细胞信号转导PPT课件
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精品医学课件-细胞信号转导
游的蛋白激酶，通过多种途径逐级磷酸化细胞内某 些蛋白，进一步影响相关基因的表达。
52
53
多种途径逐 级磷酸化
54
2. JAK-STAT途径
• 配体：干扰素、白介素等细胞因子 • 受体：酪氨酸蛋白激酶型受体 • 效应蛋白及其作用：胞质PTK（非受体型的PTK），如JAK
（Janus kinase）。活化的JAK激活其底物信号转导子和转 录激活子（signal transducer and activator of transcription， STAT），STAT激活一系列后续蛋白质，调节基因表达。
• 两种形式：载体介导和通道介导
10
（二）主动转运（active transport）
1. 原发性主动转运
• ATP直接供能 • Na+-K+泵，ATP酶活性
11
2. 继发性主动转运或协同转运
• ATP间接供能 • Na+依赖式转运体蛋白
12
（三）胞吐与胞吞式转运
• 胞吐：通过一个耗能过程将细胞内物质分泌到细 胞外的过程。（固有性胞吐、调节性胞吐）
虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着， 但是它们与我们的日常生活息息相关， 如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无 法生存下去。如果没有视紫质，我们将 看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们 将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受 体，我们将无法调节血糖；如果没有毒 蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度 限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺 受体，我们甚至无法感受幸福……
15
（三）化学通讯
• 间接通讯方式：信 号分子→靶细胞
• 分3类：
1. 内分泌（endocrine） --血液循环 2. 旁分泌（paracrine） --扩散作用 3. 自分泌（autocrine） --同类或同一细胞 （常见于癌变细胞）
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多种途径逐 级磷酸化
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2. JAK-STAT途径
• 配体：干扰素、白介素等细胞因子 • 受体：酪氨酸蛋白激酶型受体 • 效应蛋白及其作用：胞质PTK（非受体型的PTK），如JAK
（Janus kinase）。活化的JAK激活其底物信号转导子和转 录激活子（signal transducer and activator of transcription， STAT），STAT激活一系列后续蛋白质，调节基因表达。
• 两种形式：载体介导和通道介导
10
（二）主动转运（active transport）
1. 原发性主动转运
• ATP直接供能 • Na+-K+泵，ATP酶活性
11
2. 继发性主动转运或协同转运
• ATP间接供能 • Na+依赖式转运体蛋白
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（三）胞吐与胞吞式转运
• 胞吐：通过一个耗能过程将细胞内物质分泌到细 胞外的过程。（固有性胞吐、调节性胞吐）
虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着， 但是它们与我们的日常生活息息相关， 如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无 法生存下去。如果没有视紫质，我们将 看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们 将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受 体，我们将无法调节血糖；如果没有毒 蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度 限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺 受体，我们甚至无法感受幸福……
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（三）化学通讯
• 间接通讯方式：信 号分子→靶细胞
• 分3类：
1. 内分泌（endocrine） --血液循环 2. 旁分泌（paracrine） --扩散作用 3. 自分泌（autocrine） --同类或同一细胞 （常见于癌变细胞）
细胞信号转导 ppt课件
• Born: 29 January 1947, Seattle, WA, USA
• Affiliation at the time of the award: Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA, USA
18
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 to them:
②激活的视蛋白与无活性 的Gt-GDP结合并介导GDP
被GTP置换。
③Gt三聚体蛋白解离形成 游离的GT，通过与cGMP
磷酸二酯酶（PDE）抑制 性 亚基结合导致PDE活化。
④ 亚基与催化性 和
亚基分离。
⑤由于抑制的解除，cGMP 转换成GMP。
