第八章细胞信号转导与
细胞信号传导和信号转导
细胞信号传导和信号转导在细胞生长和发育过程中起着关键作用，它们调控着细胞的 增殖、分化和凋亡等过程。
细胞信号传导和信号转导的异常会导致多种疾病，如癌症、神经退行性疾病和免疫 系统疾病等，因此对它们的深入研究有助于疾病的诊断和治疗。
信号转导是信号传导的一部分，信号转导主要关注细胞内特定分子或离子浓度的变化， 而信号传导则涉及细胞间或细胞内信号的传递和放大。
信号转导和信号传导都涉及到信号的识别、转换和传输，但信号转导更侧重于分子识 别和转换机制，而信号传导更强调信号的传递和放大过程。
信号转导和信号传导在某些情况下是相互关联的，例如在某些信号转导过程中，特定 的分子或离子浓度的变化可以触发细胞内的信号传导过程。
细胞信号传导和信号转导在维持细胞内环境稳态、细胞器的功能以及细胞器的合成与降解等方 面发挥重要作用。
细胞信号传导和信号转导对于细胞的能量代谢、物质代谢以及细胞内的氧化还原平衡等也有重 要影响。
细胞信号传导和信号转导在细胞周期调控、细胞凋亡以及细胞自噬等细胞生命活动中扮演着关 键角色，对于维持细胞的正常生命活动具有重要意义。
信号转导和信号传导都涉及到细胞内的分子和离子浓度的变化，这些变化可以影响细 胞的生理功能和行为。
信号转导主要关注信号分子如何与受体结合，引起细胞内一系列生化反应，最终导致细胞反应 的过程。
信号传导则更强调细胞如何整合来自不同信号转导途径的信息，以产生精确和特异的细胞反应。
信号转导通常涉及单个分子事件，而信号传导则涉及多个信号转导途径的整合。
离子通道型信号传导：通过离子通道的开启或关闭，引起细胞膜电位的变化，进而传递 信号。
G蛋白型信号传导：通过G蛋白偶联受体与相应的配体结合，激活G蛋白，进而激活或抑 制效应酶，传递信号。
细胞信号转导和信号放大的机制
细胞信号转导和信号放大的机制细胞信号转导是指细胞内外信息的传递，从而引导生物体的生理和行为反应。
这一过程涉及到信号分子、受体、二次信使、激酶、蛋白激酶和转录因子等多个分子和细胞结构的参与。
信号的放大是指一个信号分子可以引起多个受体的激活，这些激活的受体在后续的信号转导过程中可以激活多个下游因子，从而形成一个链式反应。
细胞信号转导和信号放大的机制已成为现代分子生物学和生物医学研究的重要领域。
背景细胞内外信息的传递是细胞的重要功能之一，它是细胞成长、分化、代谢和生存的基础。
细胞信号分为内源性和外源性两种类型。
内源性信号指的是细胞形成过程中生成的信号分子，例如细胞因子和激素。
外源性信号则是来自于细胞之外的信号分子，例如细胞外基质、神经传导物质和外部刺激。
不同类型的信号会引起不同的反应，例如促进细胞生长和分裂、调节细胞代谢和运动、和促进或者抑制细胞死亡等等。
信号传递的分子机制信号分子通常被分为两类：蛋白质类和非蛋白质类。
其中，蛋白质类分子通常是受体的配体，例如细胞因子、激素和生长因子等。
非蛋白质类分子通常是电信号、热信号、压力信号等，例如神经传导物质和某些药物。
信号分子与受体的结合通常会触发受体本身的构象变化，进而激活受体内部的信号转导通路。
信号转导通路通常由双向的二级信使和蛋白激酶组成，细胞可以在该过程中感应到外界信号，形成内部信号反应。
在此过程中信号分子可以逐渐传递到受体的下游，最终进入细胞核引起转录因子的激活，从而影响了基因表达谱及其生物学行为。
信号的放大机制信号的放大机制是信号转导过程中不可缺少的一个环节。
在信号的转导过程中，很多分子可以被激活，在特定的位置释放二次信使分子，它们又进一步激活下游的分子通路，不断产生一个信号分子激活了多个受体的链式反应。
这种放大机制会增加了细胞对信号分子的敏感性和反应程度，从而更好地完成它所支持的过程。
例如，表皮生长因子(EGF)是一种重要的信号分子，在它与受体结合后，它可通过Ras信号转导通路激活多个下游蛋白激酶，例如加入胰岛素样生长因子受体-1(IGF-1R)而形成多条并行的信号转导通路。
细胞信号传导与转导
细胞信号传导与转导细胞信号传导与转导是细胞内外信息传递的重要过程，它对维持细胞生命活动、调控细胞功能起着至关重要的作用。
本文将介绍细胞信号传导与转导的基本概念、重要组成及其在细胞生物学中的应用。
一、细胞信号传导的基本概念细胞信号传导是指在细胞内外环境改变时，通过化学、物理或细胞接触等方式传递信息的过程。
细胞信号根据传导距离的不同，可分为近距离信号和远距离信号。
近距离信号主要通过细胞间直接接触、细胞外分泌物等方式传递，而远距离信号则通过激素等在血液中传播到全身各个组织和器官。
信号分子可分为激素、神经递质、细胞因子等，它们通过与细胞表面的受体结合，触发细胞内一系列信号传导及转导的反应。
二、细胞信号传导与转导的重要组成1. 受体分子：受体是细胞接受外界信号的分子，可分为膜受体和胞浆内受体。
