12细胞信号转导PPT课件
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第十二章细胞的信号转导ppt课件
医学细胞生物学
细胞的信号转导
Ligand
Receptor
Ion channel
Receptor
Kinase
Second messenger
Transcription factor
Gene Transcription
医学细胞生物学
第一节 细胞外信号
医学细胞生物学
化 学 信 号 分 子 的 类 型
Gs：刺激性G蛋白； Rs Gi：抑制性G蛋白；Ri Gt：与激活磷酯酶C的受体偶联； Go：与控制Ca2+通道的受体偶联； Gp：与激活磷酸二酯酶的受体偶联；
医学细胞生物学
第二节 受体
• G蛋白：
Ligand GTP
ab
PLC
g
GDP
AC
医学细胞生物学
第二节 受体
医学细胞生物学
第二节 受体
• 3.酪氨酸蛋白激酶受体： • 一条单次跨膜的多肽链 • 配体结合区域为胞外区 • 胞内区具有酪氨酸激酶
后作用于 Ras蛋白、AC和多种磷脂酶等。 • 2. 非受体型PTK： • 1）具有SH2/SH3结构域，游离于胞质中 • 2）与非催化型的受体耦联 • 3）与受体结合后被激活，进一步激活下游蛋白，
如STAT转录因子家族。
医学细胞生物学
第四节 信号转导与蛋白激酶
• 三、丝氨酸/苏氨酸激酶（STK） • 通过变构激活丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化 • 磷酸化调节有放大级联效应，可逆性 • 作用底物：PKA(protein kinase A)、PKC、
神经传导、激素作用过程和感觉细胞中广 泛发挥作用
医学细胞生物学
G-protein
（Gliman和Rodbell，1994对G蛋白研究获诺贝尔奖）。
细胞信号转导课件
精选课件
11
目录
细胞间信息物质的化学本质 * 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、
胰岛素等） * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、
肾上腺素等） * 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） * 脂肪酸衍生物（如前列腺素） * 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等
精选课件
12
目录
细胞间信息物质的分类
1、神经递质
• 贝时璋：根据生物物理学的
观点，无非是自然界三个量
综合运动的表现，即物质、
能量和信息在生命系统中无 时无刻地在变化，这三个量 有组织、有秩序的活动是生
贝时璋院士(1903.10.10～)，实验生物学家， 细胞生物学家，教育家。我国细胞学、胚 胎学的创始人之一，我国生物物理学的奠 基人
命的基础。信息流起着调节
精选课件
2
目录
• 对于多细胞生物来说，为了协调和配合各组 织细胞之间的功能活动，需要对各组织细胞 的物质代谢或生理活动进行调节。此外当外 界环境变化时也需通过细胞间复杂的信号传 递系统来传递信息，从而调控机体活动。
• 细胞信息的传递是由许多不同的信息物质所 组成的信息传递链来完成的。
精选课件
3
目录
控制物质和能量代谢的作用。
• 薛定谔：“生命的基本问题 是信息问题”
薛精定选谔课（件1887～1961）奥地利物 理学家，概率量子力学的创始人
4
目录
外部环境刺激
单细胞生物 直接反应
多细胞生物 多级调节
精选课件
5
目录
细胞信号转导: 指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程
化学信号是细胞分泌的各种化学物质并用以 调节自身及其他细胞的代谢和功能
子称为旁分泌信号。如生长因子(growth factors)蛋白
细胞信号转导PPT课件
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一般将细胞外信号分子称为“第一信使”，第一信使与受 体作用后在细胞内产生的信号分子称为第二信使。
胞外物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面 受体导致胞内产生第二信使，从而激发一系列生化反应， 最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用 终止。
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亲脂性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素，它们可以穿过细胞膜 进入细胞，与细胞质或细胞核中的受体结合，调节基因表达。
亲水性信号分子：包括神经递质、生长因子和大多数激素，它们不能 穿过细胞质膜，只能通过与靶细胞膜表面受体结合，再经过信号转导 机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或磷酸蛋白酶的活性， 引起细胞的应答反应。
气体性信号分子(NO) ：是迄今为止发现的第一个气体信号分子，它 能直接进入细胞直接激活效应酶，是近年来出现的“明星分子”。
