细胞生物学细胞信号转导PPT讲稿
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第十二章细胞的信号转导ppt课件
医学细胞生物学
细胞的信号转导
Ligand
Receptor
Ion channel
Receptor
Kinase
Second messenger
Transcription factor
Gene Transcription
医学细胞生物学
第一节 细胞外信号
医学细胞生物学
化 学 信 号 分 子 的 类 型
Gs：刺激性G蛋白； Rs Gi：抑制性G蛋白；Ri Gt：与激活磷酯酶C的受体偶联； Go：与控制Ca2+通道的受体偶联； Gp：与激活磷酸二酯酶的受体偶联；
医学细胞生物学
第二节 受体
• G蛋白：
Ligand GTP
ab
PLC
g
GDP
AC
医学细胞生物学
第二节 受体
医学细胞生物学
第二节 受体
• 3.酪氨酸蛋白激酶受体： • 一条单次跨膜的多肽链 • 配体结合区域为胞外区 • 胞内区具有酪氨酸激酶
后作用于 Ras蛋白、AC和多种磷脂酶等。 • 2. 非受体型PTK： • 1）具有SH2/SH3结构域，游离于胞质中 • 2）与非催化型的受体耦联 • 3）与受体结合后被激活，进一步激活下游蛋白，
如STAT转录因子家族。
医学细胞生物学
第四节 信号转导与蛋白激酶
• 三、丝氨酸/苏氨酸激酶（STK） • 通过变构激活丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化 • 磷酸化调节有放大级联效应，可逆性 • 作用底物：PKA(protein kinase A)、PKC、
神经传导、激素作用过程和感觉细胞中广 泛发挥作用
医学细胞生物学
G-protein
（Gliman和Rodbell，1994对G蛋白研究获诺贝尔奖）。
《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08章细胞信号转导-PPT精选文档
接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信
号转导为胞内细胞信号，最终调节特定基因的表达， 引起细胞的应答反应的系列过程。
细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的
8
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
（二）信号分子与受体
1.信号分子
概念: 在细胞间或细胞内传递信息的化学分子。 化学信号：各类激素、局部介质和神经递质等。
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
第八章 细胞信号转导
教学要求：
1.掌握细胞通讯与信号传递。 2.理解细胞内受体介导的信号转导。 3.掌握蛋白耦联受体介导的信号转导。 4.掌握酶连受体介导的信号转导。
5.了解信号的整合与控制。
教学安排：4课时
1
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
第一节 概述
多细胞生物有赖于细胞通讯与信号传递, 以协调各种细胞 的功能，维持一个繁忙而有序的细胞社会。 单细胞生物有时也需要细胞通讯与信号传递。 一、细胞通讯
5
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
不同的细胞间通讯方式
6
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
跨膜细胞信号转导的一般步骤：
特定的细胞合成并释放信号分子 ↓扩散或血循环 靶细胞 ↓ 信号分子与靶细胞受体特异性结合→受体激活 ↓ 活化受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 ↓ 靶细胞功能、代谢或发育的改变。 ↓
15
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
第二信使学说（second messenger theory）
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，
信号的解除并导致细胞反应终止
7
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
号转导为胞内细胞信号，最终调节特定基因的表达， 引起细胞的应答反应的系列过程。
细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的
8
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
（二）信号分子与受体
1.信号分子
概念: 在细胞间或细胞内传递信息的化学分子。 化学信号：各类激素、局部介质和神经递质等。
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
第八章 细胞信号转导
教学要求：
1.掌握细胞通讯与信号传递。 2.理解细胞内受体介导的信号转导。 3.掌握蛋白耦联受体介导的信号转导。 4.掌握酶连受体介导的信号转导。
5.了解信号的整合与控制。
教学安排：4课时
1
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
第一节 概述
多细胞生物有赖于细胞通讯与信号传递, 以协调各种细胞 的功能，维持一个繁忙而有序的细胞社会。 单细胞生物有时也需要细胞通讯与信号传递。 一、细胞通讯
