第九章 细胞信号转导知识点总结
第九章MAPK信号转导通路
• MAPK是Pro指导的蛋白激酶
对于ERK2来说，其底物的一般保守性 序列为 Pro-X-Ser/Thr-Pro • 活化环中Tyr-185 和Thr-183的磷酸化， 引起该环重新折叠，与Arg结合位点相 互作用 • 酸性氨基酸替代，不导致组成性活化 • MAPK的点突变不影响其活性
五、酵母MAPK通路 酿酒酵母 — 已鉴定出5条 • 单倍体的交配途径 • 浸润性生长通路 • 细胞壁重构通路 • 双组分渗透压感受器通路 • Sho1渗透压感受器通路
（一）酵母菌中MAPK模式的组成和作用 酿酒酵母：4种MKKK 4种MKK 6种MAPK 其中，4种参加明确的5种MAPK通路 2种 (SMK1, YKL161C)参加未知 的MAPK通路 3个成员通过与支架蛋白结合而联在一起
（四）细胞壁重构通路
• 酵母的生长依赖于 有效的细胞壁重构
• PKC1：MKKKK • MKK1和MKK2的
重叠作用意义不清
（五）渗透压感受器和应激通路 酿酒酵母的2种渗透压感受器： • “双组分”渗透压感受器 低渗透压条件下激活 • 膜渗透压感受器 高渗透压条件下激活 • 2种渗透压感受器对MAPK通路的调节 作用不同
在心肌细胞 A-Raf → MEK1 → ERK1/2
在PC细胞 B-Raf → MEK1 → ERK1/2
3. ERK1/2蛋白激酶的作用底物及灭活 • 底物的保守性磷酸化位点模体为 Pro-Lue-Ser/Thr-Pro • 底物蛋白 — 胞质蛋白: p90S6K 、cPLA2 、EGF 受体 细胞骨架: MAP1、2 、4 、Tau 转录因子：Elk-1, Ets-1, Sap1a, c-Myc等 • 灭活: MKP-1, -3, -4
第九章 细胞信号转导
二、酪氨酸蛋白激酶型受体（TPKR）作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体（TPKR）作用机制
激活
催化 NO 合成酶
GTP
可溶性GC cGMP PKG 效应
四、甘油二酯、三磷酸肌醇和Ga2+的信号体系
磷脂酶C（phospholipaseC，PLC）：可被膜上的G蛋白活化， 催化膜上的，5-二磷酸酯酰肌醇（PIP2）分解成甘油二酯、三 磷酸肌醇。 第二信使：
甘油二酯（diacylglycel，DAG）
信号 + 通道受体
Ga2+（膜内） 乙酰胆碱 谷氨酸 NO p物质
激活
Ga2+/ 钙调素 激活 催化 NO 合成酶
组氨酸
活化 bradykinin GTP 可溶性GC cGMP PKG 效应
Ga2+（膜外）
信号 + 通道受体
Ga2+（膜内）
激活
Ga2+/ 钙调素
NO 活化
乙酰胆碱 谷氨酸 p物质 组氨酸 bradykinin
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体（TPKR）作用机制
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。
细胞信号转导
细胞信号转导细胞信号转导是指细胞内外信息的传递和转化过程，这一过程起着调节和控制细胞生理活动的重要作用。
通过信号传递，细胞可以对外界环境做出适应性的反应，维持内部稳态，实现生长、分化和细胞命运决定等功能。
本文将从信号的产生、传递和转导机制等方面进行讨论。
一、信号的产生1. 内源性信号细胞自身产生的化学物质可以作为信号分子，以调节细胞内外环境。
例如，细胞内的离子浓度、pH值和代谢产物等，都可以通过信号传递机制发挥作用。
2. 外源性信号外界环境中的物质和刺激也可以作为细胞信号的来源。
例如，细胞表面的受体可以与激素、细菌毒素和细胞外基质等结合，引发相应的信号传递。
二、信号的传递细胞信号传递通常有三种主要方式：通过直接细胞接触、通过细胞间联系以及通过远距离的物质传递。
1. 直接细胞接触细胞表面的受体与邻近细胞的配体结合，通过接触传递信号。
这种方式在免疫系统的活化、神经细胞的传递和胚胎发育等过程中起重要作用。
2. 细胞间联系细胞通过细胞间连接物质（如细胞间隙连接、紧密连接和连接蛋白）进行信号传递。
这种方式在组织内细胞间的协调和相互影响中起到重要作用。
3. 物质传递一些信号分子可以通过远距离的物质传递，例如激素、细菌毒素和神经递质等。
它们通过血液、淋巴液和突触间隙等途径到达目的地细胞，触发相应的信号级联反应。
三、信号的转导机制1. 受体的激活和信号传导当信号分子结合至受体上时，受体会发生构象变化，从而激活相应的信号通路。
这种激活过程包括泛素化修饰、磷酸化等，促使信号传导的启动。
2. 信号通路的级联反应一旦信号通路被启动，连锁反应会引发一系列级联反应。
