7-细胞通讯
第五章细胞通讯
细胞通讯是指多细胞生物细胞间或细胞内通过高度精确和高度有效的接受信息的通讯机制并通过放大引起快速的细胞生理反应,或引起基因活动,从而发生一系列的细胞活动来协调各组织行动,使之成为统一的生命整体对外界环境变化做出综合应答。
细胞有3种通讯方式:通过信号分子、相邻细胞表面分子的相互作用、细胞与细胞外基质的作用。
细胞通讯的基本过程:①信号分子的合成:内分泌细胞是信号分子的主要来源;②信号分子从信号生成细胞释放到周围环境中:蛋白质类的信号分子要经过内膜系统的合成、加工、分选和分泌,最后释放到细胞外;③信号分子向靶细胞运输:主要是通过血液循环系统运送到靶细胞;④靶细胞对信号分子的识别和检测:主要通过位于细胞质膜或细胞内受体蛋白的选择性的识别和结合;⑤细胞对细胞外信号进行跨膜转导,产生细胞内信号;⑥细胞内信号作用于效应分子,进行逐步放大的级联反应,引起细胞代谢、生长、基因表达等方面的一系列变化;⑦细胞完成信号应答之后,要进行信号解除,终止细胞应答:主要通过对信号分子的修饰、水解或结合等方式降低信号分子的水平和浓度以终止反应。
信号分子可分为水溶性和脂溶性两种,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。
信号分子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。
按信号传导方式可分为3种类型:激素、局部介质、神经递质。
参与细胞通讯的激素有3种类型:蛋白与肽类激素、类固醇类激素、氨基酸衍生物。
在细胞通讯中,受体通常是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质,可分为细胞表面受体和细胞内受体两种。
表面受体主要是同大的信号分子或小的亲水性信号分子作用而传递信息,可分为单次跨膜、7次跨膜和多亚基跨膜3个家族,主要有离子通道欧联受体、G-蛋白偶联受体、酶联受体等3种类型。
受体与配体相互作用具有特异性、高亲和力、饱和性、可逆性等特点,并可引发生理反应。
研究受体与配体的相互作用常采用单克隆抗体标记法、亲和标记法等。
细胞通讯-参考答案
细胞通讯-参考答案第五章细胞通讯一、填空题1.细胞通讯的方式有(分泌化学信号进行的通讯)(间隙连接通讯)和(细胞接触通讯)2. G蛋白的α亚基上有三个活性位点,分别是(鸟苷结合位点),(GTP酶活性位点),和(ADP核糖基化位点)。
3. 动物细胞间通讯是是通过连接的主要方式是(间隙连接),植物细胞的通讯连接方式是通过(胞间连丝)。
4. 钙调蛋白是由148个氨基酸组成的肽,有(四)个钙结合位点。
5. NAP是了解较多的一类肽类激素,它可以降低血压。
这类信号的传递需要通过第二信使(cGMP )的放大作用,并产生两种效应:1)( 刺激肾分泌钠和水);2)(诱发血管内壁平滑肌松弛).6. 细胞识别作用引起三种反应:1)(内吞作用);2)(细胞粘着);3)(接触抑制).7. 根据参与信号传导的作用方式的不同,将受体分为三大类:1)(离子通道偶联受体);2)( G蛋白偶联受体);3)(酶关联受体)。
8. Gi是起抑制作用的G蛋白,作用方式是(Gi的α亚基与腺苷环化酶结合起抑制作用)。
9. Gs的α亚基和Gi的α亚基上都有细胞毒素ADP核糖基化位点,但结合的毒素是不同的,前者结合是(百日咳病毒),后者结合的是(霍乱毒素)。
10. 细胞外信号分子都有一个基本的功能:(与受体结合传递信息)。
11. 受体交叉是指(两种不同的受体除了与各自的配体结合外,还可以与对方的配体结合)。
12. 胞内受体一般有三个结构域:1)(与信号分子结合的C端结构域);2)(与DNA结合的中间结构域);3(活化基因转录的N 端结构域)。
13. 蛋白激酶C(PKC)有两个功能域:一个是(亲水生物催化活性中心),另一个是(疏水的膜结构域)。
14. 甘油二酯(DAG)可被(DAG激酶磷酸化成磷脂酸)而失去第二信使的作用,也可被(DAG激酶水解成单脂酰甘油)而失去第二信使的作用。
15. 从蛋白质结构看,蛋白激酶A是由(四个亚基)组成的,而蛋白激酶C是由(一条肽链)组成。
细胞通讯
细胞通讯过程信号传导 1. 信号分子的合成; 2. 信号分子从信号生成细胞释放 到周围环境中; 3. 信号分子向靶细胞运输;信号转导 4. 靶细胞对信号分子的识别和检测; 5. 细胞对细胞外信号进行跨膜转导,产生细胞内的信号; 6. 细胞内信号作用于效应分子 一、细胞通讯的基本特点 1、方式(1)接触依赖性的通讯✧ 通过相邻细胞间表面分子的黏着或连接:信号分子位于细胞质膜上 ✧ 通过细胞与细胞外基质的黏着 :(2)分泌化学信号进行通讯,即不依赖于细胞接触的细胞通讯 内分泌;旁分泌;自分泌;化学突触 2、信号分子同细胞受体结合并传递信息的生物体内的某些化学分子; 本身不直接作为信息,功能提供一个正确的构型及与受体结合的能力,细胞间传递信息 化学分子:非营养物、非能源物质、非结构物质 、非酶类分子; 类型:激素、神经递质、局部介质(旁分泌) 3、受体(1)作用特点 ✧ 特异性 ✧ 受体交叉 ✧ 高亲和力:受体与配体结合的能力称为亲和力。