⑥cGMP水平降低导致 GMP-门控阳离子通道的关 闭，膜瞬间超级化。
2. cAMP-PKA信号通路对真核细胞基因表达的 调控：
21
胞外
肝细胞质膜 激活性配体
肾上腺素 前列腺素E1
胰高血糖素
促肾上腺皮质激素
腺苷
抑制性配体
酶的活化
酶的抑制
基质
激活性激素受体
腺苷酸环化酶
抑制性激素受体
激活型G蛋白复合物
抑制型G蛋白复合物
the activation of Gs ＆ Gi protein-coupled systems
合的GDP被GTP取代，引 发三聚体Gi蛋白解离，使
激活的βγ复合物
细胞外
细胞质膜
胞质溶胶激活的α亚基 Nhomakorabea通道打开
打开的K+通道
K+ 激活的βγ复合物
G 亚 基得以释放，进而致
使心肌细胞质膜上相关的
• Affiliation at the time of the award: Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA, USA
18
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 to them:
②激活的视蛋白与无活性 的Gt-GDP结合并介导GDP
被GTP置换。
③Gt三聚体蛋白解离形成 游离的GT，通过与cGMP
磷酸二酯酶（PDE）抑制 性 亚基结合导致PDE活化。
④ 亚基与催化性 和
亚基分离。
⑤由于抑制的解除，cGMP 转换成GMP。
⑥cGMP水平降低导致 GMP-门控阳离子通道的关 闭，膜瞬间超级化。
2. cAMP-PKA信号通路对真核细胞基因表达的 调控：
21
胞外
肝细胞质膜 激活性配体
肾上腺素 前列腺素E1
胰高血糖素
促肾上腺皮质激素
腺苷
抑制性配体
酶的活化
酶的抑制
基质
激活性激素受体
腺苷酸环化酶
抑制性激素受体
激活型G蛋白复合物
抑制型G蛋白复合物
the activation of Gs ＆ Gi protein-coupled systems
合的GDP被GTP取代，引 发三聚体Gi蛋白解离，使
激活的βγ复合物
细胞外
细胞质膜
胞质溶胶激活的α亚基 Nhomakorabea通道打开
打开的K+通道
K+ 激活的βγ复合物
G 亚 基得以释放，进而致
使心肌细胞质膜上相关的
细胞生物学PPT第八章_细胞信号转导PPT课件
转录激活功能域
配体结合功能域
DNA-结合功能域
抑制性蛋 白
无活性的细胞核受体
辅激发蛋白
配体
受体结合序列
起始靶基因转录
精选PPT课件 激活的细胞核受体
20
胞内受体介导 的信号传递过 程
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21
甾类激素可以诱导原初反应和次级反应；即：
A：直接诱导少数特殊基因转录的原初反应阶段；
B：基因产物再活化其他基因，产生一种延迟的次级 反应。这种反应对激素原初作用起放大效应。
a亚基上GTP水解，使该亚基本
身失活，造成和靶蛋白解离
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29
失活的a-亚基与bg -复合体结合
无活性G-蛋白 无活性靶蛋白
精选PPT课件
30
激活G-蛋白的功能
1) 离子通道
2) 酶
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31
二、G-蛋白耦联受体介导的细胞信号通路 （一）以cAMP为第二信使的信号通路
1)腺苷酸 环化酶
第八章 细胞信号转导
细胞外信号分子 受体蛋白分子
细胞内信号分子
靶位蛋白
代谢类酶 基因调节蛋白 细胞骨架蛋白
代谢改变 基因表达 细胞形状
改变 精选或PP运T课动件改变
1
第一节 概述
一、细胞通讯
概念（P218)：生物体内C与C之间的联
络、识别以及信息传递，是指一个细胞发出的 信息通过介质传递到另一个细胞并与靶细胞相 应的受体相互作用，然后通过信号转导产生胞 内一系列生理生化反应，最终表现为细胞整体 的生物学效应的过程。
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32
2)环化 AMP 磷酸二酯酶
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33
3)蛋白激酶A
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
第十二章细胞信号转导ppt课件
➢ 激素(hormone)：内分泌细胞分泌 特点：低浓度、长距离、长时效、全身性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
细胞信号转导PPT演示课件
Department of Biochemistry & Molecular Biology
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
第五章 细胞信号转导 PPT课件
各种化学通讯方式
细胞信号转导的作用：
①调节代谢：通过对代谢相关酶活性的调节，控 制细胞的物质和能量代谢；
②实现细胞功能：如肌肉的收缩和舒张，腺体分 泌物的释放；
③调节细胞周期：使DNA复制相关的基因表达， 细胞进入分裂和增殖阶段；
④控制细胞分化：使基因有选择性地表达，细胞 不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞；
3.突触信号：神经递质（如乙酰胆碱）由突触前膜释放， 经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
4.自分泌（autocrine）：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。如：大肠癌细胞可自 分泌产生胃泌素，介导调节c-myc、c-fos和ras p21等癌 基因表达，从而促进癌细胞的增殖。