这些反应会通过激活一些键酶、转录因子和细胞器等，最终产生细胞内外多种生理活动的结果。
3. 信号的转导和传递信号通路中的组分和中介物质可以通过蛋白质相互作用、分子承载体和次级信号等方式，进行信号的转导和传递。
这种方式可以将信号的强度和特异性传递至下游组分，以发挥预期的生物学功能。
【2024版】细胞生物学笔记-信号转导
可编辑修改精选全文完整版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。
9 第九章 细胞信号转导
Gene transcription Cell proliferation Cell differentiation Cell death Cell mobility Immune responses
离子通道偶联受体 细胞表面 受体类型 G蛋白偶联受体 酶偶联受体
受体至少有2个功能域： 结合配体的功能域 产生效应的功能域
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根据受体引发细胞反应作用过程的时间特 点，可以分为2种主要的细胞反应：
一、细胞内存量蛋白活性或功能的改变，进 而影响细胞代谢功能的短期反应（快反应）； 二、通过转录因子的修饰激活或抑制基因表 达的长期反应（慢反应）
双信使系统
→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化或促 Na+/H+交换使胞内pH DAG-PKC途径
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IP3-Ca2+ 和DAG-PKC 双信使信号通路
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1、IP3-Ca2+途径
激素
受体
G蛋白
PLC
IP3
CaM 钙调蛋白
内质网上的配 体门Ca2+通道
Ca2+
Ca2+ CaM复合体 Ca2+—CaM复合体 结合并激活靶酶
G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors， GPCRs） 是细胞表面受体中最大的多样性家族； 统计表明：现有25%的临床处方药物是针对GPCRs所介 导信号通路为靶点研制和开发的。
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一、G蛋白偶联受体的结构与激活
G蛋白偶联受体---配体受体复合物与靶 蛋白（酶或离子通道）的作用要通过G 蛋白偶联，才可产生第二信使。 G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白 （trimetric GTP-binding regulatory protein）的简称，由α,β,γ三个亚基组成， α 亚基和βγ二聚体亚基共价结合脂分子 锚于质膜PS面。 当配体结合受体后， α 亚基与受体胞内 部分偶联，引起α 亚基构象变化，使得 GDP被GTP交换， α 亚基脱离受体，产 生游离的活化α 亚基以及游离的活化βγ 二聚体。
第九章细胞信号转导
膜受体Frzzled(Fz) 膜辅助性受体LRP5/6 糖元合酶激酶3(GSK3) 支架蛋白(Axin) 抑癌蛋白(APC) T细胞因子(TCF)
Wnt→Fz → LRP/DSH → Axin/APC/GSK3/β-catenin →β-catenin →β-catenin/TCF → 激活靶基因转录
级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。
主要内容：
细胞信号转导概述 细胞内受体介导的信号传递 G蛋白偶联受体介导的信号转导 酶联受体介导的信号转导 其他细胞表面受体介导的信号通路 细胞信号转导的整合与控制
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
分泌化学信号
Hedgehog（Hh）：Hh信号分子是一种由信号细胞分泌的局域性蛋白质 配体，作用范围小。 Hh受体：Ptc、Smo和iHog蛋白，介导细胞对Hh信号应答反应。Ptc和Smo 具有接受和转导Hh信号的功能，iHog可能作为辅助性受体参与Ptc 与Hh信号的结合。
相关的信号分子超家族，无活性的分泌性前体需经蛋白酶水解作用形成以
二硫键连接的同源或异源二聚体，即成熟的活化形式。
TGF-β受体： 与TGF-β结合的细胞表面受体复合物，可将胞外信号将胞内转导， 包括RⅠ、RⅡ和RⅢ受体，本质上是受体Ser/Thr激酶。
TGF-β-Smad信号通路
