理学第八章细胞间信号传递
细胞信号传递机制
细胞信号传递机制细胞信号传递机制是生物体内重要的调控过程，通过细胞之间的相互作用，实现信息的传递和调节，维持生命活动的正常进行。
本文将介绍细胞信号传递的基本原理以及涉及的主要信号传递通路。
一、细胞信号传递的基本原理细胞信号传递是细胞间进行沟通和协调的重要方式。
它主要通过信号分子的释放、传递和接收来实现。
一般而言，细胞信号传递包括如下几个基本步骤：1. 信号分子的产生和释放：细胞内外的环境刺激，如荷尔蒙、光线等，可以触发细胞内一系列的反应，导致信号分子的产生和释放。
2. 信号传递方式：信号分子通过不同的传递方式传递信息，包括内分泌、神经、细胞间接触等方式。
不同方式的信号传递会涉及到不同的分子和通路。
3. 信号接收和识别：细胞表面或内部的受体能够识别和结合信号分子，从而触发细胞内一系列的反应。
4. 级联反应：通过信号接收后，细胞会进行一系列的级联反应，将外界信号转化为内部生理或生化反应。
5. 响应：最终，细胞会做出相应的调节反应，以适应环境变化或生理需求。
二、主要的信号传递通路细胞信号传递涉及到多种信号通路，以下为几个常见的信号传递通路的简要介绍：1. 细胞膜受体信号传导通路：此类通路的信号分子主要是无法穿越细胞膜的大分子，如蛋白质激酶受体。
信号分子与受体结合后，活化受体内部的酶活性，从而引发级联反应。
2. 细胞核受体信号传导通路：此类通路的信号分子主要是具有穿越细胞膜和核膜的小分子，如类固醇类荷尔蒙。
信号分子与细胞核受体结合后，形成复合物进入细胞核，调节转录活性。
3. G蛋白偶联受体信号传导通路：此类通路的信号分子与膜上的G 蛋白偶联受体结合，激活G蛋白的一部分，进而引发酶活性变化和内源性信号通路的激活。
4. 细胞间接触信号传导通路：此类通路的信号分子主要通过细胞间黏附蛋白的结合来传递信息。
这种通路常见于免疫细胞与抗原细胞的相互作用中。
三、细胞信号传递的调节与疾病相关性细胞信号传递的异常与多种疾病的发生和发展密切相关。
细胞间信息传递知识点总结
细胞间信息传递知识点总结细胞是构成生命的基本单位，它们通过信息传递来实现协调和调控。
尽管细胞间的信息传递过程非常复杂，但可以通过几个关键的步骤来概括。
本文将逐步介绍细胞间信息传递的过程。
1.细胞膜：细胞膜是细胞的外部边界，起到隔离和保护细胞内部结构的作用。
它由脂质双层组成，其中嵌入了多种蛋白质。
这些蛋白质在细胞膜上扮演着重要的角色，包括接受外部信号和传递内部信号。
2.受体蛋白：细胞膜上的受体蛋白是细胞接受外部信号的关键。
当外部信号（例如激素或神经递质）与受体蛋白结合时，会触发一系列的反应。
3.信号传导通路：一旦受体蛋白被激活，它会通过信号传导通路将信号传递到细胞内部。
信号传导通路包括多个步骤，通常涉及多个蛋白质和分子的相互作用。
常见的信号传导通路包括MAPK通路和PI3K通路等。
4.二级信使：在信号传导通路中，一些小分子物质被称为二级信使。
二级信使的主要作用是在细胞内部传递信号。
常见的二级信使包括环磷酸腺苷（cAMP）和钙离子等。
5.转录因子：转录因子是细胞内部信号传导的关键调节因子。
一旦信号到达细胞核，转录因子将与DNA结合并调控基因的表达。
这种调控可以通过激活或抑制基因的转录来实现。
6.基因表达：基因表达是细胞间信息传递的最终结果。
通过信号传导通路和转录因子的调控，特定基因的转录和翻译过程被启动，从而产生特定的蛋白质。
这些蛋白质将进一步参与细胞的功能和调控。
7.反馈调节：细胞间信息传递还涉及反馈调节机制。
这意味着一些信号可以通过调节信号传导通路中的组分来调节其自身的产生。
这种反馈机制有助于维持细胞内部的平衡和稳态。
8.细胞间相互作用：最后，细胞间信息传递也可以通过细胞间的直接相互作用来实现。
例如，细胞表面上的黏附蛋白可以与周围细胞的黏附蛋白结合，通过细胞间连接通道传递信号。
综上所述，细胞间信息传递是一个复杂而精密的过程，涉及多个步骤和分子的相互作用。
通过了解这些知识点，我们可以更好地理解细胞内部的调控机制，以及细胞与外部环境的相互作用。
第八章 细胞信号转导
结合GTP的α亚基的功能是激活腺 苷酸环化酶。
随着使命的完成，α亚基所结合的 GTP水解成GDP，α亚基恢复原来的 构象，终止对腺苷酸环化酶的活化作 用。α亚基与βγ亚基重新结合，形成 没有活性的三聚体。
Gs调节模型
霍乱毒素能催化ADP核糖共价结合到 Gs的α亚基上，使α亚基丧失GTP酶的 活性，GTP永久结合在Gs的α亚基上， 使α亚基处于持续活化状态，腺苷酸环 化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞 内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而 脱水。
2、信号分子的共同特点
多细胞有机体中有几百种信号分子，包括蛋 白质、短肽、氨基酸衍生物、核苷酸、脂类、 胆固醇衍生物和气体分子（NO）。特点：
（1）特异性：只能与特定的受体结合； （2）高效性：几个分子即可触发明显的生物 学效应：级联放大； （3）可快速失活：完成信息传递后被降解或 修饰失去活性。
（四）信号分子与信号传导
1、信号分子(signal molecule) 生物细胞所接受的信号既可使物理信号
（光、热、电流），也可是化学信号，有机 体细胞间的通讯中最广泛的是通过化学信号 分子实现。
信号分子：是指细胞内某些既非营养物， 也非能源和结构物，也不是酶，唯一的功能 是在细胞内和细胞间传递信息，如激素、神 经递质、生长因子等。
活化的βγ亚基复合物也可直接激活胞内 靶分子，具信号传递功能。
如心肌细胞中G蛋白耦联受体在结合乙 酰胆碱刺激下，活化的βγ亚基复合物能 开启质膜上K+通道，改变心肌细胞膜电 位
