细胞的跨膜信号转导ppt课件

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细胞的跨膜信号传导

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（二）由膜的特异性受体蛋白、Ｇ蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导系统 1.激素结合膜上[G蛋白耦联]受体 →α亚单位结合GTP→G蛋白(+) 2.Ｇ蛋白(+)→(膜效应器酶)腺苷酸环化酶(+) 3. ↓(细胞内) ATP →cAMP↑(第二信使)
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Ｇ蛋白耦联受体也称促代谢性受体，效应器酶除腺苷酸环化酶外，还有磷脂酶Ｃ；第二信使除cAMP外还有IP3（三磷酸肌醇）、DG（二酰甘油）、钙离子等
细胞的跨膜信号转导功能
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目录
• 一、跨膜信号转导的概念和特征 • 二、几种主要的跨膜信号转导方式
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一、跨膜信号转导的概念和特征
（一）概念：各类刺激信号通过改变靶细胞膜上的蛋白质构型，从而引起靶细胞功能改变的过程。这一过程也可理解为跨膜信号传递。
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（二）跨膜信号转导的特征：
1.各类刺激信号只改变膜结构中一种或数种蛋白质分子结构，从而将细胞外的信息转变成细胞内的信息，这一信息引发细胞功能变化。 2.体内需要转导的信号数，接受信号的靶细胞种类以及引发的功能变化都是多样的，但它们的转导过程仅限少数途径。
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(三) 由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导
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肽类激素结合膜受体蛋白膜外肽段细胞因子膜内肽段激活激活的膜内肽段有磷酸激酶活性： (1)使肽段中酪氨酸残基磷酸化 (2)使胞内蛋白质酪氨酸残基磷酸化

3.3 细胞的跨膜信号转导

2）磷脂酶C（PLC）
如：胰岛素、催产素、催乳素 H+R→HR ↓GLeabharlann Baidu白磷脂酶C（PLC）活化 ↓
磷脂酰二磷酸肌醇PIP2 →DG+IP3 ↓↓
活化PKC Ca2+（第二信使） IP3（三磷酸肌醇）：促使内质网中Ca2+释放入胞浆，并使
细胞外Ca 2 +内流， Ca2+与CaM（钙调蛋白）结合，激活蛋白激酶，促进蛋白质磷酸化。 DG（二酰甘油）：特异性激活蛋白激酶C。
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（二）电压门控通道
1、开放与关闭：由膜电位决定，即通道存在一些对膜电位改变敏感的结构域或基团，后者诱发通道分子功能状态改变，改变相应的离子跨膜扩散→细胞生物电活动改变。电压门控钠通道：α、β1、β2三个亚单位组成，α亚单位是形成孔道的亚单位。
化学信号的功能蛋白质. G蛋白耦联受体：一条α 螺旋7次穿膜的多肽链组成，胞
外段为N端，胞内段为C端。 (二）G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）
细胞膜内侧，由α、β、γ 亚单位组成 α-具有ATP酶活性，并有与GTP/GDP结合的位点 u 失活：α亚单位与 β和 γ亚单位结合，并与GDP结合 u 激活：受体与α亚单位结合， α与 β和 γ亚单位分离，

细胞信号转导PPT课件

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（一）信号分子（二）受体（三）第二信使与分子开关
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大多数外界化学信号分子不具有生物学功能，它们不能代谢成为有用的产物，本身不直接诱导任何细胞活性，也不具有酶的活性。它们唯一的功能是与受体结合，改变受体的性质，通知细胞在环境中存在一种特殊的信号或刺激因素。
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。
气体性信号分子(NO) ：是迄今为止发现的第一个气体信号分子，它能直接进入细胞直接激活效应酶，是近年来出现的“明星分子”。
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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。当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转换为胞内物理或化学的信号，以启动一系过程，最终表现出生物学效应。
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细胞内受体位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子。
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细胞表面受体主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子或膜结合型信号分子。
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此类受体主要存在于可兴奋细胞中。它本身既有信号结合位点，又是离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。
4、细胞应答反应； 5、细胞反应的终止。

G蛋白与跨膜信号转导课件

与膜受体耦合的异源三聚体G蛋白（heterotrimeric GTP binding proteins）
通常所指的G蛋白是异源三聚体G蛋白，由 αβγ三种亚基构成。
存在于不同的细胞部位，称为“小G蛋白”（small GTP-binding proteins）
特点：分子量小（20～ 30kDa），且都是单体
用,所以又称为耦联蛋白或信号转换蛋白。
广义的G蛋白（G－binding proteins）是指所有能与GTP/GDP结合的蛋白质，它们中有的可能与细胞信号转导无直接关系，如蛋白质合成中的伸长因子
（elongation factor）。
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1．1 G蛋白的概念
在细胞信号转导过程中扮演重要角色的G蛋白主要有两类：
1.刺激性G蛋白（stimulately G protein, Gs） 2.抑制性G蛋白（inhibitory G protein, Gi） 3.视觉细胞中传递光信号的转导素（transducin, Gt）
植物中相关的资料相对较少，拟南芥中Gα有1种， β 有1
种， γ 有2种。
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2. G蛋白信号转导途径
异源三聚体G蛋白在结构上没有跨膜蛋白的特点，但是它们能够固定于细胞膜内侧，主要是通过对其亚基上氨基酸残基的酯化修饰作用（lipid modification），例如，一些α亚基上的肉豆蔻酰基化（myristoylation）作用， γ亚基上的某些氨基酸残基的异戊二烯化作用（prenylation）。

