第九章细胞信号转导
细胞信号转导的基本原理
细胞信号转导的基本原理细胞信号转导是生命中一个非常重要的过程，可以使细胞在环境变化的情况下进行正确的应对和响应。
该过程通过一系列的信号转导步骤传递信息，从而使接收到信息的细胞调整其生理状态或功能。
这篇文章将介绍细胞信号转导的基本原理。
第一部分：介绍细胞信号转导细胞信号转导起源于人们对细胞内部化学通讯的认识。
它是通过化学和物理相互作用来传递信号和信息的应答系统。
生物体的生长和发育、代谢调控、免疫反应以及环境适应等重要生命活动都涉及到细胞信号转导。
第二部分：信号转导的基本原理细胞内信号转导是一个复杂的过程，包含多种分子组分和信号通路。
但是，不论信号通路是多么复杂，其基本原理都是一致的。
信号转导可以分为三个基本阶段。
第一阶段：识别信号细胞膜是信号识别的地方，因为细胞膜上有许多的膜受体。
当特定的分子（如激素或神经递质）结合到膜受体上时，会引起一系列的形态和功能变化，并通过激活膜受体后的反应，进入第二个环节。
第二阶段：信号传导信号传导是信号从细胞膜到达细胞内部对应的传导分子的一个过程。
这个过程是分子间交流的过程，所涉及的蛋白质种类相当丰富，比如酶、离子通道、激酶、转录因子等。
在信号传导这个过程中，可以直接将信息传递，也可以通过中介分子来传递信息。
第三阶段：效应最后一个阶段是信号效应。
当信息穿过细胞膜并传递到细胞内部后，它会引发一系列的化学反应和生理响应，如蛋白质合成、基因表达和酶活性调节等。
这一过程中，细胞会根据特定的信号产生相应的效应。
第三部分：信号转导的类型细胞信号转导的主要类型包括两种。
一种是通过细胞外受体（如G蛋白偶联受体，酪氨酸激酶受体）将外部信号转化为细胞内信号。
另一种是细胞膜内的受体（如离子通道、酶）将信号转换为细胞内部的信号。
第四部分：信号转导的应用细胞信号转导的应用有很多。
例如，通过有针对性的手段，可以干预某些疾病的信号传导过程，从而达到治疗的效果。
通过干预细胞信号通路，多种疾病治疗药物都可以被平衡、异位和激活，同时，还可以促进恶性肿瘤的早期发现。
细胞的信号转导
• 由膜上的腺苷酸环化酶（AC）环化胞浆内 • ATP形成cAMP。 • cAMP是最早确定的第二信使。 正常情况下，cAMP的生成与分解保持平衡，使 胞浆内cAMP浓度保持在10-7M以下。当配体与受体 结合后，1个AC可生成许多cAMP，使cAMP的水平 在几秒钟内增高20倍以上。
• • • • • • •
3. PLA 2 –AA信号转导系统 花生四烯酸（ AA）是通过磷脂酶水解膜磷脂释放的不饱
和脂肪酸。 1）PLA2的激活机制 ：
许多细胞外信号（如肾上腺素能激动剂、缓激肽、凝血
酶等）都可激活PLA2，有些PLA2通过G蛋白激活；有些 PLA2被PLC激活，PLC通过增加胞内Ca2+、或激活PKC间 接激活PLA2。细胞外信号刺激PLA2途径直接在sn-2位置 脱酯释放AA，是生成AA的重要途径，也是细胞调控AA生
期使用激动剂和拮抗剂的药理或病理情况下，将之除去后受体 数量和反应性均可恢复。
（2）根据调节的种类，分为
1）受体的数目与结合容量：促使受体数目或结合
容量增加的调节称为上调。反之称为下调。
2）反应性：在内环境影响下，受体反应性会产生增
敏、失敏等现象。 增敏：细胞在某种因素的作用下，受体与配体结合的
敏感性增加。如甲状腺素可增加细胞对儿茶酚胺、TSH、
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 跨膜信号转导 • （transmembrane signal transduction）
（一）细胞信号转导
1. 细胞信号转导的概念
不同形式的外界信号作用于细胞时，通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程，而是作用于细胞膜表面（少数类固 醇激素和甲状腺激素除外）通过引起膜结构中一种或数种 特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以新
简述细胞信号转导的过程
简述细胞信号转导的过程细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程，通过这个过程，细胞可以感知和响应外界刺激，并调控细胞内的生物活动。
细胞信号转导过程复杂而精确，涉及多种分子信号、信号传递通路和调控机制。
本文将以简洁明了的语言，从信号的产生、传递和响应三个方面，详细介绍细胞信号转导的过程。
一、信号的产生细胞信号可以来自于细胞外部环境，如激素、神经递质、细胞外基质等，也可以来自于细胞内部，如细胞器的功能变化、代谢产物的积累等。
这些信号分为内源性信号和外源性信号。
内源性信号是由细胞内部的变化所产生的，如细胞内的离子浓度变化、代谢产物积累等。
外源性信号则是由细胞外部的刺激所引起的，如激素的结合、神经递质的释放等。
二、信号的传递细胞信号的传递主要通过信号分子在细胞内外之间的传递来实现。
细胞膜是信号传递的重要场所，其表面覆盖着许多受体分子，当外界信号分子与受体结合时，受体会发生构象变化，并激活下游的信号传递通路。
这些通路包括细胞内信号传导分子的激活、蛋白质的磷酸化和解磷酸化等一系列反应。
这些反应可以通过细胞内的信号传导通路来调控，形成一个复杂的信号网络。
三、信号的响应细胞信号的响应是指细胞对信号的感知和相应行为。
细胞可以通过调节基因表达、蛋白质合成、细胞骨架重组等方式，来实现对信号的响应。
基因表达调控是一种常见的信号响应方式，细胞可以通过转录因子的激活或抑制来改变基因的表达水平。
