细胞的基本功能-细胞的信号转导许奇

离子通道型受 G蛋白偶联受体介导 酶联型受体介导 体介导
受体 促离子型受体 促代谢型受体
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关系
与通道蛋白是 与G蛋白不是同一分 与酶是同一蛋白
同一分子
子，为独立的蛋白质 分子
分子
配体受 体举例
N2-AChR、 GABAAR、 NMDAR
KAR
胺类：儿茶酚胺类、 表皮生长因子、 组胺、5-羟色胺受体；神经生长因子、 肽类：缓激肽、黄体 胰岛素、钠尿肽、 生成素、甲状旁腺激 NO 素受体
messenger）： • 蛋白激酶（Protein
kinase）：
• G蛋白偶联受体（G protein coupled receptor）：激活后 作用于与之偶联的G蛋 白，然后引发一系列 以信号蛋白为主的级 联反应而完成跨膜信 号转导的一类受体。 G蛋白偶联受体也称为：促代谢型受体.
1、无通道结构 2、无酶活性
信号转导的主要通路
受体：细胞中具有接受和转导信号功能的蛋白质，分为膜受 体和核受体。 配体：能与受体发生特异性结合的活性物质。
离子通道型受体、G蛋白偶联受体、酶联型受体、招募型受体介导，或与核受体结合。
信号 网络系统
信号网络系统
Notch信号通路 与心脏修复
离子通道型受体介导的信号转导
• 离子通道型受体：化 学门控通道是一类兼 具有通道和受体功能 的蛋白质，其开放和 关闭受某种化学物质 （配体）调控。
第二信使（second
messenger）：激素、
递质、细胞因子等细
胞外信号分子（第一
信使）作用于膜受体
后产生的细胞内信号 cAMP：环-磷酸腺苷
分子（如：cAMP、IP3、IDPG3：：二三酰磷甘酸油肌醇
DG、cGMP、Ca2+、AA cGMP：环-磷酸鸟苷
等）。
Ca2+ ：钙离子 AA：花生四烯酸
受体-G蛋白-PLC-IP3-Ca2+和DG-PKC通路
（IP3和DG第二信使系统）
配体-受体结合—G蛋白 活化-PLC-分解PIP2（磷脂 酰肌醇）为IP3和DG； IP3激活IP3R促进Ca2+释 放—Ca2+依赖性生理反应； DG激活PKC—磷酸化下游 蛋白质—生理反应。
Gq或Gi：α1R、5-HT2R等
genes such as ID-2 and ID4 via CREB resulting in
cell-autonomous stimulation of osteogenesis whereas expression of BMP-2, proosteogenic cytokines, and growth factors results in paracrine induction of
机械刺激
质膜感受牵张刺激后引 起其中的通道开放或关 闭
电压门控性K+、Na+、 耳蜗毛细胞膜中的机械
Ca2+通道
门控K+通道、动脉血管
平滑肌细胞膜的机械门
控Ca2+通道
G蛋白偶联受体介导的信号转导
• G蛋白偶联受体（GPCR）： • G蛋白（G protein）： • G蛋白效应器（Effector）： • 第二信使（Second
生理学 Physiology
许奇
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的信号转导 第三节 细胞的电生理 第四节 肌细胞的收缩
学习要点
掌握：载体易化扩散、经通道易化扩散、钠-钾泵、继发 性主动转运；信号转导的过程；静息电位、局部电位、动 作电位的产生机制；神经-肌肉接头兴奋传递、骨骼肌兴 奋-收缩偶联过程
α亚基有GTP酶活性 α亚基能与GTP或GDP结合 与GTP结合：激活态 与GDP结合：失活态 分Gs、Gi、Gq等
• G蛋白效应器（Effector）：G蛋白直接作用的靶标，包括酶、 离子通道、转运蛋白等（如：AC、PLC、PLA2、PDE）。 AC：腺苷酸环化酶 PLC：磷脂酶C
PLA2：磷酸酶A2 PDE：磷酸二酯酶
思考题
需要依靠细胞内cAMP来完成跨膜信号转导的膜受体是： A G蛋白偶联受体 B 离子通道型受体 C 酪氨酸激酶受体 D 鸟苷酸环化酶受体
参考文献：
生理学（第八版），朱大年、王庭槐主编，人民卫生出版社， 2013。
Human Physiology (12 th edition), Editor: Stuart Ira Fox, McGraw Hill Press, 2010.
