细胞生物学细胞信号转导演示文稿
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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
细胞生物学课件PDF 细胞信号转导
N2烟碱受体
5个亚基各含约450个 氨基酸，此5个肽链形成 一个跨膜的环，在细胞内 固定于细胞骨架上，每一 肽链跨膜4次，N端和C端 都位于胞外部（如δ亚单位剖面所示）。肽链在胞外 被糖基 化。在胞内被磷酸化，导致受体脱敏，2个α单 位各有1个乙酰胆碱（Ach）结合位点，二者都结合1分 子乙酰胆碱（Ach）后，钠通道开放，细胞除极兴奋。
不同细胞对cAMP信号途径的反应：
在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为1-磷酸葡 糖，而抑制糖原合成。（快速反应）
在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的PKA 进 入细胞核，将CRE （cAMP response element ）结 合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。CRE是 DNA上的调节区域。（慢速反应）
细胞的信号转导
Cell Communication and Signal Transduction
一、基本概念 1.细胞间通讯 2.细胞识别 3.信号分子 4.受体 5.蛋白激酶
二、主要的信号转导途径 1.细胞内受体介导的信号转导 2.膜受体介导的信号转导
三、信号转导与疾病 1.受体表达性克隆 2.膜受体的检测
学习指导
重 点：
1. 细胞信号转导的概念 2. 受体和配体的概念 3. 代表性的信号途径
难 点：
1. G蛋白偶联受体介导的信号转导 2. PI介导的信号转导
细胞是如何对细胞外信号产生反应的？
反
分
应
子
的
基
结
础
果
机
是
制
什
怎
么
dd
样
？
？
第一节 基本概念
细胞通讯（cell communication）是体内一 部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将其转变为细胞功能变化 的过程。
细胞信号转导文稿演示
4. 酪氨酸蛋白激酶型受体高表达导致细胞过度增 殖，与肿瘤发生密切相关。
HER2（人类表皮生长因 子受体2）在某些乳腺癌组 织过表达。
阻断HER2受体可阻碍其 自身磷酸化与二聚体形成 及下游信号通路，从而抑 制细胞增殖。
HER2拮抗剂-赫赛汀适 用于HER2过度表达的转移 性乳腺癌。
FDA批准的小分子受体酪氨酸激酶抑制剂
2. 七次穿膜受体 --G蛋白偶联受体
结构：胞外区、胞膜区(7个a螺旋、细胞内环)、胞内区
发现G蛋白
Alfred G. Gilman
Martin Rodbell
1994年 诺贝尔生理学与医学奖
G蛋白是由三个不同亚基组成的GTP结合蛋白
G蛋白偶联系统介导的肾上腺素信号转导(应激反应)
3. 单次跨膜受体 作用过程
第一节 胞外信号
胞外信号(配体)
通常将细胞所接受的信号称为配体（ligand）。 物理信号：光、热、声音、机械应力、电流等 化学信号：最广泛，统称为第一信使（first
messenger），根据化学结构分为： 短肽、蛋白质、乙酰胆碱、气体分子（NO、CO）以 及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等。
细胞信号转导文稿演示
Ø 信号转导（signal transduction）：细胞之间联系的 信号通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将 信号转换后传给相应的胞内系统，使细胞对外界信 号做出适当反应的过程。
Ø 信号网络（signaling network）：细胞内存在多种信 号转导方式及途径，彼此间可交叉调控，构成的复 杂网络。
细胞信号转导过程(signal transduction)
通过化学信 号分子而实 现对细胞的 生命活动进 行调节的现 象。
HER2（人类表皮生长因 子受体2）在某些乳腺癌组 织过表达。
阻断HER2受体可阻碍其 自身磷酸化与二聚体形成 及下游信号通路，从而抑 制细胞增殖。
HER2拮抗剂-赫赛汀适 用于HER2过度表达的转移 性乳腺癌。
FDA批准的小分子受体酪氨酸激酶抑制剂
2. 七次穿膜受体 --G蛋白偶联受体
结构：胞外区、胞膜区(7个a螺旋、细胞内环)、胞内区
发现G蛋白
Alfred G. Gilman
Martin Rodbell
1994年 诺贝尔生理学与医学奖
G蛋白是由三个不同亚基组成的GTP结合蛋白
G蛋白偶联系统介导的肾上腺素信号转导(应激反应)
3. 单次跨膜受体 作用过程
第一节 胞外信号
胞外信号(配体)
通常将细胞所接受的信号称为配体（ligand）。 物理信号：光、热、声音、机械应力、电流等 化学信号：最广泛，统称为第一信使（first
messenger），根据化学结构分为： 短肽、蛋白质、乙酰胆碱、气体分子（NO、CO）以 及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等。
细胞信号转导文稿演示
Ø 信号转导（signal transduction）：细胞之间联系的 信号通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将 信号转换后传给相应的胞内系统，使细胞对外界信 号做出适当反应的过程。
