细胞信号转导和整合
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6 细胞的信号转导和整合
细胞表面受体介导的信号转导 细胞内受体介导的信号转导 通过突触传导神经信号 感觉
6.1.1 细胞的信号分子
是指任何存在于胞外或胞内可以介导细胞对其外界环 境或其他细胞做出应答的分子
细胞的信号分子
亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素… 亲水性信号分子：神经递质、生长因子、局部
息传导呈逐节跳跃式进行 轴突末端有许多分支，分支末端膨大呈球状，与其
他神经元或效应器细胞构成突触联系
树突是信息的接受端，轴突是信息的输出端。即神经 元中信息传导具有方向性
当神经元接受环境或其他神经元刺激后，神经信号通 过动作电位形式，使电信号沿轴突传导
动作电位是一种沿轴突作长距离传导的电信号
6.3.2 存在于细胞质中的NO受体 NO信号分子的作用机制
血管神经末梢释放乙酰胆碱作用于血管内皮细胞，引起胞内 Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，细胞释放NO
NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的 Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增 多。
6.4.1 神经元结构
6.4.2 神经元动作电位
神经元未兴奋时称为静息状态 处于静息状态的神经元质膜内外两侧的电位差称为
静息电位
静息电位的产生与轴突膜的结构有关
膜上的Na+通道只允许很少量的Na+从细胞外扩散进入细胞内
但聚集在细胞内的K+可通过K+通道自由扩散到细胞外
膜上的Na+ -K+ -ATP酶通过主动运输将膜内的Na+运到细胞外，K+运入 细胞内 泵出3个Na+，泵入2个K+，造成膜外正电荷多，膜内负电荷相对过剩 此时膜内外电荷的分布处于动态平衡状态
甲状腺素的生理功能
促进糖、脂及蛋白质的代谢 促进机体的生长发育和组织分化
幼年动物若甲状腺机能减退将引起发育迟缓，身材矮 小，行动呆笨而缓慢；——呆小症
成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病，心搏减慢， 基础代谢降低
反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心跳加快， 基础代谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高
甾醇类激素：性激素 脂肪酸类激素：前列腺素
控制
控制
下丘脑
脑下垂体
各腺体
脑下垂体以细柄悬挂在下丘脑底部，是神经系统与内 分泌腺联系的重要环节
下丘脑和脑下垂体构成了最主要的神经内分泌控制中心
1、下丘脑激素
分泌激素为释放激素和释放抑制激素
促甲状腺激素释放激素 促肾上腺皮质激素释放激素 促卵泡素释放激素 促黄体生成释放激素 生长素释放抑制激素 下丘脑分泌激素控制垂体的分泌
在突触中信息只能从突触前到突触后，是单向的 信息是以电-化学-电变换形式传递的 突触联系可将神经信号从一个神经元传到另一个神经元 或效应器 味觉细胞基部与多个感觉神经元形成突触 帕金森症 黑核 多巴胺 山楂、胡萝卜 抑制蛋胺氧化酶活性
抑制胆固醇在心脑血管沉积
当神经递质与受体蛋白结合后便可造成离子通道瞬间开启或关闭，简单 的改变质膜对离子的通透性，结果引发了突触后细胞的兴奋
酶-偶联受体
激素与受体偶联,受体（酪氨酸激酶）被活化,活化的 受体与其它蛋白激酶相关联
G蛋白是一种分子开关蛋白
当它结合上GTP即活化
GTP变为GDP时即失活
6.2.1 活化腺苷酸环化酶的 G蛋白偶联受体
