转导通路的异常，导致动脉粥样硬化和高血 压等疾病的发生。
信号的特异性
细胞内信号传递具有高度的特异性，不同的信号 分子只能激活特定的信号转导途径，引起特定的 细胞生理反应。
信号的整合性
细胞内存在多种信号转导途径，这些途径之间通 过交叉对话和相互调控，实现对细胞生理功能的 整体协调和控制。
02
典型信号转导通路介绍
G蛋白偶联受体介导通路
G蛋白偶联受体（GPCR）是一大类膜蛋白受体的统称 ，介导细胞对多种信号分子的响应。
GPCR与G蛋白结合后，通过激活或抑制下游效应器酶， 将信号传递至细胞内。
常见的GPCR介导的信号转导通路包括cAMP信号通路、 磷脂酰肌醇信号通路等。
酶联受体介导通路
01
酶联受体是一种具有内在酶 活性的受体，其介导的信号 转导通常与受体的酶活性相
关。
02
酶联受体通过催化特定的底 物生成第二信使，从而将信
导通路中的关键基因。
受体与信号转导的关系
受体与信号转导的关系生物系统中的许多生理过程都涉及到信号转导，对于这些过程，有许多不同的信号分子和受体。
受体是一种跨膜蛋白质，嵌入于细胞膜中，它们具有一种特定的结构域，能与特定的信号分子结合，导致细胞发生特定的生化反应。
信号转导就是从受体开始，在细胞内传递多种生化信号，最终引发一系列不同的细胞生理反应。
受体分为内源性和外源性。
内源性受体是由自身细胞生成的，如细胞膜上的酪氨酸激酶受体（RTKs）和GCPRs（G蛋白偶联受体）。
外源性受体，也称为药物受体，如β受体和阿托品受体等，是来自外部的信号分子，如药物或激素等。
不同的信号分子与受体的结合方式也是不同的。
大多数内源性信号分子与受体的结合是非共价结合。
在这种情况下，信号分子只能激活受体，而不会对受体分子进行切割或化学修饰。
药物受体通常是共价结合，它们与药物之间的关系在形上学上是非常稳定的。
对于信号分子结合受体，激活或抑制受体的能力取决于两个主要因素。
第一个因素是受体的特异性。
受体只能与特定的信号分子结合，而不会与其他的分子相互作用。
第二个因素是信号分子对受体的影响。
在某些情况下，信号分子可以激活受体，而在其他情况下，信号分子可能会抑制受体的激活。
信号分子与受体结合后，受体会发生构象变化，从而改变受体的活性和可见性。
这种变化会引起受体中的酶活性或蛋白质激酶（kinase）活性的改变。
在某些情况下，酶活性和激酶活性能够通过直接磷酸化小分子或中间信号分子来影响广泛的细胞过程。
在其他情况下，蛋白质激酶则能够直接影响细胞内的各种信号通路。
信号传递至细胞内后，信号通路就会开始。
信号通路通常由许多分子的序列化反应组成，这些反应会逐渐扩大激活的信号。
这些反应可以涉及许多中间分子，如二磷酸腺苷（cAMP）和一磷酸甘露醇（IP3）等。
此外，信号通路可能会涉及蛋白质激酶、磷酸化酶和其他重要的酶，这些酶能够通过磷酸化或去磷酸化等方式与许多细胞过程相互作用。
激活信号通路后，受体和信号分子的影响将扩散到细胞的不同部分。
信号转导的名词解释细胞通讯名词解释
多细胞生物是由不同类型的细胞组成的社会，而且是一个开放的社会，这个社会中的单个细胞间必须协调它们的行为，为此，细胞建立通讯联络是必需的。
如生物体的生长发育、分化、各种组织器官的形成、组织的维持以及它们各种生理活动的协调，都需要有高度精确和高效的细胞间和细胞内的通讯机制。
2. 信号传导(cell ignalling) 是细胞通讯的基本概念，强调信号的产生、分泌与传送，即信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。
3. 信号转导(ignal tranduction) 是细胞通讯的基本概念，强调信号的接收与接收后信号转换的方式 (途径)和结果，包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等，即信号的识别、转移与转换。
4. 信号分子(ignaling molecule) 信号分子是指生物体内的某些化学分子，既非营养物，又非能源物质和结构物质，而且也不是酶，它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息，如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子，它们的惟一功能是同细胞受体结合，传递细胞信息。