5
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
不同的细胞间通讯方式
6
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
跨膜细胞信号转导的一般步骤：
特定的细胞合成并释放信号分子 ↓扩散或血循环 靶细胞 ↓ 信号分子与靶细胞受体特异性结合→受体激活 ↓ 活化受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 ↓ 靶细胞功能、代谢或发育的改变。 ↓
15
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
第二信使学说（second messenger theory）
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，
信号的解除并导致细胞反应终止
7
细胞生物学—第八章 细胞信号转导
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
细胞生物学第八章细胞信号转导ppt课件
（1）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手提取分为
细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要是别和结合小
的脂溶性信号分子。
细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子。
（2）根据信号转导机制和受体蛋白类型的不同，细胞报名受体分属 三大家族（尤凯他们详细讲述）
① 离子通道耦联受体
② G蛋白耦联受体
再有就是一种细胞具有一套多种类型的受体，应答多种不同的 胞外信号从而启动细胞不同生物学效应。
（4）第二信使和分子开关
第二信使：是指在胞内产生的小分子，其浓度变化应应答胞外信号 与细胞表面受体的结合，并在细胞信号转导中行使功能。（cAMP、 cGMP、Ca2+、二酰甘油DAG、1,4,5—肌醇三磷酸 IP3）
特性：
1、电荷选择性： 间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。
2、组织特异性：
由不同连接蛋白所构成的连接子，在导电率、通透性
和可调控方面是不同的。由不同连接蛋白组成的异聚体连接子一般具有通透
功能，但在有些情况下却没有通透功能。如：Cx43与Cx40连接蛋白形成间隙
连接时，连接子没有通透功能。
3、动态结构：
（二）信号分子与受体
1、信号分子：是细胞的信息载体，种类繁多，包括化学信号诸如各 类激素、局部介质和神经递质等，以及物理信号诸如声、光、电和 温度变化等。
亲水性和亲脂性信号分子
根据信号分子的溶解性可分为亲水性和亲脂性两类。亲水性信号分子 的主要代表是神经递质、含氮类激素(除甲状腺激素)、局部介质等， 它们不能穿过靶细胞膜，只能通过与细胞表面受体结合，再经信号转 换机制，在细胞内产生“第二信使”(如cAMP)或激活膜受体的激酶活 性(如蛋白激酶)，跨膜传递信息，以启动一系列反应而产生特定的生 物学效应。
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
细胞生物学精品课件--4.细胞信号转导
GTP结合蛋白
③酶联受体
有3个结构区：细胞外配体结合域，跨膜结构域和细胞 内酶蛋白结构区 ，胞内结构域被激活后具有催化活性， 或与其激活的酶相连
（一）第二信使
胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化， 应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞 内酶和非酶蛋白的活性，以传递并放大第一信使 的信息。
1. GTPase开关蛋白
包括单体 GTP 结合蛋白与三聚体 GTP 结合蛋白，当 结合 GTP 时处于开启状态，结合 GDP 时处于关闭状 态。
鸟苷酸交换因子（GEF）控制开关蛋白（G蛋白）从 失活态向活化态转变：GEF引起调控蛋白释放GDP、 结合GTP，引发调控蛋白构象改变使其活化；随着 GTP水解成GDP和Pi，开关调控蛋白恢复失活状态。
并改变蛋白质构象，从而导致其活性增强或减弱， 是细胞内普遍存在的一种调节机制。
该图中，靶蛋白被磷酸化时活化，去磷酸化时失活。有些 靶蛋白具有相反的变化模式。
（3）钙调蛋白（CaM）
Ca2+ -CaM 复合，开启 Ca2+ -CaM 分离，关闭
第二节 细胞内受体介导的信号传递
与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂 性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞而 与受体结合。
第一节 细胞信号转导
一、概述 （一）概念
细胞通过细胞表面或细胞内受体接受外界信号，经 过一系列特定的机制，将细胞外信号转化为细胞内 信号，从而调控细胞代谢或影响基因表达，最终改 变细胞生命活动的过程称为信号转导。这一系列反 应称为信号转导通路
（二）细胞信号转导的基本形式
1. 化学信号介导的信号转导
连接处具有亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、 cAMP通过。可协同相邻细胞对外界信号的反应。
③酶联受体
有3个结构区：细胞外配体结合域，跨膜结构域和细胞 内酶蛋白结构区 ，胞内结构域被激活后具有催化活性， 或与其激活的酶相连
