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分子生物学课件-信号转导
單體型受體
效應部位
聚合型受體
受體的分子結構
二、膜受體的特性
1. 特異性及其非絕對性
特異性：分子間立體構象互補 非絕對性：一種化學信號可以與一種以
上受體結合，引起不同生物學效應。
腎上腺素：α受體：平滑肌收縮 β受體：平滑肌鬆弛
二、膜受體的特性
1. 特異性及其非絕對性 2. 可飽和性：受體數目有限
二、膜受體的特性
4244kd
效應蛋白 啟動腺苷酸環化酶、Ca2+通道、抑制Na+通道 啟動腺苷酸環化酶、Ca2+通道、抑制Na+通道 啟動腺苷酸環化酶、Ca2+通道、抑制Na+通道 抑制腺苷酸環化酶 抑制Ca2＋通道、激活K＋通道 啟動磷脂酶C，激活(?)/抑制(?)磷脂酶A2 抑制Ca2＋通道 啟動磷脂酶C，激活(?)/抑制(?)磷脂酶A2 啟動視細胞磷酸二脂酶 啟動視細胞磷酸二脂酶 啟動味覺上皮細胞磷酸二脂酶 抑制腺苷酸環化酶 啟動磷脂酶C
的
啟動劑
（需）鈣蛋白酶 蛋白酶
PI特異的PLC IP3和DAG的 生成劑
α-輔基蛋白 肌動蛋白結合蛋
白 鈣調磷酸酶B 磷酸酶
膜連蛋白
涉及胞吞胞吐
蛋白
蛋白的功能
凝溶膠蛋白
肌動蛋白切斷蛋白
Ca2+逆向轉運蛋白 Ca2+與單價離子
交換蛋白
鈣調結合蛋白 調節肌肉收縮
絨毛蛋白
肌動蛋白的組織者
Ca2+ -ATP酶 Ca2+跨膜運輸泵
G蛋白異三聚體的分子結構
G蛋白的作用機制
1. 靜息狀態下，G蛋白以異三聚體形式存在於細胞膜上，亞 基與GDP相結合，並與受體呈分離狀態；
2. 配體與受體結合，使亞單位與受體 結合，G蛋白構象改變， 亞基轉而 與GTP結合；
效應部位
聚合型受體
受體的分子結構
二、膜受體的特性
1. 特異性及其非絕對性
特異性：分子間立體構象互補 非絕對性：一種化學信號可以與一種以
上受體結合，引起不同生物學效應。
腎上腺素：α受體：平滑肌收縮 β受體：平滑肌鬆弛
二、膜受體的特性
1. 特異性及其非絕對性 2. 可飽和性：受體數目有限
二、膜受體的特性
4244kd
效應蛋白 啟動腺苷酸環化酶、Ca2+通道、抑制Na+通道 啟動腺苷酸環化酶、Ca2+通道、抑制Na+通道 啟動腺苷酸環化酶、Ca2+通道、抑制Na+通道 抑制腺苷酸環化酶 抑制Ca2＋通道、激活K＋通道 啟動磷脂酶C，激活(?)/抑制(?)磷脂酶A2 抑制Ca2＋通道 啟動磷脂酶C，激活(?)/抑制(?)磷脂酶A2 啟動視細胞磷酸二脂酶 啟動視細胞磷酸二脂酶 啟動味覺上皮細胞磷酸二脂酶 抑制腺苷酸環化酶 啟動磷脂酶C
的
啟動劑
（需）鈣蛋白酶 蛋白酶
PI特異的PLC IP3和DAG的 生成劑
α-輔基蛋白 肌動蛋白結合蛋
白 鈣調磷酸酶B 磷酸酶
膜連蛋白
涉及胞吞胞吐
蛋白
蛋白的功能
凝溶膠蛋白
肌動蛋白切斷蛋白
Ca2+逆向轉運蛋白 Ca2+與單價離子
交換蛋白
鈣調結合蛋白 調節肌肉收縮
絨毛蛋白
肌動蛋白的組織者