βγ亚基复合物也能与膜上的效应酶结合， 对结合GTP的α亚基起协同/拮抗作用
胞内cAMP浓度升高后，激活cAMP依赖的 蛋白激酶A(PKA)。激活的PKA可作用多种底 物，引起多种反应。
细胞生物学第8章细胞信号传导
息系统的进化。
单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。 多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除 了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传 导，以协调不同细胞的行为，如：①调节代谢， 通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质 和能量代谢；②实现细胞功能，如肌肉的收缩和 舒张，腺体分泌物的释放； ③调节细胞周期，使 DNA复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖 阶段； ④控制细胞分化，使基因有选择性地表达， 细胞不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞； ⑤ 影响细胞的存活。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
（四）配体与受体（Ligand & Receptor） 1、配体（Ligand）：在细胞通讯中，由信号传导 细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发 靶细胞的应答，此时的信号分子被称为配体 (ligand)，接收信息的分子称为受体。 2、受体（Receptor）：广义的受体指任何能够同 激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合 并能引起细胞功能变化的生物大分子。狭义的受 体指能够识别和选择性结合配体（signal molecule） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导 （Signal Transduction）作用将细胞外信号转换为 细胞内的物理和化学信号，以启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。
第八章
细胞信号转导
生命与非生命物质最显著的区别在于生命
是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生
物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部
环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息 物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维 持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不 同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信
在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜表 面或细胞内与信号分子结合的蛋白质，多为糖 蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配体结 合的区域和产生效应的区域；当受体与配体结 合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。受体与配体间的作用 具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③ 高度的亲和力。
细胞生物学第八章细胞信号转导
信号蛋白：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分。 信使蛋白：携带信息从一部分传递到另一部分。 接头蛋白：起连接信号蛋白的作用。 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成，介导产生级联反 应。 传感蛋白：负责信号不同形式的转换。 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径。 整合蛋白：从 2 条或多条信号途径接受信号，并在向下传递之前进 行整合。
2、受体
受体：受体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，绝大多数都是蛋白质且多为但蛋白，少数受体是糖脂，有的受 体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。 （1）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手提取分为 细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要是别和结合小 的脂溶性信号分子。
c、间隙连接通透性的调节：
意义：间隙连接对小分子的通透能力具有底物选择性。因此通过掌握调节间 隙连接通透性的途径有助于对信号分子的传递调控。 特性： 1、电荷选择性： 间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。