离子通道型受体介导的信号转导
调控因素 调控机制
常见例子
阳离子通 Cl--通道受
道受体
体
化学物质
一些化学物质（激素、 递质）和通道蛋白的特 殊位点结合，引起通道 蛋白构象变化，使通道 开放
N2型乙酰 GABAa受 胆碱受体， 体、甘氨
离子型谷 酸受体
氨酸受体
电压门控通道受体
机械门控通道受体
膜电位
膜电位变化时，引起 通道蛋白分子的构象 变化，使通道开放或 关闭
酪氨酸激酶受体：胞内结构域具有酪氨酸激酶活性。 酪氨酸激酶结合型受体：其本身无酶的活性，激活后与胞内酪氨酸 激酶结合，磷酸化下游酪氨酸残基。
配体：生长因子
参与细胞的代谢、生长、增殖、分化和存活等
鸟苷酸 环化酶受体
配体：钠尿肽、NO
丝氨酸/苏氨酸 激酶受体
招募型受体介导的信号转导
单个跨膜结构，胞内 结构无酶活性，不能 进行信号放大。
离子通道型受体也称为促离子型受体.
N-ACh受体介导的信号转导
ACh与受体结合—通道开放—Na+、 Ca2+内流—细胞去极化—ACh被 AChE分解—通道关闭。
ACh不能被AChE分 解—通道持续激 活—受体脱敏。
离子通道型受体介导的信号转导
GABAA受体介导的信号转导
突触前 神经元
突触后 神经元
感谢下 载
糖基化位点
3、分布广泛、
种类繁多（除钠 尿肽类）
4、7次跨膜区段
GPCR结构
配体结合位点
G蛋白结合位点
磷酸化位点
2012 The Noble Prize in Chemistry: Lefkowitz & Kobilka
G蛋白（Guanine nucleotide-binding protein, G protein）:G蛋白偶联受体联 系胞内信号通路的关键膜蛋白，由α、β、 γ三个亚单位构成的异三聚体G蛋白。
熟悉：兴奋在同一细胞的传递过程、肌丝滑行学说 了解：生物电记录方法、平滑肌结构与功能特征
第二节 细胞的信号转导
• 信号转导（Signal transduction）： 生物学信息（兴奋或抑制）在细胞间或 细胞内转换和传递，并产生生物效应的 过程。
• 跨膜信号转导（Transmembrane signal transduction）：生物活性物质（激素、递质或细胞 因子等）通过受体或离子通道的作用激活或抑制细胞 功能的过程，也就是信号从胞外转入胞内的过程。
失活型 PKA
Gs：βR、D1R、PGs受体；Gi：α2R、5-HT1R、D2R
激活型PKA
生物效应
Model for autocrine/paracrine induction of osteogenesis in hMSCs by PKA signaling. db-cAMP induces direct expression of BMP target
蛋白激酶 （Protein kinase）：将 ATP分子上的磷 酸基团转移到 底物蛋白而产 生蛋白磷酸化 的酶类。
PKA：cAMP依赖性蛋白激酶，PKC：Ca2+依赖性蛋白激酶
受体-G蛋白-AC-
GPCR
cAMP-PKA通路
（cAMP第二信使系统）
G蛋白 Gs：激活型 Gi： 抑制型
配体
AC活化 cAMP
Ca2+信号系统
酶联型受体介导的信号转导
ຫໍສະໝຸດ Baidu
酶联型受体（enzymelinked receptor）:指其
自身具有酶活性或能与酶结合 的受体。 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 丝氨酸/苏氨酸激酶受体
特点：1. 胞外配体位点、2. 单次跨膜结构、3. 胞内酶结合位。
核受体介导的信号转导
核受体（Nuclear receptor）：激素调控特定蛋白质 转录的一大类转录调节因子。
• 多肽单链 • 激素结合域 • DNA结合域 • 转录激活结合域 • 铰链区
类固醇受体介导 的信号转导
核受体分类：
类固醇激素受体 维生素D3受体 甲状腺激素受体 维甲酸受体
信号转导通路比较