理学第八章细胞间信号传递

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
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
（一源自文库细胞通讯的方式
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
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。
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
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
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。
? 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
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。
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
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 ：
“饥肠辘辘”“狼吞虎咽” 生理学问题 :
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。
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。
旁分泌 内分泌
化学突触 自分泌
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