✧ 可逆性:配体受体的结合是可逆的。
✧ 特定的组织定位 : 受体在体内的分布、种类和数量均随组织的不同而不同。
位变化缩使K+通道开放4、第二信使大多数激素类信号分子不能直接进入细胞,只能通过同膜受体结合后进行信息转换,通常把细胞外的信号称为第一信息,而把细胞内最早产生的信号物质称为第二信使能启动或调节细胞内稍晚出现的反应,目前公认的第二信使有cAMP、 cGMP、DAG(DG)、IP3和Ca2+。
二、信号转导通路(一)G蛋白偶联受体及信号转导1、G蛋白将受体接受的信号传递给效应物,产生第二信使,进行信号转导外周蛋白,胞质面,脂肪酸锚定连接,多亚基蛋白质,能与GTP或 GDP结合;大家族,有单体G蛋白和多亚基G蛋白之分(1)异源三聚体G蛋白的组成:一般由三个亚基组成: α、β、γ;•β、γ两亚基通常紧密结合在一起, 只有在蛋白变性时才分开。
•功能位点: α亚基具有三个功能位点:①GTP结合位点;②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性;③ADP-核糖化位点激活型G蛋白:由激活型的信号作用于激活型的受体,经激活型的G蛋白去激活腺苷酸环化酶,从而提高cAMP的浓度引起细胞的反应。
信号传导名词
1.细胞通讯(c e l l c o m mu n i c a t i o n)细胞通讯是指在多细胞生物的细胞社会中,细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细胞生理反应,或者引起基因活动,尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之成为生命的统一整体对多变的外界环境作出综合反应。
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(c e l l s i g n a l l i n g)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(s i g n a l t r a n s d u c t i o n)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(s i g n a l i n g mo l e c u l e s)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(wa t e r-s o l u b l e me s s e n g e r s)和脂溶性信息(l i p i d-s o l u b l e me s s e n g e r s),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。
细胞生物学:细胞通讯
细 胞 通 讯 的 作 用
6
细 胞 通 讯 的 速 率
7
5.1.2 细胞通讯的方式和特点
细胞通讯的方式
细胞通信的方式可以分为两大类: ◆通过细胞外信号分子Biblioteka 包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、
脂肪酸衍生物以及溶解的气体。 ◆靠细胞的直接接触。
8
细 胞 通 讯 的 两 种 方 式
9
第五章:细胞通讯
CELL COMMUNICATION
1
Cell Communication
2
细 胞 质 膜 与 细 胞 通 讯
3
5.1细胞通讯的基本特点
5.1.1 细胞通讯的一般过程 和所引起的反应
一般过程 ◆识别 ●信号分子 ●受体蛋白 ◆信号转移 ◆信号转换
4
引起的反应
◆酶活性的变化 ◆基因表达的变化 ◆细胞骨架构型 ◆通透性的变化 ◆DNA合成活性的变化 ◆细胞死亡程序的变化等。
细胞生物学8-9答案
答案:一.名词解释1.细胞通讯:是指一个细胞发出的信息通过介质(又称配体)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胞内以系列生理生化变化。
2.信号分子:传递信号的分子,是与细胞受体结合,改变受体的性质,引起一系列反应。
