第十四章细胞信号转导与信号传递系统

（2）G蛋白关联受体
可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性，靶蛋白是 可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性， 可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性 一种酶或离子通道。 其特点是在受体与靶蛋白之间有 一种酶或离子通道。 第三种蛋白质： 蛋白—三体GTP结合调节蛋白 三体GTP结合调节蛋白。 第三种蛋白质：G蛋白 三体GTP结合调节蛋白。
参与磷酸化级联反应的蛋白激酶种类： 2、参与磷酸化级联反应的蛋白激酶种类： 丝氨酸/苏氨酸激酶— （1）丝氨酸/苏氨酸激酶 可催化蛋白中的丝氨酸
和苏氨酸磷酸化
（2）酪氨酸激酶 可催化蛋白中的酪氨酸磷酸化 酪氨酸激酶—
蛋白激酶是一类磷酸转移酶， 蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将核苷酸 磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上， 的 γ 磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上 ， 使 蛋白质磷酸化。 蛋白质磷酸化。
亲水性
细胞表面受体和细胞内受体
1、胞内受体
受体位于细胞质基质中或核中 疏水性信号分子 类固醇、甲状腺激素、类视黄素、维生素D 类固醇、甲状腺激素、类视黄素、维生素D、 皮质醇、GA等 皮质醇、GA等 信号可穿越质膜进入靶细胞内部 信号与胞内受体结合激活受体 激活的受体分子构象发生改变 与细胞核中DNA结合激活或抑制基因转录 与细胞核中DNA DNA结合激活或抑制基因转录 激活基因转录通常分两步进行： 激活基因转录通常分两步进行： a.初级反应：直接诱导少数专一基因转录 b.次级反应：初级反应的转录产物激活其它基因
蛋白关联受体与G 第三节 G蛋白关联受体与G蛋白
一、G蛋白的结构和活性变化
蛋白是GTP 结合蛋白， 主要分为两类： GTP结合蛋白 G 蛋白是 GTP 结合蛋白 ， 主要分为两类 ： 异三 体G蛋白和小的胞质G蛋白。异三体G蛋白和7次跨膜 蛋白和小的胞质G蛋白。 异三体G蛋白和7 受体结合参与信号转导过程。 受体结合参与信号转导过程。
靶细胞受体蛋白的多样性: 靶细胞受体蛋白的多样性:
存在于质膜上，识别的分子是亲水性的； 存在于质膜上，识别的分子是亲水性的； 占多数。 占多数。 存在于胞内，识别的分子是疏水性的。 存在于胞内，识别的分子是疏水性的。 不同的受体蛋白可与不同的信号分子发 生结合，具有专一性。 生结合，具有专一性。
2、表面受体蛋白
亲水性信号分子都与细胞的表面受体结合发挥作用
– 神经递质、蛋白质激素、生长因子等 神经递质、蛋白质激素、
受体为跨膜整合蛋白 配体结合部位位于质膜外表面 细胞外信号通过这些表面受体转变为一个或几个细 胞内信号，引起靶细胞反应 胞内信号， 这些细胞表面受体又称信号转换器
细胞表面受体根据传导机制不同分三类： 细胞表面受体根据传导机制不同分三类：
பைடு நூலகம்
二、细胞对细胞外信号反应的不同速率
快速反应
激活的蛋白质激酶催化胞内蛋白质的磷酸化（Ser或Thr磷酸 激活的蛋白质激酶催化胞内蛋白质的磷酸化（Ser或Thr磷酸 化），从而产生细胞反应 ），从而产生细胞反应 不同种类的细胞，磷酸化的靶蛋白组不同，细胞效应不同。 不同种类的细胞，磷酸化的靶蛋白组不同，细胞效应不同。 通过磷酸化级联反应链进行，不涉及基因表达。 通过磷酸化级联反应链进行，不涉及基因表达。
二、靶细胞—信号分子作用的效应细胞 靶细胞
靶细胞反应过程的特征： 靶细胞反应过程的特征：
细胞按发育编程，在不同的分化阶段， （一）专一识别信号 细胞按发育编程，在不同的分化阶段， 分别与专一的信号分子识别结合。 分别与专一的信号分子识别结合 。 如在分化过程中有的细 胞只对分化信号起反应， 有的只对增殖信号起反应， 胞只对分化信号起反应 ， 有的只对增殖信号起反应 ， 也有 的只对其它信号起反应。 的只对其它信号起反应。