化学递质、大多数激素… 气体性信号分子：一氧化氮（ NO ）、CO2…
激素
由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性 物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理 过程起调节作用的物质
神经递质：神经末梢分泌的化学组分。
局部化学介质：信息物质由细胞分泌到细胞外液后， 进入血液的数量极少。
功能:启动和协助细胞内信号的逐级放大。
6.2 细胞表面受体介导的信号 转导
水溶性信号分子
受体蛋白位于靶细胞表面
受体蛋白分为
离子通道偶联受体 酶-偶联受体 G-蛋白偶联受体
离子通道偶联受体
离子通道偶联受体是一种由神经递质控制的离子通道蛋白，它存在于可 兴奋细胞间，能快速传递到突触后膜上
6.2.2 活化磷脂酶C的 G蛋白偶联受体
胞外信号分子与G蛋白偶联受体结合，以及胞外信号分子 与酪氨酸激酶受体结合，
都可激活质膜上的磷脂酶C，
使质膜上PIP2（4,5-二磷酸磷脂酰肌醇）水解成 IP3(1,4,5-三磷酸肌醇)和DAG(甘油二脂)两个第二信使，
从而将胞外信号转换为胞内信号ห้องสมุดไป่ตู้实现细胞对外界信号的 应答
5、甲状旁腺：调节血钙、血P 6、胰腺
α-胰高血糖素— 升高血糖 β-胰岛素— 降低血糖
肾上腺
7、肾上腺激素
皮质
糖皮质激素 盐皮质激素 性激素
类固醇激素
髓质
肾上腺素 去甲肾上腺素
氨基酸衍生物激素
加速心跳、升高血压 升高血糖
8、前列腺素--脂肪酸衍生物激素
首先在精子胞浆中发现，因其普遍存在于前列腺而得名 但后来在绝大多数哺乳动物细胞和组织中都发现存在 前列腺素是人体内分布最广的生物活性物质之一
cAMP的主要功能是激活cAMP-依赖蛋白激酶 肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、促 性腺激素、甲状旁腺素、降钙素及加压素都是通过 cAMP起调控作用 肾上腺素促进血糖分解的作用机制 通过G蛋白偶联受体活化基因转录 cAMP还可通过核膜进入细胞核内， 调节核酸的转录和翻译， 并最终影响代谢酶的合成 与靶基因调控序列结合，增强靶基因的表达
当神经元质膜被刺激后 触发静息电位释放能量
用于产生神经信号
6.4.3 突触
突触的结构: 突触前膜：在神经元轴突膨大的终末端有许多突触小泡， 内含神经递质 突触间隙 突触后膜：存在能与神经递质结合的特殊受体蛋白
受体与神经递质结合后开放离子通道
神经递质:乙酰胆碱、多巴胺、五羟色胺
6.4.4 突 触 传 递
可引起肌肉收缩和血管的开启、关闭，头痛和痛经是由 前列腺素引起的肌肉收缩所造成的
阿司匹林可阻断前列腺素的合成，有止痛效果
6.1.2 受体
任何可以特异地结合其他分子， 以介导细胞间的信号、黏附、内 吞或其他细胞学过程的蛋白都称 为受体
细胞表面受体 两种类型：
细胞内受体
6.1.3 信号转导
IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使 胞内Ca2+浓度升高，激活各类依赖钙离子的蛋白。
PKC（Protein Kinase C，蛋白激酶C）以非活性形式分布 于细胞溶质中， 当细胞接受刺激，产生IP3 ，使Ca2+浓度升高， PKC便转位到 质膜内表面，结合于质膜上的DAG ，被活化PKC可以使蛋白质 的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同的细胞产生不同的反应 如:短期生理效应:细胞分泌、肌肉收缩
氧化，消除自由基功效；可治疗失眠
褪黑激素，抑制性腺，性激素含量少
光照抑制褪黑激素，性激素含量高
雨雪天气的光线较弱，人体分泌的松果 激素较多，甲状腺素、肾上腺素的分泌 浓度就相对降低，人体神经细胞也就因 此“偷懒”，人就容易无精打采。