3.受体:是一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子,绝大多数已经鉴定的受体都是蛋白质且多为糖蛋白,少数受体是糖脂,有的受体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。
4.第二信使假说:胞外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使其信号作用终止。
5.分子开关:在细胞的信号通路中起正负反馈调节的蛋白。
6.G蛋白耦联受体:是指配体-受体复合物与靶蛋白(效应酶或通道蛋白)的作用要通过与G蛋白的耦联,在细胞内产生第二信使,从而将胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞的行为。
7.NO:是一种自由基性质的气体,具脂溶性,可快速扩散透过细胞质膜,到达相邻靶细胞发挥作用。
8.腺苷酸环化酶:是相对分子质量为1.5×105的12次跨膜蛋白,胞质侧具有2个大而相似的催化结构域,跨膜区有2组整合结构域,每组含6个跨膜α螺旋。
9.钙调蛋白:CaM 是真核细胞中普遍存在的钙离子应答蛋白,相对分子质量为16.7×103,多肽链由148个氨基酸残基组成,含4个结构域,每个结构域可结合一个钙离子。
10.离子通道耦联受体:是由多亚基组成的受体/离子通道复合体,本身既有信号(配体)结合位点,又是离子通道,其跨膜信号转导无需中间步骤,又称配体门离子通道或递质门离子通道。
11.受体酪氨酸激酶:又称酪氨酸蛋白激酶受体,是细胞表面一大类重要受体家族,迄今已鉴定有50余种,包括6个亚族。
12.受体酪氨酸磷酸酯酶:是一次性跨膜蛋白受体,受体胞内区具有蛋白酪氨酸磷酸酯酶的活性,胞外配体与受体结合激发该酶活性,使特异的胞内信号蛋白的磷酸酪氨酸残基脱磷酸化,因而在静止的细胞内维持被磷酸化的酪氨酸残基水平很低。
细胞通讯
3.细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通。
二、细胞通讯的反应过程
细胞通讯中有两个基本概念: 信号传导(cell signalling):强调信号的产 生与细胞间传送。 信号转导(signal transduction):强调信号 的接收与接收后信号转换的方式和结果。
细胞识别定义:
指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子( 配体)选择性的相互作用.从而导致胞内一系 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。 细胞识别是细胞通讯的一个重要环节.
ATP 激活的 A激酶:cAMP依赖性蛋白质激酶 A激酶
cAMP
无活性的 A激酶
(cAMP-dependent protein kinase, cAPK)
刺
无活性磷 酸化酶激酶
ATP
ADP
激活的磷 酸化酶激酶
激 糖
磷酸化激 活的糖原 磷酸化酶
原
ATP ADP
无活性糖 原磷酸化酶
降
解
过
糖原
葡萄糖1-磷酸
激活的Ras蛋白
GTP GDP
信号传送方向
细胞增殖
Ras蛋白在受体酪氨酸激酶所激起的磷酸化级联反应中的作用图解
(2)开关蛋白的活性由蛋白激 酶使之磷酸化而开启,由蛋 白磷酸酶使之去磷酸化而关 闭。
Fischer
Krebs
开关蛋白
接受信号
关
P
ATP 激酶催化磷 酸化,信号 蛋白活化
ADP
磷酸酶催化 去磷酸化, 信号蛋白失 活
失活的靶蛋白
过程
亚基结合腺苷酸环化酶,产生cAMP;受体 蛋白脱去配基后回复至原来构象。
α 亚基水解GTP为GDP,回复至原来构象, 并从腺苷酸环化酶上脱落下来;与β γ 亚 基重新结合成Gs蛋白。
第八章 细胞通讯与信号转导(共126张PPT)
它介导上游信号转导蛋白与下游信号转 导蛋白的结合,但自身无酶活性。
22
23
信号转导蛋白衔接的分子基础——结构域
① SH2结构域:由约100个氨基酸组成,可识别并 结合蛋白分子中磷酸化的酪氨酸及其相邻的 SH2结合位点
如: Grb2通过SH2与RTK的磷酸化酪氨酸残基结合
24
② SH3结构域:由55~70个氨基酸残基组 成,可以识别并结合另一种信号转导蛋白 中的富含脯氨酸域。
膜受体
可溶性受体
胞外
胞内 PKH
GC GC
具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构
PKH:激酶样结构域
GC: 鸟苷酸环化酶结构域
50
(二)胞内受体
• 位于细胞质或细胞核内,通常为单纯蛋白质。
• 配体:类固醇激素
维生素D3 甲状腺激素