Ca2+ -ATP酶 Ca2+跨膜運輸泵
G蛋白異三聚體的分子結構
G蛋白的作用機制
1. 靜息狀態下，G蛋白以異三聚體形式存在於細胞膜上，亞 基與GDP相結合，並與受體呈分離狀態；
2. 配體與受體結合，使亞單位與受體 結合，G蛋白構象改變， 亞基轉而 與GTP結合；
生物化学和分子生物学：第15章细胞信号转导
蛋白激酶G是cGMP的靶分子 cGMP作用于cGMP依赖性蛋白激酶（cGMPdependent protein kinase，cGPK），即蛋白激 酶G（protein kinase G，PKG）。
目录
cGMP激活PKG示意图
4．蛋白激酶不是cAMP和cGMP的唯一靶分子 一些离子通道也可以直接受cAMP或cGMP的 别构调节。 •视杆细胞膜上富含cGMP-门控阳离子通道 •嗅觉细胞核苷酸-门控钙通道
diphosphate，PIP2) • 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。
目录
1. 磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化脂类第二信使生成
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）；
目录
三、信号分子结构、含量和分布变化是 信号转导网络工作的基础
膜受体介导的信号向细胞内，尤其是细胞核的 转导过程需要多种分子参与，形成复杂的信号 转导网络系统。
构成这一网络系统的是一些蛋白质分子（信号 转导分子，signal transducer）和小分子活性 物质（第二信使，second messenger）。
目录
cAMP激活 PKA影响糖代谢示意图
PKA底物举例
底物(酶或蛋白质)名称 糖原合酶 磷酸化酶 b 激酶 丙酮酸脱氢酶 激素敏感脂酶
酪氨酸羟化酶
组蛋白H1 、组蛋白 H2B 蛋白磷酸酶1抑制因子1 转录因子CREB
受调节的通路
糖原合成 糖原分解 丙酮酸→乙酰辅酶A 甘油三脂分解和脂肪酸氧化 多巴胺、肾上腺素和去甲肾上 腺素合成 DNA聚集 蛋白去磷酸化 转录调控
(分子生物学本科生课件)细胞信号转导
不同种类的蛋白激酶的相互作用
不同转录因子与DNA元件的相互作用
细胞信号转导
Signaling transduction
研究细胞信号传导相关物质获得了很多诺贝尔奖
不同的信号转导通路之间发生交叉调控（cross talking），形成复杂的信号转导网络系统 。信 息传递途径的交联对话表现为：
抑制 β-catenin 的降解
β-catenin 转运到核内
与 T 细胞因子/淋巴样增强因子 (TCF/LEF) 相互作用
启动下游靶基因如 AP-1、c-Myc、Cyclin D1、survivin、Bcl-2 和 PCNA 等的转录
Hippo signaling pathway
Zhao B, et al. Genes & Development 2010;24:862-874.