（一）第二信使
胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化， 应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞 内酶和非酶蛋白的活性，以传递并放大第一信使 的信息。
1. GTPase开关蛋白
包括单体 GTP 结合蛋白与三聚体 GTP 结合蛋白，当 结合 GTP 时处于开启状态，结合 GDP 时处于关闭状 态。
鸟苷酸交换因子（GEF）控制开关蛋白（G蛋白）从 失活态向活化态转变：GEF引起调控蛋白释放GDP、 结合GTP，引发调控蛋白构象改变使其活化；随着 GTP水解成GDP和Pi，开关调控蛋白恢复失活状态。
并改变蛋白质构象，从而导致其活性增强或减弱， 是细胞内普遍存在的一种调节机制。
该图中，靶蛋白被磷酸化时活化，去磷酸化时失活。有些 靶蛋白具有相反的变化模式。
（3）钙调蛋白（CaM）
Ca2+ -CaM 复合，开启 Ca2+ -CaM 分离，关闭
第二节 细胞内受体介导的信号传递
与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂 性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞而 与受体结合。
第一节 细胞信号转导
一、概述 （一）概念
细胞通过细胞表面或细胞内受体接受外界信号，经 过一系列特定的机制，将细胞外信号转化为细胞内 信号，从而调控细胞代谢或影响基因表达，最终改 变细胞生命活动的过程称为信号转导。这一系列反 应称为信号转导通路
（二）细胞信号转导的基本形式
1. 化学信号介导的信号转导
连接处具有亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、 cAMP通过。可协同相邻细胞对外界信号的反应。
细胞生物学第八章-细胞信号转导ppt课件
GRF
51
MAPk: Mitogen-activated protein kinase （促分裂原活化蛋白质激酶）
在哺乳动物里 称为 Raf
改变一些蛋白质的活性
改变基因表达状况
在哺乳动物里 称为 MEK
一般俗称为 p38
结果: 促进许多导致细胞分裂 基因的表达 例如， G1-周期蛋白
52
二、细胞表面其他酶连受体
35
（二）磷脂酰肌醇双信使信号通路
1）三种肌醇磷脂 细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
PI 激酶
PI P 激酶
磷脂酰肌醇（PI）
磷脂酰肌醇-4-磷酸 （PI(4)P）
磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI(4，5)P2）36
2）双信使
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
受体蛋白
无活性G-蛋白
信号分子
被激活的G-蛋白亚基
激活的 a 亚基
激活的
28
b/g 亚基
a-亚基的内在GTP酶活性使之失活
靶蛋白
激活的a亚基
a亚基激活其靶蛋白
激活的b/g亚基
a亚基上GTP水解，使该亚基本 身失活，造成和靶蛋白解离
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
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
激活的细胞核受体
20
胞内受体介导 的信号传递过 程
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。
51
MAPk: Mitogen-activated protein kinase （促分裂原活化蛋白质激酶）
在哺乳动物里 称为 Raf
改变一些蛋白质的活性
改变基因表达状况
在哺乳动物里 称为 MEK
一般俗称为 p38
结果: 促进许多导致细胞分裂 基因的表达 例如， G1-周期蛋白
52
二、细胞表面其他酶连受体
35
（二）磷脂酰肌醇双信使信号通路
1）三种肌醇磷脂 细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
PI 激酶
PI P 激酶
磷脂酰肌醇（PI）
磷脂酰肌醇-4-磷酸 （PI(4)P）
磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI(4，5)P2）36
2）双信使
细胞质膜脂类分子外层
细胞质膜 脂类分子内层
受体蛋白
无活性G-蛋白
信号分子
被激活的G-蛋白亚基
激活的 a 亚基
激活的
28
b/g 亚基
a-亚基的内在GTP酶活性使之失活
靶蛋白
激活的a亚基
a亚基激活其靶蛋白
激活的b/g亚基
a亚基上GTP水解，使该亚基本 身失活，造成和靶蛋白解离
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
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
激活的细胞核受体
20
胞内受体介导 的信号传递过 程
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。
《细胞信号转导》PPT课件
