细胞生物学：第9章 细胞通讯与信号传递

（二）G蛋白偶联的受体 最重要的信号转导系统 P165
特点：受体接收胞外信号后，需通过与G蛋白偶联， 进而在胞内产生第二信使；
G蛋白即GTP结合调节蛋白
位于膜内侧，具有三亚基：βγ二 聚体共价结合于膜上起稳定α亚基的 作用；α亚基具有GTP酶活性以及腺 苷酸环化酶结合位点。
G蛋白起分子开关作用： G蛋白α 亚基结合GTP时活化；结合GDP时 失活
特点：受体既是离子通道又有信号结合位点，又称 配体门通道或递质门控离子通道。主要存在于神经细 胞间的化学突触；其信号分子：神经递质
静息态的神经末稍
兴奋的神经末稍
Ca2+通道关闭
神经递质
离子通道耦 联的受体
突触后 细胞
活化的神经末稍
活化的突触
突触后细胞
胞外化学信号
胞内电信号
神经递质与受 体结合，离子 通道打开，离 子流入突触后 细胞，引起膜 表面电信号的 改变
三、通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
信号分子：亲水性化学信号分子，不能直接进入细 胞，而是与细胞表面的受体结合，进而将信号转导
包括神经递质、 蛋白激素和生长因 子等
细胞表面受体主要类型∶
A. 离子通道偶联受体
存在于神经、 肌肉等可兴奋细 胞
B. G-蛋白偶联受体
C. 酶联受体
无组织特异性
（一）离子通道耦联的受体
第八章 细胞信号转导
本章重要内容
• 通过细胞内受体介导的信号传递 • 通过细胞表面受体介导的信号传递
G蛋白耦联的受体（重点）
和人类的通信一样，组成多细胞生物的细胞也要进 Biblioteka Baidu相互的交流，即：通过细胞通讯来实现
通过细胞间的 通讯，多细胞生 物可以协调各细 胞的行为，如细 胞的生长、分裂、 分化和死亡等， 对外界信号产生 应答
乙酰胆碱
心肌细胞降低收缩频率
在不同细胞中，相同受体与相 同信号结合可产生不同效应；
同一细胞中，不相同受体与不 同信号结合可产生相同效应；
唾腺细胞分泌
3.第二信使与分子开关 第二信使：细胞表面受体接受细胞外信号后转换而 来的细胞内信号；细胞外的信号称为第一信使
目前公认的第二信使：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇 （IP3）和二酰基甘油（DG或DAG）、Ca2+
G蛋白耦联的受体：
单条多肽形成7次跨膜α螺旋；其中螺旋5和6间 的胞内环状结构域是与G蛋白作用的位点；
G蛋白耦联的受体介导的3条细胞信号通路：
1. cAMP信号通路：又称PKA系统 •效应酶：腺苷酸环化酶 •在胞内形成的第二信使是： cAMP •cAMP通过激活蛋白激酶A（PKA）影响下游分子
2. 磷脂酰肌醇信号通路：又称PKC系统或双信使系统 •效应酶：磷脂酶C •在胞内形成的第二信使是： IP3和DAG •DAG通过激活蛋白激酶C (PKC) 来影响下游分子 •IP3释放Ca2+调控钙调蛋白引起细胞反应
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
Ferid Murad
NO合酶
NO
细胞松弛
内皮细胞
激活
NO
鸟苷酸环化酶
平滑肌
细胞 GTP cGMP
蛋白质磷酸化
细胞松弛
平滑肌 细胞
细胞松弛
鸟苷酸 环化酶
临床上为何用硝化 甘油治疗心绞痛？ 硝化甘油在体内可 转化为NO，NO导 致血管平滑肌的舒 张，引起血管通畅，
细胞内受体：位于 细胞质或细胞核中， 受胞外亲脂性信号分 子的激活；
受体的功能： 特异识别并结合胞外信号分子； 通过信号转导，将胞外信号转换为胞内信号；
受体的两大功能域 与配体结合的区域 结合特异性
产生效应的区域 效应特异性
受体与配体间具有效应的多样性：
不同细胞以不同受体应答相同 的信号
骨骼细胞收缩
一、细胞通讯
（一）概念
细胞通信：指一个细胞发出的信息通过介质 传递到另一个细胞并与靶细胞上的受体相互作 用，然后通过细胞信号转导产生胞内一系列生 理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效 应的过程
（二）细胞通信的方式 1. 通过分泌化学信号进行细胞通讯
通过分泌信号分子进行通信
2. 细胞间接触依赖性的细胞通讯
“明星分子（star molecule）”：一氧化氮NO
20世纪80年代后期证实的唯一气体性信号分子
可以直接进入细胞激活相应的靶酶，参与体内 众多的生理病理过程
2. 受体（receptor）：接收信息的分子，多为糖蛋白
根据受体存在的部位分两类：
细胞表面受体：受 胞外亲水性信号分子 的激活；
延迟的次级反应阶段：初级反应阶段的基因产物再 活化其它基因，放大初级反应的作用
甲状腺素和雌激素都是亲脂小分子，其作用原理与甾 类激素
NO是迄今所发现的唯一气体信号分子，可结合并 激活胞内受体鸟苷酸环化酶
1998年R．Furchgott等三位美国科学家因对NO 信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖
通过与质膜结合的信号分子
３通过间隙连接/胞间连丝使细胞质互通
通过间隙连接使细胞质互通
分泌化学信号进行的通讯（普遍方式）
内分泌
旁分泌
化学突触 自分泌
细胞间接触依赖性通讯
（三）细胞通信的组成元件
◆信号的发射 信号分子
◆信号的识别 受体
◆信号转导 胞内的第二信使
◆信号传递的放大与终止 分子开关
胞外信号分子 受体
信号分子：都是疏水的、脂溶性小分子 受体：是依赖激素激活的基因调控蛋白
受体的三大结构域：
失
活
HSP90
态
信号
激 活 态
HSP90
胞内受体蛋白家族
类固醇激素是一类亲脂性信号分子，可与胞内受体 结合，提高受体与DNA结合能力，增强基因转录
类固醇激素诱导的基因活化分两阶段：
初级反应阶段：直接激活少数特殊基因，反应迅速
胞内信号传递
表达产物 细胞应答
1. 信号分子：是细胞信息的载体
信号分子根据溶解性分两类：
亲水性信号分子：不能穿过细 胞膜，只能与膜表面受体结合， 经信号转换，引起细胞应答
神经递质、生长因子、局部介质、多 数激素
亲脂性信号分子：可穿过细胞 膜，与细胞质或细胞核中的受体 结合，调节基因表达
甾类激素和甲状腺素等
第二信使的作用：信号转换、信号放大
细胞内信号传递的分子开关： 在细胞内信号传递的级联反应中，对每一步反应既有 激活机制也有相应的失活机制，进行精确调节。
两类作为分子开关的蛋白：
蛋白激酶
蛋白磷酸酶
结合GTP
结合GDP
靶蛋白的磷酸化与去磷酸化 GTPase开关调控蛋白
二、通过细胞内受体介导的信号传递