蛋白质合成则是通过信号传导通路内的蛋白质磷酸化或解磷酸化等酶促反应来实现。
细胞骨架重组是通过改变细胞内骨架蛋白的结构和功能，来调节细胞形态和运动。
细胞信号转导的过程是一个动态平衡的过程，信号的产生、传递和响应是相互关联的。
细胞通过调节信号分子、信号传导通路和调控机制的活性，来实现对外界刺激的感知和响应。
这个过程在细胞生理、发育和疾病中起着重要的作用。
例如，细胞信号转导的异常会导致癌症、心血管疾病等多种疾病的发生和发展。
总结起来，细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程，包括信号的产生、传递和响应三个方面。
细胞信号转导总结
细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。
这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。
以下是细胞信号转导的简要总结。
一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。
这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。
它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。
受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。
二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。
1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。
这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。
这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。
3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。
MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。
这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。
这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。
三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。
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。
简述细胞信号转导的过程
简述细胞信号转导的过程
第一步，细胞接受外部信号，这些信号可以是化学物质、光信号、声波或机械刺激，它们被接受并转换为电化学信号。
第二步，信号转导，即信号在细胞内传递和转化的过程。
这个过程通常涉及到细胞膜上的受体、信号分子、转导蛋白、酶等多种分子机制。
当信号分子结合到受体上时，受体会发生构象变化，从而进一步激活下游分子。
信号分子和下游蛋白之间的相互作用和信号的传递会不断增强，形成复杂的信号通路。
第三步，信号通路会导致一系列的效应功能，这些功能包括基因表达、代谢和细胞运动等多种生物学过程。
这些生物学过程会进一步影响到细胞的生理和病理状态。
第四步，信号终止，即信号通路的终止。
这个过程包括调节机制和负反馈回路，以避免过度的信号传递和细胞损伤。
信号终止通常包括信号分子的分解、受体的内吞和分解等多种机制。
总之，细胞信号转导是一个复杂的过程，它涉及到多种分子机制和生物学过程。
对于细胞的生理和病理状态来说，细胞信号转导起着至关重要的作用。
- 1 -。
细胞的信号转导医学细胞生物学第
7
二、细胞的信号分子
➢信号分子（配体ligand）：能与细胞内受体或膜受体结合并 产生特定生物学效应的化学物质。 ➢特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。 ➢分子种类：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）、氨基酸、 核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。 ➢从产生和作用方式来看可分为内分泌激素、神经递质、局部 化学介导因子和气体分子等四类； ➢从信号分子性质分为：脂溶性、水溶性、气体分子三类。
配体→RTK →adaptor →GEF →Ras →Raf （MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细 胞核→其它激酶或转录因子的磷酸化修饰
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第三节、细胞内受体介导的信号转导
➢核受体介导的信号途径 ➢NO作为信号分子介导的信号途径
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一、核受体介导的信号途径
➢核受体即细胞内受体，存在于核或胞质内，其本质 是甾类激素激活的基因调控蛋白。
Chap 4. 细胞的信号转导
Cell Signal Transduction
