细胞生物学信号传递
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概念: 在细胞间或细胞内传递信息的化学分子
细胞的信号分子根据其溶解性通常可分为亲脂性和亲水性 两类： （1）亲脂性信号分子，主要代表是甾类激素和甲状腺素 （2）亲水性信号分子，包括神经递质、生长因子、局部化 学递质和大多数激素，不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的 信号转换机制实现信号传递，所以这类信号分子又称为第 一信使。
细胞生物学信号传递
12
相同的信号分子在不细胞同生物的学信靶号细传递胞中引起不同的应答 13
第二信使学说和分子开关
第二信使学说（second messenger theory）：
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
细胞生物学信号传递
3
●细胞通讯方式：
分泌化学信号进行通讯 接触性依赖的通讯 细胞间形成间隙连接实现代谢偶联或电偶联
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1.细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯
细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分 子作用于靶细胞，调节其功能，可分为4类。
细胞生物学信号传递
5
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
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甾类激素介导的信号通路
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
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 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.
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用： 一是通过磷酸化调节蛋白质的活性； 二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，
分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合
细胞生物学信号传递
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第二信使(second messenger)
细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第 二信使,而将细胞外的信号称为第一信使。
第二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
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蛋白激酶
另外，细胞完成信号应答之后，要进行信号解除，终止细胞应答，主要是通 过对信号分子的修饰、水解或结合等方式降低信号分子的水平和浓度以终止 反应。
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（二）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。
细胞信号分子（signal molecule）
类型：
溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子
化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部
化学介导因子和气体分子
特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
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受体（receptor ）
概念:受体是一种能够识别和选择性结合某种信号分子，并
细胞生物学信号传递
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二、 信号转导系统及其特性
信号通路（signaling pathway）
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，这种反应系列称为信 号通路。
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细胞内受体介导的信号传导
细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 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。
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸 化调节蛋白质的活性；二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信 号逐级放大，引起细胞反应。
GTP结合蛋白（GTP-binding regulatory protein）
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。 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。 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释
放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
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2. 细胞间接触性依赖的通讯
• 细胞间直接接触，它不需要分泌的化学信号分子的释放， 代之以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，影响其它细胞
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3. 间隙连接实现代谢偶联或电偶联
•两个相邻的细胞以 连接子相联系。连 接子中央为直径 1.5nm的亲水性孔道。
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细胞信号分子（signal molecule）
引起细胞反应。
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激酶
磷酸基团受体
蛋白丝氨酸／苏氨酸激酶
丝氨酸／苏氨酸羟基
蛋白酪氨酸激酶
酪氨酸的酚羟基
蛋白组／赖／精氨酸激酶
咪唑环，胍基，ε－氨基
蛋白半胱氨酸激酶
巯基
蛋白天冬氨酸／谷氨酸激酶 酰基
一、细胞通讯（cell communication）
●概念：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传 递到另一个细胞并产生相应的反应。
细胞生物学信号传递
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细胞通讯的一般过程
①信号分子的合成: 一般的细胞都能合成信号分子，而内分泌细胞是信号分子 的主要来源。
②信号分子从信号传导细胞释放到周围环境中:这是一个相当复杂的过程，特 别是蛋白类的信号分子，要经过内膜系统的合成、加工、分选和分泌，最后 释放到细胞外。
能引起细胞功能变化的生物大分子。多为糖蛋白，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。
类型：细胞内受体（intracellular receptor）
细胞表面受体（cell surface receptor）
受体与配体相互作用的特点
1.高度的亲和力 2.饱和性； 3.可逆性 4.生理反应 5.特异性结合；不是简单的一对一关系。
③信号分子向靶细胞运输:运输的方式有很多种，但主要是通过血液循环系统 运送到靶细胞。
④靶细胞对信号分子的识别和检测: 主要通过位于细胞质膜或细胞内受体蛋白 的选择性的识别和结合。
⑤细胞对细胞外信号进行跨膜转导，产生细胞内的信号。
⑥细胞内信号作用于效应分子，进行逐步放大的级联反应，引起细胞代谢、 生长、基因表达等方面的一系列变化。
细胞的信号分子根据其溶解性通常可分为亲脂性和亲水性 两类： （1）亲脂性信号分子，主要代表是甾类激素和甲状腺素 （2）亲水性信号分子，包括神经递质、生长因子、局部化 学递质和大多数激素，不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的 信号转换机制实现信号传递，所以这类信号分子又称为第 一信使。
细胞生物学信号传递
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相同的信号分子在不细胞同生物的学信靶号细传递胞中引起不同的应答 13
第二信使学说和分子开关
第二信使学说（second messenger theory）：
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
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●细胞通讯方式：
分泌化学信号进行通讯 接触性依赖的通讯 细胞间形成间隙连接实现代谢偶联或电偶联
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1.细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯
细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分 子作用于靶细胞，调节其功能，可分为4类。
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内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
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甾类激素介导的信号通路
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
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 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.