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受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子） 的大分子。当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信 号转换为胞内物理或化学的信号，以启动一系过程，最终 表现出生物学效应。
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此类受体是细胞表面受体中最大家族，普遍存在于各类 真核细胞表面。其信号的传递需要依赖于G蛋白的活性。
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此类受体包括两种类型：一是受体胞内结构域具有潜在酶 活力，另一类是受体本身不具酶活性，通过其胞内区与酶 相联系。
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山东师范大学生命科学学院
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细胞信号转导 ppt课件
• Born: 29 January 1947, Seattle, WA, USA
• Affiliation at the time of the award: Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA, USA
18
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 to them:
②激活的视蛋白与无活性 的Gt-GDP结合并介导GDP
被GTP置换。
③Gt三聚体蛋白解离形成 游离的GT，通过与cGMP
磷酸二酯酶（PDE）抑制 性 亚基结合导致PDE活化。
④ 亚基与催化性 和
亚基分离。
⑤由于抑制的解除，cGMP 转换成GMP。
⑥cGMP水平降低导致 GMP-门控阳离子通道的关 闭，膜瞬间超级化。
2. cAMP-PKA信号通路对真核细胞基因表达的 调控：
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胞外
肝细胞质膜 激活性配体
肾上腺素 前列腺素E1
胰高血糖素
促肾上腺皮质激素
腺苷
抑制性配体
酶的活化
酶的抑制
基质
激活性激素受体
腺苷酸环化酶
抑制性激素受体
激活型G蛋白复合物
抑制型G蛋白复合物
the activation of Gs ＆ Gi protein-coupled systems
合的GDP被GTP取代，引 发三聚体Gi蛋白解离，使
激活的βγ复合物
细胞外
细胞质膜
胞质溶胶激活的α亚基 Nhomakorabea通道打开
打开的K+通道
K+ 激活的βγ复合物
G 亚 基得以释放，进而致
使心肌细胞质膜上相关的
• Affiliation at the time of the award: Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA, USA
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The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 to them:
②激活的视蛋白与无活性 的Gt-GDP结合并介导GDP
被GTP置换。
③Gt三聚体蛋白解离形成 游离的GT，通过与cGMP
磷酸二酯酶（PDE）抑制 性 亚基结合导致PDE活化。
④ 亚基与催化性 和
亚基分离。
⑤由于抑制的解除，cGMP 转换成GMP。
⑥cGMP水平降低导致 GMP-门控阳离子通道的关 闭，膜瞬间超级化。
2. cAMP-PKA信号通路对真核细胞基因表达的 调控：
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胞外
肝细胞质膜 激活性配体
肾上腺素 前列腺素E1
胰高血糖素
促肾上腺皮质激素
腺苷
抑制性配体
酶的活化
酶的抑制
基质
激活性激素受体
腺苷酸环化酶
抑制性激素受体
激活型G蛋白复合物
抑制型G蛋白复合物
the activation of Gs ＆ Gi protein-coupled systems
合的GDP被GTP取代，引 发三聚体Gi蛋白解离，使
激活的βγ复合物
细胞外
细胞质膜
胞质溶胶激活的α亚基 Nhomakorabea通道打开
打开的K+通道
K+ 激活的βγ复合物
G 亚 基得以释放，进而致
使心肌细胞质膜上相关的
细胞的信号转导完美版PPT
一、信号转导概述
信号转导——细胞外刺激信号作用于细胞的特殊结构，通过 一系列反应实现对细胞功能活动的调控。
(一)细胞外刺激信号 体内的信号物质一般为生物活性物质，如神经递质、激素、 细胞因子等，其中多数为水溶性物质。
(二)受体及其特征
1.受体的概念及其分类 受体(receptor)——位于细胞膜或细胞内能与某些信号
3.以神经-肌接头处兴奋传递为例，简述通道耦联的受体介导 的信号转导过程。
G蛋白作用模式
cAMP作为第二信使的发现