三、酶耦联型受体
这类受体本身具有激酶活性，如肽类生长因子 （EGF，PDGF，CSF等）受体；或者是本身没有酶活 性，但可以连接非受体酪氨酸激酶，如细胞因子受 体超家族。 这类受体的共同点是： ①通常为单次跨膜蛋白； ②接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号 转导。
三、酶耦联型受体
可分为：
一、信号分子：
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。
水溶性信号分子：如神经递质、细胞因子和水溶性 激素，不能穿过靶细胞膜，只能与膜受体结合，经 信号转换机制，通过胞内信使（如cAMP）或激活 膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶），引起细 胞的应答反应。
G蛋白耦联型受体
（一）cAMP信号途径
该信号通路根据G蛋白的性质不同又可以分为：Gs调节 模型和Gi调节模型；
1、Gs调节模型：
第12章 细胞信号转导(共63张PPT)
coupled receptor，GPCR）。
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
• NO的作用机制：
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
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
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
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
第5章 细胞信号转导 PPT课件
Ｃ
Ｃ
ＣＣ
Ｃ
细
Ｃ
Pi
Ｒ Ｅ
Ｂ
Pi
ＲＲ ＥＥ
Pi
ＢＢ
Ｒ Ｅ Pi
Ｂ
胞 核
DNA
ＣＲＥ
结构基因
蛋白质
2、PLCβ-IP/DG信号转导途径
血管紧张素II 受体通过PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转
（1）DG-PKC 途径
组成 胞外信息分子，G蛋白 磷脂酶C(phospholipase C, PLC) 甘油二脂(diacylglycerol, DAG) 三磷酸肌醇( inositol 1, 4, 5 triphosphate, IP3 ) 蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)
节功能。
磷酸化酶激酶ｂ ATP PKA
PPi 磷蛋白磷酸酶
肾上腺素 ＋受体
肾上腺素 ·受体复合物
磷酸化酶激酶ａ ATP
激活Ｇ蛋白
激活AC
ATP
cAMP
磷酸化酶ｂ
磷酸化酶ａ
PPi 磷蛋白磷酸酶
H2O
肾上腺素对糖原 代谢的影响
PKA
ATP
抑制物Ｉb 抑制物Ｉa
磷蛋白磷酸酶 PPi
胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号
丝 氨 酸
调节结构域
磷
脂
DAG Ca2+
酰
丝
氨
酸
催化结构域
底物
(2) PKC 的结构与生理功能
• 结构与分型：其氨基酸序列有四个保守区（C1、C2、C3、 C4 )和可变区（Ｖ），分为调节域和催化域。
调节域
C1：富含 Cys，DAG、TPA 结合部位 C2：Ca2+ 结合部位
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在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、cAMP、cGMP、 DAG、IP3等
目录
（一）环核苷酸 1. cAMP 的合成与分解
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC)
ATP AMP
cAMP
磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE)
目录
cAMP的作用，举例：调节PKA的活性
有些细胞间信息物质能对同种细胞或分 泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号 (autocrine signal)
例如 生长因子 肿瘤的形成
目录
目录
受体 Receptor
膜受体
胞内受体
Ligand 配体
目录
目录
受体：是细胞膜上或细胞内能特异识 别生物活性分子并与之结合的成分，其 化学本质是蛋白质，个别是糖脂
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
RC RC
PKA的激活Rຫໍສະໝຸດ CR C目录
PKA（丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶）
ATP
ADP
Thr Ser
-OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
目录
PKA的作用
⑴ 对代谢的调节作用
一氧化氮（NO）
+ O2
一氧化氮合酶 （NOS）
NADP+
NADPH+H+
+ NO
精氨酸
瓜氨酸
一氧化氮
NO, 可活化可溶性GC，并抑制 磷酸二酯酶活性，从而使细胞内 cGMP浓度升高。再通过cGMP依 赖的蛋白激酶G（PKG）发挥生理 功能
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
NO relaxes vascular smooth muscle
P384
目录
钙（三调）蛋. 白Ca（2+ calmodulin，CaM）可看作是细胞内Ca2+的受体