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1
细胞的信号转导（signal transduction）
概述 膜表面受体介导的信号转导 细胞内受体介导的信号转导
信号转导的特点 信号转导与医学
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2
第一节、概述
息的现代一环的息别
系现象间方境存处在 统象是传面的在理于生 的，信递核变使系生命 进生息维酸化有统命与 化命在持和，机。是非 。的同了蛋维体一一生
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、
分化和凋亡等是必须的。
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5
细胞通讯的主要方式
细胞间隙连接 膜表面分子接触通讯 化学通讯
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细胞的信号转导-学习笔记
cAMP
三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP）
二酰甘油（diacylglycerol，DG/DAG）
环-磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate，cGMP）
钙离子
花生四烯酸（arachidonic acid，AA）及其代谢产物
另外，cAMP还可直接作用于膜离子通道而产生信号转导作用，如直接门控超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道（hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channel，HCN）；cAMP还可通过cAMP直接激活的交换蛋白（exchange protein activated by cAMP，EPAC）激活Ras相关蛋白（Rap）介导的非cAMP-PKA通路，调节细胞的功能。
根据受体的氨基酸组成及跨膜区的特点，可将离子通道型受体分为三类受体超家族：
I型受体超家族：以烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptor，nAChR）为代表，常存在于神经元和神经肌肉接头处，有α2、β、γ、δ五个蛋白亚单位（四个亚基）：
每一亚基的分子量为40~58kD，各含4个长度不同的穿膜区域，每个亚基的第二个跨膜区共同构成Na离子通道的内壁。乙酰胆碱（ACh）的结合位点位于α亚基的N末端区域，因此nAChR有两个ACh结合位点：
2、G蛋白效应器（Gprotein effector）
G蛋白效应器是指G蛋白直接作用的靶标，包括效应器酶、膜离子通道以及膜转运蛋白等。
效应器酶的作用是催化生成（或分解）第二信使物质，主要有：
腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase，AC）
9-1 细胞周期与调控
D.
D46-E2-A2-B1
细胞周期依赖激酶 CDK
• cdc2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细 胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK)。
• cdc2又称CDK1，可将特定蛋白磷酸化，如：
第二部分 细胞周期调控 1、起始点 (start or R point) 2、细胞周期检查点(cell cycle checkpoints)及作用 3、细胞周期蛋白 cyclin （MPF=cyclin+CDKCKI） 4、细胞周期进程调控 (progression regulatory of cell cycle)
G1checkpoint: Fission yeast cells: Start point; Animal cells: Restriction Point
成熟促进因子 MPF：maturation-promoting factor
卵母细胞
Lab. of Toronto Univ and Yale Univ.
细胞的生命开始于产生它的母细胞的分裂，结束于它的子 细胞的形成，或是细胞的自身死亡。通常将子细胞形成作为一 次细胞分裂结束的标志。
细胞周期也称为“细胞分裂周期”。是指一个细胞经生长、 分裂而增殖成两个细胞所经历的全过程。在这一过程中，细胞 的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。
细胞周期概述 细胞周期调控
maturation promoting factor,
MPF
Purdue Univ.:
Behavior of MPF
早熟凝集染色体 The prematurely condensed chromosome (PCC)
细胞信号传导
细胞信号转导综述09级临床2班隋德岭0941105217一、细胞信号转导的概念细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。
水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。
传导通路示意图二、信号转导受体[1]（一）膜受体1．环状受体(离子通道型受体)多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。