4、甲状腺素：
T3 ng T4 μg
效率是T4的1000倍
神经元即神经细胞，是神经系统的基本组成单位
包括： 1、细胞体 2、树突：分支多且细，扩大胞体接受信息的面积 3、轴突：开始一段没有被膜，是神经元动作电位发起
的地方 以后的段落由施万细胞包被，即髓鞘，具有绝缘性。 髓鞘呈分节状存在，无髓鞘部分称郎飞结 兴奋发生在郎飞结上，由于髓鞘电阻大，因此电信
长期生理效应:细胞增殖和分化等
6.3 细胞内受体介导的信号转导
定位于细胞内的亲脂性分子的受体 存在于细胞质中的NO受体
6.3.1 定位于细胞内的亲脂性分子的受体
类固醇激素是亲脂性分子,它们当中的糖皮质激素和盐 皮质激素受体位于细胞质中
雌激素、孕酮、甲状腺素等，可以穿透细胞质和核膜， 与核中受体结合
绝大多数通过扩散的作用于邻近靶细胞，但又不像神 经递质那样由专一突触结构释放。
生长因子定义：具有刺激细胞生长活性的细胞因子。
根据信号传递方式不同,细胞通讯可分为:
激素通讯 神经通讯
人体激素及分类
种类很多，超过50种 蛋白质、多肽、氨基酸衍生物类激素
催产素、加压素（抗利尿激素）、甲状腺素
脑垂体激素 脑垂体在神经系统的控制下，起调节体内各种内
分泌腺的作用
促肾上腺皮质激素 促甲状腺激素
腺垂体（垂体前叶）：卵泡刺激素
黄体生成素 生长素等
抗利尿激素
神经垂体（垂体后叶）：催产素
少 侏儒症 生长素
多 巨人症 （垂体瘤刺激）
3、松果体
分泌褪黑激素 作用：具有抗肿瘤；加强免疫细胞生成；抗
是指从一种物理的或化学的形式转化成另一种形式
在细胞生物学中，一般是指通过一种胞外的信号与受 体结合而引发的一系列过程，并最终触发一种或多种 特异的细胞应答
一般把细胞外信号分子称为第一信使
当第一信使与受体作用后在胞内最早产生的信号分子 称为第二信使
包括：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰基甘油 (DAG)等。
细胞表面受体介导的信号转导 细胞内受体介导的信号转导 通过突触传导神经信号 感觉
6.1.1 细胞的信号分子
是指任何存在于胞外或胞内可以介导细胞对其外界环 境或其他细胞做出应答的分子
细胞的信号分子
亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素… 亲水性信号分子：神经递质、生长因子、局部
息传导呈逐节跳跃式进行 轴突末端有许多分支，分支末端膨大呈球状，与其
他神经元或效应器细胞构成突触联系
树突是信息的接受端，轴突是信息的输出端。即神经 元中信息传导具有方向性
当神经元接受环境或其他神经元刺激后，神经信号通 过动作电位形式，使电信号沿轴突传导
动作电位是一种沿轴突作长距离传导的电信号
6.3.2 存在于细胞质中的NO受体 NO信号分子的作用机制
血管神经末梢释放乙酰胆碱作用于血管内皮细胞，引起胞内 Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，细胞释放NO
NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的 Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增 多。
6.4.1 神经元结构
6.4.2 神经元动作电位
神经元未兴奋时称为静息状态 处于静息状态的神经元质膜内外两侧的电位差称为
静息电位
静息电位的产生与轴突膜的结构有关
膜上的Na+通道只允许很少量的Na+从细胞外扩散进入细胞内
但聚集在细胞内的K+可通过K+通道自由扩散到细胞外
膜上的Na+ -K+ -ATP酶通过主动运输将膜内的Na+运到细胞外，K+运入 细胞内 泵出3个Na+，泵入2个K+，造成膜外正电荷多，膜内负电荷相对过剩 此时膜内外电荷的分布处于动态平衡状态