膜受体位于细胞膜上，主要通过与外界信号分子结合激活细胞内信号通路。
胞浆内受体则位于细胞质或细胞核内，它们通常与脂溶性信号分子结合，进入细胞质或细胞核后才会激活信号传导。
2. 信号转导分子：信号转导分子是连接受体与效应分子之间的纽带，它们负责将外界信号传导至细胞内部。
常见的信号转导分子包括激酶、磷酸酶、离子通道及细胞骨架等。
3. 信号通路：信号通路是信号传导与转导过程中的重要组成部分，是一系列信号分子之间相互作用的连续反应链。
信号通路可分为激活型和抑制型，通过一系列环节的激活或抑制调控下游效应蛋白的活性。
三、细胞信号传导与转导的应用1. 疾病研究：细胞信号传导与转导异常往往与疾病的发生和发展密切相关。
许多疾病如癌症、糖尿病等都与信号通路的异常活化或失活有关。
因此，深入研究细胞信号传导与转导的机制对于理解疾病的发生机制、预防和治疗具有重要意义。
2. 药物开发：细胞信号传导与转导在药物开发中发挥着重要作用。
通过干扰信号通路中的关键分子，可以实现对某些疾病的治疗。
许多抗癌药物就通过干扰肿瘤细胞的信号传导与转导来实现抗肿瘤效果。
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
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胞内受体介导 的信号传递过 程
精选PPT课件
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
精选PPT课件
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
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激活G-蛋白的功能
1) 离子通道
2) 酶
精选PPT课件
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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。
精选PPT课件
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2)环化 AMP 磷酸二酯酶
精选PPT课件
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3)蛋白激酶A
细胞信号转导与信号传递
细胞信号转导与信号传递细胞信号转导是细胞内外信息的传递和响应的过程。
信号分子通过细胞外受体与细胞内信号通路发生相互作用，最终调控细胞的生理功能和适应环境。
信号传递是指信号分子在细胞内传递过程中的多种机制和途径。
本文将重点探讨细胞信号转导和信号传递的原理及其在生物学中的重要作用。
一、细胞信号转导的基本原理细胞信号转导过程中，信号分子通过与细胞表面或内部的受体结合，触发一系列的信号转导途径，最终导致细胞内外环境的调节。
信号转导途径可以分为六个步骤：识别、传导、放大、组织、响应和调节。
1. 识别阶段：信号分子与细胞膜上的受体结合，形成信号复合物。
2. 传导阶段：信号复合物通过膜内或膜外的信号传导通路传递信号，同时触发一系列的酶活化和蛋白质磷酸化等反应。
3. 放大阶段：在传导过程中，信号可以通过激活信号转导途径中的正反馈机制来放大信号强度。
4. 组织阶段：在细胞内部，信号被进一步传递和整合，形成信号网。
5. 响应阶段：细胞通过信号转导途径调节基因表达、蛋白质合成、细胞分化和增殖等生理功能，实现对外界环境的适应。
6. 调节阶段：信号转导途径中的各种组分通过负反馈机制和时序调控来保持信号的稳定性和平衡性。
二、信号传递的方式细胞信号传递方式多种多样，主要包括内分泌传递、神经传递、细胞直接相邻传递和自动信息传递。
1. 内分泌传递：由内分泌腺分泌的信号分子经血液或淋巴循环到达靶细胞，通过血液循环广泛传递，影响身体的多个部位。
2. 神经传递：神经元通过神经冲动传递信息，经神经分支将信号传递至神经肌肉接头或其他神经元，实现信息的传递和交流。
3. 细胞直接相邻传递：细胞通过细胞间连接、质膜融合等方式直接传递信号，如邻近细胞之间的离子传递和细胞间紧密连接的信号传递。
4. 自动信息传递：通过细胞内自动信息传递系统，如细胞内钙信号传递、细胞内信号分子的扩散等。
三、细胞信号转导的重要性细胞信号转导在维持细胞生命活动和调节机体内稳态过程中起着重要的作用。
细胞信号传导和信号转导途径
细胞信号传导和信号转导途径细胞信号传导是细胞内外信息传递的重要过程，它调控细胞的生长、分化、凋亡等重要生理过程。
信号传导的目的是将外界的信号转导到细胞内，最终调控细胞的活动。
细胞信号传导可以分为离子信号传导和分子信号传导两种途径。
