动物生理学细胞的跨膜信号转导

内环境中的各种化学因子到达靶细胞的方式有4种：
①远距离分泌：内分泌腺分泌的激素或其它体液性调节因子经血液循环运输 达到靶细胞的方式；
②突触传递：神经末梢释放的神经递质或调质，经突触间隙液扩散到突触后 神经或效应器细胞膜上的方式。
③旁分泌：某些细胞分泌的化学物质经细胞外液以扩散到达邻近细胞膜上的 方式；
1.2.1 由离子通道介导的跨膜信号转导 1.2.2 由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导 1.2.3 酶耦联受体介导的跨膜信号转导
1.2.1由离子通道介导的跨膜信号转导
离子通道实际上是特殊的膜蛋白质分子在膜上形 成的通道。大多数离子通道都有门，称为门控通道 （gated channel）。
1.2.2.1 G蛋白耦联受体 (G protein-linked receptor)
受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异 结合的独立的蛋白质分子，包括α和β 肾上腺 素能受体, Ach受体, 多数肽类激素, 5-羟色氨受 体, 嗅觉受体, 视紫红质受体等。
1.2.2.2 G-蛋白
G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）的简称。有兴 奋（Gs、Go）型和抑制（Gi）型两种，可 分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细 胞内第二信使物质增加或减少。
G蛋白也可直接或间接（通过第二信使）调控离子通道的活动
1.2.2.4 第二信使
腺苷酸环化酶能催化ATP生成cAMP，cAMP可把激素 的信号带入细胞浆，进而导致细胞生理功能的改变。作用于 细胞膜的信号(如肾上腺素)叫第一信使(first messenger)；
由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞内信号分 子(如cAMP)叫第二信使。 第二信使物质有： 环一磷酸腺苷(cAMP) 三磷酸肌醇(inositol triphosphate , IP3) 二酰甘油(diacylglycerol, DG) 环一磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphoate cGMP)和 Ca2+；
④自分泌
外界环境中各种刺激：
机械感受器 温度感受器 味感受器
嗅感受器 光感受器 电感受器
跨膜信号转导（transmembrane singal tranduction） 或跨膜信号传递（transmembrane singaling）
各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时，并不需要进入细
胞内直接影响靶细胞内的过程，而是通过引起细胞膜上一种或数种 特异蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以一种新的信 号形式传递到膜内，再引起被作用细胞（即靶细胞）相应功能的改 变。
当某些因素存在时，在缝隙连接处的两侧膜蛋 白颗粒发生对接，形成沟通相邻细胞浆的通道，而 在另一些因素存在时，沟通的通道消失。
1.2.2 由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导
G蛋白耦联受体 G-蛋白 第二信使
G蛋白效应器
"for their discovery of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells" 1994 Nobel Prize
1．能催化第二信使生成的酶（位于细胞膜上）
腺苷酸环化酶（adenylate cyclase,AC）、 磷脂酶C（phospholipase C,PLC）； 磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE) 磷脂酶A2（phospholipase A2）
它们都是催化生成或分解第二信的酶。
2．离子通道
该通道由2α.β.γ.δ组成的5 个亚基构成，Ach的结合位点就 存在于2个α亚单位上,当两个 Ach与之结合后引起Na+通道开 放。
因为这种通道只有在膜外特 定的化学信号（配体,ligand）与 膜上的受体结合后才开放, 又称 配子门控通道。
(4)细胞间通道
许多低等动物或动物 的某些细胞如，平滑肌细 胞、心肌细胞及中枢的某 些神经细胞之间存在着缝 隙连接（gap junction），
Alfred G. Gilman
1/2 of the prize USA University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas Dallas, TX, USA
b. 1941
Martin Rodbell
1/2 of the prize USA National Institute of Environmental Health Sciences Research Triangle Park, NC, USA b. 1925 d. 1998
第二信使的功能是调节各种蛋白激酶和离子通道。
G-proteins and disease
改变G蛋白的功能
霍乱 百日咳
改变细胞中G蛋白的数目 糖尿病和酒精中毒 G蛋白表达的减低可导致动物发育改变和代谢干扰
(3)化学门控通道
(chemically gated channel),
主要分布于如肌细胞的终板膜 和神经元的突触后膜中，如神经肌肉接头处的N-乙酰胆碱门控通道 上，ACh受体身就是离子通道的一 个组成部分，因它的激活能直接引 起跨膜离子流动，故又称为通道型 受体,或促离子型受体 （ionotropic receptor）。
(1)电压门控通道
（voltage gated channel）
主要是分布在除突触后膜和终板膜以外的神经 和肌肉细胞表面膜中的Na+、k+、Ca2+等通道。
(2)机械门控通道
(mechanically gated channel)
如神经末梢顶部的纤毛受到切向力弯曲时由于 纤毛受力使其根部的膜变形（牵拉），直接激活了 其附近膜中的机械门控通道而出现离子跨膜移动。
➢ G-蛋白通常由α、β、γ3个亚基组成，未激活时，与一个分子的 GDP结合。
➢ 受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧G蛋白， ➢ 当它被激活时便与GDP分离，而与一个分子的GTP（三磷酸鸟苷）
结合为α-GTP ， ➢ 这α亚基与其它两个亚基（β-γ）分离，分别对膜中的效应器酶起作用ຫໍສະໝຸດ 1.2.2.3 G蛋白效应器