受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。
引起迅速短暂的效应。
2．蛇型受体7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受体[2] [3]。
G蛋白示意图3．单跨膜α-螺旋受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。
（1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。
与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。
（2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等，。
当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。
（二）胞内受体位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。
包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。
胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区(三)受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性1．受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA 结合蛋白。
受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。
2．G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP 结合的外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。
细胞信号转导的历程解析
细胞信号转导的历程解析细胞信号转导是细胞内部信号传递的过程，可以通过蛋白质相互作用、信号通路调节等方式实现。
在细胞信号转导的历程中，包括转录、翻译过程，以及细胞内外多种因素的调节，下面我们来一起解析一下。
1. 转录过程细胞信号转导的第一个步骤是转录过程，每个细胞都拥有一份DNA，这段DNA存储了一系列用来制造蛋白质的基因序列。
当细胞需要特定的蛋白质时，它会把对应的基因所在位置的DNA拷贝到mRNA（messenger RNA）中，并将mRNA带到细胞质中进行翻译。
在这个过程中，细胞会通过多种机制调控基因的转录过程，例如：核糖体绑定蛋白（RBP）、转录因子等，这些元件可以通过特定的信号通路蛋白质的调节来实现。
2. 翻译过程翻译过程是将mRNA翻译成蛋白质的过程，这需要依赖于细胞内的一系列酶、核苷酸和氨基酸等物质。
在这个过程中，细胞通过启动子序列来启动翻译进程，启动子序列是一段DNA序列，通常位于mRNA的起始端。
在翻译过程中，一些特定的蛋白质可以调节翻译因子的结构，从而影响翻译进程的进行。
这些蛋白质包括EIF4F、IRAK1、Mnk1、PRAS40等，它们可以通过与其他蛋白质的相互作用来调节信号通路的传递。
3. 信号通路信号通路是细胞内外信息的传递和响应的过程，可以通过分子间交互、酶的催化、蛋白质的调节等方式实现。
在信号通路中，多种蛋白质相互作用，形成复杂的信号网路，例如：蛋白激酶（kinase）和酶促受体（enzyme-coupled receptor）等。
在这个过程中，细胞可以通过多种方式调控信号通路，例如：脱磷酸化、磷酸化等反应，这些反应可以改变蛋白质的活性和功能，并影响细胞的行为。
4. 细胞内外环境的调节细胞内外环境是影响细胞行为的另一个重要因素，细胞可以通过分泌信号分子、调节基因表达等方式对外部环境做出响应。
例如：细胞可以通过分泌Hormone等信号分子来调节体内代谢、生长以及免疫等方面的功能。
细胞生物学笔记-信号转导
细胞的信号转导信号转导(signal transduction):指在信号传递中,细胞将细胞外的信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程完整的信号传递程序:1、合成信号分子;2、细胞释放信号分子;3、信号分子向靶细胞转运;4、信号分子与特异受体结合;5、转化为细胞内的信号,以完成其生理作用;6、终止信号分子的作用;第一节、细胞外信号1、由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质。
如：配体2、配体的概念：指细胞外的信号分子，或凡能与受体结合并产生效应的物质。
3、配体的类型：1）水溶性配体：N递质、生长因子、肽类激素2）脂溶性配体：甲状腺素、性激素、肾上腺激素4、第一信使：指配体，即细胞外来的信号分子。
第二节、受体一、受体的概念：细胞膜上或细胞内一类特殊的蛋白质，能选择性地和细胞外环境中特定的活性物质结合，从而引起细胞内的一系列效应。
二、受体的类型：细胞表面受体胞内受体（胞浆和核内）1、细胞表面受体类型1）离子通道偶联受体：特点：本身既有信号结合位点又是离子通道组成：几个亚单位组成的多聚体，亚单位上配体的结合部位，中间围成离子通道，通道的“开”关受细胞外配体的调节。
2）酶偶联受体：或称催化受体、生长因子类受体，既是受体，又是“酶”。