一、离子信号传导离子信号传导是利用离子的浓度差或者电位差来传递信息的一种方式。
常见的离子信号有钠离子、钾离子、钙离子等。
离子信号的传导涉及到通道蛋白、转运蛋白等的活动。
1. 钠离子和钾离子的传导钠离子和钾离子在神经细胞的动作电位过程中起着重要的作用。
在静息状态下，神经细胞的细胞外钠离子浓度高，细胞内钾离子浓度高，通过离子通道的开闭来保持这种浓度差。
当神经细胞接收到信号时，离子通道会发生打开或关闭，导致钠离子和钾离子的流动，从而产生了动作电位。
2. 钙离子的传导钙离子在细胞信号传导中也扮演着重要的角色。
当细胞受到刺激时，细胞膜的钙离子通道会打开，细胞外的钙离子会流入细胞内。
钙离子的浓度变化会引发一系列的信号传导事件，进而调控细胞的功能和代谢活动。
二、分子信号传导分子信号传导是利用分子信号分子间的相互作用来传递信息的一种方式。
细胞表面的受体蛋白会与外界信号分子结合，从而激活一系列的信号传导通路。
1. G蛋白偶联受体信号转导G蛋白偶联受体是细胞表面的一类受体蛋白，通过与G蛋白的相互作用来传递信号。
当外界信号分子结合到受体上时，受体会发生构象变化，启动了G蛋白的活化。
活化的G蛋白能够与细胞内的酶或离子通道相互作用，从而传递信号。
2. 酪氨酸激酶受体信号转导酪氨酸激酶受体是一类有丝分裂相关的受体蛋白，它们在细胞的生长、分化和凋亡等过程中发挥重要作用。
当外界信号分子与受体结合时，受体会发生构象变化，进而激活受体内的酪氨酸激酶活性。
激活的酪氨酸激酶会磷酸化其他蛋白，从而引发一系列信号传导事件。
3. 核内受体信号转导核内受体是一类位于细胞核内的蛋白，它们能够与脱氧核糖核酸（DNA）结合，直接影响基因的转录和翻译过程。
细胞生物学第8章细胞信号传导
息系统的进化。
单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。 多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除 了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传 导，以协调不同细胞的行为，如：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； ⑤ 影响细胞的存活。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
（四）配体与受体（Ligand & Receptor） 1、配体（Ligand）：在细胞通讯中，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，此时的信号分子被称为配体 (ligand)，接收信息的分子称为受体。 2、受体（Receptor）：广义的受体指任何能够同 激素、神经递质、药物或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。狭义的受 体指能够识别和选择性结合配体（signal molecule） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导 （Signal Transduction）作用将细胞外信号转换为 细胞内的物理和化学信号，以启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。
第八章
细胞信号转导
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；另一方面信息 物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维 持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不 同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信
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，多为糖 蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配体结 合的区域和产生效应的区域；当受体与配体结 合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。受体与配体间的作用 具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③ 高度的亲和力。
第八章细胞信号转导(0001)ppt课件
3、 肢端肥大症和巨人症
GH释放激素 Gs + AC cAMP
Adult?