➢ 第二信使学说是E.W.萨瑟兰于1965年首先提出。他认为 人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都 是通过细胞内的环磷酸腺苷(cAMP)而发挥作用的。首次 把cAMP叫做第二信使，激素等为第一信使。已知的第二 信使种类很少，但却能转递多种细胞外的不同信息，调节 大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有 明显的通用性。
(3)Ｇ蛋白效应器(Ｇ protein effector)
(4)第二信使(second messenger) (5)蛋白激酶(protein kinase, PK)
G蛋白耦联受体介导的信号转导的基本过程
配体 受体
受体-配体
G蛋白
激活型G蛋白
G蛋白效应器
激活的 G蛋白效应器
[第二信使] 或
依赖于第二信使的酶或通道激活或抑制
某些蛋白质磷酸化
生物效应
2. G蛋白受体介导的信号转导的主要途径
(2)受体-G蛋白-DG/PKC途径： 配体与膜受体结合 膜中的G蛋白(Gq) 激活磷脂酶C(PLC) 膜脂质中的二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)迅速水解为 IP3(三磷酸肌醇)和DG(二酰甘油) DG激活蛋白激酶C(PKC) 进一步作用于下游的信号蛋白或功能蛋白 诱发细胞功能改变。
《细胞信号转导》PPT课件
Hydrophobic signal 疏水信号 菑类激素；甲状腺素，NO 可以直接穿过细胞膜，与胞内受体或者核受体结合
Hydrophilic signal 亲水信号 不能直接穿过细胞膜 与细胞表面受体结合 产生第二信史 气体分子――一氧化氮（NO）——star molecule 首次发现的气体信号分子，可以进入细胞激活效应酶。
Year 2000 1999 1998 1994 1992 1971
2001 2002
Recipient A. Carlsson, P. Greengard, E. Kandel G. Blobel R. Furchgott, L. Ignarro, F. Murad A. Gilman, M. Rodbell E. Fischer, E. Krebs E.W. Sutherland
（二） 细胞内信号蛋白的相互作用 受体通过细胞内受体蛋白的相互作用组成 不同的信号通路而传播信号，这必然涉及 信号蛋白之间精确互作。细胞内信号蛋白 的相互作用是依靠蛋白质模式结合域特异 性介导的。
（三） 信号转导系统的主要特性 信号识别的特异性。 信号的放大和终止或下调。 细胞对信号的整合。
受体与配体作用的复杂性： 受体与信号分子的空间互补性是二者特异 结合的主要因素，但二者的结合不是简单 的一一对应的关系。靶细胞一方面通过受 体对信号结合的特异性，另一方面通过细 胞本身固有的特征对外界信号进行反应。 不同细胞对同一信号可能具有不同的受体， 不同靶细胞以不同方式应答于相同的化学 信号产生不同的效应。
（一） 信号转导系统的基本组成与信号蛋白 1. 细胞表面受体介导的信号途径的主要步骤： 表面受体对信号的特异性识别。 第一信使通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生第二信使。 信号放大过程。 细胞反应由于受体的脱敏和受体下调。启动 反馈机制从而终止和降低细胞反应。
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
《生物化学》课件 第十一章细胞信号转导 ppt
2、细胞表面受体：
该受体位于靶细胞膜表面，其配体为水溶性信号分 子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶 性激素分子、粘附分子等）。
目录
目录
一种受体分子转换的信号，可通过 一条或多条信号转导通路进行传递。而 不同类型受体分子转换的信号，也可通 过相同的信号通路进行传递。
不同的信号转导通路之间亦可发生 交叉调控，形成复杂的信号转导网络。
信号转导通路和网络的形成是动态 过程，随着信号的种类和强弱而不断的 变化。
目录
（二）受体与配体相互作的特点
1、高度专一性 2、高度亲和力 3、可饱和性 4、可 逆 性 5、特定的作用模式
目录
三、膜受体介导的信号转导
（一）蛋白激酶A（PKA）通路
该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA 激活为主要特征。
1、细胞内信号转导分子异常激活
信号转导分子的结构发生改变，可导 致其激活并维持在活性状态。
2、细胞内信号转导分子异常失活
信号转导分子表达降低或结构改变， 可导致其失活。
目录
（三）信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常
功能或者失去正常功能，从而导致疾 病的发生，或影响疾病的过程。许多 疾病的发生和发展都与信号转导异常 有关。
不能正常传递 持续高度激活 受体功能异常 信号转导分子功能异常
目录
（一）受体异常激活和失能
1、受体异常激活
基因突变可导致异常受体的产生， 不依赖外源信号的作用而激活细胞内 的信号通路。
2、受体异常失能