2 、组织特异性： 由不同连接蛋白所构成的连接子，在导电率、通透性 和可调控方面是不同的。由不同连接蛋白组成的异聚体连接子一般具有通透 功能，但在有些情况下却没有通透功能。如：Cx43与Cx40连接蛋白形成间隙 连接时，连接子没有通透功能。
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 信号转导系统： 1、不同形式的胞外的信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别。 2、胞外信息通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生 细胞内第二信使或活化的信号蛋白。 3、信号放大：信号传递至胞内效应器蛋白，引发细胞内信号放大 的级联反应，使信号逐级放大。 4、启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。
细胞内信号传递
细胞内信号传递信号传递是细胞内重要的生物学过程之一，它负责调节细胞的生长、分化、细胞凋亡、代谢等生理功能。
细胞内信号传递可以通过多种方式实现，包括细胞表面受体、细胞间接触和细胞内分子的相互作用等。
此外，信号传递的过程中也涉及到多种信号分子、信号通路和信号转导蛋白。
本文将对细胞内信号传递的基本原理、信号通路和调控机制进行探讨。
一、细胞内信号传递的基本原理细胞内信号传递是通过一系列分子的相互作用来实现的。
这些分子可以是细胞表面的受体、信号分子或者是细胞内的蛋白质。
当信号分子与受体结合时，会触发一系列的反应，从而引起细胞内级联反应。
这种级联反应可以通过多个信号通路来进行，比如通过酶的激活、蛋白质的磷酸化或者基因的转录调控等方式。
二、常见的信号通路和调控机制1. G蛋白偶联受体信号通路G蛋白偶联受体是一类跨膜蛋白，其在细胞膜上表达，并与G蛋白相互作用。
当信号分子结合到G蛋白偶联受体上时，会促使G蛋白从其未活化状态转变为活化状态。
活化的G蛋白会进一步调控下游信号分子，如腺苷酸环化酶或磷脂酰肌醇三磷酸酶等，从而引发一系列的细胞反应。
2. 酪氨酸激酶受体信号通路酪氨酸激酶受体是一种膜上受体，其活性在受体结合信号分子后被激活。
激活的酪氨酸激酶受体会磷酸化一系列下游信号分子，如细胞内蛋白质酪氨酸激酶等。
这些磷酸化的信号分子可以进一步调控多个细胞内信号通路，参与细胞的增殖、分化等过程。
3. 细胞核内受体信号通路细胞核内受体是一类在细胞核中活动的受体，其主要通过结合信号分子来调控基因的转录。
当信号分子与细胞核内受体结合后，会启动一系列的转录因子，使其与DNA序列结合，并调控相关基因的表达。
这种信号通路在细胞的生长、分化以及应激等过程中起着重要的作用。
三、细胞内信号传递的调控机制细胞内信号传递的调控机制主要包括负反馈调控和正反馈调控两种情况。
1. 负反馈调控负反馈调控是指信号传递过程中，某个下游分子通过调控上游分子的活性来制约信号的传递。
细胞间通讯与信号传递
细胞间通讯与信号传递细胞是构成生物体的基本单位。
更进一步，细胞是一个极度复杂的生物系统，有着自我调节、自我修复和不断演化的能力。
生物体中的每一个细胞都要和周围的细胞以及外部环境进行交流和互动，而这种交流和互动主要通过细胞间通讯和信号传递来完成。
细胞间通讯与信号传递是维持生命的基本机制，从单细胞生物到多细胞生物，从植物到动物都离不开这个过程。
在生物体内，细胞间通讯和信号传递涉及到大量的生化和生理过程，包括细胞膜、细胞质、细胞器和基因调控等等。
在这篇文章中，我们将会深入探究这个为人类所熟知和掌握的生物学基础知识。
细胞的信号传递在细胞之间或细胞内部，信号分子可以引起复杂的反应链。
这些反应涉及到大量的动态变化，包括离子浓度、逐渐变化的蛋白质浓度和各种细胞器的活动。
总的来说，信号传递由以下步骤组成：1. 接受信号：刺激信号（也称激素）作为第一信号被细胞接受。
刺激信号可以是其他细胞所释放的激素，也可以是环境刺激（例如光、温度和机械性刺激）。
2. 信息传递：信号分子传递信息的过程。
通常，信号分子会引起复杂的反应链，这些反应链涉及到包括离子浓度、逐渐变化的蛋白质浓度和各种细胞器的活动等等。
在此过程中，信号分子通过自身与受体相互作用，进而形成多种重要的活性物质。
3. 反应效应：指细胞接受信息后，所引起的一系列反应和效应。
这些效应通常包括改变细胞膜、改变代谢和改变细胞周期等等。
由此可见，细胞之间信号传递过程中涉及到多个层面的生化反应。
这种复杂性要求对细胞间通讯和信号传递有全面而深入的理解。
细胞间通讯细胞间通讯主要包括两种方式，化学通讯和机械通讯。
一、化学通讯化学通讯是细胞间直接或间接地通过分泌物来进行的交流方式。
分泌物可以是蛋白质分子或小分子化合物，也可以是其他细胞所释放的激素。
其主要特征是：1. 信号分子：分泌物为信号分子，信号分子可以是激素、激活物或其他细胞分泌的成分。
这些信号分子通过自身与受体相互作用，形成多种细胞效应。
第八章细胞信号传导与遗传毒物作用机制
p216第八章细胞信号转导与遗传毒物作用机制在多细胞生物体内细胞通过相互间的信息交流以调节它们的发育和组合，控制它们的生长和增殖，协调它们的代谢和功能。
细胞接受细胞内外的生理性和非生理性信号而产生应答和反应，以调节它们的行为和命运。
近年来，有关细胞间的通讯和细胞信号转导通路的研究有长足发展，已知细胞信号转导紊乱和障碍是许多病理状态和疾病的重要发病机制。
越来越多的研究结果证明，细胞信号转导也是许多遗传毒物作用的切入部位。
自遗传毒物接触细胞开始，细胞信号转导通路即被卷入。
紫外线可诱发细胞表面受体的聚簇和内吞，激活SRC和应激信号通路。