TGF-β（配体）与TGF-β受体结合 形成复合物后便被激活，受体的激 酶活性能在胞质内直接磷酸化并激 活特殊类型的转录因子Smad，进入 核内调节基因表达。 ① 配体与RⅢ结合 ② RⅢ将配体递交给RⅡ或配体直接 结合RⅡ。RⅡ自磷酸化被激活 ③ 与配体结合的RⅡ募集并磷酸化 RⅠ的Ser/Thr残基，RⅠ受体被 激活 ④ 激活的R1受体磷酸化Smad ⑤ Smad激活靶基因转录
细胞生物学：第九章 细胞信号转导
气体性信号分子：NO ➢能自由扩散，进入细胞直接激活效应酶。
受体（Receptors）
能够识别和选择性结合某种配体（信号分 子）的大分子。
多为糖蛋白 至少包括两个功能区域
➢与配体结合的区域，具有结合特异性； ➢产生效应的区域，具有效应特异性。
类型 ➢细胞内受体：细胞质基质、核基质 小的亲脂性信号分子 ➢细胞表面受体 亲水性信号分子（分泌型和膜结合型）
B) constitutive activation of type II TGFb receptor
C) loss of Smad3 function
D) constitutive activation of Smad3
E) loss of Smad 4 function
Clicker Question 15-4
亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素等。 ➢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-受体复 合物，调节基因表达。
亲水性信号分子：多肽类激素、生长因子、神经 递质、局部介质等。
➢不能穿过靶细胞质膜的脂双层，只能通过与靶 细胞表面受体结合，再经信号转换机制，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。
细胞内核受体：依赖激素激活的基因调控 蛋白 ➢C端的配体结合域 ➢中部的DNA或抑制性蛋白（如Hsp90） 结合位点 ➢N端的转录激活域
在细胞内，受体与抑制性蛋白（如Hsp90） 结合形成复合物，处于非活化状态；
配体（如皮质醇）与受体结合，将导致抑制 性蛋白从复合物上解离下来，从而受体通过 暴露它的DNA结合位点而被激活。
➢ 旁分泌（paracrine）：细胞通过分泌局部化学介质到细 胞外液中，经局部扩散作用于邻近靶细胞。
细胞信号转导知识点总结归纳
细胞信号转导知识点总结归纳
第二信使（细胞内小分子信使）
如钙离子、环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、环腺苷二磷酸核糖、甘油二酯（DAG）、肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）,花生四烯酸、神经酰胺、一氧化氮、一氧化碳
cAMP和cGMP的上游信号转导分子分别为腺苷酸环化酶（AC）和鸟苷酸环化酶（GC），下游分子分别为蛋白激酶A（PKA）和蛋白激酶G（PKG）。
磷脂酰肌醇激酶（PI-K）催化磷脂酰肌醇（PI）的磷酸化。
磷脂酰肌醇特异性激酶C（PLC）可将磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）分解成DAG和IP3。
钙离子的下游信号转导分子为钙调蛋白，钙调蛋白本身无活性，形成Ca2+/CAM复合物后可调节钙调蛋白依赖性蛋白激酶的活性。
钙离子还可以结合PKC、AC和cAMP-PDE等多种信号转导分子。
NO可通过激活鸟苷酸环化酶、ADP-核糖转移酶和环氧化酶等传递信号。
细胞内一氧化氮合酶可催化精氨酸分解产生瓜氨酸和NO。
第八次课第9章细胞信号转导
PLC
PIP2
甘油二酯（DAG）+ 肌醇三磷酸（IP3）
目录
磷脂酰肌醇-3激酶催化生成各种磷酸化磷脂酰肌醇
PI
磷脂酰肌醇-3激酶
（PI-3K）
PIP
PIP2
催化亚基（P110） PI-3K 调节亚基（P85）
PI-3-P PI-3,4-P2 PI-3,4,5-P3
目录
根据体内化学信号分子作用距离，可以将其分为 三类：
①作用距离最远的内分泌（endocrine）系统化学 信号，称为激素；
②属于旁分泌（paracrine）系统的细胞因子，主 要作用于周围细胞；有些作用于自身，称为自 分泌（autocrine）。
③作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 （neurotransmitter）。
诺贝尔奖获得者
Edmond H. Fischer Edwin G. Krebs Alfred Gilman，Martin Rodbell Robert F. Furchgott，Louis J. Ignarro，Ferid Murad