甲状腺素的生理功能
促进糖、脂及蛋白质的代谢 促进机体的生长发育和组织分化
幼年动物若甲状腺机能减退将引起发育迟缓，身材矮 小，行动呆笨而缓慢；——呆小症
成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病，心搏减慢， 基础代谢降低
反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心跳加快， 基础代谢增高，消瘦，神经系统兴奋性提高
甾醇类激素：性激素 脂肪酸类激素：前列腺素
控制
控制
下丘脑
脑下垂体
各腺体
脑下垂体以细柄悬挂在下丘脑底部，是神经系统与内 分泌腺联系的重要环节
下丘脑和脑下垂体构成了最主要的神经内分泌控制中心
1、下丘脑激素
分泌激素为释放激素和释放抑制激素
促甲状腺激素释放激素 促肾上腺皮质激素释放激素 促卵泡素释放激素 促黄体生成释放激素 生长素释放抑制激素 下丘脑分泌激素控制垂体的分泌
在突触中信息只能从突触前到突触后，是单向的 信息是以电-化学-电变换形式传递的 突触联系可将神经信号从一个神经元传到另一个神经元 或效应器 味觉细胞基部与多个感觉神经元形成突触 帕金森症 黑核 多巴胺 山楂、胡萝卜 抑制蛋胺氧化酶活性
抑制胆固醇在心脑血管沉积
当神经递质与受体蛋白结合后便可造成离子通道瞬间开启或关闭，简单 的改变质膜对离子的通透性，结果引发了突触后细胞的兴奋
酶-偶联受体
激素与受体偶联,受体（酪氨酸激酶）被活化,活化的 受体与其它蛋白激酶相关联
G蛋白是一种分子开关蛋白
当它结合上GTP即活化
GTP变为GDP时即失活
6.2.1 活化腺苷酸环化酶的 G蛋白偶联受体
化学递质、大多数激素… 气体性信号分子：一氧化氮（ NO ）、CO2…
激素
由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性 物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理 过程起调节作用的物质
神经递质：神经末梢分泌的化学组分。
局部化学介质：信息物质由细胞分泌到细胞外液后， 进入血液的数量极少。
功能:启动和协助细胞内信号的逐级放大。
6.2 细胞表面受体介导的信号 转导
水溶性信号分子
受体蛋白位于靶细胞表面
受体蛋白分为
离子通道偶联受体 酶-偶联受体 G-蛋白偶联受体
离子通道偶联受体
离子通道偶联受体是一种由神经递质控制的离子通道蛋白，它存在于可 兴奋细胞间，能快速传递到突触后膜上
6.2.2 活化磷脂酶C的 G蛋白偶联受体
胞外信号分子与G蛋白偶联受体结合，以及胞外信号分子 与酪氨酸激酶受体结合，
都可激活质膜上的磷脂酶C，
使质膜上PIP2（4,5-二磷酸磷脂酰肌醇）水解成 IP3(1,4,5-三磷酸肌醇)和DAG(甘油二脂)两个第二信使，
从而将胞外信号转换为胞内信号ห้องสมุดไป่ตู้实现细胞对外界信号的 应答
5、甲状旁腺：调节血钙、血P 6、胰腺
α-胰高血糖素— 升高血糖 β-胰岛素— 降低血糖
肾上腺
7、肾上腺激素
皮质
糖皮质激素 盐皮质激素 性激素
类固醇激素
髓质
肾上腺素 去甲肾上腺素
氨基酸衍生物激素
加速心跳、升高血压 升高血糖
8、前列腺素--脂肪酸衍生物激素
首先在精子胞浆中发现，因其普遍存在于前列腺而得名 但后来在绝大多数哺乳动物细胞和组织中都发现存在 前列腺素是人体内分布最广的生物活性物质之一
cAMP的主要功能是激活cAMP-依赖蛋白激酶 肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、促 性腺激素、甲状旁腺素、降钙素及加压素都是通过 cAMP起调控作用 肾上腺素促进血糖分解的作用机制 通过G蛋白偶联受体活化基因转录 cAMP还可通过核膜进入细胞核内， 调节核酸的转录和翻译， 并最终影响代谢酶的合成 与靶基因调控序列结合，增强靶基因的表达