G蛋白在cAMP-PKA通路中的作用
• cAMP信号途径又称PKA系统，是蛋白激酶A 系统的简称(protein kinase A system, PKA)；
• 概念：细胞外信号和G蛋白偶联的受体结合， 导致胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细 胞反应的信号通路。
细胞凋亡信号通路
JAK-STAT信号通路
配体与受体结合导致受体二聚化
二聚化受体激活JAK
JAK将STAT磷酸化 STAT形成二聚体，暴露出入核信号
STAT进入核内，调节基因表达
主要由三个成分组成： 酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT
JAK-STAT信号通路与肿瘤 JAK激酶、Src激酶及Abl激酶等基因的突变
cAMP是第一个被发现的第二信使。1971年获 诺贝尔生理学和医学奖
E a rl W ilb u r S u th e rla n d Jr （ 1915 - 1974）
分子生物学-信号转导
G蛋白的种类及功能
Ｇ蛋白的类型 Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo* ＧT * * 亚基 s i p o Ｔ 功 能 激活腺苷酸环化酶 抑制腺苷酸环化酶 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
GC
IP3和DAG的生成
磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)
磷脂酰肌醇特异的 磷脂酶C (PI-PLC)
二脂酰甘油(DAG)+三磷酸肌醇(IP3)
第三信使
指负责细胞核内外信息传递的物质，是 一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白， 如立早基因编码蛋白。
c-fos
c-jun
AP1
第二节 受 体
受体 (receptor) ：细胞膜上或胞内能特异识别生物活性
GAS MOLECULE
二、细胞内信息物质
在细胞内传递细胞调控信号的化学物质，
称为细胞内信息物质。 通常将其中的小分子物质如 Ca2+ 、 DAG、 IP3 、 Cer 、 cAMP 、 cGMP 称 为 第 二 信 使 (secondary messenger)。
cAMP的生成
AC
cGMP的生成
G与G 结合紧密。
H
R Ｒ
β β γ
GTP
α
γ
A A C C
GDP
cAMP
ATP
G-proteins
L
G
Effector
Signal
G-protein subtypes
Gi/o
Gs
Gp
G12/13
分子生物学中的信号转导
分子生物学中的信号转导信号转导是一种重要的生物学现象，是细胞之间、细胞内产生相互作用的过程。
在细胞膜外部和内部，将分子信息转换为具有不同生物学意义的生化变化，是细胞的一种功能。
一、信号转导的概念信号转导是一种细胞内的相互作用过程，细胞通过转化和传输信息，从而引起生化效应。
信号传递被看作通过多种酶路径和介导分子相互配合的复杂化学过程，也是一种复杂的细胞调控机制。
二、信号转导的方式1. 内源信号转导：由于细胞内常常存在一些内部通向催化反应的通途或生物感应器。
当这些通路或感应器受到外部各种信号的刺激时，就会引起内部催化反应系统的活化，产生新的信号，从而调节细胞的生物学效应。
2.外源信号转导：多数情况下是外源信号在细胞膜表面协同产生对信号转导的影响，如感光细胞、味觉细胞和嗅觉细胞的接受和识别等。
三、信号转导的机制细胞膜外受体：细胞膜外受体是细胞膜上比较特殊的蛋白质，它们的分子结构是目前认识的较为复杂的分子，可通过复杂的糖化和磷酸化过程产生多种功能。
这些受体的作用在于，接收细胞外的化学、生物物质，并传递到细胞内。
次级信号产生器：在信息的传输过程中，细胞内次级信号产生器是信号传递的最重要的分子分支。
次级信号产生器一般是对环境进行反应的，如酶、离子通道以及细胞骨架。
核酸和蛋白质：核酸和蛋白质是信号转导的具体产生物，一些酶和离子可引起核酸和蛋白质的合成和破坏。