Ø 信号网络（signaling network）：细胞内存在多种信 号转导方式及途径，彼此间可交叉调控，构成的复 杂网络。
细胞信号转导过程(signal transduction)
通过化学信 号分子而实 现对细胞的 生命活动进 行调节的现 象。
《细胞生物学》教学课件：08 细胞信号转导
A. Mg2+ B. Ca2+
C. K+
D. Na+
• 在磷脂酰肌醇信号通路中，G蛋白的直接效应酶是
A. 腺苷酸环化酶 酶Cγ
B. 磷脂酶Cβ
C. 蛋白激酶C D . 磷脂
第一节 细胞信号转导概述
多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，这种社会 性的维持不仅依赖于细胞的物质代谢与能量代谢， 还有赖于细胞通讯与信号传递，以协调细胞的行为。
酶连受体介导的信号跨膜传递
与酶连接的细胞表面受体又称催化性受体， 已知的这类受体都为跨膜蛋白，当胞外配体与 受体结合即激活胞内段的酶活性． 一、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
二、细胞表面其它与酶偶联的受体
酶偶联型受体（enzyme linked receptor）
有两类： • 其一是受体本身具有酶活性，
●信号转导系统
细胞通讯（cell communication）
一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应 的反应。细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建， 协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必不 可少的。
●细胞通讯方式：
P237
GPLR的失敏：
例：肾上腺素受体被激活后，10-15秒cAMP骤增，然后在不 到1min内反应速降，以至消失。
受体活性快速丧失（速发相）---失敏（desensitization）；
机制：受体磷酸化 。受体与Gs解偶联，cAMP反应停止 并被PDE降解。
两种Ser/Thr磷酸化激酶：
PKA 和肾上腺素受体激酶（ ARK）， 负责受体磷酸化
体构象变化，导致受体
和自磷酸化，激活受体本
身的酪氨酸蛋白激酶活性。
细胞生物学课件：9-细胞信号转导
受体数目（胰岛素受体）
内在活性-- 配体与受体结合后是否表现功 能反应。
受体激动剂/受体阻断剂
胞内信号传递关键分子（分子开关）
蛋白激酶protein kinase能将磷酸基团转移到底 物特定的氨基酸残基（ser/thr/tyr）上，使蛋白 质磷酸化，从而改变蛋白构象、促进或阻碍与底 物的结合。
G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor)
识别胞外信号，自身构象改变，与G蛋白作用， 由G蛋白调节底物蛋白活性，在细胞内传递信号 。
与受体偶联的G蛋白
由α、β、γ亚基构成异三聚体，可结合GTP（ 活化）/GDP（失活），具有GTP酶活性，本身 的构象改变可活化效应蛋白，进行下一步信号传 递。
胞质受体/核受体
配体多为甾体类激素/甲状腺素类激素/维生素D等。 以简单扩散的方式或借助于载体蛋白跨越靶细胞 膜，结合胞质或胞核内受体的羧基端并激活受体。
胞质受体/核受体
受体的DNA 结合区与位于靶基因的启动子或增 强子区域的特定的应答元件相结合，来行使转录 调节功能。
甾体激素受体
膜受体
DAG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C （Protein Kinase C，PKC）。PKC以非活性形式分布 于细胞质中。当DAG的产生增多时，PKC转位到质膜内 表面，被DAG活化，同时此时它与Ca2+的亲和力增加， 在Ca2+ 、DAG的共同作用下具有了对底物进行磷酸化的 功能。
I使P3胞与内内C质a2网+浓上度的升IP高3受，体激门活控各钙类通依道赖结钙合离，子开的启蛋钙白通。道，
胞内信号传递关键分子（分子开关）
衔接蛋白(adaptor protein)一般不具有酶活性， 而是起到一个结构枢纽的作用。
内在活性-- 配体与受体结合后是否表现功 能反应。
受体激动剂/受体阻断剂
胞内信号传递关键分子（分子开关）
蛋白激酶protein kinase能将磷酸基团转移到底 物特定的氨基酸残基（ser/thr/tyr）上，使蛋白 质磷酸化，从而改变蛋白构象、促进或阻碍与底 物的结合。
G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor)
识别胞外信号，自身构象改变，与G蛋白作用， 由G蛋白调节底物蛋白活性，在细胞内传递信号 。
与受体偶联的G蛋白
由α、β、γ亚基构成异三聚体，可结合GTP（ 活化）/GDP（失活），具有GTP酶活性，本身 的构象改变可活化效应蛋白，进行下一步信号传 递。
胞质受体/核受体
配体多为甾体类激素/甲状腺素类激素/维生素D等。 以简单扩散的方式或借助于载体蛋白跨越靶细胞 膜，结合胞质或胞核内受体的羧基端并激活受体。
胞质受体/核受体
受体的DNA 结合区与位于靶基因的启动子或增 强子区域的特定的应答元件相结合，来行使转录 调节功能。
甾体激素受体
膜受体