GH分泌
child
三、细胞内信号转导分子、转 录因子异常与疾病
（一）NO与缺血-再灌注损伤 心肌缺血 NO合酶 NO cGMP PKG
家族性高胆固醇血症*
家族性肾性尿崩症
遗传性受体病
甲状腺素抵抗综合征*
重症肌无力
自身免疫受体病
自身免疫性甲状腺病
继发性受体异常
损伤性：膜磷脂分解 代偿性：ligand
家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolemia, FH)
LDL-R
1、合成障碍 2、转运障碍 数目
3、与配体结合障碍 4、内吞缺陷
21000～28000
位于细胞内
只有G α功能
（Ras ,微管蛋白 β亚基）
在将信号从细胞膜外传递至细胞核的过程中， Ras蛋白起着非常重要的作用。整个过程开 始于生长因子（如EGF或PDFG）等与各自
受体的细胞外功能域结合
G 蛋白介导的细胞信号转导途径
G蛋白
腺苷酸环化酶 （AC）
PLC β
DG-蛋白激酶C
cell
Vascular smooth muscle
cell
Vascular GC signal transduction system
cytokines CO
Ca2+
GTP
Ach-R arg
NO
synthase NO
sG
GRC
C cGM
细胞信号转导与信号通路网络
细胞信号转导与信号通路网络细胞是生命的基本单位，细胞内部发生着复杂的生化反应和物质交换。
这些反应和交换需要通过细胞内的信号传递来完成，在细胞内部形成信号通路网络。
细胞信号转导和信号通路网络的研究已经成为现代生命科学中最活跃的研究领域之一。
一、细胞信号转导的概念和分类细胞信号转导是指外部刺激（如激素、细胞因子等）与细胞内分子的相互作用，导致细胞内部产生生化反应并转化为细胞内部的分子信号，以达到细胞内外环境的适应。
通俗的说，就是把外部信息转化为内部信息，完成细胞功能的调控。
细胞信号转导可以分为三种类型：内分泌式、神经式、细胞-细胞依赖式。
其中，内分泌式信号是指激素分泌到血液循环中，在全身范围内产生作用；神经式信号是指神经元释放的神经递质，只在神经系统内起作用；细胞-细胞依赖式信号是指细胞间的直接相互作用，以配对蛋白质、细胞因子和细胞外基质为媒介形成的信号。
二、细胞信号转导的实现机制细胞信号转导是一个很复杂的过程，牵涉到多种分子机制。
一般而言，这个过程包括：受体识别、信号传递、信号放大、效应器反应和信号复原等。
首先，外界信号会与细胞表面的特定受体结合，形成受体-配体复合物，激活了钙离子通道，并使离子从外部向细胞内部流动，改变了细胞内环境，产生了一系列生化反应。
然后，信号会在细胞内部经过多个信号传递途径，这些途径包括磷酸化、蛋白酶切割、互相作用、分子聚合和离解等生化反应。
这些传递途径形成的分子信号会对细胞的各个方面进行调控，如细胞周期、细胞增殖和凋亡等。
接着，传递的信号会在细胞内部进行信号放大，使细胞能够对更微小的信号做出反应。
这个过程可以通过酶、蛋白质和小分子等在分子水平上形成复杂的信号网络，从而在不同的细胞中对同一信号进行解释。
最后，信号将被转化为细胞的生理反应。
这是因为大量的效应器蛋白质和其他分子对信号传递通路的终端部分进行响应，这些响应包括细胞分裂、细胞活力、细胞凋亡和与邻近细胞的互动等。
三、信号通路网络的调控细胞信号通路网络和生物体内其他各个系统相同，会受到内源性和外源性的调控。
第八章细胞信号传导与遗传毒物作用机制
p216第八章细胞信号转导与遗传毒物作用机制在多细胞生物体内细胞通过相互间的信息交流以调节它们的发育和组合，控制它们的生长和增殖，协调它们的代谢和功能。
细胞接受细胞内外的生理性和非生理性信号而产生应答和反应，以调节它们的行为和命运。
近年来，有关细胞间的通讯和细胞信号转导通路的研究有长足发展，已知细胞信号转导紊乱和障碍是许多病理状态和疾病的重要发病机制。
越来越多的研究结果证明，细胞信号转导也是许多遗传毒物作用的切入部位。
自遗传毒物接触细胞开始，细胞信号转导通路即被卷入。
紫外线可诱发细胞表面受体的聚簇和内吞，激活SRC和应激信号通路。
我们的实验室也证明，烷化剂甲基硝基亚硝胍可诱发细胞表皮生长因子受体和肿瘤坏死因子受体的细胞表面受体的聚簇和内吞，激活细胞应激信号通路和cAMP一蛋白激酶A一转录因子CREB通路。
虽然这些改变在遗传毒物引起的细胞突变形成的作用目前还不能作出结论，但无疑是非常值得探索的课题；大部分遗传毒物在体内都需经代谢活化，而这些有关的药物代谢酶的表达受外来化合物的影响。
目前所知，与之有关信号通路与核受体如多环芳烃受体(AhR)和某些孤儿受体(orphan receptor)有关；经典的认识认为，遗传毒物的作用主要是通过它对细胞DNA的攻击而最终诱发细胞突变。
不仅现已知晓DNA损伤本身就是激活有关细胞信号转导通路的信号，而且也知晓突变并不是全部起源于直接的DNA损伤。
体细胞超突变(somatic hyper—mutation)就是通过细胞表面免疫球蛋白构成的受体而驱动基因突变的一个最明确的例子。
即使在DNA受攻击过的细胞(在细菌也如此)中，突变还可发生在未直接受攻击的碱基部位，即非定标性突变(non—targeted mutation)。
已经证明，它的发生依赖于由细胞信号转导通路介导的基因表达改变；遗传毒物引发的基因突变构成它的致癌活性的基础，细胞的恶性转化是癌基因和肿瘤抑制基因突变积累的结果。
细胞生物学第八章
3.细胞间形成间隙连接，使细胞质相互沟通—动物
细胞间隙连接、植物细胞胞间连丝通过交换小分
子实现代谢偶联或电偶联的通讯方式。
细胞分泌化学信号的作用方式
（1）内分泌（endocrine）
内分泌腺 激素 血液循环 靶器官（靶细胞）
（2）旁分泌（paracrine） 信号细胞 局部化学介质 细胞外液 临近靶细胞