四、信号转导的应用1. 治疗癫痫：癫痫是一种中枢神经系统疾病，目前常常采用神经递质的抑制来治疗。
通过信号转导的临床应用，可以对癫痫的病因做出更精确的判断。
2. 治疗肺部疾病：肺部疾病如肺癌、铁偏卟啉症等，通过信号转导的方法，可以定位肺部细胞病变的组织和细胞，及时进行干预和治疗。
综上所述，信号转导在分子生物学和医学领域中应用广泛，同时也是细胞生物学中的重要研究方向之一。
未来，信号转导机制的研究将有助于深入了解细胞内的生理过程，为疾病预防和治疗提供更精确的方法和手段。
第十五章细胞信号转导机制(分子生物学)
IP3的靶分子是钙离子通道 DAG和钙离子的靶分子是蛋白激酶C DAG和钙离子的靶分子是蛋白激酶C 和钙离子的靶分子是蛋白激酶 蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）， C，PKC）， 蛋白激酶C 属于丝/苏氨酸蛋白激酶， 属于丝/苏氨酸蛋白激酶，广泛参与细胞 的各项生理活动。 的各项生理活动。
细胞通讯与信号转导系统的构成
信号分子 信号接收装置
信号转导装置
靶蛋白 效应
三个阶段
信号接收（Reception） 信号接收（Reception）
信号转导（Transduction） 信号转导（Transduction）
应答反应（Response） 应答反应（Response）
Reception
* 具有第二信使特征的脂类衍生物 •二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG） 二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG） 二脂酰甘油 •肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5肌醇-1,4,5-三磷酸（Inositol-1,4,5肌醇 triphosphate， triphosphate，IP3） •神经酰胺（ceramide） 神经酰胺（ceramide） 神经酰胺
（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信号通路开关分子 蛋白激酶/
第十五章
细胞信息转导
Cellular Signal Transduction
细胞生存要求它们能感知环境中信号， 细胞生存要求它们能感知环境中信号， 并对之作出反应。 并对之作出反应。 单细胞：细胞与环境 单细胞 细胞与环境 多细胞：细胞与环境、 多细胞 细胞与环境、其他细胞 细胞与环境 多细胞生物的不同细胞之间需要协调互 相关系，共同应对环境信号。 相关系，共同应对环境信号。这些需求 通过细胞通讯 信号转导实现 细胞通讯和 实现。 通过细胞通讯和信号转导实现。
医学分子生物学第六章_信号转导
调节蛋白质功能 水平，调节细胞分化和增
和表达水平
殖
受体的结构特点
• 结合结构域-----识别外源信号分子并与之结 合
• 效应结构域-----转换配体信号，使之成为细 胞内分子可识别的信号
3、信号转导分子和分子开关
• 信号转导分子（signaling molecule）：细 胞内执行信号转导的成分的一些蛋白质分 子和小分子活性物质。
• 信号转导分子组织在支架蛋白上的意义：
① 保证相关信号转导分子容于一个隔离而稳定的信号转导 通路内，避免与其他不需要的信号转导通路发生交叉反 应，以维持信号转导通路的特异性；
② 增加调控复杂性和多样性。
信号转导通路中的一些环节是由多种分子聚集形成的 信号转导复合物（signaling complex）来完成信号 传递的。
激酶
磷酸基团的受体
蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶 蛋白酪氨酸激酶 蛋白组/赖/精氨酸激酶 蛋白半胱氨酸激酶 蛋白天冬氨酸/谷氨酸激酶
丝氨酸/苏氨酸羟基 酪氨酸的酚羟基 咪唑环，胍基，ε-氨基 巯基 酰基
蛋白磷酸酶衰减或终止蛋白激酶诱导的效应
• 蛋白质磷酸酶(phosphatidase)使磷酸化的 蛋白分子发生去磷酸化，与蛋白激酶共同 构成了蛋白质活性的调控系统。