DAG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C （Protein Kinase C，PKC）。PKC以非活性形式分布 于细胞质中。当DAG的产生增多时，PKC转位到质膜内 表面，被DAG活化，同时此时它与Ca2+的亲和力增加， 在Ca2+ 、DAG的共同作用下具有了对底物进行磷酸化的 功能。
I使P3胞与内内C质a2网+浓上度的升IP高3受，体激门活控各钙类通依道赖结钙合离，子开的启蛋钙白通。道，
胞内信号传递关键分子（分子开关）
衔接蛋白(adaptor protein)一般不具有酶活性， 而是起到一个结构枢纽的作用。
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
细胞生物学精品课件--4.细胞信号转导
GTP结合蛋白
③酶联受体
有3个结构区：细胞外配体结合域，跨膜结构域和细胞 内酶蛋白结构区 ，胞内结构域被激活后具有催化活性， 或与其激活的酶相连
（一）第二信使
胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化， 应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞 内酶和非酶蛋白的活性，以传递并放大第一信使 的信息。
1. GTPase开关蛋白
包括单体 GTP 结合蛋白与三聚体 GTP 结合蛋白，当 结合 GTP 时处于开启状态，结合 GDP 时处于关闭状 态。
鸟苷酸交换因子（GEF）控制开关蛋白（G蛋白）从 失活态向活化态转变：GEF引起调控蛋白释放GDP、 结合GTP，引发调控蛋白构象改变使其活化；随着 GTP水解成GDP和Pi，开关调控蛋白恢复失活状态。
并改变蛋白质构象，从而导致其活性增强或减弱， 是细胞内普遍存在的一种调节机制。
该图中，靶蛋白被磷酸化时活化，去磷酸化时失活。有些 靶蛋白具有相反的变化模式。
（3）钙调蛋白（CaM）
Ca2+ -CaM 复合，开启 Ca2+ -CaM 分离，关闭
第二节 细胞内受体介导的信号传递
与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂 性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞而 与受体结合。
第一节 细胞信号转导
一、概述 （一）概念
细胞通过细胞表面或细胞内受体接受外界信号，经 过一系列特定的机制，将细胞外信号转化为细胞内 信号，从而调控细胞代谢或影响基因表达，最终改 变细胞生命活动的过程称为信号转导。这一系列反 应称为信号转导通路
（二）细胞信号转导的基本形式
1. 化学信号介导的信号转导
连接处具有亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、 cAMP通过。可协同相邻细胞对外界信号的反应。
③酶联受体
有3个结构区：细胞外配体结合域，跨膜结构域和细胞 内酶蛋白结构区 ，胞内结构域被激活后具有催化活性， 或与其激活的酶相连
（一）第二信使
胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化， 应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞 内酶和非酶蛋白的活性，以传递并放大第一信使 的信息。
1. GTPase开关蛋白
包括单体 GTP 结合蛋白与三聚体 GTP 结合蛋白，当 结合 GTP 时处于开启状态，结合 GDP 时处于关闭状 态。
鸟苷酸交换因子（GEF）控制开关蛋白（G蛋白）从 失活态向活化态转变：GEF引起调控蛋白释放GDP、 结合GTP，引发调控蛋白构象改变使其活化；随着 GTP水解成GDP和Pi，开关调控蛋白恢复失活状态。
并改变蛋白质构象，从而导致其活性增强或减弱， 是细胞内普遍存在的一种调节机制。
该图中，靶蛋白被磷酸化时活化，去磷酸化时失活。有些 靶蛋白具有相反的变化模式。
（3）钙调蛋白（CaM）
Ca2+ -CaM 复合，开启 Ca2+ -CaM 分离，关闭
第二节 细胞内受体介导的信号传递
与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂 性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞而 与受体结合。
第一节 细胞信号转导
一、概述 （一）概念
细胞通过细胞表面或细胞内受体接受外界信号，经 过一系列特定的机制，将细胞外信号转化为细胞内 信号，从而调控细胞代谢或影响基因表达，最终改 变细胞生命活动的过程称为信号转导。这一系列反 应称为信号转导通路
（二）细胞信号转导的基本形式
1. 化学信号介导的信号转导
连接处具有亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、 cAMP通过。可协同相邻细胞对外界信号的反应。
细胞生物学第八章细胞信号转导-PPT精选文档
（ 3 ）自分泌：细胞对自身 分泌的物质产生反应。 （常存在于病理条件下， 如：肿瘤细胞合成并释 放生长因子刺激自身， 导致肿瘤细胞的持续增 殖。）
（ 4 ）化学突触传递神经信 号：神经元受刺激后 ， 电信号以动作电位的形 式，传递到神经末梢 ， 刺激电压门控， Ca2+ 内 流，与突触体素蛋白质 结合，刺激突触前化学 信号（神经递质或神经 肽）小泡的分泌，到达 后膜后，刺激化学和受 体门控， Na+内流转换回 电信号，实现信息传递。 ---- 分类中也可将化学 突触与电突触一起分类 于细胞间的间隙连接。
2、细胞间接触依赖性的通讯