特点：N端细胞外区有配体结合部，C端细胞质区含特异酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性。
组成：一条肽链一次跨膜的糖蛋白。
3、 G蛋白偶联受体：是N递质、激素、肽类配体的受体。
1）特点：指配体与细胞表面受体结合后激活偶联的G蛋白，活化的G蛋白再激活第二信使的酶类。
通过第二信使引起生物学效应。
2）组成：由一条350-400个氨基酸残基组成的多肽链组成，具有高度的同源性和保守性。
3）G蛋白偶联受体作用特点:分布广，转导慢，敏感，灵活，类型多。
G蛋白偶联受体:G蛋白（由G蛋白偶联受体介导的信号转导）1）、G蛋白的概念：指鸟苷酸结合蛋白配体—G蛋白偶联受体—G蛋白2）、G蛋白的结构特征：①由α、β、γ3个不同的亚单位构成异三聚体（异聚体），β、γ二个亚单位极为相似且结合为二聚体，共同发挥作用。
细胞生物学中的信号转导
细胞生物学中的信号转导细胞是生命的最基本单位，但细胞的生理活动不仅仅是自主完成，还由细胞内一系列复杂而明确的信号传递系统调控。
这种信号转导作用导致一个细胞对特定刺激作出反应，如细胞周期、细胞凋亡、免疫应答等。
在这里，我们将深入探讨细胞生物学中的信号转导。
首先，信号分子通过与细胞表面上的受体结合触发信号转导。
接下来，通过细胞膜和/或细胞质和/或细胞核中的信号蛋白质传递，最后在细胞内引起一系列生物学响应。
下面更详细地讨论这个过程中的几个关键步骤。
1. 受体大多数信号分子是不能穿过细胞膜的，因此它们需要与细胞表面上的受体结合以同化。
细胞膜受体通常是跨膜蛋白，多种类型的膜受体可用于不同类型的信号分子。
在受体上发生的结构改变，随后触发了下游细胞信号转导。
2. 转导分子当受体与信号分子结合时，几乎一定会发生分子结构的改变，这也是安排下一步信号传导的重要步骤。
信号分子将会在细胞内引导一系列分子。
这些分子有时被称为“信号转导分子”，包括酶、激酶和其他支持分子。
经过复杂的机制，这些分子构成一个信号转导通路，将信号从受体传递到细胞内。
3. 下游的响应分子在信号到达细胞内之后，信号可能会在细胞膜发生或传递到细胞核膜的下游效应器上引起附着并产生响应。
在信号转导中，下游响应器可能是转录因子、酶或其他蛋白质。
这些在信号传递通路执行下游反应的蛋白质分子被称为下游响应因子。
这是一种完整但繁琐的过程，但是它是细胞实际生存和生长所必需的过程。
信号转导通路的复杂性繁多，这在人体内的相互作用中体现出来；他们可以有多个起点和终点，形成联系以满足细胞复杂的需求。
这些细胞内机制的多样化需要更多的科学家通过研究来深入探究，并逐渐集成进分子医学和生命科学的各个方面。
最后，信号转导在生命的各个层面上都是必需的。
除了起到维持生命的最基本功能外，它还使细胞能够协同集体行动和反应。
了解信号转导通路的正常状态和可能的失调，如在癌症、自身免疫性疾病和其他疾病中，可以改善我们的健康和我们对相关问题的理解。
简述细胞的信号转导方式
细胞的信号转导是指外界信号通过细胞膜传递到细胞内部，触发一系列生化反应和细胞功能的调控过程。
细胞的信号转导可以通过多种方式进行，其中常见的几种方式包括：
1.直接通透型信号转导：某些小分子信号物质（如气体一氧化氮）、离子（如钙离子）或
水溶性小分子可直接穿过细胞膜，与胞浆内的靶分子发生作用，并触发相应的信号转导反应。
2.膜受体介导的信号转导：大部分信号分子无法直接通过细胞膜，而是通过与细胞膜上特
定的受体结合来传递信号。
这些受体可以是离子通道、酪氨酸激酶、鸟苷酸环化酶等类型的膜受体。
当信号分子与受体结合后，受体会激活下游的信号传递通路，如激活蛋白激酶级联反应或次级信号分子的释放，从而引发细胞内的信号转导。
3.细胞间接触介导的信号转导：有些细胞间信号传递是通过直接接触实现的。
例如，细胞
间的黏附分子可以通过细胞-细胞或细胞-基质之间的物理接触来传递信号。
这种方式通常使细胞与周围环境相互作用，调控细胞的形态、迁移和生长等过程。
4.核内受体介导的信号转导：某些脂溶性信号分子（如类固醇激素和甲状腺激素）可以通
过穿过细胞膜进入细胞，并与细胞核内的核受体结合。
与核受体结合后，信号分子与核受体复合物进入细胞核，影响特定基因的转录和表达，从而调控细胞功能。
这些信号转导方式可以单独存在，也可以相互作用，共同调节细胞的功能和生理过程。
不同的信号转导方式在细胞内部形成了复杂的网络，以确保信号的准确传递和细胞功能的精确调控。
细胞信号转导
细胞信号转导过程细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为胞内信号并在细胞内传递的过程称为信号转导细胞信号转导可分为四部分1、环境刺激、胞外信号和胞间信号传递（1）外界环境信号的刺激，如机械刺激、温度、光照、气体、重力、触摸、病原因子、伤害、水分等；（2）体内其他细胞传来的信号，如生长调节剂、多肽、糖、代谢物等。
（3）胞间信号包括物理信号（电信号，水压信号）和化学信号（植物激素等）2、受体收受信号及信号跨膜转换（1）信号受体（receptor）是指位于细胞质膜上能与化学信号物质（配体）特异地结合，并能把胞外信号转化为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。
（2）跨膜信号转换通过细胞表面的受体与配体结合来实现。
G蛋白是在跨膜信号转换中起重要作用的物质之一。
G蛋白参与跨膜信号转换是依赖于自身的活化和非活化状态循环来实现的。
