12细胞信号转导PPT课件
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FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses
❖ 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）
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）
• 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。
（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；
离子
26
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↓ →
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7
❖ 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）:
Na+通道关闭，细胞超极化，光信号转变成电信号→ 光敏感。
27
28
29
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
30
31
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
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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Biblioteka Baidu0
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
32
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34
35
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
36
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；
• 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
22
23
24
Acetylcholine receptor Ⅰ型受体
乙酰胆碱受体
25
离子通道耦联受体
信号分子
质膜
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。
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❖ 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。
（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。
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39
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
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FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses
❖ 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。
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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）
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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
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局部化学 介质
分泌细胞 靶细胞
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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）
• 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。
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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。
（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。
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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；
离子
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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↓ →
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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.
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信号转导（Signal transduction）:
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
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
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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；
• 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
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Acetylcholine receptor Ⅰ型受体
乙酰胆碱受体
25
离子通道耦联受体
信号分子
质膜
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。
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❖ 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。
（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。
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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