细胞的跨膜信号转导

1、跨膜信号转导或跨膜信号传递的共性

各种外界信号（物理、生物、化学等信号）

膜蛋白构型变化

信号传递到膜内

靶细胞功能变化（如电变化）

2、跨膜信号转导的方式有3种：①离子通道介导

②G蛋白耦联介导

③酶耦联受体介导

3、受体

定义：能与激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并引起其功能的改变的生物大分子

分类：部位——胞膜、胞浆、胞核受体配基——胆碱能、肾上腺素能、多巴胺能受体结构——离子通道、G蛋白、酶、转录调控受体

特征: ①高度特异性②饱和性③竞争抑制④亲和力⑤可逆性⑥高效性

功能：①识别与结合

②传递信息一、由离子通道介导的跨膜信号传导

（一）、化学门控通道——配体门控通道定义：当膜外特定的化学信号（配体）与膜上的受体结合后通道就开放，因而称为化学门控通道或配体门控通道，也称为通道型受体分布：神经元突触后膜，肌细胞终板膜受体—化学信号结合位点- 促离子型受体转到

途径：

化学信号膜通道蛋白

\ / 通道蛋白变构J 通道开放J

离子异化扩散

完成跨膜信号传导

产生效应

二）、电压门控通道分布在除突触后膜和终板膜以外的细胞膜三）、机械门控通道定义：感受机械刺激引发细胞功能改变的通道结构、由G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导

1、 G 蛋白耦联受体是一种与细胞内侧 G 蛋白的激活有关的独立受体蛋白质分子

2、 G 蛋白是鸟苷酸结合蛋白： G 蛋白未被激活时，他与一个分子的

GDP 吉合，G 蛋白的

激活很短暂

3、 G 蛋白效应器，：催化生成第二信使的酶和离子通道

4、蛋白激酶：丝氨酸/苏氨酸激酶可是底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，

跨膜信号转导(2013-5)

第二信使（Second messenger）
第二信使：是细胞外信号分子作用于细胞受体后在细胞内产生的信号分子，其作用是将细胞第一信使携带的信息“转达”给胞内靶蛋白。 Second messenger: Substances that serve as a direct relay from the plasma membrane to the biochemical machinery inside the cell.
G-蛋白的效应器蛋白
Effector proteins
(a) 腺苷酸环化酶 adenylyl cyclase .
(b) 鸟苷酸环化酶 guanylyl cyclase (c)
磷脂酶C
phospholipase C
(d) 离子通道 ion channel
G蛋白偶联受体介导的信号转导途径之一
cAMP-蛋白激酶A 途径
受体相关信号转导异常

指受体的数量、结构或调节功能改变，使其不能正确介导信息分子信号的病理过程。原发性受体信号转导异常。如家族性肾性尿崩症是ADH受体基因突变导致 ADH受体合成减少或结构异常，使ADH对肾小管和集合管上皮细胞的刺激作用减弱或上皮细胞膜对ADH的反应性降低，对水的重吸收降低，引起尿崩症。
G-蛋白及两种构象

G蛋白可偶联受体与效应器（酶或离子通道）。

细胞的跨膜信号转导

鸟苷酸环化酶受体（（二）鸟苷酸环化酶受体（guanylyl cyclase receptor）） • 可激活可激活GC－cGMP－PKG －－ • 心房钠尿肽（atrial natriuretic peptide, ANP）心房钠尿肽（）
信号网络（signaling network ）
4. 第二信使（second messenger）第二信使（） • 指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）细胞膜后产生的细胞内信号分子。细胞膜后产生的细胞内信号分子。 • 较重要的第二信使有：环一磷酸腺苷（cyclic adenosine 较重要的第二信使有：环一磷酸腺苷（ monophosphate, cAMP ）、三磷酸肌醇（inositol ）、三磷酸肌醇三磷酸肌醇（ triphosphate, IP3）、二酰甘油（diacylglycerol, DG）、环）、二酰甘油）、环）、二酰甘油（）、一磷酸鸟苷（一磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate, cGMP））
2. G蛋白（ guanine nucleotide-binding protein，蛋白（蛋白， or G protein）） • • 个亚单位形成的异源三聚体蛋白。由α、β、γ 3个亚单位形成的异源三聚体蛋白。个亚单位形成的异源三聚体蛋白根据α亚单位基因序列的同源性可分为根据α亚单位基因序列的同源性可分为 Gs家族、 Gi家族、Gq家族和G12家族。家族、家族、家族和家族。 • 分子开关（分子开关（molecular switch））激活时结合GTP，失活时结合GDP 激活时结合，失活时结合