3胞内信号转导如果将胞外各种刺激信号作为细胞信号传导过程中的初级信号或第一信使，那么则可以把由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子称细胞信号传导过程中的次级信号或第二信使，主要有Ca2＋、IP3（三磷酸肌醇）、DAG（二脂酰甘油）、cAMP（环单磷酸腺苷，是否存在于植物体中还没有足够的证据）。
（1）cell受到刺激后，胞质Ca2＋浓度短暂的明显的升高，或在细胞内的梯度分布和区域分布发生变化，胞质中的Ca2＋继而与钙结合蛋白（钙调素CaM或钙依赖型蛋白激酶）结合而起作用。
（2）PIP 2（二磷酸磷脂酰肌醇）是一种分布在质膜内侧的一种磷脂肌醇，在外界刺激下水解成IP3和DAG，IP3是水溶性的，可扩散到胞质溶胶中，然后与内质网膜或液泡膜上的IP3－Ca2＋通道结合，使通道打开。
液泡Ca2＋浓度增加，Ca2＋顺浓度梯度释放，使胞质中Ca2＋浓度增加，引起生理生化反应。
这种由IP3引起的增加胞质Ca2＋浓度的信号转导称为IP3\Ca2＋信号传递途径。
DAG是脂类，仍留在质膜上，与PKC（蛋白激酶C）结合并激活之。
细胞信号转导与疾病
细胞信号转导与疾病一、基本要求1．掌握细胞信号转导得概念2．熟悉细胞信号转导不同环节得异常与疾病得关系3．了解细胞信号转导异常性疾病防治得病理生理基础二、知识点纲要(一)细胞信号转导得概念指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子得刺激,经细胞内信号转导系统转换,从而影响细胞生物学功能得过程。
水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性)必须首先与胞膜受体结合,启动细胞内信号转导得级联反应,将细胞外得信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内,与胞浆或核内受体结合,通过改变靶基因得转录活性，诱发细胞特定得应答反应。
(二）细胞信号转导得主要途径1。
G蛋白介导得信号转导途径G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合．由α、β与γ亚基组成得异三聚体在膜受体与效应器之间起中介作用。
小Ｇ蛋白只具有Ｇ蛋白α亚基得功能,参与细胞内信号转导。
信息分子与受体结合后，激活不同G蛋白,有以下几种途经:（1）腺苷酸环化酶途径通过激活Ｇ蛋白不同亚型,增加或抑制腺苷酸环化酶(ＡC)活性，调节细胞内cAMP浓度。
cAMP可激活蛋白激酶Ａ（PKＡ）,引起多种靶蛋白磷酸化，调节细胞功能.（2) 磷脂酶途径激活细胞膜上磷脂酶C(ＰLＣ),催化质膜磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解,生成三磷酸肌醇(IP3）与甘油二酯(DG）。
IP3促进肌浆网或内质网储存得Ca２＋释放。
Ｃａ2+可作为第二信使启动多种细胞反应。
Ca2＋与钙调蛋白结合,激活Cａ2+／钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶,产生多种生物学效应。
DG与Ca２+能协调活化蛋白激酶C(PKC）。
2。
受体酪氨酸蛋白激酶(RTPＫ)信号转导途径受体酪氨酸蛋白激酶超家族得共同特征就是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶（ＴＰK）得活性,配体主要为生长因子。
ＲTＰK途径与细胞增殖肥大与肿瘤得发生关系密切。
配体与受体胞外区结合后,受体发生二聚化后自身具备(TPK)活性并催化胞内区酪氨酸残基自身磷酸化。
RTPK得下游信号转导通过多种丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶得级联激活：(1)激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPＫ）,(2)激活蛋白激酶C （ＰKＣ),(3)激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K）,从而引发相应得生物学效应。
细胞信号传导和信号转导通路
细胞信号传导和信号转导通路细胞信号传导是细胞内外信息传递过程的总称。
当细胞接收到外界的刺激时，会通过一系列的生化反应来转化这些刺激为内部的信号，从而影响细胞的行为和功能。
信号转导通路则是指细胞内部传递信号的具体途径和方式。
细胞信号传导可以分为三个主要阶段：接受、转导和响应。
在接受阶段，信号会被细胞膜上的受体识别和结合，并引发相应的生化反应。
在转导阶段，经历了一系列的信号分子激活、催化、调节和转移的过程。
最后，在响应阶段，信号会影响到细胞的基因表达和代谢活动，从而体现出细胞对外界刺激的反应。
信号转导通路是细胞信号传导的具体途径和方式。
根据信号分子的不同，信号转导通路可以分为多种类型。
其中最常见的是膜-受体型信号转导通路。
这种通路一般包括受体、信号分子和下游的蛋白激酶等组成。
当信号分子结合受体时，会引发一系列的磷酸化反应，激活下游的蛋白激酶并使它们进入到细胞核，影响基因的转录和表达。
此外，信号转导通路还包括细胞内的信号转导、细胞外的信号转导和细胞-细胞之间的信号转导。
其中，细胞内的信号转导通路包括抑制、激活、磷酸化、去磷酸化等多种类型的反应。
细胞外的信号转导通路则主要通过激素、细胞因子等信号分子来执行，对细胞的功能和代谢产生调节作用。
而细胞-细胞之间的信号转导通路则是指细胞通过联系和信息交流来实现某些特定的生理活动。
细胞信号传导和信号转导通路在生物学中扮演着重要的角色。