当神经元质膜被刺激后 触发静息电位释放能量
用于产生神经信号
6.4.3 突触
突触的结构: 突触前膜：在神经元轴突膨大的终末端有许多突触小泡， 内含神经递质 突触间隙 突触后膜：存在能与神经递质结合的特殊受体蛋白
受体与神经递质结合后开放离子通道
神经递质:乙酰胆碱、多巴胺、五羟色胺
6.4.4 突 触 传 递
可引起肌肉收缩和血管的开启、关闭，头痛和痛经是由 前列腺素引起的肌肉收缩所造成的
阿司匹林可阻断前列腺素的合成，有止痛效果
6.1.2 受体
任何可以特异地结合其他分子， 以介导细胞间的信号、黏附、内 吞或其他细胞学过程的蛋白都称 为受体
细胞表面受体 两种类型：
细胞内受体
6.1.3 信号转导
IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使 胞内Ca2+浓度升高，激活各类依赖钙离子的蛋白。
PKC（Protein Kinase C，蛋白激酶C）以非活性形式分布 于细胞溶质中， 当细胞接受刺激，产生IP3 ，使Ca2+浓度升高， PKC便转位到 质膜内表面，结合于质膜上的DAG ，被活化PKC可以使蛋白质 的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同的细胞产生不同的反应 如:短期生理效应:细胞分泌、肌肉收缩
氧化，消除自由基功效；可治疗失眠
褪黑激素，抑制性腺，性激素含量少
光照抑制褪黑激素，性激素含量高
雨雪天气的光线较弱，人体分泌的松果 激素较多，甲状腺素、肾上腺素的分泌 浓度就相对降低，人体神经细胞也就因 此“偷懒”，人就容易无精打采。
4、甲状腺素：
T3 ng T4 μg
效率是T4的1000倍
神经元即神经细胞，是神经系统的基本组成单位
包括： 1、细胞体 2、树突：分支多且细，扩大胞体接受信息的面积 3、轴突：开始一段没有被膜，是神经元动作电位发起
的地方 以后的段落由施万细胞包被，即髓鞘，具有绝缘性。 髓鞘呈分节状存在，无髓鞘部分称郎飞结 兴奋发生在郎飞结上，由于髓鞘电阻大，因此电信
长期生理效应:细胞增殖和分化等
6.3 细胞内受体介导的信号转导
定位于细胞内的亲脂性分子的受体 存在于细胞质中的NO受体
6.3.1 定位于细胞内的亲脂性分子的受体
类固醇激素是亲脂性分子,它们当中的糖皮质激素和盐 皮质激素受体位于细胞质中
雌激素、孕酮、甲状腺素等，可以穿透细胞质和核膜， 与核中受体结合
绝大多数通过扩散的作用于邻近靶细胞，但又不像神 经递质那样由专一突触结构释放。
生长因子定义：具有刺激细胞生长活性的细胞因子。
根据信号传递方式不同,细胞通讯可分为:
激素通讯 神经通讯
人体激素及分类
种类很多，超过50种 蛋白质、多肽、氨基酸衍生物类激素
催产素、加压素（抗利尿激素）、甲状腺素
脑垂体激素 脑垂体在神经系统的控制下，起调节体内各种内
分泌腺的作用
促肾上腺皮质激素 促甲状腺激素
腺垂体（垂体前叶）：卵泡刺激素
黄体生成素 生长素等
抗利尿激素
神经垂体（垂体后叶）：催产素
少 侏儒症 生长素
多 巨人症 （垂体瘤刺激）
3、松果体
分泌褪黑激素 作用：具有抗肿瘤；加强免疫细胞生成；抗
是指从一种物理的或化学的形式转化成另一种形式
在细胞生物学中，一般是指通过一种胞外的信号与受 体结合而引发的一系列过程，并最终触发一种或多种 特异的细胞应答
一般把细胞外信号分子称为第一信使
当第一信使与受体作用后在胞内最早产生的信号分子 称为第二信使
包括：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰基甘油 (DAG)等。