CaM+ Ca2+ Ca2+ -CaM dependent protein kinase (Ca2+ /CaM-PK)
目录
（四）气体信号
例如 * NO合酶（NOS）通过氧
化L-精氨酸的胍基而产 生NO *血红素单加氧酶氧化血红 素产生的CO
通过对效应蛋白的磷酸 化作用，实现其调节功能
不同细胞的cAMP信号途径的反应速度不同，在肌肉细胞1秒钟之内可 启动糖原降解为1-磷酸-葡萄糖，而抑制糖原的合成
Review：糖原合成与分解的调节 P105
关键酶
① 糖原合成：糖原合酶 ② 糖原分解：糖原磷酸化酶
* 它们的快速调节是典型的共价修饰调节 * 它们都以活性、无（低）活性二种形式存在
例如
胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
（三）又局称部旁分化泌学信介号质 (paracrine signal)
特点：
由体内某些普通细胞分泌 不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞 一般作用时间较短
例如：
生长因子、花生四烯酸及其衍生物（如前列腺素、白 三烯和血栓素）、组胺等
自分泌信号(autocrine signal)
目录
（一）神经递质
又称突触分泌信号 (synaptic signal)
特点:
由神经元细胞分泌 通过突触间隙到达下一个神经细胞 作用时间较短
例如:
乙酰胆碱、去甲肾上腺素等
（二） 内分泌激素
又称内分泌信号(endocrine signal)
特点
由特殊分化的内分泌细胞分泌 通过血液循环到达靶细胞 大多数作用时间较长
细胞信息转导
目录
概述
外界环境变化时 单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递 系统来传递信息，从而调控机体活动
目录
细胞通讯（cell communication）是体 内一部分细胞发出信号，另一部分细胞 （target cell）接收信号并将其转变为 细胞功能变化的过程
目录
第二节
细胞内信号转导分子
Intracellular Signal Molecules
目录
细胞内信息物质 (intracellular signal molecules)
定义 第一信号传导到细胞，刺激细胞产生的传递 细胞调控信号的化学物质
（一）第二信使(secondary messenger)
细胞针对外源信息所发生的细胞内生物 化学变化及效应的全过程称为信号转导 （signal transduction）
目录
主要内容
信息物质 受体 信息的传递途径
信息物质
按其作用距离或特点又可分为： 1.神经递质（突触分泌信号，synaptic signal） 2. 激素（内分泌信号，endocrine signal） 3.局部化学介质（旁分泌信号，paracrine signal ） 4.气体信号： NO、CO
受体的作用： 一是识别外源信号分子，即配体； 二是转换配体信号，使之成为细胞
内分子可识别的信号，并传递至其他 分子引起细胞应答
配体：能与受体呈特异性结合的生物 活性分子。 细胞间化学信号是一类最 常见的配体
目录
受体与配体结合的特点
• 高度专一性 • 高度亲和力 • 可饱和性 • 可逆性 • 特定的作用模式
，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而 相互转变。
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶
腺苷环化酶（有活性）
（无活性） ATP
cAMP
糖原的合成
PKA
(无活性)
PKA
(有活性)
糖原的分解
磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P
糖原合酶
糖原合酶-P
磷酸化酶b 磷酸化酶a-P
2 cGMP
鸟苷酸环化酶
受体饱和度（％）
配体－受体结合曲线
配体浓度
目录
无论是何种信息物质，在高等动物体内的作用方 式都具有网络调节特点
• 一种信号分子的作用始终会受到其他信号分子的影响，或抑制，或促 进
• 发出信号的细胞随时又受到其他细胞信号的调节
网络调节使得机体内信息物质的作用都具有一 定程度的冗余和代偿性，单一缺陷一般不会导 致对机体的严重损害
cGMP激活PKG示意图
Protein Kinase G 蛋白激酶G (PKG)
目录
（三） DAG，IP3 磷脂酶C （ PLC ）
PLC
PIP2 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸
IP3 三磷酸肌醇
DAG 二脂酰甘油
目录
DAG，IP3的功能
IP3 ：与内质网和肌质网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
目录
（一）环核苷酸 1. cAMP 的合成与分解
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC)
ATP AMP
cAMP
磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE)
目录
cAMP的作用，举例：调节PKA的活性
有些细胞间信息物质能对同种细胞或分 泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号 (autocrine signal)
例如 生长因子 肿瘤的形成
目录
目录
受体 Receptor
膜受体
胞内受体
Ligand 配体
目录
目录
受体：是细胞膜上或细胞内能特异识 别生物活性分子并与之结合的成分，其 化学本质是蛋白质，个别是糖脂
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