Arvid Carlsson，Paul Greengard，Eric R. Kandel
目录
IP3的靶分子是钙离子通道 IP3为水溶性，生成后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
钙离子通道开放，细胞钙库内钙 释放
细胞内钙离子浓度迅速增加
目录
细胞中其他种类的PLC和PIK同样具有重要 的信号转导作用，催化许多重要的小分子信 使生成。
近年来，一些鞘磷脂衍生物的第二信使作用 也受到关注。例如，由神经节苷酯衍生的神 经酰胺（ceramide）对细胞凋亡信号转导具 有调节作用。
ch9 细胞信号转导
第九章细胞信号转导信号转导的概念：指外界信号（如光、电、化学分子）与细胞内或表面受体作用，转换并开启细胞信号通路，进而引起细胞应答反应的一系列过程。
第一节细胞信号转导概述一、细胞通讯（cell communication）指一个细胞发出的信息通过介质（配体）传递到另一个靶细胞，并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导，产生靶胞内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体生物学效应的过程。
（一）细胞通讯的方式主要有3种方式。
1．细胞间隙连接（gap junction，动物）和胞间连丝通讯（植物）2．细胞间接触依赖性通讯3．化学通讯根据化学信号分子可以作用的距离范围，可分为以下4类：1. 内分泌（endocrine）：内分泌细胞分泌信号分子（如激素）随血液循环运输至全身，作用于靶细胞。
2. 旁分泌（paracrine）：细胞分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻近的靶细胞。
包括：①各类细胞生长因子；②气体信号分子（如：NO）3. 化学突触通讯：神经递质或神经肽由突触前膜释放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
4. 自分泌（autocrine）：细胞对自身分泌的信号分子产生反应，信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞。
常见于病理条件下，如肿瘤细胞合成并释放生长因子刺激自身，导致肿瘤细胞持续增殖。
二、信号分子与受体（一）信号分子生物细胞所接受的信号既可以是物理信号（声、光、热、电流），也可以是化学信号。
1. 分类从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性2类：脂溶性信号分子、水溶性信号分子2. 细胞信号分子的共同特点①特异性，只能与特定的受体结合；②高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；③可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。
（二）受体受体（receptor）是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物质，多为糖蛋白，少数为糖脂，也有受体为糖蛋白—糖脂复合物（如促甲状腺素受体）。
细胞生物学 第九章 细胞信号转导 名词解释和重点知识
第九章细胞信号转导细胞通讯cellcommunication信号细胞发出的信息传递到靶细胞并与受体相互作用，引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
细胞通讯的方式A、分泌化学信号（内分泌、自分泌、旁分泌、化学突触传递神经递质）；B、接触依赖性通讯（细胞直接接触，通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的受体分子相结合，影响靶细胞）；C、间隙连接和胞间连丝内分泌由分泌细胞分泌信号分子到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶细胞。
旁分泌细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于临近靶细胞。
如表皮生长因子、淋巴因子、前列腺素、NO等自分泌内分泌细胞将激素或调节肽分泌到细胞外，通过组织间液，再作用于本细胞膜上的受体，使内分泌细胞的功能发生改变。
这一途径的靶细胞就是该细胞的本身。
细胞对自身分泌的信号分子产生反应。
化学突触传递神经递质电信号-化学信号-电信号Ca2+的功能A、是骨骼的重要组成元素，生物体的重要结构成分；B、参与生物体动作电位的形成C、作为酶的激活剂或者抑制剂调节酶的活性D、参与细胞内信号转导过程钙调蛋白CaM calmodulin 一种高度保守、广泛分布的小分子Ca2+结合蛋白，参与许多Ca2+依赖性的生理反应与信号转导。
