第四讲 细胞的跨膜信号传递
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•根据激活它们的第二信使不同，分为： 依赖于cAMP的蛋白激酶（cAMP-dependent protein
kinase,or protein kinase A, PKA) 依赖于Ca2+的蛋白激酶（or protein kinase C, PKC）
几种主要的信号传导方式：
•cAMP-PKA途径：Gs，Gi •IP3-Ca途径：Gq-PLC-PIP2-IP3-IP3受体- Ca2+释放 •DG-PKC途径：DG激活PKC，后者使底物蛋白磷酸化 •G蛋白-离子通道途径：KAch通道
•5个亚单位:2、、、梅花状排列； •每个亚单位有4个跨膜螺旋(M1-4)； •5个M2构成孔道(Ø=0.65nm)的内壁； •每个M2 螺旋的两端（孔道内外口） 有带负电的谷氨酸和门冬氨酸； •每个的N端都有一个与Ach结合位点。
Chemically-gated ion channel
c.谷aa取代1422位的赖aa和 1714位的丙aa，则通道选择性 由Na+改变为Ca2+。
d.S4中含有带正电荷的精aa和赖 aa，此段对膜电位变化敏感— voltage sensor
二、受体介导的跨膜信号传递
(Signal Transduction mediated by receptor)
(一种G蛋白)
MAPK：丝裂原激活的蛋白激酶 GRB2：生长因子受体结合蛋白2
小分子配体的结合部位在跨膜螺旋； 大分子配体的结合部位在受体分子N-端。 d. 结合并激活G-蛋白的部位：在受体分子 胞浆侧：胞内III环或I、II和7-处。
人肾上腺素能2受体二级结构模式图
G 蛋白: （G protein或（GTP-binding protein）
• 20种以上。 、、三个亚单位构成。
• G蛋白未激活时，GDP与结合 • GTP与结合有活性。 • G蛋白可分为Gs (stimulatory G protein)
和Gi (inhibitory G protein)
G蛋白激活过程示意图
G-蛋白效应器（G-protein effector）
1.离子通道：直接或间接调控离子通道的活动。 2.酶：催化生成第二信使。包括
第四讲 细胞的跨膜信号传递功能 (Signal Transduction)
• 细胞外信号分子：神经递质（neurotransmitter） 激 素（hormone） 细胞因子（cytokine）等。
其中： 脂溶性分子：进入细胞作用于胞内受体 水溶性分子：作用于细胞膜受体
一、离子通道介导的跨膜信号传导
(Signal Transduction mediated by ion channel)
（一）化学门控通道：2（ 与Ach结合） （二）电压门控通道：神经、肌细胞。 （三）机械门控通道：如内耳毛细胞。
（一） Chemically-gated ion channel
N2-Ach receptor cation channel) :
KCa2+通道
（三） 酶耦联受体介导的信号传导
(Signal Transduction Mediated by Emzyme-linked Receptor)
酶耦联受体：
•具体酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor或受体 酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinase）：受体与酶为同 一分子。如大部分生长因子和部分肽类激素的受体。
化学性胞外信号(ACh) ACh + 受体=复合体 通道变构=离子通道开放
Na+内流 终板膜电位 骨骼肌收缩
（二） Voltage-gated ห้องสมุดไป่ตู้on channel
a.4个氨基酸排列顺序相似的结 构领域。
b.每个结构域：6个跨膜螺旋 （S1-S5）。其中S5与S6之间的 胞外环内向折叠构成孔道内壁， 并决定离子选择性。
•结合酪氨酸激酶受体（receptor-associated tyrosine kinase）: 受体激活后，与酪氨酸结合并使之激活。如 RBC生成素受体、生长素受体、及细胞因子和干扰素受 体等。
•具有鸟苷酸环化酶的受体（receptor-guanylyl cyclase）
具体酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor
cAMP:
IP3: inositol triphosphate DG: diacylglycerol
cGMP: cyclic guanosine monophosphate
Ca2+:
蛋白激酶（protein kinase）：可被第二信使激活。
•根据底物不同，分为： 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：多 酪氨酸蛋白激酶：少，下一个信号传导途径中
G蛋白耦联受体介导的信号传导的主要过程
G蛋白耦联受体 a.最大的细胞表面受体家族（superfamily）： 300种以上以被克隆；如肾上腺素能受体、 胆碱能受体、5-HT受体及多数肽类激素的 受体。 b.7 次跨膜受体（7-spanning receptor）； c. 识别配体、与配体结合部位不同：
(一)离子通道藕联受体介导的信号传递 (二) G蛋白耦联受体介导的信号传递 (三)酶藕联受体介导的信号传递
(二)、 G蛋白耦联受体介导的信号传导
(Signal Transduction Mediated by G Protein-linked Receptor)
组成： 1、 G蛋白耦联受体 2、G蛋白 3、效应蛋白（酶或通道）
腺苷酸环化酶（adenylate cyclase,AC） 磷脂酶C（phospholipase,PLC） 依赖于cGMP的磷酸二酯酶（phosphodiesterase,PDE） 磷脂酶A2(phospholipase A2)
第二信使（second messenger）：