白磷酸化，通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节 蛋白质的活性。
细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
蛋白激酶 蛋白磷酸酯酶
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转到系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体介导的信号途径由下列4个步骤组成： 1. 信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别； 特异性是识别反应的主要特征，这源于信号分子与互补受 体上的结合位点相适应。 2. 胞外信号（第一信使）通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生胞内第二信使或活化的信号蛋白； 绝大多数被激活的细胞表面受体是通过小分子第二信使和 细胞内信号蛋白网络传播信号的。
胞内信号分子
靶蛋白
新陈代谢酶 基因调控蛋白 细胞支架蛋白
从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信 号蛋白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个 号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括如下各类蛋 白质： ① 转承蛋白：负责简单地将信息传给信号链的下一个组分； ② 信使蛋白：携带信号从一部分传递到另一部分； ③ 接头蛋白：连接信号蛋白； ④ 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成介导产生 信号级联反应； ⑤ 传感蛋白：负责信号不同形式的转换； ⑥ 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径； ⑦ 整合蛋白：从2条信号途径接收信号，并在向下传递之前进 行整合； ⑧ 潜在基因调控蛋白：这类蛋白在细胞表面被活化受体激活， 然后迁移到细胞核刺激基因转录。
第八章细胞信号转导
◆仅在细胞内起作用 ◆能启动或调节细胞内稍晚出现的信号应答 ◆对信号的转导起到逐级放大和终止的作用
第十九页，共九十六页。
（2）分子开关：对信号转导进行精确调控
蛋白激酶 蛋白磷酸酶
激活
去活性
通过磷酸化传递信号
通过GTP结合蛋白传递信号
Fig. 细胞内信号转导过程中两类分子开关蛋白
第三节 G蛋白耦联受体介导的信号转导
由三部分组成： 7次跨膜的受体 G蛋白 效应物（酶）
第三十三页，共九十六页。
一 、G蛋白耦联受体的结构与激活
G蛋白耦联受体
第三十四页，共九十六页。
◆ G蛋白的结构与功能
G蛋白（GTP结合蛋白）：参与细胞的多种生
命活动：细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡 运输、微管组装、蛋白质合成
在该系统中，G蛋白在信号转导过程中起着分子开
关的作用，将信号从受体传递给效应物。包括 三个过程：
● G蛋白被受体激活
配体（信号分子）＋受体 受体的构型改变， 提高与G蛋白的亲和力
● G蛋白将信号向效应物转移
受体＋ G蛋白 受体－G蛋白复合物 α 亚基－GTP G蛋白活化 激活效应物 （腺苷酸环化酶）
第三十九页，共九十六页。
（一）以 cAMP为第二信使的信号通路
细胞外信号与相应受体结合，导致细胞内第二信 使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。
cAMP作为第二信使主要通过激活蛋白激酶A进行
信号放大。
第四十页，共九十六页。
★cAMP信号通路组成
受体 激活型（Rs) 抑制型（Ri)
活化型(Gs)
受体
生长 因子
类胰岛素样生长因 -1、质膜 表皮生长因子、 血小 受体 板衍生生长因子
细胞生物学 第8章 细胞信号转导
Adenylate cyclase
④环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodiesterase, PDE）：降解
cAMP生成5’-AMP，起终止信号
的作用。
Degredation of cAMP
⑤蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由两个催 化亚基和两个调节亚基组成。cAMP与调节亚基结合， 使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基，激 活蛋白激酶A的活性。
通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的 受体分子相结合，影响其他细胞。如精子和卵子之间的识 别，T与B淋巴细胞间的识别。
3.细胞间隙连接
两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。
连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。允许小分 子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞
1. 信号分子的产生
信号分子
2. 细胞识别（Cell recognition）
受体蛋白 3. 信号转导（Signal transduction） 4. 引发生物学效应 5. 信号的解除