第三章细胞的跨膜信号转导

➢ Activation: 非活化的G蛋白在膜内是与受体分离的，其a亚单位与
GDP相结合。当配体与受体结合后，受体和G蛋白结合，并使之激活；激活的G蛋白a亚单位对GTP具有高度亲和力，与GTP结合后，解离出 GDP。a亚单位与GTP的结合使三聚体G蛋白分成两部分，即a-GTP复合物和b-g二聚体，两部分均可进一步激活它们的靶蛋白。
2012-2
Second messengers
cAMP NO
cGMP Ca2+
IP3
DG
Others
第二信使是细胞外信号分子作用于细胞膜后产生
的细胞内信号分子，它们的作用是将细胞外信号分子作用于细胞膜的信息“传达”给胞内的靶蛋白，包括各种蛋白激酶和离子通道。
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Protein kinases
酪氨酸激酶的受体除外），不需要G蛋白和第二信使的参与，受体本身也没有通道结构，而是催化受体自身或其他靶蛋白磷酸化或脱磷酸化，从而影响细胞的功能。
配体：生长因子，胰岛素，白细胞介素等
2012-2
（一）酪氨酸激酶受体介导的跨膜信号转导
酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor）分类： ✓ 具有酪氨酸激酶活性的受体：受体蛋白本身具有酪氨酸激酶的活性。 ✓ 结合酪氨酸激酶的受体：受体本身没有酶的活性，但当它被配体激活时，
蛋白激酶（protein kinase）可分为两大类： ➢ 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threonine kinase）：

第九章-细胞信号转导(共53张PPT)

细胞表面受体（cell-surface receptor）：位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激
素、神经递质和生长因子等）或膜结合型信号分子（如细胞表面抗原和细胞表面黏着分子等）。
细胞表面受体按其功能分为3大家族：
（1）离子通道偶联受体（ion channel-coupled receptor）：受体-
胞-细胞黏着和细胞-细胞外基质黏着；（3）动物细胞间通过间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝，通过
交换小分子实现通讯。
不同的细胞通讯方式
A：内分泌 B：旁分泌 C：化学突触通讯 D：自分泌 E：细胞间接触依
赖性通讯
通过胞外信号所介导的细胞通讯通常包括如下6个步骤：
①信号细胞合成并释放信号分子（配体）； ②转运信号分子至靶细胞； ③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并导致受体被激活； ④活化的受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径； ⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变； ⑥解除信号并导致细胞反应终止。
二、信号分子与受体
（一）信号分子（二）受体（三）第二信使与分子开关
（一）信号分子
信号分子（signal molecule）：指细胞的信息载体，种类繁多，包括化学信号（① 各类激素、② 神经递质和③ 局部介质等）和物理信号（声、光、电和温度等）。
激素（hormone）：是内分泌细胞合成的化学信号分子，它们经血液循环被送到体内各个部位作用于靶细胞。

细胞的跨膜信号转导

跨膜信号转导的几种主要途径
• 化学门控离子通道
1.是一种快速的跨膜信号转导方式
2.化学门控通道有被称为促离子型受体
3.是一种较为重要的跨膜信号转导形式
• 电压门控通道和机械门控通道
事实上是接受电信号和机械信号的受体。
G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导
• 是最为普遍的信号转导途径 • 是细胞信号转导研究中的重要里程碑 1. 1957年Sutherland通过研究激素引起肝糖原分解提出第二信使学说，获得了1971年Nobel Prize. 2.美国Gilman和Rodbell因发现G蛋白获得1994年 Nobel Prize. 3. Fuechgott, Murad, Ignarro因发现NO获得1998 年Nobel Prize. 4. 美国的Bishop 和Varmus因发现即刻早基因获得 1989年Nobel Prize. • 细胞信号转导过程关键信号分子的发现是人类揭示生命奥秘的重大事件。
细胞的跨膜信号转导
Transmembrane signal transduction
细胞信号转导的概念和一般特性
• 细胞信号转导（cellular signal transduction) • 细胞外的化学信号是细胞最常感受到的刺激信号 • 跨膜信号转导有三个共同特征 1.细胞外信号作用于受体会引起细胞内一系列信号分子的顺序激活，引发细胞功能改变。 2.不同细胞的跨膜信号转导都是通过少数几类转导途径实现。 3.快莫信号转导具有信号放大作用。

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细胞的跨膜信号传导

3.3 细胞的跨膜信号转导

细胞信号转导PPT课件

G蛋白与跨膜信号转导课件

细胞的跨膜信号转导

跨膜信号转导(2013-5)

细胞的跨膜信号转导

第三章 细胞的跨膜信号转导

第九章-细胞信号转导(共53张PPT)

细胞的跨膜信号转导

第三章细胞的跨膜信号转导