ห้องสมุดไป่ตู้包括细胞—细胞黏 着、细胞—基质 黏着两种通讯方 式。（具体区别 不知）
3、动物相邻细胞间隙连接和植物细胞间的胞间连丝 的通讯方式
（ 1 ）间隙连接：间隙连接 是动物细胞中通过连接 子 (connexons) 进行的 细胞间连接。 在连接点处由连接子造成 间隙，允许小分子的物 质直接通过这种间隙从 一个细胞流向另一个细 胞。由于 cAMP 和 Ca2+ 信 号分子能够通过间隙连 接从一个细胞进入到相 邻细胞，故具有通讯作 用。
(a)间隙连接的结构。 (b) 连接子的二 维结构。 在通道的细胞质面有一个帽形的门，能 够开放或关闭，调节通道中物质的移动。
a、连接子结构：
连接子是间隙连接的基本结构单位。连接子是一种跨膜蛋白。每个连接子由4个或6个 相同或相似的连接蛋白 (connexon)亚基环绕中央形成孔径为 1.5～2nm的水性通道；相 邻两细胞分别用各自的连接子相互对接形成细胞间的通道，允许分子量在1200道尔顿 以下的分子通过。不同组织来源的连接子的分子量大小有很大差别 ,最小的为24,000, 最大的可达46,000道尔顿。
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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（ligand-gated channel）。主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞， 其信号分子为神经递质。
离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺 的受体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受体。
细胞生物学—细胞信号转导
G蛋白耦联型受体 三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导 G-protein subtypes
Gi/o
Gs
Gq
G12/13
✓ inhibi✓tioinncorfeacsAe✓MdaPscyptnirvtoahdteu✓isocinstmiooefndPicaLAtCeMsPlseiagdnainllgintgobetween GPCR ✓ inhibi✓tiaocntoivfatCiao2✓n+aoccfhtaCivnaan2te+ailoasnnddoRfKh+PocKAhCa((nGDnTeAPlGsas)e) ✓activation of GI✓RKintKr+acchea✓llnunflaeurlnscCtai2o+nruenledaesrein(IvPe3s)tigation
hormone signal
GPCR
outside
plasma membrane
AC cytosol GDP GTP
GTP GDP
ATP cAMP + PPi
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
Effects of PKA Ser/Thr残基磷酸化
５、特定的组织定位 受体的分布，无论在种类，还是数量上，均呈 现特定的模式，即受体之存在于靶细胞。
细胞生物学—细胞信号转导
三、膜受体类型 根据膜受体蛋白的类型及相应的信号转导机制之不同，可将膜受体
归纳为以下三种类型： 离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体 核受体
Hale Waihona Puke 细胞生物学—细胞信号转导离子通道型受体 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道
细胞生物学—细胞信号转导
磷脂酰肌醇信号通路
胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活 质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂 酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二 酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号。
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
３、高亲和性 受体与配体具有很强的亲和力，表现为：当溶液中只有 相当低浓度的配体时，就足以使二者结合达到饱和。
细胞生物学—细胞信号转导
４、可逆性 由于受体与配体之间属于非共价键结合，所以，分子间 的识别反应往往是可逆的。当结合引发出生物效应后，受体－配体复 合物便解离，受体又恢复到原来状态，能再与配体结合。
磷脂酰肌醇
PI
G蛋白 介导
H+R
激活
磷脂酰肌醇-4,5-双磷酸
PI2P CH2O OCR1
磷脂酶C PLC
CHO OCR2
水解 CH2O
P
OH OH O
PO OP
OH
CH2O OCR1 CHO OCR2 CH2OH
二脂酰甘油
DG
三磷酸肌醇
IP3
OH OH PO
PO O
P
OH
细胞生物学—细胞信号转导
（1）对代谢的调节作用 肾上腺素调节糖原分解
（2）对基因表达的调节作用 cAMP应答元件（CRE）基因调控区 cAMP应答元件结合蛋白（CREB）反式作用因子 PKA的催化亚基进入细胞后使CERB特定的 Ser/Thr磷酸化，形成同源二聚体，结合DNA， 激活转录