多细胞生物中有几百种不同的信号分子在细胞间传递信息，这些信号分子中有蛋白质、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸、胆固醇、脂肪酸衍生物以及可溶解的气体分子等。
根据信号分子的溶解性分为水溶性信息(water-oluble meenger)和脂溶性信息(lipid-oluble meenger)，前者作用于细胞表面受体，后者要穿过细胞质膜作用于胞质溶胶或细胞核中的受体。
其实，信号分子本身并不直接作为信息，它的基本功能只是提供一个正确的构型及与受体结合的能力，就像钥匙与锁一样，信号分子相当于钥匙，因为只要有正确的形状和缺齿就可以插进锁中并将锁打开。
至于锁开启后干什么，由开锁者决定了。
5. 激素(hormone) 激素是由内分泌细胞(如肾上腺、睾丸、卵巢、胰腺、甲状腺、甲状旁腺和垂体)合成的化学信号分子，这些信号分子被分泌到血液中后，经血液循环运送到体内各个部位作用于靶细胞。
受体与信号转导的相互作用
受体与信号转导的相互作用信号转导是生物学中一个非常重要的过程，它涉及到细胞内外环境的识别和响应。
信号分子通常通过受体来传递信号，受体和信号分子之间的相互作用是信号转导的关键。
本文将着重介绍受体与信号转导的相互作用，探讨它们在细胞信号转导中的作用和意义。
一、受体的分类和特点受体是细胞内外环境识别的关键。
按照其来源分类，受体可分为内源性受体和外源性受体。
内源性受体是细胞表面或细胞内的蛋白质分子，它们对内源性信号分子（例如激素、细胞因子等）具有高度特异性识别和结合能力，从而引发相应的信号转导反应。
外源性受体通常是细胞膜上的跨膜蛋白，它们能够识别和结合外源性普通分子（例如神经递质、荷尔蒙等），并引发相应的信号转导反应。
受体的另一个重要特点是它们具有高度的选择性。
一般来说，一个受体只能识别特定的信号分子或激素，而同时能对其他分子或激素产生反应的受体很少。
这种高度特异性的识别与结合能力是信号转导能够高效传递的基础。
二、受体与信号分子相互作用的机制受体与信号分子之间的相互作用是信号转导的起点。
这种相互作用通常有两种机制：结合机制和电荷相互作用机制。
结合机制是指受体与信号分子之间的化学键合作用。
例如，激素受体家族中的一些受体具有钙离子结合结构域（CBD），因此它们能够识别和结合含有钙离子的激素，例如甲状腺激素和骨钙素。
电荷相互作用机制则是指受体与信号分子之间的电荷作用。
信号分子通常是有一定电荷的分子，而受体表面上也存在一些暴露于外的电荷。
这种电荷相互作用能够使受体与信号分子之间发生物理上的作用，从而使信号分子能够与受体形成复合物，并引发信号转导反应。
三、受体与信号转导的相互作用受体与信号分子之间的相互作用并不是信号转导的全部，事实上，这只是信号转导过程中的一个起点。
在细胞内，信号转导过程涉及到一系列的蛋白质分子和酶反应，细胞将通过这些反应，把接收到的信号转化为肌肉收缩、细胞增殖、凋亡等生物学响应。
在信号转导过程中，受体会与其他蛋白质发生相互作用，这种作用通常是通过蛋白质结构域之间的互相转化来实现的。
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信号转导 061M5007H
学期：2015-2016学年秋| 课程属性：| 任课教师：谢旗等
教学目的、要求
本课程为细胞生物学专业研究生的专业基础课，同时也可作为相关专业研究生的选修课。
细胞信号转导是细胞生物学学科进展最快的研究领域之一，信号转导的概念已经开始深入到生命科学的各个领域。
本课程内容涵盖动植物受体、G蛋白、环核苷酸第二信使、质膜磷脂代谢产物胞内信使、酶活性受体、蛋白质可逆磷酸化、泛素蛋白化及其对基因表达的调控、信号转导途径的多样性、网络化和专一性等方面的研究现状和进展。
预修课程
生物化学、分子生物学
教材
生命科学学院
主要内容
第一章绪论（3学时，教师：谢旗）细胞信号转导的研究对象和研究意义，细胞信号的主要种类，细胞化学信号分子与信号传递途径的特征。
真核生物的蛋白激酶，蛋白磷酸酶，蛋白质可逆磷酸化对信号转导的调节方式，蛋白质可逆磷酸化与基因表达调控，蛋白质可逆磷酸化在细胞信号中的意义。
蛋白质稳定性与信号转导。
第二章植物免疫的表观遗传调控（3学时，教师：郭惠珊）表观遗传调控包含RNA干扰、DNA修饰、组蛋白翻译后修饰和染色质重塑等各种过程互相交叠，共同调控基因组表观修饰的动态平衡；除了影响生长和发育，表观遗传调控的另一重要功能是抗病免疫作用。