• 功能:与DNA结合,调节基因转录
51
雌激素受体的分子结构
52
• 结构:为单体蛋白,含400-1000个氨基酸
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
4
二、信息物质
是指携带生物信息,调节细胞生命活动的化学物质
(一) 细胞间信息物质
由细胞分泌的、能够调节特定靶细胞生理活 动的化学物质
5
分类: 1.按其化学本质的不同分为五类:
① 类固醇衍生物:肾上腺皮质激素、性激素、
维生素D等
② 氨基酸衍生物:甲状腺激素,儿茶酚胺类激素 ③ 多肽及蛋白质:生长因子、细胞因子、胰岛素、
内能特异识别并结合信号分子,进而引起靶细胞 生物学效应的物质。 化学本质:蛋白质,少数为糖脂。
能与受体特异性结合的信号分子称为配体
33
功能:
细胞生物学--第五章 细胞通讯
29
G-蛋白偶联受体
30
G蛋白偶联受体与信号转导
31
酶联受体(enzyme linked receptor)
◆受体蛋白既是受体又是酶,一旦被配体激活 即具有酶活性并将信号放大,又称催化受 体(catalytic receptor)。
信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子均 称为受体( receptor),信号分子则被称为配体(ligand)。
◆存在部位:
●细胞表面受体 质膜上 同大的信号分子或小的亲水性的信号分子作用
●细胞胞内受体 位于胞质溶胶、核基质中 同脂溶性的小信号分子作用
19
细胞表面受体和胞内受体
20
胞内受体
●神经递质是由神经细胞分泌到触突(synapses)中的 信号分子
●它们在进入靶细胞之前,触突必需同靶细胞挨得很 近
●为了引起邻近靶细胞的反应,还必需产生电信号。 神经递质仅作用于相连接的靶细胞。
17Leabharlann 号 分 子 的 类 型18
5.1.3 受体Receptor
一般特性 ◆概念:任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的
11
5.1.2 Signal molecules
概念 P169
◆化学分子
●非营养物 ●非能源物质 ●非结构物质 ●不是酶
◆主要是用来在细胞间和细胞内传递信息
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信 号 分 子
局部介质
与 细 胞 通 讯
激素
神经递质
13
信号分子的类型
◆1. 激素
● 激素是由内分泌细胞合成的化学信号分子 ,通过血液循
24
三种类型的表面受体
细胞生物学 章节提要 第五章 细胞通讯
细胞通讯研究方法(study method):受体和配体间具有相互作用,他们的作用具有特异性、高亲和力、饱和性、可逆性的特点,并会引发生理反应。
可以通过亲和标记(affinity labeling)法来分离表面受体。
细胞通讯(cell communication)是指在多细胞生物的细胞社会中,细胞间或细胞内通过高度精密和高校地接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细生理反应,或者引起基因活动,而后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之为生命的统一体对多变的外界环境做出综合性的反应。
细胞间有三种通讯方式:①通过信号分子;②相邻细胞表面分子的黏着;③细胞与细胞外基质的黏着。
细胞通讯的基本过程:信号分子合成→信号分子释放→信号分子运输→靶细胞识别检测→跨膜转导,胞内信号→效应分子→信号解除。
信号分子分为三类:激素、局部介质、神经递质。
激素(hormone)包括蛋白与肽类激素、类固醇激素、氨基酸衍生物,由内分泌细胞合成。
具有作用距离远,受体广的特点。
局部介质(local mediator)是由各种不同类型的的细胞合成并分泌到细胞外液中的信号分子,只作用于周围的细胞。
包括蛋白质、肽类分子、氨基酸衍生物、脂肪酸衍生物等。
神经递质(neurotransmitter)是从神经末梢释放出来的小分子物质,是神经元与靶细胞的化学信使。
受体(receptor)在细胞中指能够同激素、神经递质、药物或者细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子。
受体的存在形式包括细胞表面受体和细胞内受体。
表面受体主要有离子通道偶联受体(ion-channel linked receptor)、G蛋白偶联受体(G-protein linked receptor)、酶联受体(enzyme-linked receptor)。