受体分子数量、结构或调节功能 发生异常，导致受体异常失能，不能 正常递信号。
目录Βιβλιοθήκη （二）信号转导分子的异常激活和失活
细胞外信号
该受体位于靶细胞膜表面，其配体为水溶性信号分 子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶 性激素分子、粘附分子等）。
目录
目录
一种受体分子转换的信号，可通过 一条或多条信号转导通路进行传递。而 不同类型受体分子转换的信号，也可通 过相同的信号通路进行传递。
不同的信号转导通路之间亦可发生 交叉调控，形成复杂的信号转导网络。
信号转导通路和网络的形成是动态 过程，随着信号的种类和强弱而不断的 变化。
目录
（二）受体与配体相互作的特点
1、高度专一性 2、高度亲和力 3、可饱和性 4、可 逆 性 5、特定的作用模式
目录
三、膜受体介导的信号转导
（一）蛋白激酶A（PKA）通路
该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA 激活为主要特征。
1、细胞内信号转导分子异常激活
信号转导分子的结构发生改变，可导 致其激活并维持在活性状态。
2、细胞内信号转导分子异常失活
信号转导分子表达降低或结构改变， 可导致其失活。
目录
（三）信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常
功能或者失去正常功能，从而导致疾 病的发生，或影响疾病的过程。许多 疾病的发生和发展都与信号转导异常 有关。
不能正常传递 持续高度激活 受体功能异常 信号转导分子功能异常
目录
（一）受体异常激活和失能
1、受体异常激活
基因突变可导致异常受体的产生， 不依赖外源信号的作用而激活细胞内 的信号通路。
2、受体异常失能
受体分子数量、结构或调节功能 发生异常，导致受体异常失能，不能 正常递信号。
目录Βιβλιοθήκη （二）信号转导分子的异常激活和失活
细胞外信号
第十二章细胞信号转导ppt课件
➢ 激素(hormone)：内分泌细胞分泌 特点：低浓度、长距离、长时效、全身性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
12第十二章：细胞信号转导
B亚基
A亚基
霍乱毒素
B亚基 受体
NAD+
A亚基
细胞膜
G
ADPGDP
ADP G
GTP
不可逆结合
亚基丧失了
GTP酶的活力处
于持续活化状态
AC 被活化 了的G蛋白 持续活化
配体主要有：
IGF（胰岛素生长因子） PDGF(血小板衍生生长因子） M-csf（巨噬细胞集落刺激因子） EGF（表皮生长因子）
结合于受体的部位 和内源配体的相比
相同
不同
相同
不同
产生的细胞效应 与内源配体的效应相比
相当或更强
可增强后者
阻断或减弱
阻断或减弱
细胞表面受体
水溶性信号分子
两种不同类型受体
脂溶性小信号分子
载体蛋白
细胞内受体
乙酰胆碱受体
受体配体 结合区域
胞质内细胞内环
七次跨膜
能被G蛋白识 别的区域
(2) G 蛋白的概念
活化下游的酶类
Ca2+与CaM结合形成复合体
一 信号转导的特点
1、信号转导分子激活机理的类同性 2、信号转导过程的级联反应 3、信号转导途径的通用性与特异性 4、信号转导途径的相互交叉
1 信号转导分子激活机理的类同性
磷酸化、去磷酸化
2 级联效应
10-9mol/L肾上腺素产生5mmol/L葡萄糖。
霍乱是由于霍乱弧菌附于小肠粘膜进行繁殖而引起的急性腹泻。
霍乱 毒素
A亚基
穿过细胞膜，催化细胞内的NADH+中的 ADP核糖基不可逆地结合在GS的亚基上。 使亚基在与GTP结合后丧失了GTP酶的活 力，因而不能水解GTP，使G蛋白处于持续 活化状态。
第12章 细胞信号转导(共63张PPT)
coupled receptor，GPCR）。
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
• NO的作用机制：
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
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G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
第二章细胞的信号转导ppt课件
6
化学门控离子通道示意图-Ach受体阳离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
9
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关 和离子跨膜流动将信号转导到细胞内部。 2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
第二节 细胞的信号转导
1
信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 信号的类型：
➢化学信号：激素, 递质, 细胞因子 ➢机械信号：声音 ➢电磁信号：光 ➢电信号： 电流
2
◆ 跨膜信号转导概念 指外界信号（化学分子、光、声音等）作
用于细胞膜表面的受体，引起膜结构中一种或 多种特殊蛋白质构型改变，将外界环境变化的 信息以新的信号形式传递到膜内，再引发靶细 胞功能改变。