molecularbiology生物化学与分子生物学教研室第一节细胞通讯第二节细胞信号转导的分子机制第三节不同受体介导的细胞信号转导通路第四节细胞信号转导与医学细胞外信号细胞内的多种分子的浓度活性位置变化蛋白激酶与蛋白磷酸酶proteinkinaseproteinphosphatasegtp结合蛋白gtpbindingproteinmolecularswitchsgtpgtpgdpgtpgtpgtpg蛋白的主要类型肾上腺素腺苷酸环化酶atpcamp无活性pka活化pka磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原分解增加肾上腺素腺苷酸环化酶atpcampg蛋白一类和gtp或gdp结合位于胞膜胞浆面的外周蛋白具有信号转导功能由三个亚基组成非活化形式活化形式proteinactivationpkacampacplcippkacampac11gtp结合蛋白异源三聚体低分子量g蛋白gtp结合形式为活性形式gdp结合形式为非活性形式2130kda称为ras超家族现有50多种具有gtp酶活性13gapgtpaseactivatingproteingtpase激活蛋白sosguanidineexchangefactor鸟苷酸交换因子gefgtpoffgdpgaprasrassosgap第二节细胞信号转导的分子机制15蛋白复合物proteincomplexesclusters是细胞信号转导分子共同构成的基本工作场所是信号转导过程特异性和精确性的保证是网络性调控的基础signalosomestransducisomessignalcomplexsignalcassettessignalingmodules16转录调控复合物17蛋白相互作用是信号转导复合物形成的基础蛋白相互识别的结构基础蛋白复合物的重要结构蛋白衔接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein1840proteininteractiondomain19sh2domainsrcsh2srchomologydomainpyeei20sh3domainclassrkxxpxxpclasspxxpxrsrchomologydomain蛋白激酶btkphthsh3sh2催化区衔接蛋白grb2sh3sh2sh3转录因子statdna结合区sh2ta细胞骨架蛋白tensinsh2ptb22phosphotyrosine?sh2?ptbapoptosis?dd?ded?car
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离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道 （ligand-gated channel）。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。
离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺 的受体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受体。
细胞生物学—细胞信号转导
G蛋白耦联型受体 三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory
（1）对代谢的调节作用 肾上腺素调节糖原分解
（2）对基因表达的调节作用 cAMP应答元件（CRE）基因调控区 cAMP应答元件结合蛋白（CREB）反式作用因子 PKA的催化亚基进入细胞后使CERB特定的 Ser/Thr磷酸化，形成同源二聚体，结合DNA， 激活转录
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路 的传递过程——Gi 调节模型
PI
G蛋白 介导
H+R
激活
PI2P CH2O OCR1
磷脂酶C PLC
细胞生物学细胞信号转导课件
细 一、胞细胞生膜物受体学的结—构细和特胞性信号转导
膜受体（membrane receptor）是可选择性地识别和结合外来信号， 并引起相应的细胞生物效应的一类膜蛋白。其化学成分多为跨膜糖蛋白， 约占膜总蛋白的１％－２％。不同的受体有不同的结构，一般包括三个 部分： １、识别部（discriminator） 也称调节亚单位，是受体蛋白的胞外部 分。依赖其糖链的多样性，识别不同的化学信号。 ２、效应部（effector） 或称催化亚单位。是受体的膜内胞质部分， 通常具有酶活性。在受体与化学信号结合后被激活，产生相应的生物学 效应。 ３、转化部（transducer） 亦称之为传导部（inducer），是受体与 效应部之间的偶联成分。它可将识别部所接受的信息经过转换传递给效 应部。
protein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧，由α、β、γ三个亚基组成， α 和γ亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G蛋白在信号转导 过程中起着分子开关的作用，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态， 与GTP结合时处于开启状态，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，其GTP酶的活性能被RGS （regulator of G protein signaling）增强。RGS也属于GAP （GTPase activating protein）。
细胞生物学—细胞信号转导
磷脂酰肌醇信号通路
胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活 质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂 酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二 酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号。
细胞生物学—细胞信号转导
细磷胞脂生酰肌物醇学—细胞信磷号脂转酰肌导醇-4,5-双磷酸
Three subunits
✓ 4 superfamilies
✓ binds GTP
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细c胞AM信P信号号转通导路
➢ cAMP信号通路的组成： ✓膜刺激型受体（stimulatary receptor，Rs）； ✓抑制型受体（inhibitory receptor，Ri）； ✓刺激型调节蛋白（sitimulatary regulatory protein，Gs）； ✓抑制型调节蛋白（inhibitory regulatory protein，Gi）； ✓腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）； ✓蛋白激酶A（protein Kinase A，PKA）； ✓环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodieste-rase）。
hormone signal
GPCR
outside
plasma membrane
AC cytosol GDP GTP
GTP GDP
ATP cAMP + PPi
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
Effects of PKA Ser/Thr残基磷酸化
细胞生物学—细胞信号转导
腺苷酸环化酶
细胞生物学—细胞信号转导
蛋白激酶A
细胞生物学—细胞信号转导
环腺苷酸磷酸二酯酶
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路的传递过程——Gs调节模型 配体（信号分子）→受体→G蛋白→环化酶→cAMP（第二信使）→
蛋白激酶A（protein kinase A,PKA）→基因调控蛋白→基因转录。
５、特定的组织定位 受体的分布，无论在种类，还是数量上，均呈 现特定的模式，即受体之存在于靶细胞。
细胞生物学—细胞信号转导
三、膜受体类型 根据膜受体蛋白的类型及相应的信号转导机制之不同，可将膜受体
归纳为以下三种类型： 离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体 核受体
细离子胞通生道型物受学体 —细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
二、膜受体的特性
识别外来信号并通过构象变化引发胞内继发效应是受体的两个基本 作用。它一般具有以下特性：
１、特异性 受体与化学信号的专一性结合是依靠分子之间的立体构象 互补的非共价键结合。这种特异性结合不是绝对的。
２、可饱和性 一个细胞或一定量组织内受体数目是有限的，各类细胞 中不同受体的浓度是相对恒定的。因此，受体与配体的结合有一个饱和 度。
３、高亲和性 受体与配体具有很强的亲和力，表现为：当溶液中只有 相当低浓度的配体时，就足以使二者结合达到饱和。
细胞生物学—细胞信号转导
４、可逆性 由于受体与配体之间属于非共价键结合，所以，分子间 的识别反应往往是可逆的。当结合引发出生物效应后，受体－配体复 合物便解离，受体又恢复到原来状态，能再与配体结合。
细胞生物学—细胞信号转导
G
Effector
Signal
细胞生物学—细胞B信indin号g of转ligan导ds
Extracellular
-NH2
e2
e3
e1 -S-S-
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5TM6ຫໍສະໝຸດ TM7i1Cytoplasmic
i2
Location of G
i3
COOH-
细胞生物学—细胞信号转导
离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺 的受体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受体。
细胞生物学—细胞信号转导
G蛋白耦联型受体 三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory
（1）对代谢的调节作用 肾上腺素调节糖原分解
（2）对基因表达的调节作用 cAMP应答元件（CRE）基因调控区 cAMP应答元件结合蛋白（CREB）反式作用因子 PKA的催化亚基进入细胞后使CERB特定的 Ser/Thr磷酸化，形成同源二聚体，结合DNA， 激活转录
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路 的传递过程——Gi 调节模型
PI
G蛋白 介导
H+R
激活
PI2P CH2O OCR1
磷脂酶C PLC
细胞生物学细胞信号转导课件
细 一、胞细胞生膜物受体学的结—构细和特胞性信号转导