每个钙调蛋白分子有4个钙离子结合位点。
CaM本身没有活性，只有同Ca2+结合形成复合体后才能活化多种靶酶。
细胞内受体：接受亲脂性信号分子；一般有三个结构域：1、激素结合结构域（位于C端）；2、抑制蛋白结合位点（富含Cys，具有锌指结构）；3、转录激活结构域（位于N端）细胞表面受体：接受亲水性信号分子（分为离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶联受体）；至少还有两个结构域：配体结合区域和效应区域第二信使second messenger 第一信使分子（激素或其他配体）与细胞表面受体结合后，在细胞内产生或释放到细胞内的小分子物质，如cAMP,IP3,DAG，Ca2+等，有助于信号向胞内进行传递。
第九章 细胞信号转导
主要过程：刺激性激素（配体）→刺激性激素受体→G蛋白 上Gα亚基→受体配体复合物解离→Gα结合并激活腺苷酸 环化酶→cAMP含量增加→激活蛋白激酶A（PKA）的两 个调节亚基→释放催化亚基→酶的迅速活化→调节各种生 命代谢。
在细胞内还有另一种酶即环线甘酸磷酸二酯酶（PDE），可 降解 cAMP，导致细胞内cAMP水平下降，从而终止信号反应。
细胞通讯3种方式： 一、分泌化学信号 分泌化学信号作用方式4种： • 内分泌 • 旁分泌 • 自分泌 • 化学突出传递神经信号
二、细胞间接触性依赖通讯：
①细胞-细胞黏着
②细胞-基质黏着
三、间隙连接或胞间连丝：
• 动物细胞间的间隙连接或植物细胞间的胞 间连丝同属于通讯连接。
• 通讯连接：详见第十七章
信号转导系统及其特性： （一）基本组成及信号蛋白的相互作用 • 细胞表面受体介导的信号通路5个步骤： 受体激活→活化信号蛋白→级联反应→反 应回答→受体脱敏
信号转导系统： • 是由细胞内多种行驶不同功能的信号蛋白 所组成的信号传递连。
• 细胞内信号蛋白的相互作用是靠蛋白质模 式结合域所特异性介导的。
细胞因子与质膜受体特异性结合→细胞因子受体二聚化→JAK活化→ 磷酸化受体胞内段酪氨酸残基→与具有SH2结构域的STAT蛋白结合 →STAT被JAK磷酸化，STAT分子从受体上解离→两个磷酸化的STAT形 成同源二聚体→转位到细胞核内，与 特异基因的调控序列结合，调节相
关基因的表达
第五节 其他细胞表面受体介导的信号通路
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路 按效应器蛋白不同可分为：
①激活离子通道的G蛋白偶联受体。 ②激活或抑制Ac，以CAMP为第二信使的G蛋白偶 联受体。 ③激活PLC，以IP3和DAG作为双信使的G蛋白偶联 受体。
第9章 细胞信号转导(1)
思考题
何为信号转导中的分子开关机制？举例说明。 如何理解细胞信号系统及其功能。 试举例说明G蛋白偶联受体介导的信号通路的 组成、特点及其主要功能。 概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路组成、特 点及其主要功能。
内分泌
自分泌
突触分泌
分泌化学信号——通讯方式
①
② ③ ④
⑤
⑥
信号细胞合成并释放信号分子 转运信号分子至靶细胞 信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受 体激活 活化受体启动靶细胞内一种或多种信号转导 途径 引发细胞代谢、功能或基因表达的改变 信号的解除并导致细胞反应终止
9.1 信号分子与受体
信号分子（signal molecule）：细胞的信息 载体，包括各种化学信号如各类激素、局部介 质和神经递质等，以及物理信号如声、光、电 和温度变化等。
RTK-Ras蛋白信号通路
Ras蛋白在RTK介导的信号通路中是一个关键组分。 Ras（21 kDa）是小的单体GTP结合蛋白，具有 GTPase活性，分布在质膜胞质一侧。结合GTP时为活 化状态，结合GDP时为失活状态。
RTK-Ras-MAPK信号通路
配体-RTK-Ras-Raf-Mek-Erk-进入细胞核-其它激酶或基 因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修饰
作用机制
NO激活靶细胞内具有鸟苷环化酶（G-cyclase）活性的 NO受体 鸟苷环化酶激活，导致细胞内cGMP水平增高 cGMP依赖的蛋白激酶G（PKG）活化
NO在血管平滑肌舒张中的作用
9.2.2胞外受体介导的信号途径
1 G蛋白偶联受体 介导的信号转导 2 酶联受体介导的 信号转导 3 其它细胞表面受 体介导的信号通 路