本讲将着重介绍植物表观遗传途径及其抗病免疫信号的调控作用。
第三章MicroRNA介导的信号（3学时，教师：郭惠珊）microRNA 广泛存在于生物体内，是生物体保守机制RNA沉默过程产生并具有序列特异性调控功能的一类非编码小分子RNA。
本课程主要讲授植物microRNA的产生、加工、特性及其调控作用的基本生物学过程；以及植物miRNAs和其他小分子RNA参与植物生长素信号途径和其他植物生理性状的调控作用。
第四章钙离子通道及信号转导（3学时，教师：陈宇航）钙离子是生命活动的必需元素，基本分布和内稳，代谢平衡和疾病；钙离子发挥重要生物学功能，简述历史发现，作为第二信使的化学基础，功能调控的基本模式，以钙结合蛋白为例子展开介绍钙离子发挥功能调控的分子结构基础等；介绍钙离子信号转导系统的组成，
信号转导的基本过程等。
从结构生物学角度，介绍钙信号转导重要分子结构-功能研究的最新进展；以电压门控钙离子通道，配基激活的非选择性阳离子通道，内质网上的钙离子激活的钙离子通道CRAC，RyR受体等例子，讲述这些重要分子的三维结构研究和调控机理。
第五章信号转导的结构生物学基础（3学时，教师：陈宇航）信号转导的基本模式和过程，及重要生物学意义；结构生物学在阐明信号转导机理中的应用和基本方法；信号转导特异性，高效性及其分子结构基础。
从结构生物学角度，以最新研究进展为实例来讲述信号转导的分子机制；讲述G蛋白和GPCR信号通路相关分子结构-功能研究的最新进展，阐明G 蛋白信号转导人体重要生理功能调节中的分子机制和结构基础；讲述ABA信号通路相关分子结构-功能研究的最新进展，讲述信号转导在植物生理功能调控的分子机制和结构基础。
第六章光信号传导（3学时，教师：谢旗委托傅向东研究员）植物生长发育受植物的内源激素、生长环境和营养的影响。
三者共同调控植物的生长发育、形态建成及开花等发育过程。
三者间相互作用，尤其是不同信号转导途径间的Cross -talking更为重要。
主要是讲述光信号传导与不同激素间的互作对植物根生长和发育的调控，及其受或对环境应答的影响。
第七章信号转导的调控（3学时，教师：许执恒）MAPK，MAPKK，MAPKKK 在信号传递途径中起了关键的作用。
c-Jun氨基端激酶(JNK, 又称应激活化蛋白激酶,SAPK) 信号通路属于丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）通路,是细胞凋亡的主要信号转导途径之一并与神经退行性疾病关系密切。
JNK信号通路可被细胞外多种刺激通过MAPKKK-MAPKK- MAPK （JNK）所激活。
多个在神经细胞凋亡中起关键作用的基因, 并证实参与JNK 传导通路的各种激酶及支架蛋白, 包括POSH、JIPs、Rac1/C dc42、MLKs、MKK4/7 和JNKs，可通过构成一相互作用的复合体--PJAC (POSH 和JIP 相关复合体,上图)而参与凋亡过程。
第八章MAPK 信号生理功能与疾病（3学时，教师：许执恒）MAPK信号通路参与的多种生理过程及其调控机制，与MAPK信号通路异常相关的疾病及病理生理机制。
第九章神经信号转导途径（3学时，教师：张永清）利用传统的模式动物果蝇进行神经生物学的基础应用研究。
通过研究发现果蝇的神经系统在分子和细胞水平上与哺乳动物的非常相似，主要是讲述神经信号转导及调控机制。
第十章脂质代谢与神经发育（3学时，教师：张永清）授课内容将主要涉及神经突触发育过程中的信号转导，以及重大神经精神疾病如智障和自闭症的病理发生和分子信号调控机制。
通过课堂讲授，学生们将对正常生理过程中突触发育的机制以及相关疾病的病理发生机制有较全面的认识。
第十一章植物与逆境环境信号（3学时，教师：谢旗）植物生长发育面临不同生长环境的影响。
尤其是不同信号转导途径间的分子机理是该领域的热点。
主要是讲述以拟南芥根发育作为研究对象、分离鉴定与环境应答相关的突变体。
如何研究不同逆境应答因子的信号转导及调控机制。
进一步阐明植物激素和环境互作调控植物发育的分子机理第十二章信号转导的机制的应用—诱导系统（3学时，教师：谢旗）通过对半乳糖调控、肾上皮质激素、雌性激素、光信号等转导机理的深入研究而重建了多个诱导系统。
该章主要内容是多个诱导系统的机制及应用。
考试（4学时）教学方式：100 % 课堂授课考核方式：课堂开卷
参考文献。