信号转导是指表面受体通过一定的机制将外部信号转为内部信号。
信号转导途径中,各个途径上游蛋白对下游蛋白活性的调节主要是通过添加后去除磷酸基团,改变下游蛋白构型。
细胞通讯名词解释
细胞通讯名词解释1. 细胞通讯(cell communication)细胞通讯是指在多细胞生物的细胞社会中,细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细胞生理反应,或者引起基因活动,尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之成为生命的统一整体对多变的外界环境作出综合反应。
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 signalling)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(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。
4. 信号分子(signaling molecules)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-soluble messengers)和脂溶性信息(lipid-soluble messengers),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。
细胞通讯_精品文档
激活Gs增加腺苷酸环化酶活性
cAMP
PKA
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
肾上腺素
cAMP信号的终止:
通过cAMP磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase,PDE)将cAMP的环破坏,形成5'-AMP。
促黄体激素
组织胺(H2受体)
GDP脱落、GTP结合;使亚基游离,并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点;
过程:
Gs蛋白激活靶蛋白的作用机制
激活的 亚基
无活性靶蛋白
信号分子
G蛋白关联的受体蛋白
亚基水解GTP为GDP,回复至原来构象,并从腺苷酸环化酶上脱落下来;与 亚基重新结合成Gs蛋白
失活的靶蛋白
Pi
失活后复原 的G蛋白
亚基结合腺苷酸环化酶,产生cAMP;受体蛋白脱去配基后回复至原来构象
指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子(配体)选择性的相互作用.从而导致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。 细胞识别是细胞通讯的一个重要环节.
细胞识别定义:
细胞通讯的六个基本步骤:
化学信号分子转运至靶细胞;
细胞内化学信号分子的合成;
信号分子与靶细胞受体特异性结合并使受体激活
信号分子
配基的结合改变了受体构象,暴露出Gs蛋白结合位点
激活的受体
GDP
GDP脱落、GTP结合;使亚基游离,并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点
激活的 亚基
激活的 复合物
受体蛋白
GTP
GDPBiblioteka 配基的结合改变了受体构象,暴露出Gs蛋白结合位点;
形成配体-受体复合物;降低Gs蛋白对GDP的亲合力;
体外证明细胞间通讯的方法
体外证明细胞间通讯的方法
以下是 6 条关于体外证明细胞间通讯的方法:
1. 染料示踪法呀!就像我们给细胞染上特别的颜色,然后看它怎么“跑”到其他细胞那里去,这多神奇呀!比如让一个细胞染上绿色,然后哇塞,眼睁睁看着绿色慢慢扩散到周围细胞呢!
2. 电生理记录法也很不错呀!就好像给细胞装上了“窃听器”,偷听它们之间的电信号交流呢!你想想,像不像是在听细胞们悄悄“讲悄悄话”?比如记录神经元之间的电信号传递,那可真是太有意思啦!
3. 钙离子成像法哟!看着钙离子在细胞里的变化,就像是看着细胞们的“信号灯”闪烁呢!这难道不让人兴奋吗?就好比看着一群小精灵通过钙离子传递信息呢!
4. 蛋白质检测法呀!这就像是在追查细胞间的“秘密信件”呢,找那些传递信息的蛋白质,酷不酷?就像发现了细胞间传递的特殊“密码”一样呀!比如检测特定的信号蛋白在细胞间的变化。
5. 基因报告法呢!相当于给细胞装了个“小喇叭”,一旦有通讯就会“广播”出来呀!是不是超级厉害?就像看着舞台上的演员,一有动作灯光就会有反应一样!