及信息传递，是指一个细胞发出的信息通过介 质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相 互作用，然后通过信号转导产生胞内一系列生 理生化反应，最终表现为细胞整体的生物学效 应的过程。
T淋巴细胞
（一）细胞通讯的方式
靶细胞
细胞间隙连接
细胞表面分子接触通讯 可溶型信号分子
化学信号介导通讯
❖分泌化学信号
根据体内化学信号分子作用距离，可以将 其分为三类：
分子生物学第五章 信号转导 ppt课件
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）
PKA的激活及作用举例
腺苷酸环化酶
腺苷酸环化酶
（无活性）
（有活性）
磷酸化酶b激酶
磷
ATP
cAMP
+
蛋白激酶A (PKA)
蛋白激酶A (PKA)
（无活性）
蛋
-白 磷
（无活性）
（有活性）
磷酸化酶b激酶 P （有活性）
酸 酶 1
磷
糖原合成酶
- 蛋
白
（有活性）
磷
+
酸
酶 1
糖原合成酶 P （无活性）
G蛋白（G protein）
鸟苷酸结合蛋白称为G蛋白。 G蛋白在细胞内广泛存在，参与细胞信号转导的G蛋
白有三聚体G蛋白和小G蛋白两大类。 小G蛋白主要包括Ras家族、Rho家族和Rab家族。
衔接蛋白（adapter protein）
衔接蛋白也称为接头蛋白，连接上游和下 游信号转导分子，通过变构效应激活下游 分子，其结构基础是含有蛋白质相互作用 结构域，功能是募集和组织信号转导复合 物。
H
TPK使底物蛋白上酪氨酸残基的 –OH 基磷酸化
HO
CH C COOH
NH3
酪氨酸 Tyrosine
AC-cAMP-PKA信号转导途径
3.PKA的作用
1）对代谢的调节作用 2）对基因表达的调节作用 PKA的催化亚基进入细胞核后，可催化反式作用因
子CREB（cAMP response element binding protein）磷酸化，磷酸化的CREB形成同源二聚 体，与DNA上的CRE(cAMP response element ） 结合，从而激活受CRE调控的基因转录。 3）PKA还可以使细胞核内的组蛋白、酸性蛋白以及 胞浆内的核蛋白体蛋白、膜蛋白、微管蛋白及受 体蛋白等磷酸化，从而影响这些蛋白质的功能。
分子生物学-信号转导
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素(transductin)
G蛋白的α亚基的效应分子及其功能
Gα种类 αs αi αp αt
效应分子 活化
细胞内信使
抑制 磷脂酶c活化
2+, 3,
磷酸二酯酶活 化
靶分子 通道关闭
两种G蛋白的作用 两种G蛋白的作用
G蛋白偶联受体的信息传递途径联受
体的信息传递途径
2
e2
e3
e1
1
2
3
4
5
6
7
D R Y
i2 i1
i3
G蛋白作用部位
G蛋白偶联受体：1000多种
七个α螺旋受体 蛇型受体 特点：由一条肽链组成的糖蛋白，N端在 胞外侧，C端在胞内，中段形成七个跨膜 螺旋结构。有三个胞外环和三个胞内环 ，胞浆面第三个环能与G蛋白偶联。
G蛋白
一类和或相结合、位于细胞膜细胞浆面的外周蛋白，由 三个亚基α、β、γ组成。
并与之结合； 能与G蛋白的βγ复合物结合； 还能与带电的磷脂结合。
具有丝/苏氨酸蛋白激酶的受体 转化生长因子β受体
Tβ Ⅱ 能自身磷酸化和磷酸化Ⅰ型受体
4、具有鸟苷酸环化酶（）活性的受 体
膜受体
由同源的三聚体或四聚体组成
配体 心钠素（） 鸟苷蛋白
部位
心血管细胞 小肠 精子 视网膜杆状细胞
可溶性受体
一、细胞间信息物质
凡由细胞分泌的、调节靶细胞生命活动的化学物质 统称为细胞间信息物质。 又称为第一信使。
细胞间信息物质的化学本质 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）
药学分子生物学信号转导概述.pptx
受体 膜受体（membrane receptor）主要有三大类:
G-蛋白偶联受体
G protein-coupled receptor,GPCR
酶偶联受体
enzyme-linked receptor
离子通道偶联受体