细胞信号转导
指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)
结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋
白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始
一、G蛋白耦联受体的结构与激活
(一)、 G蛋白 (三聚体GTP结合调节蛋白)
(1) 组成：αβγ三个亚基， β 和γ亚基属于脂锚定蛋白。 (2) 作用：分子开关，α亚基结合GDP处于关闭状态， 结合GTP处于开启状态。α亚基具有GTP酶活性， 能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三聚体 状态。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)活性位点; ③腺苷 酸环化酶结合位点。
细胞生物学第八章细胞信号转导-PPT精选文档
（ 3 ）自分泌：细胞对自身 分泌的物质产生反应。 （常存在于病理条件下， 如：肿瘤细胞合成并释 放生长因子刺激自身， 导致肿瘤细胞的持续增 殖。）
（ 4 ）化学突触传递神经信 号：神经元受刺激后 ， 电信号以动作电位的形 式，传递到神经末梢 ， 刺激电压门控， Ca2+ 内 流，与突触体素蛋白质 结合，刺激突触前化学 信号（神经递质或神经 肽）小泡的分泌，到达 后膜后，刺激化学和受 体门控， Na+内流转换回 电信号，实现信息传递。 ---- 分类中也可将化学 突触与电突触一起分类 于细胞间的间隙连接。
2、细胞间接触依赖性的通讯
ห้องสมุดไป่ตู้包括细胞—细胞黏 着、细胞—基质 黏着两种通讯方 式。（具体区别 不知）
3、动物相邻细胞间隙连接和植物细胞间的胞间连丝 的通讯方式
（ 1 ）间隙连接：间隙连接 是动物细胞中通过连接 子 (connexons) 进行的 细胞间连接。 在连接点处由连接子造成 间隙，允许小分子的物 质直接通过这种间隙从 一个细胞流向另一个细 胞。由于 cAMP 和 Ca2+ 信 号分子能够通过间隙连 接从一个细胞进入到相 邻细胞，故具有通讯作 用。
(a)间隙连接的结构。 (b) 连接子的二 维结构。 在通道的细胞质面有一个帽形的门，能 够开放或关闭，调节通道中物质的移动。
a、连接子结构：
连接子是间隙连接的基本结构单位。连接子是一种跨膜蛋白。每个连接子由4个或6个 相同或相似的连接蛋白 (connexon)亚基环绕中央形成孔径为 1.5～2nm的水性通道；相 邻两细胞分别用各自的连接子相互对接形成细胞间的通道，允许分子量在1200道尔顿 以下的分子通过。不同组织来源的连接子的分子量大小有很大差别 ,最小的为24,000, 最大的可达46,000道尔顿。
第八章细胞信号转导
cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通过RTK 或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。
细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织 的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、 分裂、分化和凋亡是必须的。
（一）细胞通讯的方式：
分泌化学信号进行通讯 ：内分泌（激素）、 旁分泌（如调节发育的许多生长因子）、自分 泌（肿瘤细胞生长因子）、化学突触。 接触性依赖性的通讯：细胞间直接接触，信 号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。在胚胎发 育过程中影响组织内相邻细胞的分化命运。 通过间隙连接或胞间连丝的通讯：交换小分 子来实现代谢偶联或电偶联。
第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节 类固醇激素、视黄酸、VitD和甲状腺素的受体 在细胞核内。类固醇激素介导的信号通路 包括 两步反应阶段：
初级反应：直接活化少数特殊基因转录， 发生迅速。
次级反应：初级反应产物再活化其它基因 产生延迟的放大作用 二、一氧化氮介导的信号通路 （98Nobel Prize）
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 步骤： 1） 受体对信号分子的识别与互作；2）
信号转导（产生第二信使或活化信号蛋白）；3） 信号放大（级联反应）：影响代谢或基因表达； 4）细胞反应的终止与下调。 组成：1）受体；2）转承蛋白、信使蛋白、接头 蛋白、放大和转导蛋白、传感蛋白、分歧蛋白、 整合蛋白、潜在基因调控蛋白。
细胞生物学中的细胞信号转导与细胞周期
细胞生物学中的细胞信号转导与细胞周期细胞生物学是现代生物学中重要的一个分支领域，其研究内容涉及到生命的基础单元之一——细胞。
每个细胞都需要完成一系列的基本生命活动，如代谢、增殖、分化和运动等，这些活动需要精细的调节和控制。
细胞信号转导和细胞周期是细胞生物学中两个重要的研究方向，本文将从细胞信号转导和细胞周期两个方面进行探讨。
一、细胞信号转导细胞信号转导是指细胞内外环境信息的传递和响应过程，是细胞分化、增殖、运动、凋亡等生物学过程的重要调控机制。
通俗地讲，就是指当外界环境变化时，细胞内传递信息的过程。
这个过程中，需要有振荡、缓慢反应、快速响应等不同的特性。
细胞信号转导主要分为三个步骤：信号转导、转导途径和信号响应。