（三）靶细胞中的受体 信号传递的第一步就是信号分子（配体） 信号传递的第一步就是信号分子（配体）与靶细胞受 体的结合，受体起靶细胞天线的作用。 体的结合，受体起靶细胞天线的作用。 受体是能够识别和选择性结合某种配体（信号分子） 受体是能够识别和选择性结合某种配体（ 信号分子） 的特殊蛋白质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域： 的特殊蛋白质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配 体结合区域和产生效应的区域。 体结合区域和产生效应的区域。 受体的特征： 特异性； 饱和性； 高亲和力。 受体的特征：①特异性；②饱和性；③高亲和力。 根据受体在靶细胞中的存在部位分为两类 根据受体在靶细胞中的存在部位分为两类： a.细胞内受体 细胞内受体 b.细胞表面受体 细胞表面受体
1、构成信号传递级联反应链的蛋白种类： 构成信号传递级联反应链的蛋白种类： 可被蛋白激酶磷酸化的蛋白； （1）可被蛋白激酶磷酸化的蛋白； 在信号诱导下同GTP结合的蛋白。 GTP结合的蛋白 （2）在信号诱导下同GTP结合的蛋白。 这两类蛋白被激活时， 至少获得一 这两类蛋白被激活时 ， 个磷酸基团， 失活时去磷酸基团。 个磷酸基团 ， 失活时去磷酸基团 。 这些 蛋白被激活可使磷酸化级联反应链中的 下游蛋白磷酸化。 下游蛋白磷酸化。
自分泌信号： 4、自分泌信号：细胞分泌的信号分子只作用于
同种细胞，甚至同自身的受体结合引起反应， 同种细胞，甚至同自身的受体结合引起反应，分泌 信号分子的细胞既是信号细胞，也是靶细胞。 信号分子的细胞既是信号细胞，也是靶细胞。 常见于病理条件下，例如：肿瘤细胞, 常见于病理条件下 ， 例如 ： 肿瘤细胞 , 在同种细胞 群体中，可产生彼此促进的“集团效应” 群体中，可产生彼此促进的“集团效应”
离子通道关联受体（递质门控离子通道） （1）离子通道关联受体（递质门控离子通道）
受体是多次穿膜的蛋白质 ， 与电兴奋细胞间突触信 受体是多次穿膜的蛋白质， 号的快速传递有关。 号的快速传递有关 。 受体与神经递质结合后构象发 生改变， 通道瞬时打开或关闭 ， 改变了质膜的离子 生改变 ， 通道瞬时打开或关闭， 透性，使突触后细胞发生兴奋。 透性，使突触后细胞发生兴奋。
第一节 信号细胞与靶细胞
一、信号分子与信号细胞
信号细胞通过外排分泌和穿膜扩散释放出信 信号细胞通过外排分泌和穿膜扩散释放出信 外排分泌 号分子。有的信号分子可对远距离的靶细胞 号分子。 发生作用； 发生作用；有的信号分子在释放后仍结合在 信号细胞表面，只能影响与之接触的细胞， 信号细胞表面，只能影响与之接触的细胞， 甚至信号细胞本身。 甚至信号细胞本身。
1、异三体G蛋白的结构 异三体G
αβγ三个亚基组成， 亚基具有GTP酶活性， GTP酶活性 αβγ三个亚基组成， α亚基具有GTP酶活性， 三个亚基组成 不受刺激时无活性。 不受刺激时无活性。
第十四章细胞信号转导与 信号传递系统
对多细胞生物来说， 对多细胞生物来说，各个细胞并不是孤立存 在的，而是生物体的构成成员， 在的，而是生物体的构成成员，生物体的生命活 动的有序性是靠各个细胞的有序协调活动来完成 的。而细胞间的协调活动依赖于细胞间的信息交 流。 在前面我们学习了间隙连接、 在前面我们学习了间隙连接、胞间连丝在相 邻细胞间的通讯关系。 邻细胞间的通讯关系。但个体中的大部分细胞并 不是直接相连， 不是直接相连，仅靠细胞间的连接结构进行信息 交流是不够的。 交流是不够的。多细胞生物中还存在通过信号分 子进行信息交流的方式。 子进行信息交流的方式。
G蛋白耦联型受体为 7次跨膜蛋白
（3）酶关联受体 ）
受体多为一次穿膜的蛋白质，自身具酶的性质，或 受体多为一次穿膜的蛋白质，自身具酶的性质， 与酶结合在一起。受体外端具有配体结合部位， 与酶结合在一起。受体外端具有配体结合部位，内 端为催化部位。 端为催化部位。多为蛋白激酶或与蛋白激酶结合在 一起。被激活后， 一起。被激活后，可使靶细胞中专一的一组蛋白质 发生磷酸化。 发生磷酸化。
信号细胞(signaling cell)：能产生信号分子的细胞。 ：能产生信号分子的细胞。 靶细胞(target cell)：受到信号分子的作用发生反 ：
应的细胞。 应的细胞。
信号转导(signal transduction)：靶细胞依靠受体 ：