实验：肾上腺素与肝组织切片孵育，可增加糖原磷酸化酶 活性，导致肝糖原分解；但加入磷酸化酶或磷酸化酶激酶 中，不能增加酶活性。 说明：epinephrine是先作用于细胞膜，在胞浆中生成一种 小分子物质（cAMP），然后才激活上述酶的。
kinase,or protein kinase A, PKA) 依赖于Ca2+的蛋白激酶（or protein kinase C, PKC）
几种主要的信号传导方式：
•cAMP-PKA途径：Gs，Gi •IP3-Ca途径：Gq-PLC-PIP2-IP3-IP3受体- Ca2+释放 •DG-PKC途径：DG激活PKC，后者使底物蛋白磷酸化 •G蛋白-离子通道途径：KAch通道
•5个亚单位:2、、、梅花状排列； •每个亚单位有4个跨膜螺旋(M1-4)； •5个M2构成孔道(Ø=0.65nm)的内壁； •每个M2 螺旋的两端（孔道内外口） 有带负电的谷氨酸和门冬氨酸； •每个的N端都有一个与Ach结合位点。
Chemically-gated ion channel
c.谷aa取代1422位的赖aa和 1714位的丙aa，则通道选择性 由Na+改变为Ca2+。
d.S4中含有带正电荷的精aa和赖 aa，此段对膜电位变化敏感— voltage sensor
二、受体介导的跨膜信号传递
(Signal Transduction mediated by receptor)
(一种G蛋白)
MAPK：丝裂原激活的蛋白激酶 GRB2：生长因子受体结合蛋白2
小分子配体的结合部位在跨膜螺旋； 大分子配体的结合部位在受体分子N-端。 d. 结合并激活G-蛋白的部位：在受体分子 胞浆侧：胞内III环或I、II和7-处。
人肾上腺素能2受体二级结构模式图
G 蛋白: （G protein或（GTP-binding protein）
• 20种以上。 、、三个亚单位构成。
• G蛋白未激活时，GDP与结合 • GTP与结合有活性。 • G蛋白可分为Gs (stimulatory G protein)
和Gi (inhibitory G protein)
G蛋白激活过程示意图
G-蛋白效应器（G-protein effector）
1.离子通道：直接或间接调控离子通道的活动。 2.酶：催化生成第二信使。包括
第四讲 细胞的跨膜信号传递功能 (Signal Transduction)
• 细胞外信号分子：神经递质（neurotransmitter） 激 素（hormone） 细胞因子（cytokine）等。
其中： 脂溶性分子：进入细胞作用于胞内受体 水溶性分子：作用于细胞膜受体
一、离子通道介导的跨膜信号传导
(Signal Transduction mediated by ion channel)
（一）化学门控通道：2（ 与Ach结合） （二）电压门控通道：神经、肌细胞。 （三）机械门控通道：如内耳毛细胞。
（一） Chemically-gated ion channel
N2-Ach receptor cation channel) :
KCa2+通道
（三） 酶耦联受体介导的信号传导
(Signal Transduction Mediated by Emzyme-linked Receptor)
酶耦联受体：
•具体酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor或受体 酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinase）：受体与酶为同 一分子。如大部分生长因子和部分肽类激素的受体。
化学性胞外信号(ACh) ACh + 受体=复合体 通道变构=离子通道开放
Na+内流 终板膜电位 骨骼肌收缩
（二） Voltage-gated ห้องสมุดไป่ตู้on channel
a.4个氨基酸排列顺序相似的结 构领域。
b.每个结构域：6个跨膜螺旋 （S1-S5）。其中S5与S6之间的 胞外环内向折叠构成孔道内壁， 并决定离子选择性。
•结合酪氨酸激酶受体（receptor-associated tyrosine kinase）: 受体激活后，与酪氨酸结合并使之激活。如 RBC生成素受体、生长素受体、及细胞因子和干扰素受 体等。
•具有鸟苷酸环化酶的受体（receptor-guanylyl cyclase）
具体酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor
cAMP:
IP3: inositol triphosphate DG: diacylglycerol
cGMP: cyclic guanosine monophosphate
Ca2+:
蛋白激酶（protein kinase）：可被第二信使激活。
•根据底物不同，分为： 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶：多 酪氨酸蛋白激酶：少，下一个信号传导途径中
G蛋白耦联受体介导的信号传导的主要过程
G蛋白耦联受体 a.最大的细胞表面受体家族（superfamily）： 300种以上以被克隆；如肾上腺素能受体、 胆碱能受体、5-HT受体及多数肽类激素的 受体。 b.7 次跨膜受体（7-spanning receptor）； c. 识别配体、与配体结合部位不同：
(一)离子通道藕联受体介导的信号传递 (二) G蛋白耦联受体介导的信号传递 (三)酶藕联受体介导的信号传递
(二)、 G蛋白耦联受体介导的信号传导
(Signal Transduction Mediated by G Protein-linked Receptor)
组成： 1、 G蛋白耦联受体 2、G蛋白 3、效应蛋白（酶或通道）
腺苷酸环化酶（adenylate cyclase,AC） 磷脂酶C（phospholipase,PLC） 依赖于cGMP的磷酸二酯酶（phosphodiesterase,PDE） 磷脂酶A2(phospholipase A2)
第二信使（second messenger）：
实验：肾上腺素与肝组织切片孵育，可增加糖原磷酸化酶 活性，导致肝糖原分解；但加入磷酸化酶或磷酸化酶激酶 中，不能增加酶活性。 说明：epinephrine是先作用于细胞膜，在胞浆中生成一种 小分子物质（cAMP），然后才激活上述酶的。