6. 细胞共培养法嘛!把不同的细胞放在一起,看它们怎么互动,这就像是让不同性格的人聚在一起,会产生各种奇妙的反应呀!比如说观察两种细胞在共培养时的相互影响,真的太让人期待啦!
我觉得这些方法都各有各的奇妙之处,都能让我们更好地了解细胞间通讯这个神秘又有趣的世界呀!。
细胞信号传递和通讯网络
组织器官的形成
通过细胞间信号传递调控细胞间的相 互作用和排列组合,形成具有特定结 构和功能的组织器官。
06
细胞信号传递和通讯网络的研究 展望
研究现状与挑战
研究现状
目前,细胞信号传递和通讯网络的研究已经深入到分子水平,揭示了多种信号分 子的作用机制和细胞通讯网络的复杂结构。
挑战
然而,由于细胞信号传递和通讯网络的复杂性和动态性,目前仍存在许多未知领 域和难题,如信号通路的交叉调控、细胞通讯的时空特异性等。
细胞之间通过胞间连接(如紧密 连接、缝隙连接等)直接传递信 号分子,以调节通讯网络。
通讯网络与细胞命运的决定
01
信号通路与基因表达的调控
信号通路能够调控基因的表达,从而影响细胞的增殖、分化、凋亡等命
运。
02
信号整合与细胞决策
细胞通过整合来自不同信号通路的信号,作出相应的细胞决策,如细胞
周期进程、细胞迁移等。
通过信号传递调控免疫细胞的基因表达和表观遗传修饰,形成免疫 记忆,实现再次免疫应答。
在发育生物学中的应用
细胞命运的决定
细胞信号传递参与调控细胞的增殖、 分化和凋亡等过程,决定细胞的命运 。
胚胎发育的调控
细胞信号传递在胚胎发育过程中发挥 重要作用,参与调控胚胎的形态发生 、器官形成和生长发育等过程。
未来研究方向与趋势
研究方向
未来,研究将更加注重细胞信号传递 和通讯网络的系统性、整体性和动态 性,探索信号通路之间的相互作用和 网络调控机制。
趋势
同时,随着新技术和新方法的不断发 展,如单细胞测序、高通量筛选、生 物信息学等,将为细胞信号传递和通 讯网络的研究提供更加精确和高效的 手段。
对生物医学领域的影响与意义
细胞通讯系统:五大分子信号通路
核内启动目的基因的表达。这项研究表明,细胞 能够通过动态调节Fu二聚化及其激酶活性而感应 不同水平的Hh信号。另外也提示了Hh信号通路 成员如何通过磷酸化影响他们的活
性与Ci的细胞核定位,从而启动不同的下游基因 表达。[详细] NF-κB通路灭活机制新进展 NF-κB信号通路的快速激活对机体应对微生物入 侵是十分必要的,但其
异引起,所以我们对于Wnt细胞信号转导通路与 肺癌有莫大关系也非常惊讶。”论文通讯作者琼 马萨格博士表示。[详细] 我国科学家在Hedgehog信号通路传递研究方
向取得新进展 CellResearch在线发表了中科院上海生命科学研 究院生化与细胞所赵允和张雷研究组在研究 Hedgehog信号通路传递方面的新进展。通过研 究揭
家族的转录因子,参与调节与机体免疫、炎症反 应、细胞分化有关的基因转录。哺乳动物细胞中 有五种NF-κB/Rel都具有Rel同源区,能形成同或 异二聚体,启动不同的基
因转录。静息状态下,NF-κB二聚体与抑制蛋白 IκB结合成三聚体而被隐蔽于细胞质,胞外刺激 可激活IκB的泛素化降解途径,而使NF–κB二聚 体进入胞核,调节基因转
录。 Notch信号调节乳腺干细胞 科学家发现了老鼠乳腺干细胞(MaSC)及其祖 细胞群落,而这些发现大大促进了对于干细胞世 系分化基因控制的研究。来自澳大利亚
的Bouras等科学家发表文章称,他们发现了 Notch信号途径在调控乳房干细胞功能和乳房上 皮层级当中所发挥的作用。 Notch是一种跨膜的受体,它们广泛存在于
然而,机体对IKK的负性调节过程至今仍不清楚, 影响我们对一些重要疾病发生机制的认识。[详细] cAMP/PKA信号对神经病靶酯酶的调节作用 中国科学院动物研
究所伍一军研究组的科研人员证实,虽然cAMP 不能改变外源性NTE在细胞中的活性和蛋白表达 水平;但增加cAMP可以增加细胞中内源性NTE 酶活性,同时,NTE蛋白表
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细 胞 生 物 学
第二节
•
胞内受体介导的信号传导
• 细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白。 细胞内受体通常有3个不同的结构域,一个是与配体(激素)结合的位点,位于C 末端,一个是与DNA或抑制蛋白结合的结构域, 另一个是激活基因转录的N端 结构域。在没有与配体结合时,则由抑制蛋白抑制了受体与DNA的结合,若是有 相应的配体,则释放出抑制蛋白 。 • 细胞内受体与抑制性蛋白(如Hsp90)结合形成复合物,处于非活化状态。配
•
2.水溶性信号分子(如神经递质)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,所以这类信 号分子又称为第一信使(primary messenger)。(一般
将细胞外的信号分子称第一信使)
• 第二信使(secondary messenger):第一信使与受体作
用后在细胞内最早产生的信号分子。主要有:cAMP、
(二)膜表面分子接触通讯
• 即细胞识别(cell recognition)。如:精子和卵
子之间的识别,T与B淋巴细胞间的识别。
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(三)化学通讯
• 细胞分泌一些化学物质(如激素)至细胞外,作为信号 分子作用于靶细胞,调节其功能,可分为4类。