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
（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
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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
细胞生物学第4版第9章细胞信号转导
第三节 G蛋白偶联受体介导的信号转导
• “人类为什么能感受到春天
紫丁香的香气，并在任何时
候都能提取出这种嗅觉上的
紫
记忆”。
丁
• 同的气味，但人具有这种
能力的基本原理是什么？？
• 香气 ---受体结合-- G蛋白--纤毛膜上的离子通道----产生 电信号---沿着神经细胞的轴 突传送---嗅球
细胞表面受体转导胞外信号引发快反应和慢反应
Figure 15-6 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
p159
3. 第二信使
• 第二信使 学说（second messenger theory）p160 • 目前公认的第二信使：cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、
细胞分泌化学信号通讯方式
A. 内分泌 B. 旁分泌 C. 化学突触 D. 自分泌
细胞分泌化学信号的作用方式
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。 自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同
血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合酶，细胞释放NO， NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2＋结 合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的 Ca2+离子浓度。引起血管平滑肌的舒张，血管扩张、血流通畅。
硝酸甘油 Nitroglycerin
硝负酸 荷•甘和油心炸治肌药疗的？心需绞氧抗痛量心，。其绞作痛用药机理？是在体内转化为NO，可舒张血管，减轻心脏 • 舌下含化？为啥不是口服？
细胞转导知识点总结
细胞转导知识点总结细胞转导的基本原理细胞转导是通过细胞表面的受体和内部的信号传导通路来实现的。
在外界刺激作用下，细胞膜上的受体可以与外界信号分子结合，激活内部信号传导通路，最终导致细胞内的生物学效应发生变化。
细胞转导可以是通过单一受体介导的信号传导通路，也可以是多个受体、信号分子和通路共同作用的结果。
信号分子信号分子是细胞转导的基础，它们可以是蛋白质、多肽、核酸、小分子化合物等。
常见的信号分子包括激素、生长因子、细胞因子等。
这些信号分子通过特定的受体与细胞膜表面结合，激活细胞内的信号传导通路，最终影响细胞的生物学功能。
受体受体是细胞转导的关键组成部分，它们位于细胞膜表面或细胞内，能够与特定的信号分子结合并转导信号。
受体可以分为离子通道型受体、酶偶联受体、G蛋白偶联受体等多种类型。
不同类型的受体对应不同的信号传导机制。
信号传导通路信号传导通路是细胞内外信号传导的重要桥梁，它包括多种蛋白质、酶和次级信号分子等。
常见的信号传导通路包括丝氨酸/苏氨酸激酶通路、酪氨酸激酶通路、重要基因转录调控通路等。
这些通路可以相互交叉，形成复杂的信号网络，调控细胞内多种生物学效应。
细胞内调控细胞内调控是细胞对外界信号进行处理的重要环节，它包括转录调控、翻译调控、蛋白质翻译后修饰等多个层次。
在细胞内调控的作用下，外界信号可以被有效地转导到细胞内部，实现细胞内生物学效应的改变。
应用细胞转导在医学、生物学研究中有着广泛的应用。
例如，通过对细胞转导通路的研究，可以揭示疾病的发生机制，为新药研发提供理论基础。
另外，通过操纵细胞转导通路，可以实现对细胞功能的调控，为干细胞治疗、基因治疗等领域提供技术支持。
总结细胞转导是细胞生物学中的重要课题，它涉及多种信号分子、受体、信号传导通路等组成部分，通过这一机制，细胞可以感知外界环境的变化并做出相应的反应。
对细胞转导的深入研究不仅可以揭示细胞活动的机制，还可以为疾病治疗、干细胞治疗等提供理论基础和技术支持。
细胞生物学课件 第九章 细胞信号转导
G 蛋白的分类
GS家族：对效应蛋白起激活作用的α亚单位 为αs亚单位，由此亚单位构成的G蛋白为Gs 蛋白； Gi家族：抑制作用 Gq家族
cAMP信号转导系统
1.cAMP信号通路的组成：