识别专一的细胞外信号分子， 识别专一的细胞外信号分子 ， 并把细胞外信号转 变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。 变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。 细胞内的信号分子经连锁级联反应 ， 进行细胞内 细胞内的信号分子经连锁级联反应， 信号传递，引起细胞发生反应。 信号传递，引起细胞发生反应。
（二）反应差异 一种信号分子对不同的靶细胞常有不同的
效应。 这是由于1 细胞表面受体组合不同， 效应 。 这是由于 1 ） 细胞表面受体组合不同 ， 2 ） 细胞内的 装置对接收的信息在细胞内进行不同的整合和译解。 装置对接收的信息在细胞内进行不同的整合和译解 。 如乙 酰胆碱刺激骨骼肌收缩， 但降低心肌的收缩频率和收缩力。 酰胆碱刺激骨骼肌收缩 ， 但降低心肌的收缩频率和收缩力 。
慢速反应
信号传递最终引起专一基因表达 慢速反应一般步骤 激素—受体 G蛋白—腺苷酸环化酶 cAMP—cAMP依赖的蛋白激 激素 受体—G蛋白 腺苷酸环化酶—cAMP cAMP依赖的蛋白激 受体 腺苷酸环化酶 cAMP cAMP 基因调节蛋白（ 基因表达。 酶A—基因调节蛋白（磷酸化）—基因表达。 基因调节蛋白 磷酸化） 基因表达
内分泌信号： 3、内分泌信号：内分泌细胞分泌的信号分子称
为激素，可远距离传播，随着血液（动物） 为激素，可远距离传播，随着血液（动物）或汁液 植物）散布全身，由于信号分子被体液高度稀释， （植物）散布全身，由于信号分子被体液高度稀释， 故仅需很低的浓度就能对靶细胞起作用。 故仅需很低的浓度就能对靶细胞起作用。
如有些跨膜受体为蛋白酪氨酸激酶， 如有些跨膜受体为蛋白酪氨酸激酶，由细胞外 配体结合区、穿膜区、细胞质区三部分构成。 配体结合区、穿膜区、细胞质区三部分构成。细胞 质区含有催化中心和调节序列。 质区含有催化中心和调节序列。
第二节 细胞内信号传递的基本原理
一、细胞内信号传递的级联反应
细胞外信号分子并不是直接对基因活动发生作用， 细胞外信号分子并不是直接对基因活动发生作用， 而是要经过一个复杂的反应过程。 而是要经过一个复杂的反应过程。 信号传递级联反应：靶细胞的受体与信号分子专一 信号传递级联反应 ： 性结合后，受体被激活， 性结合后 ， 受体被激活 ， 将细胞外信号转换为胞内 信号，最后信号被传递到核，调控专一基因的表达， 信号 ， 最后信号被传递到核， 调控专一基因的表达 ， 在这个过程中，涉及一系列信号传递蛋白， 在这个过程中 ， 涉及一系列信号传递蛋白 ， 象阶梯 一样经历一环扣一环的连锁中继步骤， 一样经历一环扣一环的连锁中继步骤 ， 这种方式传 递信号的连锁称为信号传递级联反应。 递信号的连锁称为信号传递级联反应。 信号传递级联反应
信号分子按作用性质分类： 信号分子按作用性质分类：
旁分泌信号： 1、旁分泌信号：信号细胞分泌的信号分子扩散
不太远，只能影响周围近邻细胞， 不太远，只能影响周围近邻细胞，很快被近邻细胞 所获取或破坏。 所获取或破坏。
突触信号： 2 、 突触信号 ： 神经末梢与另一神经元或肌肉细胞
之间建有特殊连接，称为突触， 之间建有特殊连接，称为突触，神经末梢分泌神经 递质，作用于突触后靶细胞，传递信号。 递质，作用于突触后靶细胞，传递信号。
蛋白激酶在信号转导中的主要作用有两个方面： 蛋白激酶在信号转导中的主要作用有两个方面：
A.通过磷酸化调节蛋白质的活性， A.通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是 通过磷酸化调节蛋白质的活性 绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制， 绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，有些蛋 白质在磷酸化后具有活性， 白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有 活性； 信号分子活性调节） 活性；(信号分子活性调节） B.通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细 B.通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大， 通过蛋白质的逐级磷酸化 胞反应。（信号放大） 胞反应。 信号放大）