ion channel-linked receptor
G-蛋白偶联受体
GPCR调控着细胞对激素，神经递质的大部分应答，以及视觉、嗅觉、味觉等。
Phenotype
遗传信息和环境变化信息的调控。
生物体的代谢 生物体的生长 生物体的发育
第五章 细胞信号转导
Cell Signal Transduction
第一节
信号转导的概述
General Mechanism of
Cell Signal Transduction
本节重点难点
学习的重点
01 1.信号分子：化学信号
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。
受体
膜受体（membrane receptor）
接收的是不能进入细胞的水溶性化学信号。
受体按照其在细胞内的位置分为： 胞内受体（intracellular receptor）
接收的是可以直接通过脂双层胞膜进入细胞 的脂溶性化学信号。
水溶性信号
蛋白质和肽类、氨 基酸及其衍生物
脂溶性信号
类固醇激素、脂肪酸 衍生物和维生素等
气体信号
一氧化氮、一氧 化碳等
受体
receptor
受体(是一类存在于靶细胞膜或细胞内的可特异识别并结合外界信号分子，进而引 起靶细胞内产生相应的生物效应的分子。
受体的 作用
识别外源信号分子，即配体（ligand）；
分子生物学 信号转导
配体( ligand ) : 能与受体特异性结合的生物活性分
子称为配体。如激素、神经递质、抗原、药物、毒素
等。 配体除了与受体结合外，本身并无其它功能。它不能
参加代谢产生有用产物，也不能直接诱导任何细胞活
性，更无酶的特点；它唯一的功能就是通知细胞在环 境中存在一种特殊信号或刺激因素。
1．受体作用的特点
气体信号分子等。
（1）激素（hormone）
又称内分泌信号(endocrine signal)
通过血液循环到达靶细胞 ；
大多数作用时间较长，作用范围弥散;
引起的生物学效应缓慢持久。
含氮激素：
生长激素、催乳激素、
胰岛素、促甲状腺素释放激素、
肾上腺素、去甲肾上腺素、
T3、T4等 类固醇激素： 性激素、皮质醇、醛固酮等
酶偶联受体（enzyme-linked receptor）
一旦与配体结合，受体就具有酶的活性 这种受体通常只有一个跨膜α 螺旋 配体：生长因子、细胞因子
酶偶联受体包括： 受体Tyr激酶 受体Ser/Thr激酶 受体Tyr磷酸酶 受体鸟苷酸环化酶 偶联Tyr激酶的受体
三种膜受体的特点
实现的。
（1）间隙连接通讯（gap junction）
由结合于质膜的蛋白质形成的“连接子”（connexon） 结构组成。允许小分子物质（＜1.5KD）如ATP、葡萄糖、 IP3、Ca2+、cAMP等通过，有助于相邻同型细胞对外界信 号的协同反应。 间隙连接的功能：电偶联传导、胚胎发育与分化、代谢 的协调、细胞增殖的调控等。
特性 内源性配体 离子通道受体 神经递质 G蛋白偶联受体 神经递质、激素、 趋化因子、外源刺 激（气味、光） 单 7个 激活G蛋白 去极化与超极化 调节蛋白质功能 和表达水平 体 酶偶联受体 生长因子 细胞因子 具有或不具有催化 活性的单体 1个 激活Tyr蛋白激酶 等 调节蛋白的功能和 表达水平，调节细 胞分化和增殖
分子生物学 信号转导2010 研究生课件_PPT幻灯片
组成部分。信号分子与受体结合，改变受体的空间 构象，钠离子通道开放，钠离子内流（1ms）。
化学信号转变为电信号, 改变突触后细胞的兴 奋性，进一步调节细胞的生命活动。
离子通道偶联受体介导的信号通路
细胞应答：改变膜的通透性
神经末梢
骨骼肌细胞 心肌细胞 分泌细胞 神经细胞
改 骨骼肌收缩 变 膜 心跳降低 的 通 细胞分泌 透 性 神经冲动的传递
很多细胞信号转导的最早期事件即为多种蛋白质的酪氨酸 磷酸化。
正向调节。生长因子作用后正常细胞的增殖、恶性肿瘤细 胞的增殖；T细胞、B细胞或肥大细胞的活化。
蛋白酪氨酸激酶的抑制剂可以阻断上述细胞的应答反应。
（3）G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor)
－通过第二信使起作用
存在于细胞质 和细胞核内，与 脂溶性信号分子 结合的受体 。