其中，信号传递是细胞内外环境信息从外界传递到细胞内的过程；转导途径是指细胞内信号分子在细胞内的传递过程，包括激活酶、转录因子等；信号响应是指信号分子在细胞内的行为反应，如分化、增殖、凋亡和分泌等。
细胞信号转导主要受到信号分子种类、浓度、受体的类型、生理状态等因素的影响。
参与细胞信号转导的主要分子有激素、细胞因子、生长因子、核糖核酸等。
二、细胞周期细胞周期是指细胞自我更新的过程，同样也是细胞内基本生命活动之一。
细胞周期主要包括两个过程：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是指细胞周期的M期（有丝分裂期），该阶段主要分为四个步骤：前期、中期、后期和末期。
前期是细胞发生双线性现象（染色体重组成）、中期是染色体难以识别、后期是减数分裂I过程、末期是染色体减数分裂II过程。
有丝分裂是生物界中一种最为常见的细胞分裂形式，生物体在经过一段时间分裂之后细胞数会变多，身体组织也会得以增长新生。
无丝分裂是指细胞周期的G1期、S期、G2期和M期（无丝分裂期），其中包括的重要事件有DNA复制、溶酶体发生、细胞膜锥形形成等。
无丝分裂是一种不需要线粒体参与的形式，分裂细胞不断延伸，因而分为细胞体内核的有序生产与外观爆裂两个过程。
生物学中的细胞信号转导和药物靶点
生物学中的细胞信号转导和药物靶点细胞信号转导是一种广泛存在于生物体中的各种化学信息传递机制，其作用是调节和协调细胞的生长、分化、凋亡等多种生理现象。
药物靶点则是指在疾病治疗中起到关键作用的分子，药物可以通过作用于这些靶点来达到治疗效果。
本文将着重探讨细胞信号转导和药物靶点之间的联系和重要性。
一、细胞信号转导的基本机制细胞信号转导可以分为三个主要步骤，它们分别是信号的传导、信号的传递和信号的响应。
信号的传导通常指信号分子的识别和捕获，由于细胞膜的存在，许多信号分子无法直接进入细胞内部，它们需要依靠一些信号受体帮助。
信号的传递主要指信号分子和信号受体结合后所涉及的一系列分子和酶的激活和转化过程。
最后一步，信号的响应则是指受体激活后进一步产生的细胞生理或生化反应，这些反应可以影响细胞的生长、分化、细胞凋亡、代谢等多种生理过程。
二、细胞信号转导和药物靶点的关系药物作为一种化学物质，本质上也是一种信号分子。
药物的作用可以被看作是一种人工激活受体并进一步影响细胞内部的信号传递和响应过程。
因此，药物靶点通常是细胞表面、细胞膜、细胞内物质、酶以及受体等信号转导途径所涉及的重要分子。
药物靶点的鉴定和阐明是一种重要的药物研究领域，因为药物没有正确选择靶点，不但可能达不到预期的治疗效果，甚至还可能产生毒副作用。
三、常见的药物靶点类型1、G蛋白数量众多，功能重要，它的激活和抑制可以影响细胞内多种信号转导通路的活性，因此，G蛋白是很多药物的常见靶点。
2、受体酪氨酸激酶是一种广泛存在于生物体内的一类酶类，它们可以通过配对型受体启动许多细胞信号传递通路，包括生长因子、激素、细胞因子等生物活性物质。
因此，针对受体酪氨酸激酶的药物具有极高的治疗潜力。
3、蛋白激酶是一类重要的酶类，其在细胞内部广泛参与信号传递和调节的过程，包括细胞增殖、凋亡、细胞代谢等重要生理过程。
因此，针对蛋白激酶的药物也是当前受到广泛关注的药物研究领域。
四、结语细胞信号转导和药物靶点是化学与生物学之间重要的交汇点，深入理解细胞信号转导的基本机制和药物靶点的类型和作用，对开发新型药物具有重要的指导意义。
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磷脂酶C(PLC)→
→IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应 →DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH
第八章细胞信号转导与
受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs） 包括6个亚族
细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外 信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞 的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。
第八章细胞信号转导与
细胞的信号分子与受体
●信号分子（signal molecule）
亲脂性信号分子 亲水性信号分子 气体性信号分子(NO)
接触性依赖的通讯 细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白
间隙连接实现第代八谢章偶细胞联信或号电转导偶与联
细胞识别（cell recognition）
●概念： 细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）
选择性地相互作用，进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。 ●信号通路（signaling pathway）
第八章 细胞信号转导
●细胞通讯与细胞识别
●细胞的信号分子与受体
●通过细胞内受体介导的信号传递
●通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
●由细胞表面整合蛋白介导的信号传递（不讲）
●细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
（不讲）
第八章细胞信号转导与
细胞通讯与细胞识别
●细胞通讯（cell communication） ●细胞识别（cell recognition）