①. 激活型激素受体（Rs）或抑制型 激素受体（Ri）； ②. 活化型调节蛋白（Gs）或抑制型 调节蛋白（Gi）；
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。
信号分子的分类
旁分泌信号： 突触信号： 内分泌信号 自分泌信号
第一节、受 体 Receptor
一、受体的概念
多数为糖蛋白； 存在于细胞膜或细胞内； 能接受外界的信号并 将这一信号转化为细胞 内的一系列生物化学反 应 ，而对细胞的结构 或功能产生影响
配体Ligand
受体所接受的外界信号统称为配体。 受体与配体结合特性：特异性、高效性、可饱和 性、可逆性。
各类受体酪氨酸激酶
受体酪氨酸激酶作用机制
配体与TRK结合→蛋白质构象的变化→激酶活
性区的酪氨酸残基自体磷酸化→ 其他底物蛋白
质磷酸化→催化细胞内的生物化学反应--------把细胞外的信号传导到细胞内。
（二）配体闸门离子通道
N型乙酰胆碱受体
5个亚单位α2、β、γ、δ在细胞膜上共同构成 一个通道； 每一个亚单位带有4个越膜区域； α亚单位上有乙酰胆碱ACh结合部位; 使终板膜Na+内流，少量K+外流，形成终板电位。
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第九章细胞信号转导
细胞通讯：一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应。
信号传导：是指信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。
信号传导强调信号的产生、分泌与传送。
信号转导：是指信号的识别、转移与转换，包括配体与受体的结合、第二信使的产生及其后的级联反应等。
信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式与结果。
受体：是一类能够结合细胞外特异性信号分子并启动细胞反应的蛋白质。
第二信使：细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。
分子开关：细胞信号传递级联中，具有关闭和开启信号传递功能的分子。
信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。
G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为的受体。
cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体结合，导致细胞内第二信使cAMP 水平的变化而引起细胞反应的信号通路。
（磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这种信号通路称为“双信使系统”。
钙调蛋白：真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白。
Ras蛋白：Ras基因的产物，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。
受体酪氨酸激酶（RTK）：能将自身或者胞质中底物上的酪氨酸残基磷酸化的细胞表面受体，主要参与细胞生长和分化的调控。
细胞膜表面受体主要有三类，即离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体和酶联受体。
信号分子也统称为配体，可分为疏水性信号分子、亲水性信号分子和气体性信号分子。
由G蛋白介导的信号通路主要包括cAMP-PKA信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。
Ras蛋白在RTK介导的信号通路中起着关键作用，具有GTPase活性，当结合GTP 时为活化状态，当结合GDP时为失活状态。
（GTP酶活性）
细胞转导系统的的主要特性：特异性、放大效应、网络化与反馈调节、整合作用。
G蛋白由三个亚基组成，β和γ亚基以异二聚体的形式存在，Gα亚基本身具有GTPase活性，是分子开关蛋白。
当配体与受体结合，三聚体G蛋白解离，并发
生GDP与GTP交换，游离的G
α-GTP处于活化的开启状态，当G
α
-GTP水解形成
Gα-GDP时，则处于失活的关闭状态。
1.什么叫G蛋白？简述G蛋白偶联系统中的G蛋白组成及在信号转导过程中活性调节的过程。
答：①与GTP或GDP结合的蛋白质又称为鸟苷酸结合调节蛋白。
具有GTP酶的活性，以分子开关的形式通过结合或者水解GTP调节自身活性。
有异源三聚体和单体G蛋白两大家族。
G蛋白参与细胞的多种生命活动。
②G蛋白由Gα、Gβ、Gγ三个亚基组成，Gβ和Gγ亚基以异二聚体的形式存