我们的实验室也证明，烷化剂甲基硝基亚硝胍可诱发细胞表皮生长因子受体和肿瘤坏死因子受体的细胞表面受体的聚簇和内吞，激活细胞应激信号通路和cAMP一蛋白激酶A一转录因子CREB通路。
虽然这些改变在遗传毒物引起的细胞突变形成的作用目前还不能作出结论，但无疑是非常值得探索的课题；大部分遗传毒物在体内都需经代谢活化，而这些有关的药物代谢酶的表达受外来化合物的影响。
目前所知，与之有关信号通路与核受体如多环芳烃受体(AhR)和某些孤儿受体(orphan receptor)有关；经典的认识认为，遗传毒物的作用主要是通过它对细胞DNA的攻击而最终诱发细胞突变。
不仅现已知晓DNA损伤本身就是激活有关细胞信号转导通路的信号，而且也知晓突变并不是全部起源于直接的DNA损伤。
体细胞超突变(somatic hyper—mutation)就是通过细胞表面免疫球蛋白构成的受体而驱动基因突变的一个最明确的例子。
即使在DNA受攻击过的细胞(在细菌也如此)中，突变还可发生在未直接受攻击的碱基部位，即非定标性突变(non—targeted mutation)。
已经证明，它的发生依赖于由细胞信号转导通路介导的基因表达改变；遗传毒物引发的基因突变构成它的致癌活性的基础，细胞的恶性转化是癌基因和肿瘤抑制基因突变积累的结果。
细胞生物学第八章
3.细胞间形成间隙连接，使细胞质相互沟通—动物
细胞间隙连接、植物细胞胞间连丝通过交换小分
子实现代谢偶联或电偶联的通讯方式。
细胞分泌化学信号的作用方式
（1）内分泌（endocrine）
内分泌腺 激素 血液循环 靶器官（靶细胞）
（2）旁分泌（paracrine） 信号细胞 局部化学介质 细胞外液 临近靶细胞
白磷酸化，通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节 蛋白质的活性。
细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
蛋白激酶 蛋白磷酸酯酶
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转到系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体介导的信号途径由下列4个步骤组成： 1. 信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别； 特异性是识别反应的主要特征，这源于信号分子与互补受 体上的结合位点相适应。 2. 胞外信号（第一信使）通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生胞内第二信使或活化的信号蛋白； 绝大多数被激活的细胞表面受体是通过小分子第二信使和 细胞内信号蛋白网络传播信号的。
胞内信号分子
靶蛋白
新陈代谢酶 基因调控蛋白 细胞支架蛋白
从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信 号蛋白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个 号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括如下各类蛋 白质： ① 转承蛋白：负责简单地将信息传给信号链的下一个组分； ② 信使蛋白：携带信号从一部分传递到另一部分； ③ 接头蛋白：连接信号蛋白； ④ 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成介导产生 信号级联反应； ⑤ 传感蛋白：负责信号不同形式的转换； ⑥ 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径； ⑦ 整合蛋白：从2条信号途径接收信号，并在向下传递之前进 行整合； ⑧ 潜在基因调控蛋白：这类蛋白在细胞表面被活化受体激活， 然后迁移到细胞核刺激基因转录。
细胞间信息传递知识点总结
细胞间信息传递知识点总结一、细胞间连接的类型细胞间连接是细胞之间进行物质交换和信息传递的桥梁，主要包括细胞间连接、细胞外基质连接和细胞与环境的连接。
1.细胞间连接细胞间连接是指细胞与相邻细胞之间直接连通的结构，主要包括紧密连接、通孔连接和黏附连接。
（1）紧密连接：紧密连接主要存在于上皮细胞和内皮细胞间，通过紧密连接带来的细胞膜之间的紧密接触，使细胞之间无缝隙连接，防止物质通过间隙进入组织内部。
（2）通孔连接：通孔连接是通过植入细胞膜中的通孔蛋白形成的，可以实现细胞之间的直接物质交换和信息传递。
（3）黏附连接：黏附连接是由黏附蛋白产生黏附连接，主要存在于心肌细胞和其他细胞之间，通过黏附连接实现细胞之间的稳定连接和物质的交换。
2.细胞外基质连接细胞外基质连接是由细胞外基质蛋白形成的，在细胞之间形成一种支撑和连接作用，主要包括胶原蛋白、纤维连接蛋白、弹性蛋白等。
3.细胞与环境的连接细胞与环境的连接是通过细胞外基质和细胞表面受体实现的，主要参与细胞的粘附、迁移、分化等过程。
二、化学信号传导的基本机制细胞间的信息传递主要通过化学信号传导来完成，包括内分泌、神经递质、细胞因子等多种信号物质的介导。
1.内分泌内分泌是指一些细胞合成的激素类物质，通过血液循环传递到远离的部位，影响相应的靶器官。
内分泌物质主要由内分泌腺分泌，包括甲状腺素、胰岛素、肾上腺素等。
2.神经递质神经递质是神经系统中用来传递信号的化学物质，主要由神经元合成，并存储在突触前端。
神经递质主要包括多巴胺、肾上腺素、乙酰胆碱等。
3.细胞因子细胞因子是一类细胞内信息传递的重要分子，可以通过自分泌和相互刺激的方式活化细胞内信号通路。
细胞因子主要包括生长因子、趋化因子、细胞凋亡因子等。
三、细胞表面受体细胞表面受体是细胞膜上的蛋白质，具有特异性的结合信号物质的能力，是细胞间信息传递的重要组成部分，主要包括离子通道受体、酪氨酸激酶受体、G蛋白偶联受体等。
1.离子通道受体离子通道受体是多种离子通道在细胞膜上的蛋白质，通过开放或关闭离子通道来影响细胞的电活动，主要包括钾离子通道、钠离子通道、钙离子通道等。
第八章细胞信号转导
◆仅在细胞内起作用 ◆能启动或调节细胞内稍晚出现的信号应答 ◆对信号的转导起到逐级放大和终止的作用
第十九页，共九十六页。
（2）分子开关：对信号转导进行精确调控
蛋白激酶 蛋白磷酸酶
激活
去活性
通过磷酸化传递信号
通过GTP结合蛋白传递信号
Fig. 细胞内信号转导过程中两类分子开关蛋白
第三节 G蛋白耦联受体介导的信号转导
由三部分组成： 7次跨膜的受体 G蛋白 效应物（酶）
第三十三页，共九十六页。
一 、G蛋白耦联受体的结构与激活
G蛋白耦联受体
第三十四页，共九十六页。
◆ G蛋白的结构与功能
G蛋白（GTP结合蛋白）：参与细胞的多种生
命活动：细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡 运输、微管组装、蛋白质合成
在该系统中，G蛋白在信号转导过程中起着分子开
关的作用，将信号从受体传递给效应物。包括 三个过程：
● G蛋白被受体激活
配体（信号分子）＋受体 受体的构型改变， 提高与G蛋白的亲和力
● G蛋白将信号向效应物转移
受体＋ G蛋白 受体－G蛋白复合物 α 亚基－GTP G蛋白活化 激活效应物 （腺苷酸环化酶）
第三十九页，共九十六页。
（一）以 cAMP为第二信使的信号通路
细胞外信号与相应受体结合，导致细胞内第二信 使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。
cAMP作为第二信使主要通过激活蛋白激酶A进行
信号放大。
第四十页，共九十六页。
★cAMP信号通路组成
受体 激活型（Rs) 抑制型（Ri)
活化型(Gs)
受体
生长 因子
类胰岛素样生长因 -1、质膜 表皮生长因子、 血小 受体 板衍生生长因子
细胞生物学第八章细胞信号转导-文档资料
受体结构域为： 位于C端激素结合位点
位于中部的DNA结合位点 转录激活结构域
● 甾类激素介导的信号通路 ●一氧化氮介导的信号通路
（A）细胞内受体蛋白作用模型; （B）几种胞内受体蛋白超家族成员
● 甾类激素介导的信号通路
激素与膜内受体
●一氧化氮介导的信号通路
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，
分子）的大分子物质，多为糖蛋白，一般至少包括两个功 能区域，与配体结合的区域和产生效应的区域 。
类型：细胞内受体（intracellular receptor）：
受胞外亲脂性信号分子激活
细胞表面受体（cell surface receptor）
受胞外亲水性信号分子激活
同一细胞具有不同受体，受多信号的调控，如心肌 细胞上有乙酰胆碱受体和肾上腺素受体 不同细胞具有相同受体，但反应各异 如心肌和分泌细胞上的乙酰胆碱受体相同
外周型：5个亚基组成（2）
通道开启：Na+ 内流，K+外流，
(二) G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体是指配体--受体复合物与靶蛋白 要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从 而将胞外信号转变成胞内信号。三聚体GTP结合调 节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称 G蛋白。由α、β、γ三个亚基组成，α亚其具有GTP 酶活性。β和γ亚基通过共价结合于膜上。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。
• 亲脂性信号分子——甾类激素(皮质醇、雌二
醇和睾酮）和甲状腺素，分子小，疏水性强， 可穿过细胞膜进入细胞，介导长时间的持续反 应，与细胞内受体结合，调节基因表达。 •气体信号分子——NO、CO、H2S等
细胞生物学中的细胞信号传递机制
细胞生物学中的细胞信号传递机制细胞信号传递机制是细胞内外信息传递的重要机制，它对于维持细胞内平衡、调节细胞生理反应和适应环境变化起着关键作用。
细胞信号传递可以通过多种方式进行，包括细胞间直接接触、细胞间物质交换、细胞外分泌因子作用等。
本文将介绍细胞信号传递的几种重要机制。
1.细胞间直接接触：细胞间直接接触是最直接、最快速的信号传递机制之一、例如，神经元之间的突触接触是指神经元之间通过突触间隙直接接触，将电信号快速传递到下一个神经元。
细胞间直接接触还参与了细胞间的粘附、交换物质和信息等。
2.细胞间物质交换：细胞间物质交换是通过细胞膜上的通道和通孔进行。
例如，细胞膜上的离子通道能够调节细胞内外离子的浓度差，从而影响细胞的兴奋性和功能；细胞膜上的受体蛋白质也能够通过物质交换来传递信号，如胰岛素受体能够识别胰岛素并参与葡萄糖的摄取。
3.细胞外分泌因子作用：细胞外分泌因子是许多细胞间通讯的重要信号分子，包括激素、生长因子、细胞因子等。
这些分子可以通过血液循环、细胞间隙或神经纤维等方式传播到其他细胞，并通过相应的受体结合后，激活一系列下游信号通路。
例如，胰岛素通过胰岛素受体结合，可以促进葡萄糖的摄取和利用，调节血糖水平。
4. G蛋白偶联受体信号传递：G蛋白偶联受体，即G protein-coupled receptors (GPCRs)，是一类重要的受体蛋白。
当受体结合到特定配体后，会激活细胞内的G蛋白，并进一步激活下游的信号传递通路。
这类受体广泛存在于生物体的各种细胞类型中，参与了许多重要的生理和病理过程，如视觉、嗅觉、味觉、免疫和神经调节。
5.酪氨酸激酶信号传递：酪氨酸激酶是一类重要的受体酶，能够通过酪氨酸激酶活性激活细胞内的信号通路。
当细胞外配体结合到酪氨酸激酶受体上，受体发生构象变化，导致其激酶活性增强，进而磷酸化下游靶蛋白，并激活相关的信号通路。
这类受体广泛存在于多种细胞类型中，如生长因子受体、细胞因子受体等。
第八章细胞信号转导
cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通过RTK 或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。
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、分化和凋亡是必须的。
（一）细胞通讯的方式：
分泌化学信号进行通讯 ：内分泌（激素）、 旁分泌（如调节发育的许多生长因子）、自分 泌（肿瘤细胞生长因子）、化学突触。 接触性依赖性的通讯：细胞间直接接触，信 号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。在胚胎发 育过程中影响组织内相邻细胞的分化命运。 通过间隙连接或胞间连丝的通讯：交换小分 子来实现代谢偶联或电偶联。
第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节 类固醇激素、视黄酸、VitD和甲状腺素的受体 在细胞核内。类固醇激素介导的信号通路 包括 两步反应阶段：
初级反应：直接活化少数特殊基因转录， 发生迅速。
次级反应：初级反应产物再活化其它基因 产生延迟的放大作用 二、一氧化氮介导的信号通路 （98Nobel Prize）
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 步骤： 1） 受体对信号分子的识别与互作；2）
信号转导（产生第二信使或活化信号蛋白）；3） 信号放大（级联反应）：影响代谢或基因表达； 4）细胞反应的终止与下调。 组成：1）受体；2）转承蛋白、信使蛋白、接头 蛋白、放大和转导蛋白、传感蛋白、分歧蛋白、 整合蛋白、潜在基因调控蛋白。
细胞通讯与信号传递
在细胞内一系列信号传递的级联反应中， 对信号通路的激活或失活起调节作用的 蛋白质分子称为分子开关(p224)。常见 的有两类：
蛋白激酶 GTP结合蛋白
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
G蛋白作为分子开关：G蛋白的活化和失活 细胞通讯与信号传递
二、信号转导系统及其特性
（一）基本组成与信号蛋白
细胞通讯与信号传递
（一）方式 1 通过分泌化学信号进行 2 细胞间接触依赖性的通讯 （contact-dependent signaling) 3 通过间隙连接或胞间连丝使细胞
质相互沟通
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
细胞分泌化学信号的作用方式
内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 通过化学突触传递神经信号
信号传递细胞通的讯与信级号传递联反应
信号转细导胞通讯的与信号一传递 般模式
（二）信号分子与受体(p220)
1.信号分子(signal molecule) 亲水性信号分子——神经递质、生长
因子、细胞因子、局部化学递质、大 多数激素，介导短暂的反应，与细胞 表面受体结合 *前列腺素为脂溶性，但不能穿过质膜， 与表面受体结合
至少包括两个功能区域：配体结合区域和
产生效应的区域。
细胞内受体
离子通道耦联受体
细胞表面受体
G蛋白耦联受体
酶连受体
细胞通讯与信号传递
三 种 类 型 的 细 胞 表 面 受 体
细胞通讯与信号传递
（2）特点 ◆结合特异性 ◆效应特异性 ◆受体交叉(receptor crossover) ◆可逆性 ◆特定的组织定位 （3）类型 （4）反应的复杂性
第八章细胞信号转导
量。
35
一氧化氮的产生
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NO很容易从制造的细胞中扩散 出来并且进入到邻近的细胞。由于NO 的半衰期很短(5-10秒钟)，所以它只 能作用于相邻细胞。NO作用的靶酶是
鸟苷环化酶，使GTP转变成cGMP。
37
一氧化氮的信号作用
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• 1998 年 R ． Furchgott 等三位美国科学家因对 NO 信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
●结构： The inactive form of protein kinase A consists of two regulatory (R) and two catalyticinds to the regulatory subunits, leading to their dissociation from the catalytic subunits. The free catalytic subunits are then enzymatically active and able to phosphorylate serine residues on their target proteins. ?
◆C端结构域:
◆中间结构域:
◆N端结构域:
32
胞内受体的结构
33
二、NO
• NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。 • 血管内皮细胞和神经细胞是 NO的生成细胞，NO的生成由 一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化，以L精
氨酸为底物，以 NADPH 作为电子供体，生成 NO 和 L 瓜氨
抑制型的GTP结合蛋白传递抑制性信号,降低腺苷酸 环化酶的活性。
◆效应物
腺苷酸环化酶C。
细胞信号传递
细胞信号传递细胞信号传递是生物体内各个细胞之间进行相互通讯和协调的重要过程。
它使得生物体能够对外界环境作出适应和反应，维持机体内稳态。
本文将介绍细胞信号传递的基本原理、信号传递途径以及相关的调控机制。
一、细胞信号传递的基本原理细胞信号传递的基本原理可以概括为“接收-转导-反应”三个步骤。
首先，细胞表面的受体接收到外界环境的信号，如激素、光、化学物质等。
接下来，受体通过与其结合的配体或分子引发信号的转导，将外界信号转化为细胞内的生化信息。
最后，通过一系列的反应，细胞产生相应的生理效应，实现对外界环境的适应。
二、信号传递途径细胞信号传递可以通过多种途径进行。
最常见的途径包括神经递质、蛋白质激酶级联和细胞间联系等。
1. 神经递质神经递质是一类通过神经元释放到神经间隙的信号分子，对于神经系统的正常功能至关重要。
当神经冲动到达终末突触时，通过钙离子通道的开启，细胞内的神经递质被释放出来，并与受体结合，触发下游的信号转导。
2. 蛋白质激酶级联蛋白质激酶级联是一种常见的信号传递途径，涉及到多个蛋白质激酶的活化和级联反应。
当受体受到外界信号的刺激后，激活了特定的蛋白质激酶，进而活化下游的蛋白质激酶。
这种级联反应可以放大信号，同时也提供了调控网络的灵活性。
3. 细胞间联系细胞间联系通过细胞表面的受体与细胞外的信号分子进行结合，触发细胞内的信号传递。
细胞间联系包括细胞外基质和邻近细胞的联系，如细胞外基质中的整合素和细胞间的锚定连接等。
三、调控机制细胞信号传递的过程中，存在着复杂的调控机制，以确保信号传递的准确性和适应性。
1. 负反馈调控负反馈调控是一种调节信号传递过程中信号强度和持续时间的机制。
当信号传递到一定程度时，被激活的信号途径会通过负反馈回路抑制自身信号传递，以防止过度激活和损害细胞的平衡状态。
2. 磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化是细胞信号传递中常见的调控方式。
通过激活或抑制特定酶的磷酸化或去磷酸化活性，细胞可以调节蛋白质的功能和信号传递的强度。
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什么信号触发胰腺腺泡细胞的 分泌颗粒释放
(胰腺消化酶分泌 )?
胰腺
小肠
第八章 细胞信号转导
前言
细胞生活在社会中
单细胞：细胞与环境 多细胞：细胞与细胞、与环境
? 细胞生存要求它们能感知环境中信号， 并对之作出反应。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。这些需求通过细胞通讯 和信号转导实现。
糖原代谢中蛋白质的可逆磷酸化 ? 1994，Gilman 和Rodbell ： G蛋白信号传导 ? 1998, Palmer ，NO的信号传导
细胞信号转导
第一节 概述 第二节 细胞内受体介导的信号转导 第三节 细胞表面受体介导的信号跨膜转导
离子通道偶联的受体介导的信号转导 G蛋白偶联受体介导的信号转导 酶连受体介导的信号转导
靶蛋白
新陈代谢酶 基因调控蛋白 细胞支架蛋白
效应
改变新 改变基 改变细胞运 陈代谢 因表达 动或形状
4个步骤：特异性、第二信使、信号放大和脱敏
信号转导装置 :信号蛋白
1. 转承蛋白-将信号传至相邻下游分子 2. 信使蛋白-将信号传至细胞内另一亚区 3. 接蛋头白-通过特定结构域偶联其上下分子 4. 放大和转导蛋白-生成大量调节性小分 子即第二信使 5. 传感蛋白-将信号转换成另一种形式 6. 分歧蛋白-接收一条线路输出至多条 7. 整合蛋白-接收多条线路并整合/输出至一条 8. 潜在基因调节蛋白-膜受体自身活化后 移入核内
如:肾上腺素、胰高血糖素，都能促进 肝糖原降解而升高血糖。
3.第二信使与分子开关
第一信使：细胞外信号分子。
第二信使(Second massenger) ：第一信使与受体作用 后在细胞内最早产生的信号分子。包括cAMP、Ca2+ 、 cGMP、 三磷酸肌醇(IP3)、二酰基甘油(DAG) 等。 功能:启动和协助细胞内信号的逐级放大。
分子开关(Molecular switches)
磷酸化和去磷酸化
GTP 和GDP 的交替结合
蛋白激酶
GEF⊕→
蛋白磷酸酶
←--GAP ←--RGS
⊥--GDI
Fig. 细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
二、信号转导系统及其特征
(一)信号转导系统的基本组成与信号蛋白 信号分子
信号接收装置
信号转导装置
第四节 信号的整合与控制
第一节 概述
一、细胞通讯 （一）细胞通讯的方式 （二）信号分子与受体
二、信号转导系统及其特征 （一）信号转导系统及其特征 （二）细胞内信号蛋白的相互作用
一、细胞通讯 （cell communication) ）
概念
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，然后通过细胞信号转导产生胞内一 系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过 程。
2.受体 receptor
性质
离子通道耦联的受体
两种类型：细胞内受体、细胞表面受体 G蛋白耦联的受体
酶连受体
两个功能区域：配体结合区、效应区
受体的特征：①高度的亲和力；②饱和性；③特异性。
有时相同的信号可产生不同的效应
如:Ach 可引起骨骼肌收缩、降低心肌 收缩频率，引起唾腺细胞分泌。
有时不同信号产生相同的效应
互沟通，通过交换小分子 来实现代谢偶联 或电偶联
1、细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯
细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为 信号分子作用于靶细胞，调节其功能， 可分为4类。
? 内分泌（endocrine ）：
内分泌细胞分泌激素随 血液循环 输至全身，作用于靶细胞。特点：① 低浓度10-8-10-12M ，②全身性，③长时效。
细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的
刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的 过程。
细胞间识别、联络和相互作用的过程 细胞如何处理外来信息的过程
（一）细胞通讯的方式
1、细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯 2、细胞间接触性依赖的通讯 3、细胞间形成间隙连接或胞间连丝使细胞质相
旁分泌 内分泌化学突触 自分泌源自2、细胞间 接触性依赖的通讯
即细胞识别（ cell recognition ）：指细胞间 直接接触 ， 通过与质膜结合的信号分子影响其它细胞。
如：精子和卵子之间的识别， T与B 淋巴细胞间的识别。
胚胎上皮细胞
细胞 抑制
周边细胞
神经元 非神经元状态细胞
3、细胞间形成间隙连接或胞间连丝使细胞质相互沟通， 通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联
亲水性信号分子（转换机制）： 神经递质、生长因子、 局部
化学递质、大多数肽类激素…
气体性信号分子： 一氧化氮（ NO ）…
2.受体receptor
概念
一种能够识别和选择性 结合某种配体（信号分子） 的大分子，多为糖蛋白，当与配体结合后，通过 信号 转导 作用将 胞外信号 转换为 胞内化学或物理的信号， 以启动一系列过程，最终表现为 生物学效应。
连丝微管
（二）细胞的信号分子与受体
信号1.接细收胞装的置信: 入号室分线子座(电信号) -膜受体
信号转导装置: 座机
-转导蛋白(分子开关)
信号2.传受出体装re置c:e听pt筒or(声音) -第二信使
3.第二信使与分子开关
1.细胞的信号分子
信号分子:是细胞的信息载体，包括化学信号和物理信号
亲脂性信号分子（直接进入 Cell ）：甾类激素、甲状腺素…
细胞对信号的反应 :
物理性－光、温度、压力、辐射等 化学性－激素、生长因子、细胞因子、 神经递质、气体等
1.细胞质：蛋白质活性改变
2.细胞核： 基因表达改变转录出新的或更多的蛋白质
上世纪90年代以来信号转导研究领域 获诺贝尔奖的科学家
? 1991，Nelzer 和sokmann ：离子通道 ? 1992，Krebs 和Fisher ：
? 旁分泌（paracrine ）：
信号分子通过扩散作用于 邻近的细胞。包括：①各类细胞因子（如表 皮生长因子）；②气体信号分子（如： NO）。
? 自分泌（autocrine ）：
信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。
? 通过化学突触传递神经信号：
神经递质经突触作用于特定的靶细胞。 神经元受刺激→动作电位→神经末梢→Ca2+通道打开→突触前产生化学 信号→突触后膜→电信号