membrane receptor
指位于细胞膜上的受 体，是镶嵌在细胞膜 类脂双分子层中的各 种特异性的蛋白质分 子，能与配体特异性 结合，并在细胞内引 起相应的反应。
膜受体的结构
1. 识别部位：露在脂双分子层 外面能与外界信号识别结合 部位。
2. 转换部位：把识别部位接受 的信号转换给效应部位。
3. 效应部位：露在细胞内表面 的部分，具有酶活性，激活位 转换部位
催化域
单体型受体
效应部位
聚合型受体
受体的分子结构
受体和配体结合特点
饱和性：受体数量有限 特异性 可逆性：复合物形成及解离 失敏现象：受体长期暴露于配体的环境中，反应
指某些能特 异同细胞膜或细胞内的 受体结合，并诱发细胞 产生特定的生理生化反 应，并最终产生生物学 效应的物质。
配体种类
化学信号转变为电信号, 改变突触后细胞的兴 奋性，进一步调节细胞的生命活动。
离子通道偶联受体介导的信号通路
细胞应答：改变膜的通透性
神经末梢
骨骼肌细胞 心肌细胞 分泌细胞 神经细胞
改 骨骼肌收缩 变 膜 心跳降低 的 通 细胞分泌 透 性 神经冲动的传递
很多细胞信号转导的最早期事件即为多种蛋白质的酪氨酸 磷酸化。
正向调节。生长因子作用后正常细胞的增殖、恶性肿瘤细 胞的增殖；T细胞、B细胞或肥大细胞的活化。
蛋白酪氨酸激酶的抑制剂可以阻断上述细胞的应答反应。
（3）G蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor)
－通过第二信使起作用
存在于细胞质 和细胞核内，与 脂溶性信号分子 结合的受体 。
membrane receptor
指位于细胞膜上的受 体，是镶嵌在细胞膜 类脂双分子层中的各 种特异性的蛋白质分 子，能与配体特异性 结合，并在细胞内引 起相应的反应。
膜受体的结构
1. 识别部位：露在脂双分子层 外面能与外界信号识别结合 部位。
2. 转换部位：把识别部位接受 的信号转换给效应部位。
3. 效应部位：露在细胞内表面 的部分，具有酶活性，激活位 转换部位
催化域
单体型受体
效应部位
聚合型受体
受体的分子结构
受体和配体结合特点
饱和性：受体数量有限 特异性 可逆性：复合物形成及解离 失敏现象：受体长期暴露于配体的环境中，反应
指某些能特 异同细胞膜或细胞内的 受体结合，并诱发细胞 产生特定的生理生化反 应，并最终产生生物学 效应的物质。
配体种类
生物课件第五篇 细胞信号转导的分子生物学PPT.ppt
每个细胞膜的外表面都分布有众多的蛋白 质分子（或糖蛋白分子）。这些表面分子作为 细胞的触角，可以与相邻细胞的膜表面分子特 异性地相互识别和相互作用，以达到功能上的 相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分子 接 触 通 讯 (Contact signaling by plasmamembrane-bound molecules)。
类固醇激素及其受体的作用机理示意图
不同的激素－受体复合物结合于不同的激 素反应元件（表1)。结合于激素反应元件的激 素－受体复合物再与位于启动子区域的基本录 因子及其它的转录调节分子作用，从而开放或 关闭其下游基因。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激素 糖皮质激素
雌激素 甲状腺素
表1 激素反应元件 (HRE) DNA序列（双股）
下面分别介绍这两种受体转导生物信号的 特点。
水溶性和脂溶性化学信号的转导
二、细胞内受体的信号转导机理
脂溶性化学信号(如类固醇激素、甲状腺素、 前列腺素、维生素A及其衍生物和维生素D及其 衍生物等)的受体位于细胞浆或细胞核内。激素 进入细胞后，有些可与其胞核内的受体相结合 形成激素-受体复合物，有些则先与其在胞浆内 的受体结合，然后以激素-受体复合物的形式进 入核内。
3. 自分泌(autocrine)系统以神经介质为主，其 作用局限于突触内，作用距离在100nm以内。
化学信号还可以根据其溶解性分为脂溶性 化学信号和水溶性化学信号两大类。