RC RC
PKA的激活Rຫໍສະໝຸດ CR C目录
PKA（丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶）
ATP
ADP
Thr Ser
-OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
目录
PKA的作用
⑴ 对代谢的调节作用
一氧化氮（NO）
+ O2
一氧化氮合酶 （NOS）
NADP+
NADPH+H+
+ NO
精氨酸
瓜氨酸
一氧化氮
NO, 可活化可溶性GC，并抑制 磷酸二酯酶活性，从而使细胞内 cGMP浓度升高。再通过cGMP依 赖的蛋白激酶G（PKG）发挥生理 功能
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
NO relaxes vascular smooth muscle
P384
目录
钙（三调）蛋. 白Ca（2+ calmodulin，CaM）可看作是细胞内Ca2+的受体
CaM+ Ca2+ Ca2+ -CaM dependent protein kinase (Ca2+ /CaM-PK)
目录
（四）气体信号
例如 * NO合酶（NOS）通过氧
化L-精氨酸的胍基而产 生NO *血红素单加氧酶氧化血红 素产生的CO
通过对效应蛋白的磷酸 化作用，实现其调节功能
不同细胞的cAMP信号途径的反应速度不同，在肌肉细胞1秒钟之内可 启动糖原降解为1-磷酸-葡萄糖，而抑制糖原的合成
Review：糖原合成与分解的调节 P105
关键酶
① 糖原合成：糖原合酶 ② 糖原分解：糖原磷酸化酶
* 它们的快速调节是典型的共价修饰调节 * 它们都以活性、无（低）活性二种形式存在
例如
胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
（三）又局称部旁分化泌学信介号质 (paracrine signal)
特点：
由体内某些普通细胞分泌 不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞 一般作用时间较短
例如：
生长因子、花生四烯酸及其衍生物（如前列腺素、白 三烯和血栓素）、组胺等
自分泌信号(autocrine signal)
目录
（一）神经递质
又称突触分泌信号 (synaptic signal)
特点:
由神经元细胞分泌 通过突触间隙到达下一个神经细胞 作用时间较短
例如:
乙酰胆碱、去甲肾上腺素等
（二） 内分泌激素
又称内分泌信号(endocrine signal)
特点
由特殊分化的内分泌细胞分泌 通过血液循环到达靶细胞 大多数作用时间较长
细胞信息转导
目录
概述
外界环境变化时 单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递 系统来传递信息，从而调控机体活动
目录
细胞通讯（cell communication）是体 内一部分细胞发出信号，另一部分细胞 （target cell）接收信号并将其转变为 细胞功能变化的过程
目录
第二节
细胞内信号转导分子
Intracellular Signal Molecules
目录
细胞内信息物质 (intracellular signal molecules)
定义 第一信号传导到细胞，刺激细胞产生的传递 细胞调控信号的化学物质
（一）第二信使(secondary messenger)
细胞针对外源信息所发生的细胞内生物 化学变化及效应的全过程称为信号转导 （signal transduction）
目录
主要内容
信息物质 受体 信息的传递途径
信息物质
按其作用距离或特点又可分为： 1.神经递质（突触分泌信号，synaptic signal） 2. 激素（内分泌信号，endocrine signal） 3.局部化学介质（旁分泌信号，paracrine signal ） 4.气体信号： NO、CO
受体的作用： 一是识别外源信号分子，即配体； 二是转换配体信号，使之成为细胞
内分子可识别的信号，并传递至其他 分子引起细胞应答
配体：能与受体呈特异性结合的生物 活性分子。 细胞间化学信号是一类最 常见的配体
目录
受体与配体结合的特点
• 高度专一性 • 高度亲和力 • 可饱和性 • 可逆性 • 特定的作用模式
，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而 相互转变。
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶
腺苷环化酶（有活性）
（无活性） ATP
cAMP
糖原的合成
PKA
(无活性)
PKA
(有活性)
糖原的分解
磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P
糖原合酶
糖原合酶-P
磷酸化酶b 磷酸化酶a-P
2 cGMP
鸟苷酸环化酶
受体饱和度（％）
配体－受体结合曲线
配体浓度
目录
无论是何种信息物质，在高等动物体内的作用方 式都具有网络调节特点
• 一种信号分子的作用始终会受到其他信号分子的影响，或抑制，或促 进
• 发出信号的细胞随时又受到其他细胞信号的调节
网络调节使得机体内信息物质的作用都具有一 定程度的冗余和代偿性，单一缺陷一般不会导 致对机体的严重损害
cGMP激活PKG示意图
Protein Kinase G 蛋白激酶G (PKG)
目录
（三） DAG，IP3 磷脂酶C （ PLC ）
PLC
PIP2 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸
IP3 三磷酸肌醇
DAG 二脂酰甘油
目录
DAG，IP3的功能
IP3 ：与内质网和肌质网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )