第三章(一)细胞信号转导途径(全)
细胞信号转导
Noncatalytic receptor linked with enzyme （受体本身没有酶活性，但偶联酶分子）
目录
具有各种催化活性的受体
英文名 receptors tyrosine kinase
第三章 Chapter 3
细胞信息转导 Cellular Signal Transduction
The biochemistry and molecular biology department of HUST
目录
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。 细胞间隙连接（gap junction） 膜表面分子直接接触 化学信号联系
1970年 1971年
神经末梢的神经递质的合成、释 放及灭活
激素作用的第二信使机制
Sir Bernard Katz Ulf von Euler Julius Axelrod
Earl Wilber Sutherland
Sune K. Bergström 1982年 前列腺素及相关的生物活性物质 Bengt I. Samuelsson
化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化 的结果。
单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——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。
目录
（二）可溶性分子信号作用距离不等
多细胞生物与邻近细胞或相对较远距离的细 胞之间的信息交流主要是由细胞分泌的可溶 性化学物质（蛋白质或小分子有机化合物） 完成的。它们作用于周围的或相距较远的同 类或他类细胞（靶细胞），调节其功能。这 种通讯方式称为化学通讯。
细胞的信号转导(共22张PPT)
神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
7
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关和离子 跨膜流动将信号转导到细胞内部。
2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
新信号形成
8
Na+通道和K+通道通道作用示意图
9
（三）机械门控通道
1、由离子通道完成的跨膜信号传递过程
Na+通道和K+通道刺通道激作用示信意图号→膜通道蛋白开放→离子移动→膜电
位变化→膜内信息→细胞功能改变 几种主要的跨膜信号转导方式
Na+通道和K+通道通道作用示意图 几种主要的跨膜信号转导方式
几种主要的跨膜信号转导方式
离子内流或外流
新信号形成
刺激信号→膜通道蛋白开放→离子移动→膜电位变化→膜内信息→细胞功能改变
内有配体的结合部位，胞浆侧有结合G蛋白的部
位； 通过与配体结合后的构象变化来结合和激活G蛋
白。
11
2）G蛋白（ GTP结合蛋白）
耦联膜受体与效应器的一种特定蛋白，由α、β和γ
三个亚单位组成，其中α亚单位具有鸟苷酸的结合位 点和GTP酶活性。
非活化的G蛋白在膜内与受体分离，其α亚单位结合 一分子的GDP；
磷酸二脂酶(PDE) 磷脂酶A2等
B、 离子通道:
14
4）第二信使：
它是激素、递质、细胞因子等信号分 子作用于细胞膜后细胞内产生的信号因 子，间接地把细胞外信号转入细胞内。
包括cAMP（环磷酸腺苷）、三磷酸 肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环-磷酸鸟苷 (cGMP)和Ca2+等。
细胞信号转导(1)
Degredation of cAMP
激素
结合
G蛋白偶联受体
G蛋白
ATP
腺苷酸环化酶
Mg2+ ，or Mn2+
cAMP
蛋白激酶A （Protein kinase A，PKA）
级联反应(靶酶磷酸化、直接激活特定的转录调控因子 )
PKA的作用机制： 使底物蛋白磷酸化
TGACGTCA
底物：
cAMP反应原件结合蛋白（CREB）
第一信使:由细胞分泌的能够调节机体功能的一 大类生物活性分子。 根据胞外信号的特点及作用机制分： 激素--胰岛素、甲状腺素、肾上腺素
神经递质：乙酰胆碱、去甲肾上腺素
局部化学介质：生长因子、前列腺素、NO
激素 神经递质 局部介质
激动剂: 与受体结合后产生效应
Ⅰ型激动剂
Ⅱ型激动剂
拮抗剂：与受体结合后不产生效应，但可阻断激动
入血
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
1-磷酸葡萄糖
肾上腺素
3.糖原分解的停止
肝细胞膜表面受体
G蛋白
腺苷酸环化酶（AC）
磷酸二酯酶
ATP 无活性PKA
无活性的 磷酸化酶激酶
cAMP
5’ AMP
活化的PKA
磷酸酶
活化的 磷酸化酶激酶
磷酸酶
糖原磷酸化酶b
糖原磷酸化酶a 1-磷酸葡萄糖 糖原
入血
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
PLC
信号刺激
细胞内钙库 质膜
钙通道开放
胞内钙离子浓度瞬时升高 形成钙离子-CaM复合物 激活靶酶
蛋白质磷酸化酶激酶（PhK） 肌球蛋白轻链激酶（MLCK） 钙调蛋白依赖性蛋白激酶（CaM-PK）
细胞信号转导
细胞信号转导，是一门涉及到很大领域、很多分支学科的学术研究，包括了生物学、化学、物理学等多个领域的知识。
简单来说，它研究的是细胞接受到外部信号后如何将这些信息转化成细胞内的生物功能反应，从而达到对外部环境作出适应和反应的过程。
的过程可以分为三个主要的阶段：第一，信号的接受与识别。
细胞内的信号受体会接受到外部信号的刺激，比如光、化学物质、机械力等，进而将这样的外部信号转换成细胞内的信号形式。
第二，信号传递。
细胞内的信号形式通过分子的化学反应递传到下游的分子，进而形成一些生物功能反应。
这些反应形式各异，有的是酶活性的改变、蛋白质的翻译、细胞膜的变化等等。
在整个传递过程中，信号分子会寻找特定的反应物与相应的配对，从而完成特定的任务。
第三，信号的反应与效应。
细胞接收到信号后，会通过不同的反应途径发挥一些生物学效应，比如细胞的增殖、分化、凋亡、运动等。
这些生物学效应既受到信号分子和反应物的机能、数量限定，也受到各种生物学因素（比如细胞类型、代谢水平、环境中的化合物等）的影响。
总而言之，的最终效果与最终效应是多种因素的综合作用。
为了支持研究，科学家们已经开发出各种各样的方法、工具和技术。
比如，在植物学中，为了了解植物生长、发育与对外界因素的响应、生产等，的研究者可以将荧光蛋白、酶标记等基因表达素材注入到植物中，从而在细胞中检测到基因表达变化，进而推断出信号传导途径和生物效应的变化。
在医学研究领域中，也得到了广泛应用。
其中，化学疗法就是研究的一项重要领域。
通过药物激活或抑制特定的受体，可以在细胞内引起靶向的信号转导反应，从而对肿瘤细胞或其他致病原体施加控制作用。
但是，随着生命科学的深入发展，在研究中还存在着很多尚未解决的问题和挑战。
比如，如何研究细胞内的复杂信号传递网络？如何探索细胞接受和识别信号的机制？如何突破目前的技术瓶颈并开发新的研究手段和方法等等。
这些问题和挑战需要科学家们不断地探索和研究，并借助不同学科知识，不断地完善和提高研究的深度和广度。
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》课件
1
激活物
激活物是引发细胞信号传递的触发因素。
2
受体
受体是细胞上识别和结合信号的蛋白质。
3
信使分子
信使分子是传递信号的分子信使，如细胞内嵌合蛋白和化学物质。
细胞信号传递的途径
细胞信号传递可以通过不同的途径实现，例如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体和泛素样修饰途径。
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体是一类可以与G 蛋白相互作用并激活细胞信号 传递的受体。
基因调控
通过激活或抑制特定基因的转录来调节
蛋白激酶级联反应
2
细胞的功能和行为。
一系列蛋白激酶的级联反应，参与细胞
内复杂的信号转导网络。
3
细胞增殖、分化、凋亡
细胞信号转导可以调控细胞的增殖、分 化和凋亡等生物学过程。
细胞信号传递的调控
细胞信号传递可以通过酶促修饰、反式调控和基因转录控制等方式进行调控。
基本过程
细胞信号转导包括信号传递、信号放大、信号 整合和信号传导。
细胞信号转导的类型
细胞信号转导可以分为内源性信号和外源性信号两种类型。
1 内源性信号
来自细胞内部的信号，如细胞自身合成的分 子信号。
2 外源性信号
来自细胞外部的信号，如激素、生长因子和 神经递质等。
细胞信号传递的参与者
细胞信号传递涉及多个参与者，包括激活物、受体和信使分子。
《细胞信号转导》PPT课 件
# 细胞信号转导
细胞信号转导是细胞内外相互作用的关键过程，它们通过一系列复杂的分子 信号传递调控细胞的功能和行为。
什么是细胞信号转导
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调节其生理反应和行为的过程。
定义
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调 节其生理反应和行为的过程。
生理学学习资料：第三课信号转导
黑色基本掌握划线重点蓝色不要求，选看细胞的跨膜信号转导第一节概念以及一般特性细胞信号转导（ce11u1arsigna1transduction）：细胞感受外界环境的刺激并对刺激做出反应反攻卜界环境变化的信息跨越细胞膜进入细胞并引起内部代谢与功能变化的过程刺激来源：1、化学信号一一来自临近细胞（旁分泌、神经递质）或远隔部位（内分泌）穿过细胞膜或者为受体蛋白接收是主要的信号来源2、物理性刺激——温度、机械力、生物电（高等生物主要由膜感受细胞水平生物电，不感受外界电变化）、电磁波由高度特化的感受器接收种类数量不如化学刺激跨膜转导途径的三大特征：（经典放大通路）激活后续一系列信号分子（信号通路），以引起细胞功能变化转导途径具有很大同源性信息放大功能第二节主要途径化学门控离子通道（chemica11y-gatedionchanne1;1igand-gatedionchanne1;ionotropicreceptor）与配体结合开放离子通道，造成去极化或超极化，途径简单，传导速度快N2型ACh受体：位于骨骼肌细胞运动终板膜上与Aeh结合、通道放进Na、K离子，膜去极化产生终板电位，激活周围肌细胞A型Y-氨基丁酸受体：位于神经元细胞膜上与GABA结合，通道放进C1离子，产生抑制性突触后电位IPSP电压门控和机械门控离子通道1型Ca离子通道：心肌细胞T管膜上的电压门控通道动作电位传递，T管膜去极化，Ca内流并作为第二信使释放肌浆膜内的Ca离子此通道在心肌工作细胞中。
期激活，二期复极化提供主要内向电流非选择性阳离子通道以及K选择性通道：血管内皮细胞上血流切应力刺激，两通道开放有助于Ca进入细胞，激活NOS,使精氨酸产生NO,使血管舒张G蛋白耦联受体介导的跨膜传导发现：肾上腺素与肝细胞膜碎片反应，再用反应物（cAMP）与肝细胞质作用可产生效果，说明肾上腺素与膜上某结构反应再引起胞内反应原癌基因oncogen：碱基排列顺序与一些能在动物内引起肿瘤的病毒DNA相同的基因本身为正常基因，转录产物是正常代谢所必须的，但过度表达时成为癌基因G蛋白通路主要构成：G蛋白耦联受体GPCR、G蛋白、效应器、第二信使、蛋白激酶G蛋白耦联受体：最大的细胞膜受体家族，接受儿茶酚胺、Ach、5-HT等多种激动剂7次跨膜、N外C内、外3环内3环G蛋白：异源三聚体、目前分为6个亚族反应过程见图中文书3-3注意α亚基同时具有结合GTP和激活下游蛋白的功能，另两亚基抑制作用GTP 取代GDP与α亚基结合，结合后GTP被水解为GDP和PiG蛋白效应器：1、下游酶催化生成（或分解）第二信使AC、P1C、PDE等2、离子通道第二信使：细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子CAMP、CGMP、IP3、DG、NO等蛋白激酶：按机制分类：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threoninekinase）可将底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸P化，占大多数酪氨酸蛋白激酶（tyrosinekinase）可将底物蛋白的酪氨酸P化，数量少，主要在酶耦联受体的信号转导按上游第二信使分类：PKC（Ca离子）、PKA（CAMP）、PKG（cGMP）经典通路：cAMP-PKAB型肾上腺素能受体、促肾上腺皮质激素、胰高血糖素等一一G蛋白激活一AC激活--- cAMP上升 --- PKA ------- 多种作用IP3-CaG蛋白——P1C分解PIP2为IP3和DGIP3——结合肌浆网上的受体，释放Ca离子入细胞质DG ------ 与phosphatidy1serine结合，激活PKC -------- 多种作用第二信使Ca的部分作用回顾：1、在骨骼肌细胞中与troponin结合，使tropomyosin移位，露出actin与myosin的结合位点，开始收缩2、在平滑肌中与一种受体钙调蛋白Camodu1in结合，激活肌球蛋白轻链激酶M1CK,开始收缩3、在血管内皮中与CamOdU1in结合，激活NoS,分解精氨酸生成NO,舒张血管（老师上课说的Viagra的作用机理）G蛋白（及下游第二信使）介导的离子通道举例KaCh通道一一迷走狸经兴奋时释放Ach,通过G蛋白激活此通道，K离子外流,使心肌静息电位增大（超级化），兴奋性降低Kca通道一一高钙（第二信使）时激活，酸思期使心肌超极峪2M⅛Jk≡鱼通道内向电流，使平台期延长酶耦联受体介导的跨膜信号转导包括酪氨酸激酶受体、酪氨酸磷酸酶受体、鸟甘环化酶受体、S/T蛋白激酶受体受体本身具有激酶、环化酶、磷酸酶的作用，不需要与膜耦联的G蛋白和第二信使酪氨酸激酶受体：1、同时具有受体和酪氨酸激酶的功能单肽链蛋白，膜外链与受体结合，膜内链发挥激酶作用与受体结合后P化鹿内链和靶蛋自的酪氨酸通路中RAS为单体G蛋白，不与膜耦联，所以不和定义违背2、受体与激酶分离S/T蛋白激酶受体（RSTK）：接受TGF-B超家族（与细胞周期有调节相关）受体结合RSTKII,RSTKII结合并激活RSTKI鸟昔环化酶受体RGC受体结合后不需要G蛋白直接激活GC,合成CGMP,激活PKG,产生多种效应心房钠尿肽、NO（胞质内的可溶性GC）。
细胞信号转导—细胞信号转导途径(生物化学课件)
生物化学 B i o c h e m i s t r y
胞内受体介导的信号转导途径
脂溶性激素容易通过细 胞膜与细胞内的受体结合。 第一
激素-受体复合物进入核内， 识别结合DNA序列，诱导 第三 靶基因转录，产生相应蛋 白，进而引发特定的生物 学效应。
配体信号分子进入靶细胞后，
二
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
① 对物质代谢的调节
PKA的作用
通过对代谢途径中各种关键酶的磷酸化修饰， 使酶的活性增高或降低，从而调节物质代谢的速 度和方向及能量的生成。
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
②对离子通透性的调节 PKA可催化Ca2+通道蛋 白的磷酸化修饰，从而 增加其对Ca2+的通透性。
此类信号转导途径主要与细胞生长、增殖及分化信号的传递有关， 主要包括丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）途径、Jak-STAT途径等。
与胞内受体结合后形成激素
第二
-受体复合物，其结构发生
改变，且容易通过核B i o c h e m i s t r y
（一） cAMP- 蛋白激酶A途径 （二） cGMP- 蛋白激酶G途径 （三） DAG/IP3途径 （四） Ca2+ - 钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径 （五） 酪氨酸蛋白激酶途径
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
1、 cAMP-蛋白激酶A途径
信号分子通常与G蛋白偶联型受体相结合而激活此途径。
级联反应为：
信号分子
膜受体
G蛋白
AC
cAMP
PKA
效应蛋白
生理效应
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
2、AC与cAMP 的生成
ATP
AC
第三章(一)细胞信号转导途径(全)
Ca2+信号转导途径
蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径
（一）环核苷酸信号转导途径
1.cAMP信号转导途径
第二信使：cAMP
信号转导的级联反应：
信号分子→受体→G蛋白→AC→cAMP →蛋白激酶A→效应蛋白/酶→生理效应
cAMP信号转导途径的级联反应
信号分子A 激动型受体 GDP-Gs蛋白
第一信使：指在细胞外传递特异信号的信号分子。 第二信使：指在细胞内传递特异信号的信号分子。主要有 cAMP、 cGMP、Ca2+、DAG、IP3、TPK等
一、膜受体介导的信号转导途径
据所需的第二信使的不同可分为：
环核苷酸信号转导途径 * cAMP信号转导途径 * cGMP信号转导途径
脂类衍生物信号转导途径 * DAG/IP3信号转导途径 * PI3K信号转导途径
erk12erk12jnksapkjnksapkp38mapkp38mapkerk5bmk1erk5bmk1细胞外信号调节激酶细胞外信号调节激酶extracellerextracellersignalregulatedkinase12signalregulatedkinase12erk12erk12端激酶端激酶ccjunterminalkinasejnkjunterminalkinasejnk应激激活的蛋白应激激活的蛋白激酶激酶stressactivatedproteinkinasesapkstressactivatedproteinkinasesapkp38mapkp38mapkerk5bmk1erk5bmk1bigmitogenbigmitogenactivatedproteinkinaseactivatedproteinkinase四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径erk12erk12共同结构特征是其催化区中同源的第八亚区中存共同结构特征是其催化区中同源的第八亚区中存jnksapkjnksapk在三肽基序在三肽基序teyteytpytpytgytgy上游酶使三上游酶使三p38mapkp38mapk基序中苏氨酸基序中苏氨酸tt和酪氨酸和酪氨酸yy磷酸化从而导磷酸化从而导erk5bmk1erk5bmk1致它们激活致它们激活该家族酶的激活机制相似都通过磷酸化的三级酶促级联反应该家族酶的激活机制相似都通过磷酸化的三级酶促级联反应mapkkkmapkkkmapkkmkkmapkkmkkmapkmapk四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径多种应激原多种应激原促炎细胞因子促炎细胞因子jnksapkjnksapk通路和通路和p38mapkp38mapk通路通路炎症介质炎症介质分裂原分裂原erkerk通路如生长因子通路如生长因子如生长因子与受体结合后能激活小如生长因子与受体结合后能激活小gg蛋白蛋白rasras进而激活进而激活rafrafmekmekerkerk通路通路rtkrtk激活激活rasrasrafrafmekmekerkerk通路通路rtkrtkgtpgdp细胞膜gdpgdprasrasrasrasgdpgdpshcshcgrb2grb2sossos细胞外信号细胞外信号craf1brafmekerk基因表达细胞增殖细胞核pp2app2a四蛋白激酶和蛋
细胞信号转导文稿演示
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。
细胞信号转导途径总结
细胞信号转导途径总结细胞就像一个小小的王国，里面有着各种各样复杂而有序的活动。
而细胞信号转导途径就像是这个王国里的通讯网络，传递着各种重要的信息，指挥着细胞的各种行为。
1. 细胞外信号分子的多样角色细胞外存在着众多的信号分子，它们就像不同的信使。
比如说激素，像胰岛素就是一种很重要的激素信号分子。
它就像一个勤劳的小邮差，在血液这个大通道里游走，当它到达细胞表面的时候，就像是把信件送到了目的地。
还有神经递质，它更像是一个在神经细胞和其他细胞之间传递紧急消息的快递员。
这些细胞外信号分子有着不同的化学结构，有的是蛋白质类的，有的是小分子的化学物质，它们各自带着独特的“信息密码”。
2. 受体：细胞的信息接收器细胞表面有着各种各样的受体，它们就像一个个小耳朵或者小天线。
这些受体有着特异性，就像每一把锁只能被特定的钥匙打开一样。
例如G蛋白偶联受体，它长得像是一条弯曲的蛇，有多个跨膜结构域。
当细胞外的信号分子与它结合的时候，就像是钥匙插入了锁孔，然后它就会启动一系列的反应。
还有离子通道型受体，当特定的信号分子结合后，它就像一道门被打开，离子就可以进出细胞了，这就像是给细胞内的小世界带来了新的客人或者让一些成员离开。
3. 信号转导通路的精彩旅程一旦受体接收到信号，就会开启信号转导通路。
其中比较著名的是MAPK信号通路。
它就像一条由多个小站点组成的铁路线。
从受体激活开始，就像是火车从起始站出发，然后经过一系列的激酶的磷酸化反应，一个激酶激活下一个激酶，就像火车在各个站点停靠和交接货物一样。
这个过程中，会有一些蛋白分子像接力赛中的接力棒一样传递信号，而且这个通路会影响到细胞的很多功能，比如细胞的增殖、分化等。
还有PI3K - AKT信号通路，它在细胞的存活和代谢调节方面起着至关重要的作用。
这个通路中的PI3K就像一个能量启动器，一旦被激活，它会产生一些特殊的脂质分子，这些分子就像是给AKT这个小助手发送信号，然后AKT就会去调节细胞内的各种代谢活动，像是控制细胞内的营养物质的吸收和利用等。
细胞生物学笔记-信号转导
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。
细胞信号传导
6类酶联受体
第三章 酶偶第联一受章体介导的信论号文传导导读
• 酶联受体是第二大类的细胞表面受体，最初是通过它们对胞外信号蛋白的应答中的作用被 发现的。这些信号蛋白促进动物组织中细胞的生长、增殖、分化或存活，被称为生长因子。
• 与G蛋白偶联受体一样，酶联受体也是跨膜蛋白。配体结合结构域位于质膜的外面，它要么 具有内在的酶活性要么直接与某种酶结合。目前为止发现6类酶联受体：
2.6 cAMP浓度升高激活基因转录
① 胞外信号分子与G蛋白偶 联受体结合，使得腺苷酸环 化酶激活，促进ATP合成 cAMP
② cAMP浓度增加激活胞质 内的PKA，释放的催化亚基 通过核孔进入细胞核
③ 激活的催化亚基结合无活 性的CREB基因调控蛋白使其 磷酸化从而被激活
④ 激活的CREB招募辅激活蛋 白CBP，CBP激活基因转录
调节域
C1：富含Cys，DAG和TPA 结合部位 C2：+结合部位
催化域
C3：ATP结合部位 C4：结合底物并进行磷酸化转移
在无活性状态，PKA是 由两个催化亚基和两个 调控亚基组成的复合体。
cAMP与调控亚基 结合后改变调控亚 基的构象，导致调 控亚基从复合体中 解离
释放的催化亚基被 活化从而磷酸化特 定的底物蛋白分子
第一章 细胞信号传导原理
1.4 胞内信号传递的形式
信号分子结合在信号 细胞的表面，只影响 与之接触的细胞
信号传递由神经元执 行，神经元沿着轴突 传递电信号，并在突 触处释放神经递质
第一章 细胞信号传导原理
信号分子被释放到细 胞外间隙，局部作用 于相邻细胞
内分泌细胞分泌激素 到血流中，随着血流 广泛分布于身体的各 个部位
受体酪氨酸激酶磷酸化一小类胞内信号 蛋白上的特定酪氨酸
（完整版）细胞信号转导研究方法
（完整版）细胞信号转导研究⽅法细胞信号转导途径研究⽅法⼀、蛋⽩质表达⽔平和细胞内定位研究1、信号蛋⽩分⼦表达⽔平及分⼦量检测: Western blot analysis.蛋⽩质印迹法是将蛋⽩质混合样品经SDS-PAGE后,分离为不同条带，其中含有能与特异性抗体(或McAb)相应的待检测的蛋⽩质(抗原蛋⽩)，将PAGE胶上的蛋⽩条带转移到NC膜上此过程称为blotting，以利于随后的检测能够的进⾏，随后,将NC膜与抗⾎清⼀起孵育，使第⼀抗体与待检的抗原决定簇结合(特异⼤蛋⽩条带)，再与酶标的第⼆抗体反应,即检测样品的待测抗原并可对其定量。
基本流程：检测⽰意图：2、免疫荧光技术 Immunofluorescence （IF）免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，再⽤这种荧光抗体（或抗原）作为分⼦探针检查细胞或组织内的相应抗原（或抗体）。
在细胞或组织中形成的抗原抗体复合物上含有荧光素，利⽤荧光显微镜观察标本，荧光素受激发光的照射⽽发出明亮的荧光（黄绿⾊或桔红⾊），可以看见荧光所在的细胞或组织，从⽽确定抗原或抗体的性质、定位，以及利⽤定量技术测定含量。
采⽤流式细胞免疫荧光技术（FCM）可从单细胞⽔平检测不同细胞亚群中的蛋⽩质分⼦，⽤两种不同的荧光素分别标记抗不同蛋⽩质分⼦的抗体，可在同⼀细胞内同时检测两种不同的分⼦（Double IF），也可⽤多参数流式细胞术对胞内多种分⼦进⾏检测。
⼆、蛋⽩质与蛋⽩质相互作⽤的研究技术1、免疫共沉淀（Co- Immunoprecipitation, Co-IP）Co-IP是利⽤抗原蛋⽩质和抗体的特异性结合以及细菌蛋⽩质的“protein A”能特异性地结合到免疫球蛋⽩的FC⽚段的现象⽽开发出来的⽅法。
⽬前多⽤精制的protein A预先结合固化在agarose的beads 上，使之与含有抗原的溶液及抗体反应后，beads 上的prorein A就能吸附抗原抗体达到沉淀抗原的⽬的。
第三章-信号转导
原分解－小分子物质是环－磷酸腺苷（cyclic
adenosine monophosphate，cAMP）。
17
许多激素－与膜表面的特异受体结合－膜内
cAMP增加／减少－细胞功能改变。
外来的化学信号（激素）－第一信使（first
messenger）。
cAMP－第二信使（second messenger）。
类途径实现的
6
（三）跨膜信号转导还有信号放大作用
信号的级联放大：一个上游信号分子可激活多
个下游信号分子，并依次类推，于是产生了信
号的级联放大，使少量的细胞外信号分子可以
引发靶细胞的显著反应。
7
受体（膜受体，部分为核受体）：离子通道受 体、G蛋白偶联受体、酶偶联受体（或具有内
在酶活性的受体）
一种细胞外化学信号在发挥其生物作用时，可
磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3），二酰甘
油（diacylglycerol，DG），Ca++，NO。
NO气体－第一／第二信使－激活鸟苷酸环化酶 （guanylyl cyclase，GC）－胞内cGMP增加－细 胞功能改变。 NO在心血管、免疫、神经系统活动中具有重要 的调节作用。
C, PLC）、磷酸二酯酶（phosphodiesterase,
PDE）、磷脂酶A2（phospholipase A2）。
（2）离子通道： G蛋白也可直接或简接调控离子 通道的活动，如Ca2+通道。
37
4、第二信使 cAMP、cGMP、IP3、DG、NO、Ca2+等。 第二信使是细胞外信号分子作用于细胞膜后产生
在种类和数量上远没有化学信号多。这些信号大
第三章 细胞的跨膜信号转导
GDP相结合。当配体与受体结合后，受体和G蛋白结合，并使之激活； 激活的G蛋白a亚单位对GTP具有高度亲和力，与GTP结合后，解离出 GDP。a亚单位与GTP的结合使三聚体G蛋白分成两部分，即a-GTP复 合物和b-g二聚体，两部分均可进一步激活它们的靶蛋白。
2012-2
Second messengers
cAMP NO
cGMP Ca2+
IP3
DG
Others
第二信使是细胞外信号分子作用于细胞膜后产生
的细胞内信号分子，它们的作用是将细胞外信号分子 作用于细胞膜的信息“传达”给胞内的靶蛋白，包括 各种蛋白激酶和离子通道。
2012-2
Protein kinases
2012-2
一、细胞可感受什么样的细胞外信号？
➢ 化学信号：是细胞最常感受到的刺激信号 ➢ 物理信号：温度、机械力、生物电等
在动物进化的过程中，这些物理性刺激信号大都由一 些在结构上和功能上高度分化了的特殊的感受器（如视网 膜、耳蜗、前庭器官、肌梭、环层小体等）来感受。
可兴奋细胞具有接受邻近发生的电变化而引发自身新的电 反应的能力。
蛋白激酶（protein kinase）可分为两大类： ➢ 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threonine kinase）：
可使底物蛋白中的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，占蛋白激酶中的大多数。
➢ 酪氨酸蛋白激酶（tyrosine kinase）：
数量较少，主要在酶 耦联受体的信号转导路径中发挥作用。
电压门控通道（voltage-gated ion channel）和 机械门控通道（mechanically gated ion channel） 尽管在事实上是接受电信号和机械信号的受体， 但通常不称作受体。
细胞信号转导的分子途径
细胞信号转导的分子途径一、细胞信号转导的概述在生物体内，细胞间的通讯是通过细胞信号传递来实现的，细胞信号转导是将外界刺激转化为细胞内的响应的过程。
细胞信号转导涉及到多种分子途径，其中包括细胞膜受体介导的信号转导、细胞内受体介导的信号转导以及细胞间的直接联系。
二、细胞膜受体介导的信号转导1. 激素受体介导的信号转导•激素受体的结构和功能•激素受体介导的信号转导机制•原位信号放大和信号适应机制2. 离子通道介导的信号转导•离子通道的分类和特点•离子通道介导的信号转导机制•离子通道的调节和功能3. 酪氨酸激酶介导的信号转导•酪氨酸激酶的结构和功能•酪氨酸激酶介导的信号转导机制•酪氨酸激酶与疾病的关联三、细胞内受体介导的信号转导1. 核受体介导的信号转导•核受体的结构和功能•核受体介导的信号转导机制•核受体与基因表达的调控2. 细胞质受体介导的信号转导•细胞质受体的结构和功能•细胞质受体介导的信号转导机制•细胞质受体与细胞周期调控的关系3. 细胞核内受体介导的信号转导•细胞核受体的结构和功能•细胞核受体介导的信号转导机制•细胞核受体与细胞分化的关系四、细胞间的直接联系1. 紧密连接介导的信号转导•紧密连接的结构和功能•紧密连接介导的信号转导机制•紧密连接与细胞极性的调控2. 锚定连接介导的信号转导•锚定连接的结构和功能•锚定连接介导的信号转导机制•锚定连接与细胞迁移的关系3. 通道介导的信号转导•通道的结构和功能•通道介导的信号转导机制•通道与细胞间物质运输的调控细胞信号转导的分子途径涵盖了多个层次和机制，通过对这些途径的深入研究，我们可以更好地理解细胞间的通讯和调节，并为疾病的治疗提供新的思路和方法。
对于细胞信号转导的研究还有很多未知之处，需要我们不断地探索和发现。
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(2)AC与cAMP
① AC:
分布：腺苷酸环化酶（AC）分布于除成熟红细胞以外的几 乎所有组织细胞膜或胞液 分类：按其亚细胞定位不同，其同工酶可分为膜结合性和 可溶性两大类。 作用：催化胞液中的ATP生成cAMP
第一信使：指在细胞外传递特异信号的信号分子。 第二信使：指在细胞内传递特异信号的信号分子。主要有 cAMP、 cGMP、Ca2+、DAG、IP3、TPK等
一、膜受体介导的信号转导途径
据所需的第二信使的不同可分为：
环核苷酸信号转导途径 * cAMP信号转导途径 * cGMP信号转导途径
脂类衍生物信号转导途径 * DAG/IP3信号转导途径 * PI3K信号转导途径
GTP
信号分子B 抑制型受体
+
GTP-Gs蛋白
GDP
-
GTP-Gi蛋白
GDP-Gi蛋白
GDP GTP
AC ATP 调节基因表达 cAMP PDE 5’-AMP
+
PKA
调节离子通透
调节物质代谢
调节骨架蛋白
（1）G蛋白
① 定义：G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）是一类和GTP或GDP 结合的，位于靶细胞膜胞液面或胞浆中的特殊 信号转导蛋白。 ② 分类：按分子结构不同G蛋白可分为2大类： 异三聚体G蛋白：由α 、β 、γ 三种不同亚基构成许多种 小分子G蛋白：由1条多肽链构成，至少有50种 常见的G蛋白 功能
cAMP cAMP
C C
R R
4 cAMP
C C 活性
+
R
R cAMP cAMP
无活性
(3) PKA
③PKA作用：
催化特异底物蛋白/酶的丝氨酸或苏氨酸残基 磷酸化修饰并导致其活性改变，从而产生了： 调节物质代谢 调节基因表达 特定生理效应 调节离子通透性 调节细胞骨架蛋白功能
肾上腺素对肝细胞葡萄糖调节作用的cAMP信号转导通路
1.DAG/IP3信号转导途径
PI-PLC
部位：胞液 Gp→PI-PLCβ 激活： 受体型或非受体型TPK→PI-PLCγ Ca2+→PI-PLCδ 作用： PIP2
PI-PLC
蛋白激酶C（PKC）
DAG + IP3
内质网上IP3受体
（门控的钙通道）
钙离子释放
PKC
分布：广泛，位于哺乳动物细胞液中
靶细胞位置
全身各处
作用距离
远
特性
2.旁分泌 3.自分泌
邻近细胞 细胞自身
短 -
作用缓慢持久， 局部浓度低， 与受体亲和力高 作用快速短暂， 局部浓度高 作用快速短暂
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第二节 受 体
受体的概念
受体（receptor,R）是指存在于靶细胞膜 上或细胞内的，能特异识别与结合化学信号 分子，并触发靶细胞产生特异的生理效应的 一类特殊蛋白质分子。受体大多为糖蛋白， 也有脂蛋白。 配体（ligand,L）是指能与受体特异结合 的生物活性分子。
激动型G蛋白（Gs） 抑制型G蛋白（Gi） 磷脂酶C型G蛋白（Gp）
激活腺苷酸环化酶 抑制腺苷酸环化酶 激活磷脂酰肌醇特异的磷脂酶C
③ 构象：G蛋白有2种构象：活化型与非活化型
GTP GDP GTP- α + βγ 活化型 H2O
GDP- αβγ
非活化型 Pi
④ 激活：信号分子作用于G蛋白偶联型受体后，受体变构，
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第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
跨膜离子通道型受体（环状受体）
G蛋白偶联型受体 （七跨膜α -螺旋型受体） 催化型受体（单跨膜α -螺旋型受体）
胞内转录因子型受体
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第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
（一）跨膜离子通道型受体（环状受体）
特点：* 受体位于细胞膜 * 由均一或非均一的亚基构成寡聚体，且围成一跨
AC
Mg2+
ATP
ppi
cAMP
PDE H2O
Mg2+
5Hale Waihona Puke -AMP(2)AC与cAMP
② cAMP:
浓度：cAMP的浓度受控于AC与磷酸二酯酶（PDE）
作用：激活依赖cAMP的酶或蛋白质
如cAMP可激活 胞液中的蛋白激酶A(PKA) Rap1GEF（Rap1的鸟苷酸交换因子）
(3) PKA
①结构：PKA是种变构酶，由2个催化亚基（C）和2个调节亚 基（R）构成的四聚体（C2R2），每个调节亚基上有2个 cAMP结合位点。 ②激活：
息分子为NO
2. cGMP信号转导途径
蛋白激酶G（PKG）
激活物：cGMP
作用：催化多种底物蛋白或酶的丝氨酸/苏氨酸残 基磷 效应 酸化修饰，使其功能或活性改变，产生生理
（二）脂类衍生物信号转导途径
第二信使：脂类衍生物：DAG、IP3、PI3,4-P2、PI-3,4,5-P3等
信号转导途径：
转导信号的级联反应：
信号分子（如胰岛素）→膜受体→Gp蛋白或TPK→PI3K → PI-3,4-P2（PI-3,4,5-P3） →PDK1/2→PKB →激活糖原合成
酶激酶-3（GSK-3） →促进葡萄糖转运子（GLUT4）的膜转位
PKB的作用底物：
已肯定的有糖原合酶、细胞凋亡蛋白等，还与葡萄 糖的转运、细胞增殖分化、细胞周期调节有关。
1.DAG/IP3信号转导途径
2.PI3K信号转导途径
1.DAG/IP3信号转导途径
第二信使： DAG、IP3
信号转导途径：
信号分子→受体→Gp蛋白或TPK→PI-PLC
→DAG/IP3→PKC→效应蛋白/酶→生理效应
磷脂酶C（PLC）信号通路，即PLC-DAG-PKC信号通路和 PLC-IP3-Ca2+信号通路
组成：通常为单体或均一的亚基组成的寡聚体 结构与功能： 细胞外区：配体结合区，N端位于此处 跨膜区：多肽链在细胞内外往返跨膜后形成7段α-螺旋， 其氨基酸组成高度保守 配体结合区 细胞内区：C端位于此处，且与第三内环区构成 与G蛋白偶联的结构域，并通过G蛋 白传递信号
* 不同受体其N端、C端和第三内环区的氨基酸变化较大
（三）Ca2+信号转导途径
3.钙结合蛋白
如PKC、PI-PLCδ 、PLA2 钙调节酶： 无酶活性的钙受体蛋白: 如钙调蛋白（CaM）、 肌钙蛋白C等 直接作用：直接激活靶酶或靶蛋白质 CaM： 间接作用：激活CaM-PK，使效应蛋白 磷酸化修饰 生理效应
(四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径
在细胞信号转导系统中，数量最多的是蛋白激酶和 磷酸酶，由蛋白激酶和磷酸酶参与的蛋白质的可逆
(配体)
可溶性化学分子 气味分子 细胞外基质成分 与质膜结合的分子
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第一节 信号分子
一、信号分子的种类与化学本质
根据信号分子的来源和作用机制而分为激素、 神经递质、生长因子、细胞因子和无机物五类。
类固醇衍生物，如性激素 氨基酸衍生物，如甲状腺激素 多肽和蛋白质类，如胰岛素 脂肪酸衍生物，如PG
激 素 神 经 递 质
有机胺类，如ACh 氨基酸类，如谷氨酸 神经肽类，如脑啡肽
生长因子：多为多肽或蛋白质，VEGF,etc. 细胞因子：多为多肽或蛋白质,TNF,ILs,etc. 无机物: 无机离子（如Ca2+）、气体（如NO）
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第一节 信号分子
二、信号分子的传递方式
信号传递方式
1.内分泌
（三）Ca2+信号转导途径
1.第二信使：Ca2+ 2.级联反应：
电信号或化学信号→钙通道→胞液Ca2+→CaM
→ CaM -PK→效应蛋白/酶→生理效应
胞液Ca2+升高的途径： 胞外钙内流： 经电压门控钙通道与离子通道型受体 实现。 储钙释放： 经内质网/肌浆网膜上的IP3R和RyR实现 胞液Ca2+降低：钙泵
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葛金文 40831556@
细胞信号转导概述
真核细胞信号转导的模式图
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第一节 信号分子
指由特定的信号源（如信号细胞）产生的，可以 通过扩散或体液转运等方式传递，作用于靶细胞 并产生特异应答的一类化学物质。
射线、紫外线 光信号、电信号 机械信号
物理信号
细胞信号
化学信号
膜离子通道
* 配体多为神经递质，通过与相应受体结合控制通 道的开或关，选择性允许离子进或出细胞，引起细胞 内某种离子浓度改变，从而触发生理效应。
配体
受 体
受 体
离子通道关闭
离子通道开放
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跨膜离子通道型受体结构示意图
第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
(二) G蛋白偶联型受体（七跨膜α -螺旋型受体）
N
H
G蛋白偶联型受体结构模式图
C
G蛋白偶区
（七跨膜α-螺旋型受体）
第二节 受 体
一、受体的种类、分子结构与功能
(三)催化型受体（单跨膜α -螺旋型受体）
组成：由均一或非均一多肽链构成的单体或寡聚体 结构与功能： 细胞外区：带有受体型酪氨酸蛋 白激酶（TPK）结构域， 如胰岛 素受体、表皮生长因子受体;或带 有与非受体型TPK作用的结构域， 如生长激素受体、干扰素受体。 跨膜区：每个单体或亚基只有 一个跨膜螺旋结构（故称单跨 膜α-螺旋型受体） 细胞内区：配体结合区，较大
Ca2+信号转导途径