所有的化学信号都必须通过与受体结合方 可发挥作用，水溶性化学信号不能进入细胞， 其受体位于细胞外表面。脂溶性化学信号可以 通过膜脂双层结构进入胞内，其受体位于胞浆 或胞核内。
膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接 通讯，最为典型的例子是T淋巴细胞与B淋巴细 胞的相互作用。
类固醇激素及其受体的作用机理示意图
不同的激素－受体复合物结合于不同的激 素反应元件（表1)。结合于激素反应元件的激 素－受体复合物再与位于启动子区域的基本录 因子及其它的转录调节分子作用，从而开放或 关闭其下游基因。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激素 糖皮质激素
雌激素 甲状腺素
表1 激素反应元件 (HRE) DNA序列（双股）
下面分别介绍这两种受体转导生物信号的 特点。
水溶性和脂溶性化学信号的转导
二、细胞内受体的信号转导机理
脂溶性化学信号(如类固醇激素、甲状腺素、 前列腺素、维生素A及其衍生物和维生素D及其 衍生物等)的受体位于细胞浆或细胞核内。激素 进入细胞后，有些可与其胞核内的受体相结合 形成激素-受体复合物，有些则先与其在胞浆内 的受体结合，然后以激素-受体复合物的形式进 入核内。
3. 自分泌(autocrine)系统以神经介质为主，其 作用局限于突触内，作用距离在100nm以内。
化学信号还可以根据其溶解性分为脂溶性 化学信号和水溶性化学信号两大类。
所有的化学信号都必须通过与受体结合方 可发挥作用，水溶性化学信号不能进入细胞， 其受体位于细胞外表面。脂溶性化学信号可以 通过膜脂双层结构进入胞内，其受体位于胞浆 或胞核内。
膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接 通讯，最为典型的例子是T淋巴细胞与B淋巴细 胞的相互作用。
分子生物学-信号转导共197页文档
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
分子生物学-信号转导
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
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生物化学与分子生物学：第十九章 细胞信号转导
CO/NO
PKH
胞内
GC
GC
cGMP PKG
蛋白激酶不是cAMP和cGMP的唯一靶分子
• 一些离子通道也可以直接受cAMP或 cGMP的别构调节。
• 视杆细胞膜上富含cGMP-门控阳离子通道 • 嗅觉细胞cAMP核苷酸-门控钙通道
(三)脂类物质作为第二信使
1. DAG和IP3
1,2 二脂酰甘油(DAG)
1,4,5 三磷酸肌醇(IP3)
磷脂酶C（PLC）
磷脂酰肌醇4，5二磷酸(PIP2)
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促 使细胞内钙库的 Ca2+释放
DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活 PKC
（三）钙离子作为第二信使
为何选择Ca2+作为第二信使？
[Ca2+] ≈10-7
[Ca2+] ≈10-3
MEKK
ASK1
MAPKK
MEK
JNKK
MKK3/ MKK6
MAPK
ERK JNK/SAPK P38-MAPK
4. 蛋白酪氨酸激酶
蛋白质酪氨酸激酶（Protein Tyrosine kinase，PTK） 催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化。酪氨酸磷 酸化一般可促进细胞增殖。
• 受体型PTK：具有膜受体功能的PTK。胞内部分 含有PTK的催化结构域。
(二)脂类：二脂酰甘油(DAG)、肌醇三磷酸(IP3)、磷 脂酰肌醇4,5-三磷酸（PIP3）等
(三)钙离子 (四)气体分子：CO, NO
(一)环核苷酸作为第二信使 cAMP和cGMP的生成与降解
AC
GC
鸟苷酸环化酶
磷酸二 酯酶
（adenylate cyclase，AC） （guanylate cyclase，GC）