在，G
α和G
βγ
亚基分别通过共价结合的脂分子锚定在质膜上。
G
α
亚基本身具有
GTPase活性，是分子开关蛋白。
当配体与受体结合，三聚体G蛋白解离，并发生GDP与GTP交换，游离的G
α
-GTP处于活化的开启状态，导致结合并激活效
应器蛋白，从而传递信号：当G
α-GTP水解形成G
α
-GDP时，则处于失活的关闭
状态，终止信号传递并导致三聚体G蛋白的重新组装，恢复系统进入静息状态。
2.何谓细胞信号传递中的分子开关？并说明其机制。
答：细胞信号转导过程中，含有正、负两种相辅相成的反馈机制，通过结合GTP 或水解GTP，或者通过蛋白质磷酸化或去磷酸化而开启或关闭蛋白质的活性。
分子开关的蛋白质有两类：
①通过磷酸传递信号的开关蛋白，其活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使其去磷酸化而关闭；
②由GTP酶分子开关调控蛋白构成的细胞内GTP酶超家族，这类鸟苷酸结合蛋白结合GTP时活化，结合GDP时失活。
3.比较cAMP信号通路与IP3-DAG信号通路在跨膜信号传递作用中的异同。
答：二者都是G蛋白偶联的信号转导通路，但是二者第二信使不同，分别由不同的效应物生成：cAMP由腺苷酸环化酶水解细胞中的ATP生成，cAMP再与蛋白激酶A结合，引发一系列细胞质反应和细胞核中的作用。
在另一种信号转导系统中，效应物磷脂酶C将膜上的PIP2分解为两个第二信使：DAG和IP3。
IP3动员内质网中的Ca2+释放到细胞质基质中，与钙调蛋白结合引起系列反应；而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C（PKC），再引起级联反应。
4.什么叫第二信使？简述cAMP信号通路。
答：①细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生的非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。
②cAMP信号通路又称PKA系统，是G蛋白偶联系统的一种信号转导途径。
其主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶完成的。
具体通路为：信号分子作用于膜受体后，激活G蛋白，被激活的G蛋白的α亚基与其他两个亚基分离并激活腺苷酸环化酶，活化的腺苷酸环化酶催化ATP产生第二信使cAMP，cAMP激活蛋白激酶A进行信号的放大。
活化的蛋白激酶A既参与细胞质中的生化反应进行快速的细胞应答；也作用于细胞核中的转录因子，参与基因表达的调控。
5.简述PKC系统（双信使系统）
答：又称双信使系统。
在这一信号转导途径中，膜受体与其相应的第一信使分子结合后，激活膜上的效应物磷脂酶C，然后由磷脂酶C将膜上的PIP2分解为两个第二信使：DAG和IP3。
IP3动员内质网中的Ca2+释放到细胞质基质中，与钙调蛋白结合引起系列反应；而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C（PKC），然后通过蛋白激酶C引起级联反应，进行细胞应答，故将此系统称为PKC系统。
磷脂酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号转导通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此又将这种信号通路称为“双信使系统”。
6.试述受体酪氨酸激酶介导的信号通路及主要功能。
答：配体与相应的受体结合导致受体二聚化，并引起保内结构域的酪氨酸自我磷酸化。
磷酸酪氨酸的SH2结构域位点同GRB2（生长因子受体结合蛋白）结合。
GRB2通过两个SH3结构域与Sos蛋白（Ras-GEF[鸟苷酸交换因子]）结合并将Sos 激活。
激活的Sos同结合在质膜中的非活性状态的Ras作用，促使Ras蛋白释放GDP，结合GTP。
在此过程中，GRB2蛋白起连接蛋白作用，将激活的受体与Ras 连接起来。
激活的Ras蛋白激活MAPKKK，（为Raf蛋白，一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶），MAPKKK激活MAPKK（MEK蛋白激酶），MAPKK再激活MAPK（促分裂
原活化蛋白激酶）。
激活后的MAPK进入细胞核内使一些转录因子，如Fos、Jun、Myc等磷酸化。
磷酸化的转录因子使相关基因转录。
此通路可简单表示为：配体→RTK→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其他激酶或基因调控蛋白）（转录因子）的磷酸化修饰，对基因表达产生多种效应。