它们不仅影响着细胞的基本行为和功能，还直接或间接涉及到多种疾病的发生和发展。
因此，对于细胞信号传导和信号转导通路的深入研究，不仅有助于理解生命科学的基本原理，也为医学研究和临床诊疗提供了重要的基础和思路。
总之，细胞信号传导和信号转导通路是现代生命科学和医学研究中极为重要的领域之一。
通过对信号转导通路的深入研究，可以更好地理解并预测细胞内的生化反应和代谢过程，为疾病的治疗和预防提供有力的科学依据。
《细胞信号转导》PPT课件
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– 气体性信号分子：NO、CO（脂溶性）
• 性质：蛋白质及短肽、氨基酸的核苷酸衍生物、脂 肪酸和胆固醇衍生物、气体分子(NO、CO)等。
• 特点：①特异性； ②高效性； ③可被灭活。
• 脂溶性信号分子(如甾类激素和甲状腺素)：可直接穿 膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合 物，调节基因表达。
物
神经递质
（B） 受体（receptor）
受体概念：两种解释
• 其一：能够识别和选择结合信号分子（配体）并能 引起一系列生物学效应的生物大分子，多为糖蛋白， 少数为糖脂或糖蛋白与糖脂的复合物。
• 其二：能够识别和选择性结合某种信号分子 （配体） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导(signal transduction)作用将胞外信号转换为胞内化学或物 理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学 效应。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Murad
• NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。
• 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO 的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase， NOS）催化，以L-精氨酸为底物，以NADPH作 为电子供体，生成NO和L-瓜氨酸。
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活。
细胞表面受体分属三大家族： 离子通道耦联的受体（ion-channel-linked receptor） G-蛋白耦联的受体（G-protein-linked receptor） 酶连的受体（enzyme-linked receptor）
每一个细胞对胞外各种特异的信号 分子作出反应导致不同的效应
配体
G蛋白介导的生理效应
受体
效应物
生理效应
肾上腺素
β-肾上腺受体 腺苷酸环化酶 糖原水解
血清紧张素
血清紧张素受 体
腺苷酸环化酶
行为敏感
光
视紫红质
cGMP 磷 酸 二 酯酶
视觉兴奋
IgE抗原复合物
肥 大 细 胞 Ig-受 体
磷脂酶C
分泌
f-Met肽
趋化受体
磷脂酶C
趋化性
乙酰胆碱
毒蝇碱受体
K+通道
降低起搏活性
– 结合GTP而活化，结合GDP而失活。
– 鸟苷（酸）交换因子（GEF）促进GDP释放， GTP结合而活化；
– GTPase促进（活化或激活）蛋白（GAP）和G蛋 白信号调节因子（RGS）促进GTP水解而受到抑 制，鸟苷（酸）解离抑制物（GDI）抑制水解。
Alfred G Gilman和Martin Rodbell因发现G蛋白及其在 信号转导中的调节作用而获1994年诺贝尔医学和生 理学奖
• 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（植物细胞胞间连丝）:实现代谢偶联或电 偶联。
前一种是不依赖于接触的通讯，后二种是依赖于接触 的通讯。广义上的接触包括细胞与细胞间以及细胞 与细胞外基质的接触。
分泌化学信号进行通讯：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，这种通讯方式称为 化学通讯。
化学通讯的四种方式
• 内分泌(endocrine)：内分泌细胞分泌的激素随血液 循环输至全身，作用于靶细胞。特点：①低浓度 10-8-10-12M ，②全身性，③长时效。
• 旁分泌(paracrine)：细胞通过分泌局部化学递（介） 质经扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞因 子(如表皮生长因子)；②气体信号分子(如：NO)。
第八章 细胞信号转导
一、概述 二、细胞内受体介导的信号转导 三、G蛋白耦联受体介导的信号转导 四、酶连受体介导的信号转导 五、信号的整合与控制
一、概述
1、细胞通讯(cell communication)
一个细胞发出的信息通过介质（配体，信号分子）传递 到另一个细胞, 与靶细胞受体相到作用，通过信号转导 产生细胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整 理体生物学效应的的过程。
• NO没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上 NO的多少直接与NO的合成有关。
• NO的作用机理： 乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合
酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶→cGMP→ 血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度→平滑肌舒张→ 血管扩张、血流通畅。
• 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，其作用机 理是在体内转化为NO，可舒张血管，减轻心脏负 荷和心肌的需氧量。
• 自分泌(autocrine)：细胞对自身分泌的物质产生反 应，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。
• 化学突触信号发放：神经递质经突触作用于特定的 靶细胞。
（2）细胞的信号分子与受体
（A）信号分子（signal molecule）
– 脂溶性信号分子：甾类激素（类固醇激素）、甲 状腺素
睾酮
睾丸
类固醇
诱导和保持雄性副性征
甲状腺素 甲状腺
酪氨酸衍生 物
刺激多种类型细胞的代谢
局部化学介质与神经递质的性质与功能
名称
合成部位 化学特性 主要作用
表皮生长因 子（EGF）
多种细胞
血小组板衍 生生长因子
多种细胞
神经生长因 子
神经组织
组胺
肥大细胞
蛋白质
刺激上皮细胞和多种细胞 增殖
蛋白质
刺激多种类型细胞增殖
蛋白质
促进神经元的存活；促进 神经触突的生长
组氨酸衍生 扩张血管，增加渗透，有
物
助发炎
一氧化氮 （NO）
神经元，血 管内皮细胞
可溶性气体
引起平滑肌细胞松驰；调 节神经元活性
乙酰胆碱
神经未梢
胆碱衍生物
肌肉-神经突触和中枢神 经系统中源自奋性神经递质γ酸-（氨G基AB丁A ）神经未梢
谷氨酸衍生 中枢神经系统中的抑制性
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、分化和死亡是必
须的。
THE FUNCTION OF CELL COMMUNICATION
（1）细胞通讯方式
• 分泌化学信号进行通讯（化学通讯）：（1）内分泌 （endocrine）；（2）旁分泌（paracrine）；（3） 自 分 泌 （ autocrine ） ； （ 4 ） 化 学 突 触 （ chemical synapse）
（2）细胞内信号转导复合物的装配
（3）信号转导系统的主要特性
特异性 放大效应 网络化与反馈 整合作用
二、通过细胞内受体介导的信号转导
1、细胞核内受体及对基因表达的调节
细胞内受体为依赖激素激活的基因调控蛋白
细胞内受体的基本结构：
含三个结构域 ◆C端结构域:激素结合位点 ◆中间结构域:DNA结合位点（或抑制性蛋白Hsp90） ◆N端结构域:转录激活
（C） 第二信使与分子开关
信号分子与受体作用后在细胞内最早产生的信号分子。 第二信使(secondary messenger) 主要有 cAMP 、cGMP、 IP3、DAG和Ca2+ 。 Ca2+通常被称为第三信使。 Sutherland因发现cAMP作为第二信使而获1971年诺贝 尔医学和生理学奖
（1）信号转导系统的基本组成与信号蛋白
（A）信号识别(特异性)：细胞识别胞 外刺激依赖于质膜表面受体。
（B）信号转换：信号通过质膜传递到 胞内。
（C）信号放大：信号传递到胞内效应 器分子引起引起细胞活动发生改变。
（D）细胞应答反应：影响代谢和基因 表达。
（E）信号终止：受体的脱敏和下行调 节，导致信号分子失活对胞外信号 的刺激终止。
1、G-蛋白耦联受体的结构与激活
G蛋白：即三聚体GTP结合调节蛋 白。由αβγ三个亚基， α 和γ亚基 通过共价结合的脂肪酸链尾固定 在膜上。
瑞典科学院公布诺贝尔医学奖获得者研究成果---2004
美国科学家理查德-阿克塞尔和琳达-巴克分享殊荣 两位美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克因发现人类嗅觉 系统的奥秘而荣获今年的诺贝尔医学奖。他们所进行的一系列先 驱性的研究向我们清楚地阐释了我们的嗅觉系统是如何运作的。 他们发现了一个大型的基因家族。这一基因家族由1000种不同的 基因组成(占我们基因总数的百分之三)，这些基因构成了相当数 量的嗅觉受体种类。这些受体位于嗅觉受体细胞之内，这些细胞 在鼻上皮的上端，可以探测到吸入的气味分子。
某些激素的性质和功能
名称
合成部位 化学特性 主要作用
肾上腺素 皮质醇
肾上腺 肾上腺
酪氨酸衍生 提高血压、心律、增强代
物
谢
类固醇
在大多数组织中影响蛋白、 糖、 脂的代谢
雌二醇
卵巢
胰高血糖素 胰α细胞
胰岛素
胰β细胞
类固醇 肽 蛋白质
诱导和保持雌性副性征
在肝、脂肪细胞刺激葡萄 糖合成、糖原断裂、脂断 裂 刺激肝细胞等葡萄糖吸收、 蛋白 质及脂的合成
不同细胞能够对同一胞外信号分 子产生不同效应
相同的信号分子对不同的靶细胞能 诱导不同的反应。在某些情况下， 这是因为信号分子能连接不同的受 体蛋白，如图 (A)和 (B)所示. 在其 它情况下，信号分子连接不同细胞 的同一种受体蛋白也能激发不同的 反应，如图 (B)和(C).这都是由同一 信号分子所引起的 (D).
THE FUNCTION OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell differentiation Cell function Cell survival Cell death Cell motility Immune responses