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• 内分泌(endocrine):内分泌激素随血液循环输至全身,
酸残基上,使蛋白质磷酸化。分为5类,其中了解较多的是蛋白酪氨酸激酶、 蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶。 • 作用: – 通过磷酸化调节蛋白质的活性; – 通过蛋白质的逐级磷酸化,使信号逐级放大,引起细胞反应。
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五、胞间通信的主要类型 • 三种主要方式: 细胞间隙连接、 膜表面分子接触 通讯、化学通讯。
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Chemical synapse
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Acetylcholine receptor
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Three conformation of the acetylcholine rHale Waihona Puke ceptor细 胞 生 物 学
Ion-channel linked receptors in neurotransmission
• G蛋白耦联型受体:7次跨膜蛋白,胞外结构域识别信号分
子,胞内结构域与G蛋白耦联,调节相关酶活性,在细胞 内产生第二信使。 • 类型:①多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体,② 味觉、视觉和嗅觉感受器。
• 相关信号途径:cAMP途径、磷脂酰肌醇途径。
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GTP-binding regulatory protein
分子称为受体( receptor),信号分子则被称为配
体(ligand)。
• 受体:能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子物质,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。 细
• 受体的特征:①特异性;②饱和性;③高度的亲和力。
胞 生 物 学
• 信号分子识别并结合的受体通常位于细胞质膜或细胞内, 所以有两类受体: • 表面受体(surface receptor) • 于细胞质膜上的称为表面受体(surface receptor) • 细胞内受体(intracellular receptor) • 位于胞质溶胶、核基质中的受体称为细胞内受体
•
细 体(如皮质醇)与受体结合,导致抑制性蛋白从复合物上解离下来,从而受体 胞 通过暴露它的DNA结合位点而被激活。 生 物 受体结合的DNA序列是受体依赖的转录增强子。 学
Intracellular receptors (Steroid hormone receptors )
(A)细胞内受体蛋白作用模型; (B)几种胞内受体蛋白超家族成员
cGMP、IP3(三磷酸肌醇)、DG(二酰基甘油) 细 胞 生 物 学
•
•
Ca2+作为磷脂酰肌醇信号通路的第三信使
第二信使的作用:信号转换、信号放大。
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三、受体(receptor)和配体(ligand)
• 细胞通讯中,由信号传导细胞送出的信号分子必须
被靶细胞接收才能触发靶细胞的应答,接收信息的
• 特点 • 受体/离子通道复合体,四次/六次跨膜蛋白:受体本身为离子通道,即配
体门通道(ligand-gated channel)。
• 跨膜信号转导无需中间步骤
• 主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞,其信号分子为神经递质。
• 有选择性:配体的特异性选择和运输离子的选择性
• 阳离子通道,如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体; • 阴离子通道,如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受体。
Guanylate cyclase
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Regulation of contractility of arterial smooth muscle by NO and cGMP
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• 1998年R.Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导
第七章 细胞通信
CELL COMMUNICATION
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掌握的内容
• 细胞通讯的基本特点
– 信号分子的特点和性质 – 受体的类型 – 信号分子与受体的相互作用
• G蛋白偶联受体的信号转导