膜受体（membrane receptor）是可选择性地识别和结合外来信号， 并引起相应的细胞生物效应的一类膜蛋白。其化学成分多为跨膜糖蛋白， 约占膜总蛋白的１％－２％。不同的受体有不同的结构，一般包括三个 部分： １、识别部（discriminator） 也称调节亚单位，是受体蛋白的胞外部 分。依赖其糖链的多样性，识别不同的化学信号。 ２、效应部（effector） 或称催化亚单位。是受体的膜内胞质部分， 通常具有酶活性。在受体与化学信号结合后被激活，产生相应的生物学 效应。 ３、转化部（transducer） 亦称之为传导部（inducer），是受体与 效应部之间的偶联成分。它可将识别部所接受的信息经过转换传递给效 应部。
protein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧，由α、β、γ三个亚基组成， α 和γ亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G蛋白在信号转导 过程中起着分子开关的作用，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态， 与GTP结合时处于开启状态，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，其GTP酶的活性能被RGS （regulator of G protein signaling）增强。RGS也属于GAP （GTPase activating protein）。
细胞生物学—细胞信号转导
磷脂酰肌醇信号通路
胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活 质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂 酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二 酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号。
细胞生物学—细胞信号转导
细磷胞脂生酰肌物醇学—细胞信磷号脂转酰肌导醇-4,5-双磷酸
Three subunits
✓ 4 superfamilies
✓ binds GTP
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细c胞AM信P信号号转通导路
➢ cAMP信号通路的组成： ✓膜刺激型受体（stimulatary receptor，Rs）； ✓抑制型受体（inhibitory receptor，Ri）； ✓刺激型调节蛋白（sitimulatary regulatory protein，Gs）； ✓抑制型调节蛋白（inhibitory regulatory protein，Gi）； ✓腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）； ✓蛋白激酶A（protein Kinase A，PKA）； ✓环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodieste-rase）。
hormone signal
GPCR
outside
plasma membrane
AC cytosol GDP GTP
GTP GDP
ATP cAMP + PPi
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
Effects of PKA Ser/Thr残基磷酸化
细胞生物学—细胞信号转导
腺苷酸环化酶
细胞生物学—细胞信号转导
蛋白激酶A
细胞生物学—细胞信号转导
环腺苷酸磷酸二酯酶
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路的传递过程——Gs调节模型 配体（信号分子）→受体→G蛋白→环化酶→cAMP（第二信使）→
蛋白激酶A（protein kinase A,PKA）→基因调控蛋白→基因转录。
５、特定的组织定位 受体的分布，无论在种类，还是数量上，均呈 现特定的模式，即受体之存在于靶细胞。
细胞生物学—细胞信号转导
三、膜受体类型 根据膜受体蛋白的类型及相应的信号转导机制之不同，可将膜受体
归纳为以下三种类型： 离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体 核受体
细离子胞通生道型物受学体 —细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
二、膜受体的特性
识别外来信号并通过构象变化引发胞内继发效应是受体的两个基本 作用。它一般具有以下特性：
１、特异性 受体与化学信号的专一性结合是依靠分子之间的立体构象 互补的非共价键结合。这种特异性结合不是绝对的。
２、可饱和性 一个细胞或一定量组织内受体数目是有限的，各类细胞 中不同受体的浓度是相对恒定的。因此，受体与配体的结合有一个饱和 度。
３、高亲和性 受体与配体具有很强的亲和力，表现为：当溶液中只有 相当低浓度的配体时，就足以使二者结合达到饱和。
细胞生物学—细胞信号转导
４、可逆性 由于受体与配体之间属于非共价键结合，所以，分子间 的识别反应往往是可逆的。当结合引发出生物效应后，受体－配体复 合物便解离，受体又恢复到原来状态，能再与配体结合。
细胞生物学—细胞信号转导
G
Effector
Signal
细胞生物学—细胞B信indin号g of转ligan导ds
Extracellular
-NH2
e2
e3
e1 -S-S-
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5TM6ຫໍສະໝຸດ TM7i1Cytoplasmic
i2
Location of G
i3
COOH-
细胞生物学—细胞信号转导