新信号形成
10
Na+通道和K+通道通道作用示意图
11
（三）机械门控通道
1、涵义 细胞表面膜存在的能感受机械性刺
激并引起细胞功能改变的通道样结构。
2、实例及信号转导过程
1）实例：前庭和耳蜗的毛细胞的静纤毛
2）信号转导过程： 机械信号（声）
静纤毛偏曲
机械门控离子通道开放 离子内流
膜电位变化
12
二、G-蛋白耦联受体介导的信号转导
酶耦联受体特点： ➢ 受体只有一次跨膜α-螺旋。 ➢ 受体分子的胞质侧自身具有酶的活性， 可直接激活胞质中酶。
酶藕联受体的类型 ：
酪氨酸激酶受体
酪氨酸激酶结合型受体
鸟苷酸环化酶受体
24
（一）酪氨酸激酶受体（TKR) 特点：
➢ 膜外侧-配位体结合点 ➢ 胞质侧-酪氨酸激酶结构域 ➢ 受体与酶是同一蛋白分子
化学门控离子通道示意图-Ach受体阳离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
9
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关 和离子跨膜流动将信号转导到细胞内部。 2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
第二节 细胞的信号转导
1
信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 信号的类型：
➢化学信号：激素, 递质, 细胞因子 ➢机械信号：声音 ➢电磁信号：光 ➢电信号： 电流
2
◆ 跨膜信号转导概念 指外界信号（化学分子、光、声音等）作
用于细胞膜表面的受体，引起膜结构中一种或 多种特殊蛋白质构型改变，将外界环境变化的 信息以新的信号形式传递到膜内，再引发靶细 胞功能改变。
新信号形成
10
Na+通道和K+通道通道作用示意图
11
（三）机械门控通道
1、涵义 细胞表面膜存在的能感受机械性刺
激并引起细胞功能改变的通道样结构。
2、实例及信号转导过程
1）实例：前庭和耳蜗的毛细胞的静纤毛
2）信号转导过程： 机械信号（声）
静纤毛偏曲
机械门控离子通道开放 离子内流
膜电位变化
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二、G-蛋白耦联受体介导的信号转导
酶耦联受体特点： ➢ 受体只有一次跨膜α-螺旋。 ➢ 受体分子的胞质侧自身具有酶的活性， 可直接激活胞质中酶。
酶藕联受体的类型 ：
酪氨酸激酶受体
酪氨酸激酶结合型受体
鸟苷酸环化酶受体
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（一）酪氨酸激酶受体（TKR) 特点：
➢ 膜外侧-配位体结合点 ➢ 胞质侧-酪氨酸激酶结构域 ➢ 受体与酶是同一蛋白分子
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离子
26
ห้องสมุดไป่ตู้
Ⅱ型受体
脊椎动物视杆细胞的光感效应：
在暗处，cGMP合成↑，Na+通道开放，入胞，使膜
去极化，产生光感效应。在亮处，光子→光受体 （Rh） →转导蛋白（Gt）的α亚单位被活化，改 变结合GDP为GTP，构象改变，与βγ脱离 → Gtα 依赖cGMP-磷酸二酯酶（cGMP-PDE） →cGMP↓ →
❖ 受体与配体间的作用具有三个主要特征：① 特异性；②饱和性；③高度的亲和力。
19
20
受体的类型
• 离子通道受体：存于细胞膜上，本身是一种
或几种离子的离子通道，通过变构控制离子进 出细胞。（某些神经递质的受体）
• G蛋白偶联受体：与G蛋白偶联，通过G蛋白
调节细胞的生物学效应。（神经递质、激素、 肽类和胺类配体的受体）
• 具备酶活性的受体：存于细胞膜上，本身具
酪氨酸激酶活性，能直接催化底物分子的磷酸 化。
• 胞内受体：与甾类激素结合，结合后的受体
作为转录因子直接参与基因表达的调控。
膜 受 体
21
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Acetylcholine receptor Ⅰ型受体
乙酰胆碱受体
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离子通道耦联受体
信号分子
质膜
细胞感知环境中各种信号，把这种信号转导入 细胞内并作出一定反应的过程。包括要素：
1.第一信使(first messenger) 2.受体(receptor) 3.第二信使(second messenger) 4.细胞内反应(cellular reaction)
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第一节 细胞外信号
细胞信号分子： 生物细胞所接受的信号既可以使物理信号
Na+通道关闭，细胞超极化，光信号转变成电信号→ 光敏感。
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G蛋白耦联受体
效应酶
G蛋白
活化的效应酶 信号分子
活化的G蛋白