G蛋白的结构,循环机制 PKA系统 PKC系统 两个系统的组成,信号转导的机理,第二信使的产生,信号 细 的放大和信号的解除 胞 • 酶连受体信号转导系统 生 受体酪氨酸激酶/Ras蛋白信号通路 物 学 – – – –
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(一)cAMP信号途径
• 通过调节cAMP的浓度,将细胞外 信号转变为细胞内信号。 • 主要组分: • ①激活型受体(Rs)或抑制型受 体(Ri); • ②活化型调节蛋白(Gs)或抑制 型调节蛋白(Gi); 细 胞 生 G-protein linked receptor 物 学
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糖皮质激素受体激活
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二、NO
• NO可快速扩散透过细胞膜,作用于邻近细胞。
• 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞,NO的生成由一
氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)催化,以L
精氨酸为底物,以NADPH作为电子供体,生成NO和L瓜氨酸。
• 分子开关是细胞内信号传递中的蛋白质,通过激活机制和失活机制来 对信号传递的级联反应进行精确控制。细胞内信号传递蛋白质(开关 蛋白)可分为两类:一类开关蛋白的活性由激酶使之磷酸化而开启, 由磷酸酶 使之去磷酸化而关闭;另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白 组成,结合GTP而活化,结合GDP而失活。
• 蛋白激酶是一类磷酸转移酶,能将 ATP 的 γ 磷酸基转移到底物特定的氨基
第一节
基本概念
• 生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整
的自然的信息处理系统。一方面生物信息系统的存在
使有机体得以适应其内外部环境的变化,维持个体的 生存;另一方面核酸和蛋白质信息在不同世代间传递 细 维持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不同时 胞 空传递的现象,生命的进化实质上就是信息系统的进 生 物 化。 学
• 信号转导(signal transduction): 指外界信号(如
细 光、电、化学分子)作用于细胞表面受体,引起胞内信 胞 使的浓度变化,进而导致细胞应答反应的一系列过程。 生 物 学
二、细胞信号分子
• 种类:短肽、蛋白质、气体分子(NO、CO)、氨基酸、
核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。 • 特点:①特异性;②高效性;③可被灭活。 • 分类:1.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。 细 胞 生 物 学
• NO没有专门的储存及释放调节机制,靶细胞上NO的多少直 接与NO的合成有关。 细 胞 生 物 学
• NO的作用机理:
• 乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合酶
→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶→cGMP→血管平滑肌细
胞的Ca2+离子浓度下降→平滑肌舒张→血管扩张、血流通
畅。
• 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史,其作用机理是在体 内转化为NO,可舒张血管,减轻心脏负荷和心肌的需氧量。 细 胞 生 物 学
and
The other is cellsurface receptors:
离子通道偶联受体(ionchannel linked receptor)、 G-蛋白偶联受体(G-protein linked receptor)、酶联受 体(enzyme-linked receptor)
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机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott
Louis J. Ignarro
Ferid Murad
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第三节
膜表面受体介导的信号转导
• 膜表面受体主要有三类:
– ①离子通道型受体(ion-channel-linked receptor);
– ②G蛋白偶联型受体(G-protein-linked receptor); – ③酶偶联的受体(enzyme-linked receptor)。
(intracellular receptor)。
细 • 表面受体主要是同大的信号分子或小的亲水性的信号分子 胞 作用,传递信息。而细胞内受体主要是同脂溶性的小信号 生 物 分子作用 学
Receptors include two classes: glycoproteins
One is the receptors within cells: steroid hormones