第11章细胞信号转导

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磷脂酶C催化DAG和IP3的生成
PLC可将PIP2分解成为甘油二酯（DAG）和 肌醇三磷酸（IP3）。
PLC
PIP2
甘油二酯（DAG）+ 肌醇三磷酸（IP3）
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2．脂类第二信使作用于相应的靶蛋白分子
脂类第二信使作用于靶分子，引起靶分子的 构象变化。
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1）IP3的靶分子是钙离子通道 IP3从细胞质膜扩散至细胞质中，与内质网或肌 质网膜上的IP3受体结合。 IP3 ＋ IP3受体
•组成型NOS (cNOS)
神经型NOS（nNOS） NOSⅠ 内皮型NOS（eNOS） NOSⅡ
NO cGMPPKG肌松弛
•可诱导型NOS（iNOS）NOSⅢ
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钙调蛋白是NOS的主要调节分子，3种NOS均 含有钙调节蛋白结合位点。
凡是引起细胞内Ca2+升高的信号均有可能作用 于NOS。
环核苷酸作为第二信使的作用机制：cAMP 和cGMP在细胞可以作用于蛋白质分子， 使后者发生构象变化，从而改变活性。
蛋白激酶是一类重要的信号转导分子，也 是许多小分子第二信使直接作用的靶分子。
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2）蛋白激酶A是cAMP的靶分子 蛋白激酶A是cAMP的靶分子
蛋白激酶G是cGMP的靶分子
PKC作用的底物包括质膜受体、膜蛋白、多种 酶和转录因子等，参与多种生理功能的调节。
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DAC活化PKC的作用机制示意图
调
催化结构域
节 结构域
假底物结合区
Ca2+
磷 脂
酰 DAG
丝 氨 酸
调节结构域
磷
脂
DAG Ca2+
酰
丝
氨
酸
催化结构域
底物
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（三）钙离子
1．钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征
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1. 磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化生成脂类第二信使
催化这些信使生成的酶有两类：
• 一类是磷脂酶（phospholipase，PL），催 化磷脂水解，其中最重要的是磷脂酶C （phospholipase C，PLC）；
• 另一类是各种特异性激酶，即磷脂酰肌醇激 酶类（phosphatidylinositol kinases, PIKs）， 催化磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI） 磷酸化。
第11章
细胞信息转导
Cellular Signal Transduction
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细胞信号转导的基本路线
细胞外信号 受体
细胞内多种分子的浓 度、活性、位置变化
细胞应答反应
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1）化学信号分泌途径
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2）受体及特性
受体的作用： 一是识别外源信号分子，即配体（ligand）； 二是转换配体信号，使之成为细胞内分子可识别的信 号，并传递至其他分子引起细胞应答。
蛋白激酶活化后，可使多种蛋白质底物发生磷 酸化，改变其活性状态。
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（二）脂类也可作为胞内第二信使
百度文库 具有第二信使特征的脂类衍生物:
• 二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG） • 肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5-triphosphate，IP3）
这些脂类衍生物都是由体内磷脂代谢产生的。
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第二节
细胞内信号转导相关分子
Intracellular Signal Molecules
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一、第二信使
环核苷酸:cAMP, cGMP
常见第 二信使
脂类：IP3 ,DAG 金属离子：钙离子
气体分子：NO,CO,H2S
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（ 一）环核苷酸
目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有 cAMP和cGMP两种。
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（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信号通路开关分子
1. 蛋白质的可逆磷酸化修饰是最重要的信号通路开关
蛋白质的磷酸化与去磷酸化是控制信号转导 分子活性的最主要方式。
受体与信号分子结合的特性：※
•高度专一性 • 高度亲和力
• 可饱和性
• 可逆性
• 特定的作用模式
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3）受体类型 受体按照其在细胞内的位置分为：
细胞内受体
受体 细胞膜受体
G-蛋白偶联受体 离子通道受体 单次跨膜受体
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4）信号转导
细胞在转导信号过程中所采用的基本方式包括： ①改变细胞内各种信号转导分子的构象 ②改变信号转导分子的细胞内定位 ③促进各种信号转导分子复合物的形成或解聚 ④改变小分子信使的细胞内浓度或分布
和胰高血糖素等
CaM
胞液Ca2+浓度升高 CCaa22C++aMCCaa22++
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（四）NO的信使功能与cGMP相关
NO合酶介导NO生成
H2N
+
NH2
NH
+
H2N COO-
精氨酸
NO合酶
H2N O NH
＋ NO
+
H2N COO-
胍氨酸
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三种形式的 NO合酶（nitric oxide synthase， NOS）
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其它第二信使
一氧化碳（carbon monoxide，CO） 硫化氢（sulfureted hydrogen，H2S）
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二、蛋白质作为细胞内信号转导分子
蛋白质分子作为信号转导分子构成信号转导通 路上的各种开关和接头。
开关 分子
蛋白激酶／蛋白磷酸酶 G蛋白的GTP/GDP结合状态
• 细胞外液游离钙浓度高（1.12~1.23mmol/L）； • 细胞内液的钙离子含量很低，且90%以上储存于细 胞内钙库（内质网和线粒体内）；胞液中游离Ca2+ 的含量极少（基础浓度只有0.01~0.1mol/L）。
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导致胞液游离Ca2+浓度升高的反应： • 细胞质膜钙通道开放，引起钙内流； • 细胞内钙库膜上的钙通道开放，引起钙释放。
钙离子通道开放，细胞内钙释放
细胞内钙离子浓度迅速增加
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•淋巴细胞和嗅觉细胞 IP3 ＋ IP3受体（细胞膜上）
钙离子通道开放，细胞外钙内流
细胞内钙离子浓度迅速增加
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2）DAG的靶分子是蛋白激酶C
蛋白激酶C（protein kinase C，PKC），属于 丝/苏氨酸蛋白激酶，广泛参与细胞的各项生理 活动。
胞液Ca2+可以再经由细胞质膜及钙库膜上的钙 泵（Ca2+-ATP酶）返回细胞外或胞内钙库，以 消耗能量的方式维持细胞质内的低钙状态。
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2．钙离子的信号功能主要是通过钙调蛋白实现
钙调蛋白（calmodulin，CaM）可看作是细 胞内Ca2+的受体。
乙酰胆碱、儿茶酚胺、 加压素、血管紧张素