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路 的传递过程——Gi 调节模型
细胞生物学细胞信号转导 演示文稿
（优选）细胞生物学细胞 信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
二、膜受体的特性 识别外来信号并通过构象变化引发胞内继发效应是受体的两个基本
作用。它一般具有以下特性： １、特异性 受体与化学信号的专一性结合是依靠分子之间的立体构象 互补的非共价键结合。这种特异性结合不是绝对的。 ２、可饱和性 一个细胞或一定量组织内受体数目是有限的，各类细胞 中不同受体的浓度是相对恒定的。因此，受体与配体的结合有一个饱和 度。
protein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧，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，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态， 与GTP结合时处于开启状态，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，其GTP酶的活性能被RGS （regulator of G protein signaling）增强。RGS也属于GAP （GTPase activating protein）。
细胞生物学—细胞信号转导
G
Effector
Signal
细胞生物学—细胞信号转导
Binding of ligands
Extracellular
-NH2
e2
e3
e1 -S-S-
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5
TM6
TM7
i1
Cytoplasmic
i2
Location of G
i3
COOH-
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
腺苷酸环化酶
细胞生物学—细胞信号转导
蛋白激酶A
细胞生物学—细胞信号转导
环腺苷酸磷酸二酯酶
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路的传递过程——Gs调节模型 配体（信号分子）→受体→G蛋白→环化酶→cAMP（第二信使）→
蛋白激酶A（protein kinase A,PKA）→基因调控蛋白→基因转录。
Three subunits
✓ 4 superfamilies ✓ binds GTP
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
cAMP信号通路 ➢ cAMP信号通路的组成： ✓膜刺激型受体（stimulatary receptor，Rs）； ✓抑制型受体（inhibitory receptor，Ri）； ✓刺激型调节蛋白（sitimulatary regulatory protein，Gs）； ✓抑制型调节蛋白（inhibitory regulatory protein，Gi）； ✓腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）； ✓蛋白激酶A（protein Kinase A，PKA）； ✓环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodieste-rase）。
离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺 的受体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受体。
细胞生物学—细胞信号转导
G蛋白耦联型受体 三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导 G-protein subtypes
Gi/o
Gs
Gq
G12/13
✓ inhibi✓tioinncorfeacsAe✓MdaPscyptnirvtoahdteu✓isocinstmiooefndPicaLAtCeMsPlseiagdnainllgintgobetween GPCR ✓ inhibi✓tiaocntoivfatCiao2✓n+aoccfhtaCivnaan2te+ailoasnnddoRfKh+PocKAhCa((nGDnTeAPlGsas)e) ✓activation of GI✓RKintKr+acchea✓llnunflaeurlnscCtai2o+nruenledaesrein(IvPe3s)tigation
hormone signal
GPCR
outside
plasma membrane
AC cytosol GDP GTP
GTP GDP
ATP cAMP + PPi
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
Effects of PKA Ser/Thr残基磷酸化
５、特定的组织定位 受体的分布，无论在种类，还是数量上，均呈 现特定的模式，即受体之存在于靶细胞。
细胞生物学—细胞信号转导
三、膜受体类型 根据膜受体蛋白的类型及相应的信号转导机制之不同，可将膜受体