受体失敏（desensitization） 关闭反应、 减量第调八节章细（胞d信o号wn转-导r与egulation） 降低反应。
通过细胞内受体介导的信号传递
● 甾类激素介导的信号通路
两步反应阶段： 初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速； 次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用。
反应减弱（迟发相）---减量调节（down-regulation）
机制：受体-配体复合物内吞，导致表面受体数量减少，发现 arrestin
可直接与Clathrin结合，在内吞中起adeptors作用；
受体减量调节与内吞后受体的分选有关。
第八章细胞信号转导与
磷脂酰肌醇信号通路
“双信使系统”反应链：胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→
第八章细胞信号转导与
GPLR的失敏：
例：肾上腺素受体被激活后，10-15秒cAMP骤增，然后在不到1min内反应速降， 以至消失。
受体活性快速丧失（速发相）---失敏（desensitization）； 机制：受体磷酸化 受体与Gs解偶联，cAMP反应停止并被PDE降解。 两种Ser/Thr磷酸化激酶： PKA（蛋白激酶A） 和肾上腺素受体激酶（ ARK）， 负责受体磷酸化； 胞内协作因子扑获蛋白（ arrestin）---结合磷酸化的受体，抑制其功能活 性（ arrestin 已克隆、定位11q13）。
第八章细胞信号转导与
细胞通讯（cell communication）
一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。细 胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制 细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。
●细胞通讯方式：
分泌化学信号进行通讯 内分泌（endocrine） 旁分泌（paracrine） 自分泌（autocrine） 化学突触（chemical synapse）
第八章细胞信号转导与
G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递
●G蛋白耦联受体的结构与激活：G蛋白耦联受体的 概念？ 结构：是三聚体GTP结合调节蛋白的简称， 位于质膜内胞浆的一侧（P231）
● cAMP信号通路
●磷脂酰肌醇信号通路
受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路 （不讲）
第八章细胞信号转导与
细胞表面其它与酶偶联的受体
受体丝氨酸/苏氨酸激酶
受体酪氨酸磷酸酯酶
受体鸟苷酸环化酶（ANPs-signals）
酪氨酸蛋白激酶联系的受体
两大家族：
一是与Src蛋白家族相联系的受体；
二是与Janus激酶家族联系的受体。
信号转 导 子和转录 激活子 （ signal transducer and
actvator of transcription ， STAT ） 与 JAK-STAT 途
●受体（receptor）多为糖蛋白（什么叫受体？） ●第二信使（second messenger） （概念？） ● 分子开关（molecular switches）
第八章细胞信号转导与
细胞内受体: 为胞外亲脂性信号分子所激活
激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活
径。
第八章细胞信号转导与
cAMP信号通路
白→腺苷酸环化酶→cAMP→
cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录
组分及其分析
G-蛋白偶联受体 （结构与激活，P231） G-蛋白活化与调节 效应酶——腺苷酸环化酶
GPLR的失敏（desensitization）与减量调节 细菌毒素对G蛋白的修饰作用
细胞表面受体分属三大家族： 离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor） G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor） 酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）
受体的功能： 介导物质跨膜运输(受体介导的内吞作用) 信号转导：受体的激活（activation） （级联反应）；
●一氧化氮介导的信号通路
第八章细胞信号转导与
通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
● G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递离子 ●通道偶联的受体介导的信号跨膜传递 ●细胞表面其它与酶偶联的受体（不讲）
第八章细胞信号转导与
离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递
信号途径（见P242） 特点：
受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白 跨膜信号转导无需中间步骤 主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递 有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性