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用： 一是通过磷酸化调节蛋白质的活性； 二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，
分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合
细胞生物学信号传递
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第二信使(second messenger)
细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第 二信使,而将细胞外的信号称为第一信使。
第二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
细胞生物学信号传递
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蛋白激酶
另外，细胞完成信号应答之后，要进行信号解除，终止细胞应答，主要是通 过对信号分子的修饰、水解或结合等方式降低信号分子的水平和浓度以终止 反应。
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（二）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。
细胞信号分子（signal molecule）
类型：
溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子
化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部
化学介导因子和气体分子
特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
细胞生物学信号传递
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受体（receptor ）
概念:受体是一种能够识别和选择性结合某种信号分子，并
细胞生物学信号传递
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二、 信号转导系统及其特性
信号通路（signaling pathway）
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，这种反应系列称为信 号通路。
细胞生物学信号传递
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细胞内受体介导的信号传导
细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 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。
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸 化调节蛋白质的活性；二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信 号逐级放大，引起细胞反应。
GTP结合蛋白（GTP-binding regulatory protein）
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。 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。 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释
放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
细胞生物学信号传递
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2. 细胞间接触性依赖的通讯
• 细胞间直接接触，它不需要分泌的化学信号分子的释放， 代之以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，影响其它细胞
细胞生物学信号传递
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3. 间隙连接实现代谢偶联或电偶联
•两个相邻的细胞以 连接子相联系。连 接子中央为直径 1.5nm的亲水性孔道。
细胞生物学信号传递
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细胞信号分子（signal molecule）
引起细胞反应。
细胞生物学信号传递
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激酶
磷酸基团受体
蛋白丝氨酸／苏氨酸激酶
丝氨酸／苏氨酸羟基
蛋白酪氨酸激酶
酪氨酸的酚羟基
蛋白组／赖／精氨酸激酶
咪唑环，胍基，ε－氨基
蛋白半胱氨酸激酶
巯基
蛋白天冬氨酸／谷氨酸激酶 酰基
一、细胞通讯（cell communication）
●概念：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传 递到另一个细胞并产生相应的反应。
细胞生物学信号传递
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细胞通讯的一般过程
①信号分子的合成: 一般的细胞都能合成信号分子，而内分泌细胞是信号分子 的主要来源。
②信号分子从信号传导细胞释放到周围环境中:这是一个相当复杂的过程，特 别是蛋白类的信号分子，要经过内膜系统的合成、加工、分选和分泌，最后 释放到细胞外。
能引起细胞功能变化的生物大分子。多为糖蛋白，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。
类型：细胞内受体（intracellular receptor）
细胞表面受体（cell surface receptor）
受体与配体相互作用的特点
1.高度的亲和力 2.饱和性； 3.可逆性 4.生理反应 5.特异性结合；不是简单的一对一关系。
③信号分子向靶细胞运输:运输的方式有很多种，但主要是通过血液循环系统 运送到靶细胞。
④靶细胞对信号分子的识别和检测: 主要通过位于细胞质膜或细胞内受体蛋白 的选择性的识别和结合。
⑤细胞对细胞外信号进行跨膜转导，产生细胞内的信号。
⑥细胞内信号作用于效应分子，进行逐步放大的级联反应，引起细胞代谢、 生长、基因表达等方面的一系列变化。