归纳为以下三种类型： 离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体 核受体
Hale Waihona Puke 细胞生物学—细胞信号转导离子通道型受体 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道
细胞生物学—细胞信号转导
磷脂酰肌醇信号通路
胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活 质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂 酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二 酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号。
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
３、高亲和性 受体与配体具有很强的亲和力，表现为：当溶液中只有 相当低浓度的配体时，就足以使二者结合达到饱和。
细胞生物学—细胞信号转导
４、可逆性 由于受体与配体之间属于非共价键结合，所以，分子间 的识别反应往往是可逆的。当结合引发出生物效应后，受体－配体复 合物便解离，受体又恢复到原来状态，能再与配体结合。
磷脂酰肌醇
PI
G蛋白 介导
H+R
激活
磷脂酰肌醇-4,5-双磷酸
PI2P CH2O OCR1
磷脂酶C PLC
CHO OCR2
水解 CH2O
P
OH OH O
PO OP
OH
CH2O OCR1 CHO OCR2 CH2OH
二脂酰甘油
DG
三磷酸肌醇
IP3
OH OH PO
PO O
P
OH
细胞生物学—细胞信号转导
（1）对代谢的调节作用 肾上腺素调节糖原分解
（2）对基因表达的调节作用 cAMP应答元件（CRE）基因调控区 cAMP应答元件结合蛋白（CREB）反式作用因子 PKA的催化亚基进入细胞后使CERB特定的 Ser/Thr磷酸化，形成同源二聚体，结合DNA， 激活转录
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路 的传递过程——Gi 调节模型
细胞生物学细胞信号转导 演示文稿
（优选）细胞生物学细胞 信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
二、膜受体的特性 识别外来信号并通过构象变化引发胞内继发效应是受体的两个基本
作用。它一般具有以下特性： １、特异性 受体与化学信号的专一性结合是依靠分子之间的立体构象 互补的非共价键结合。这种特异性结合不是绝对的。 ２、可饱和性 一个细胞或一定量组织内受体数目是有限的，各类细胞 中不同受体的浓度是相对恒定的。因此，受体与配体的结合有一个饱和 度。
protein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧，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，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态， 与GTP结合时处于开启状态，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，其GTP酶的活性能被RGS （regulator of G protein signaling）增强。RGS也属于GAP （GTPase activating protein）。
细胞生物学—细胞信号转导
G
Effector
Signal
细胞生物学—细胞信号转导
Binding of ligands
Extracellular
-NH2
e2
e3
e1 -S-S-
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5
TM6
TM7
i1
Cytoplasmic
i2
Location of G
i3
COOH-
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
腺苷酸环化酶
细胞生物学—细胞信号转导
蛋白激酶A
细胞生物学—细胞信号转导
环腺苷酸磷酸二酯酶
细胞生物学—细胞信号转导
➢ cAMP信号通路的传递过程——Gs调节模型 配体（信号分子）→受体→G蛋白→环化酶→cAMP（第二信使）→
蛋白激酶A（protein kinase A,PKA）→基因调控蛋白→基因转录。
Three subunits
✓ 4 superfamilies ✓ binds GTP
细胞生物学—细胞信号转导
细胞生物学—细胞信号转导
cAMP信号通路 ➢ cAMP信号通路的组成： ✓膜刺激型受体（stimulatary receptor，Rs）； ✓抑制型受体（inhibitory receptor，Ri）； ✓刺激型调节蛋白（sitimulatary regulatory protein，Gs）； ✓抑制型调节蛋白（inhibitory regulatory protein，Gi）； ✓腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）； ✓蛋白激酶A（protein Kinase A，PKA）； ✓环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodieste-rase）。