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G蛋白由α、β、γ三个亚基组成，α和γ亚基通过 共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G蛋白在信 号转导过程中起着分子开关的作用，静息状态下 α亚基与GDP结合，以三聚体形式存在。配体与 受体结合后， α亚基构象改变与GTP结合，G蛋 白活化， α亚基与β、γ 分离，与下游效应蛋白作 用。 α亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的ATP水 解，恢复无活性的三聚体状态
（c）α亚基中的GTP 水解，导致α亚基与 β、γ亚基重新结合， 使G蛋白处于非活性状 态，使K+离子通道关 闭。
37
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信号分子间的识别结构域
❖S•H2信结构号域转（导S分rc 子Ho中mo存log在y 着2 一结些构域大）约：由约5100－0个10氨0基 酸组成个，氨介基导酸信构号成分的子与结含构磷域酸，酪它氨们酸在的蛋不白同分的子信结合。 ❖SH3号结构转域导（分S子rc 中Ho具mo有log很y 高3 的结同构域源）性：。约这50些－结100个 氨基酸构组域成的，作介用导是信在号分细子胞与中富介含导脯信氨号酸的介蛋导白分分子子结合 ❖1I上2PP。03H等个结的 转 p结氨a构相导t合基域h，互途w酸（a使组识径yP）l含成别（ec。P，k和SHs结i可t连gr构以ni接an域与lH，蛋膜otm白共r上oal由磷同nosg细脂形ydu胞类结成c质t分构不i中子o域同n转P）I的位P：2到、信约细P号1I0胞P03、－膜
• 受体（recepter）：是细胞的一种生物大分子，
•
可与配体结合产生胞内效应。可分布于
•
细胞表面（膜受体）或细胞内（胞内受体）。
•
膜受体多数是跨膜糖蛋白。
18
受体特性
❖ 受体（receptor）多为糖蛋白，一般至少包 括两个功能区域，与配体结合的区域和产生 效应的区域，当受体与配体结合后，构象改 变而产生活性，启动一系列过程，最终表现 为生物学效应。
13
激素
血液
激素
内分泌细胞
靶细胞
受体
①低浓度，仅为10-8-10-12M；②全身性③长时效
14
神经递质
神经元
突触
靶细胞
胞体
轴突
神经递质
受体
15
局部化学 介质
分泌细胞 靶细胞
16
17
第二节 受体
配体(ligand)：细胞外的信号分子以及其它 有生物活性的化学物质统称配体。
（如激素.神经递质.抗原．药物等）
（光、热、电流），也可以是化学信号，但 是在有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信 号是化学信号。
11
各种化学信号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，这
类亲脂性分子小、疏水性强，可穿过细胞膜进入细胞，与细胞 质或细胞核中受体结合形成激素一受体复合物，进而调节基因 表达；
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偶联G-蛋白受体 信号转导的类型和机制
cAMP信号体系 cGMP信号体系 甘油二脂（DG)和三磷酸肌醇（IP3） Ca2+信号体系
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G蛋白偶联受体激活心肌质膜的K+离子通道
（a）神经递质乙酰胆 碱与心肌细胞的膜受 体结合，使得G蛋白的 α亚基与β、γ亚基 分开；
（b）激活的β、γ亚 基复合物同K+离子通 道结合并将K+离子通 道打开；
1
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前言
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2
FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses
② 亲水性信号分子：包括神经递质、局部介质和大多数肽 类激素，它们不能透过靶细胞质膜，只能通过与靶细胞表面受 体结合，经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白 激酶或蛋白磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。此外，一氧 化氮(NO)在生物体内也是一种重要的信号分子和效应分子。
12
❖ 从产生和作用方式来看化学信号可分为激素、 神经递质、局部化学介质等三类。
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5
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❖ 信号转导（signal transduction）： 指外界信号
（如光、电、化学分子）与细胞细胞表面受体作用， 通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应 答反应的一系列过程,简单地说就是细胞外的信号转 换为细胞内信使的过程.
8
信号转导（Signal transduction）: