《细胞的跨膜信号转导》
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。
《细胞的基本功能》第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 阴离子通道(如GABA通道)则多带正电 荷。
二、G蛋白偶联受体介导的信号转导
（一） G蛋白偶联受体 • 有七个跨膜区段形成的多肽链组成 • 3个胞外环、3个胞内环—氨基酸残基
• 受体与配体选择性识别、结合→受体蛋白 构型改变→激活 G蛋白→将信号依次传至 下游的信号分子
三、核受体（细胞内受体）
• 存在于胞浆或核内的一类特异蛋白质 • 分类：
类固醇激素受体：肾上腺皮质激素、性激素受 体家族
甲状腺激素受体家族 维生素D受体家族 受体活化：指核受体由无转录活性→能与靶基因 结合，并启动转录的过程 核受体活化是配体依赖性的，并受磷酸化修饰
第三节 细胞的跨膜电变化
人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在 电活动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。 细胞生物电现象是普遍存在的（心电图、脑 电图、肌电图及视网膜电图等）。
IP3触发钙库释放Ca2+，激活钙结合蛋白（钙 调蛋白CaM）
பைடு நூலகம்
三、酶偶联受体介导 的信号转导
受体本身具有酶的活性， 又称受体酪氨酸激酶。
生长因子
与受体酪氨酸激酶结合 膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
特点：①信号转导与G蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
活鸟苷酸环化酶，提高细胞内cGMP水 平 • 一氧化氮（NO)可激活鸟苷酸环化酶 • cGMP作用方式： • --可以直接作用于离子通道 • --通过cGMP-依赖性蛋白激酶介导
3、受体- G蛋白-磷脂酰肌醇（IP3,DG)信号 通路
磷脂酶介导的膜磷脂代谢
细胞的跨膜信号转导
细胞的跨膜信号转导1、跨膜信号转导或跨膜信号传递的共性各种外界信号（物理、生物、化学等信号）↓膜蛋白构型变化↓信号传递到膜内↓靶细胞功能变化（如电变化）2、跨膜信号转导的方式有3种：①离子通道介导②G蛋白耦联介导③酶耦联受体介导3、受体定义：能与激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并引起其功能的改变的生物大分子分类：部位——胞膜、胞浆、胞核受体配基——胆碱能、肾上腺素能、多巴胺能受体结构——离子通道、G蛋白、酶、转录调控受体特征: ①高度特异性②饱和性③竞争抑制④亲和力⑤可逆性⑥高效性功能：①识别与结合②传递信息一、由离子通道介导的跨膜信号传导（一）、化学门控通道——配体门控通道定义：当膜外特定的化学信号（配体）与膜上的受体结合后通道就开放，因而称为化学门控通道或配体门控通道，也称为通道型受体分布：神经元突触后膜，肌细胞终板膜受体—化学信号结合位点-促离子型受体转到途径：化学信号膜通道蛋白↘↙通道蛋白变构↓通道开放↓离子异化扩散↓完成跨膜信号传导↓产生效应（二）、电压门控通道分布在除突触后膜和终板膜以外的细胞膜（三）、机械门控通道定义：感受机械刺激引发细胞功能改变的通道结构二、由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导1、G蛋白耦联受体是一种与细胞内侧G蛋白的激活有关的独立受体蛋白质分子2、G蛋白是鸟苷酸结合蛋白：G蛋白未被激活时，他与一个分子的GDP结合，G蛋白的激活很短暂3、G蛋白效应器，：催化生成第二信使的酶和离子通道4、蛋白激酶：丝氨酸∕苏氨酸激酶可是底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，包括：蛋白激酶A、蛋白激酶G、蛋白激酶C5、几条主要跨膜信号转导途径①受体-G蛋白-AC信号转导途径Gs A TP→cAMP↑﹢↗↘﹢﹢↗↘配体＋受体AC PKA﹢↘↗﹣﹣↘↗Gi ATP→cAMP↑②受体-G蛋白-PLC信号转导途径IP3+IP3受体→内质网或肌浆网释放Ga+PLC ↗PIL2→→→Gi﹨Gp ↘DG→→受体。
细胞的跨膜信号转导
细胞内信使
cAMP↑ cAMPຫໍສະໝຸດ Ca2+、IP3、DAG↑ cGMP↓
靶分子
PKA活性↑ PKA活性↓ PKC活化↑ Na+通道关闭
G蛋白的种类很多，每一类还有许多亚型
不同的G蛋白可激活不同的酶，产生不同的信使分子
（一）参与转导的信号分子
3．G 蛋白效应器（G protein effector）
（一）参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体 2. G蛋白（鸟苷酸结合蛋白） 3. G 蛋白效应器 4. 第二信使
（一）参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体：与配体结合后，通过构象变化结合 并激活G蛋白。
通过G蛋白发挥作用→称为G蛋白偶联受体； 不具备通道结构，无酶活性； 种类繁多，每种受体都由一条包含7次跨膜α螺旋
旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine)
化学突触(chemical synapse)
③ 间隙连接：如电突触、闰盘
④ 外泌体(exosomes )：
跨膜信号转导的基本过程
三个阶段：
胞外信 号的识别
胞内信 号转换和
放大
胞内效 应产生
构成信号转导系统的要素
❖ 受体：是一类存在于靶细胞膜上或胞内可识别并结合外
(1)主要是指催化生成（或分解）第二信使的酶
① 腺苷酸环化酶（adenylate cyclase, AC），作用是 催化细胞内的ATP生成第二信使cAMP;
② 磷脂酶C（phospholipas C, PLC），可催化细胞 膜上的磷脂酰肌醇生成第二信使DG和IP3；
③ 磷酸二酯酶（phosphodiesterase, PDE），可以水 解胞内的第二信使cGMP；
细胞的信号转导
• 由膜上的腺苷酸环化酶（AC）环化胞浆内 • ATP形成cAMP。 • cAMP是最早确定的第二信使。 正常情况下，cAMP的生成与分解保持平衡，使 胞浆内cAMP浓度保持在10-7M以下。当配体与受体 结合后，1个AC可生成许多cAMP，使cAMP的水平 在几秒钟内增高20倍以上。
• • • • • • •
3. PLA 2 –AA信号转导系统 花生四烯酸（ AA）是通过磷脂酶水解膜磷脂释放的不饱
和脂肪酸。 1）PLA2的激活机制 ：
许多细胞外信号（如肾上腺素能激动剂、缓激肽、凝血
酶等）都可激活PLA2，有些PLA2通过G蛋白激活；有些 PLA2被PLC激活，PLC通过增加胞内Ca2+、或激活PKC间 接激活PLA2。细胞外信号刺激PLA2途径直接在sn-2位置 脱酯释放AA，是生成AA的重要途径，也是细胞调控AA生
期使用激动剂和拮抗剂的药理或病理情况下，将之除去后受体 数量和反应性均可恢复。
（2）根据调节的种类，分为
1）受体的数目与结合容量：促使受体数目或结合
容量增加的调节称为上调。反之称为下调。
2）反应性：在内环境影响下，受体反应性会产生增
敏、失敏等现象。 增敏：细胞在某种因素的作用下，受体与配体结合的
敏感性增加。如甲状腺素可增加细胞对儿茶酚胺、TSH、
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 跨膜信号转导 • （transmembrane signal transduction）
（一）细胞信号转导
1. 细胞信号转导的概念
不同形式的外界信号作用于细胞时，通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程，而是作用于细胞膜表面（少数类固 醇激素和甲状腺激素除外）通过引起膜结构中一种或数种 特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以新
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）。
细胞的跨膜信号转导功能
静息电位（resting potential，RP）是指细胞在静 息状态下（未受刺激）存在于细胞膜两侧的电位差。
生 理 学
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生 理 学
细胞的跨膜信号转 导功能
细胞的跨膜信号转导功能
机体各种器官、组织和细胞的活动是相互联系的， 通过神经和体液调节成为一个有机整体，并与环境相适 应。因此，细胞之间必须存在传递信息的信号交流机 制，保证机体功能活动的完整性和统一性。能在细胞间 传递信息，并能与受体发生特异性结合的信号物质称为 配体（ligand），如神经递质、激素、细胞因子等。
细胞的跨膜信号转导功能
三、 酶耦联型受体介导的信号转导
酶耦联型受体（enzyme-linked receptor）是 存在于细胞膜上的一些蛋白质，它们既有受体的作 用，又有酶的活性，或能激活与之相连的酶，从而 能够完成信号的转导。其中，较重要的有酪氨酸激 酶受体、鸟苷酸环化酶受体和酪氨酸激酶结合型受 体三种类型。
细胞的跨膜信号转导功能
1.酪氨酸激酶受体
酪氨酸激酶受体的配 体结合位点位于细胞 外侧，而伸入细胞质 的一侧具有酪氨酸激 酶活性。
鸟苷酸环化酶受体 的配体结合位点位 于细胞外侧，而胞 质的一侧则具有鸟 苷酸环化酶活性。
酪氨酸激酶结合型受 体本身没有蛋白激酶 活性，但其与细胞外 配体结合后，引起细 胞内效应。
细胞的跨膜信号转导功能
一、 G蛋白耦联受体介导的信号转导
图 1-8 G 蛋白耦联受体介导的信号转导示意图
细胞的跨膜信号转导功能
二、 离子通道型受体介导的信号转导
离子通道型受体是一种同时具有受体和离子通道 两种功能的蛋白质，通常是指化学门控通道。通道 的开放（或关闭）不仅涉及离子的跨膜转运，还可 以实现化学信号的跨膜转导，因而这一信号转导途 径称为离子通道型受体介导的信号转导。
细胞的基本功能—细胞的跨膜信号转导功能(正常人体机能课件)
2.酪氨酸激酶受体
• 酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor,TKP）也称受体酪氨 酸激酶（receptor tyrosine kinase），是指受体分子的膜内侧部 分本身具有酪氨酸激酶活动的受体。
• 酪氨酸激酶受体的膜外侧部分可与胰岛素、各类生长因子等 信号分子结合，进而激活膜内侧部分的酪氨酸激酶，酪氨酸 激酶使细胞产生一系列生物化学反应，从而使细胞产生生理 效应，实现细胞信号转导。此过程不需要G 蛋白参加，没有 第二信使产生及细胞内蛋白激酶的激活。
GTP GDP
GTP
ATP cAMP
GDP GTP
5`AMP PDE
细胞内
生理效应
PKA ATP ADP
蛋白质 P
离子通道介导的跨膜信号转导
01
02
跨膜信号转导 离子通道介导的跨 膜信号转导
03
化学门控通道
1.跨膜信号转导
各种形式的信号物质作用于细胞时，大多数信号物质如神经递质、含氮激素、细胞因 子等本身并不能进入细胞内，而是与细胞膜上相应的受体结合后，通过膜的信号转导 系统，将细胞外物质所携带的信息传递到细胞内，从而引起细胞的相应功能活动的改 变，这一过程称为跨膜信号转导。
G蛋白介导的跨膜信号转导
01
G蛋白耦联受体
02
受体-G蛋白-AC途径
1.G蛋白耦联受体
• G蛋白耦联受体：G 蛋白耦联受 体也称为促代谢型受体，这类受 体与信号分子结合后通过G 蛋白 即激活GTP结合蛋白，发挥生物 学效应。
2.受体-G蛋白-AC途径
• G 蛋白耦联受体与信号分子结合后，通过激活细胞膜上的G蛋白进而激活G 蛋白效应器酶 （如腺苷酸环化酶），G蛋白效应器酶再进一步催化某些物质（如ATP、PIP２）生成具有生 物活性的小分子信号物质即第二信使（如cAMP、IP３、DG等），第二信使再通过结合蛋白 激酶或离子通道而发挥生物学效应，最终完成细胞跨膜信号转导过程。
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
细胞的跨膜信号转导
第一节 细胞膜的生理 第二节 生物电现象和兴奋性 第三节 细胞间信号传递与转导 第四节 肌细胞的收缩功能
第三节 细胞间信号传递与转导
细胞间通讯方式： 1、化学信号传递 2、接触依赖性通讯 3、缝隙连接
一、细胞的信号分子与受体
1、受体 概念：一种能够识别和选择性结合信号分子
受体-G蛋白-离子通道
3、生物学效应： 蛋白功能变化
4）第二信使 受体-G蛋白-磷脂酶C（PLC）
一、细胞的信号分子与受体
受体-G蛋白-腺苷酸环化酶（AC）
3）G蛋白效应器
（四）整合蛋白介导的信号转导
第四节 肌细胞的收缩功能
酶耦联受体
阴离子通道：GABAA受体
连接子（connexin）
2、G蛋白耦联受体信号转导途径
（配体）并引起特定生物效应的大分子。 分类： 离子通道耦联受体 G蛋白耦联受体 酶耦联受体 核受体
2、配体 概念：能与受体特异性结合的化学信号分子 分类：亲脂性分子 亲水性分子---第二信使学说
3、跨膜信号转导的基本过程
1、膜的信号转换：形成第二信使 2、胞内信号传递：第二信使促发的级联反应 3、生物学效应： 蛋白功能变化
基因转录变化
二、跨膜信号转导
（一）离子通道耦联受体介导的信号转导 阳离子通道:nAch、谷氨酸受体 阴离子通道：GABAA受体 细胞器：IP3受体
靶蛋白
磷酸化
核受体
（二）G蛋白耦联受体介导的信号转导 核受体
连接子（connexin） 基因转录变化
（四）整合蛋白介导的信号转导
1、信号通路中的信号分子 1、膜的信号转换：形成第二信使
• 受体-G蛋白-腺苷酸环化酶（AC） • 受体-G蛋白-磷脂酶C（PLC） • 受体-G蛋白-离子通道
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。
第 二 章 细胞的基本功能1-3
细 胞 的 生 物 电 现 象
一、细胞膜的被动电学特性
膜的被动电学特性：细胞膜作为一个静态 的电学元件时所表现的电学特性； 包括静息状态下膜的电容、电阻以及它们 所决定的膜电流、膜电位的变化特征。
细 胞 的 生 物 电 现 象
（一）膜电容：
细胞膜具有显著的电容特性，且膜电
容较大；当膜上的离子通道开放而引起带
细 胞 的 跨 膜 信 号 转 导 功 能
配体：能与受体发生特异性结合的活性 物质（ligand）
分类
生物胺类激素：肾上腺素、去甲肾上腺 素、组胺、5－羟色胺 肽类激素：缓激肽、黄体生成素、甲状 腺激素 气味分子、光量子
细 胞 的 跨 膜 信 号 转 导 功 能
1.受体-G蛋白-AC（腺苷酸环化酶）途径 Gs家族G蛋白→激活腺苷酸环化酶（AC） →催化ATP→cAMP Gi家族G蛋白→抑制AC→降低cAMP
效 应
(只能引起局部反应)
终板电位 突触后电位
某些嗅、味觉感受细胞的膜中
感受器电位
细 胞 的 跨 膜 信 号 转 导 功 能
研 究
始于： 运动神经
（神经冲动）
乙酰胆碱
（ACh）
骨骼肌兴奋
（终板膜） N-受体
终板电位
通道蛋白质
化学本质 分子结构
N-型乙酰胆碱门控通道蛋白质 （化学门控通道） 烟碱
分子量为290KD的五聚体蛋白质(2)
细 胞 的 跨 膜 电 变 化
作 用 通过生成或分解第二信使，实现细 胞外信号向细胞内转导；
细 胞 的 跨 膜 信 号 转 导 功 能
4. 第二信使: 是指激素、递质、细胞
因子等信号分子（第一信使）作用于细胞 膜后产生的细胞内信号分子，能把细胞外 信号分子携带的信息转入胞内。 如:
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7
2) G蛋白(鸟苷酸结合蛋白 G protein) (1)结构：异源三聚体(β )G蛋白 (20多种)
（2）分类: Gs Gi
+ 效应器酶 AC AC
Gq G12
+ PLC
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3) G蛋白效应器( protein effector)
指催化生成(或分解)第二信使的酶或/和离子通道.
包括: 腺苷酸环化酶 adenylate cycladse, AC 磷脂酶C phospholipase C, PLC 磷脂酶A2 phospholipase A2, PLA2 鸟苷酸环化酶 guanylyl cyclase, GC 磷酸二酯酶 phosphodiesterase, PDE
作用：催化生成或分解第二信使
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4) 第二信使 Second messenger
概念：细胞膜外的信号分子作用于细胞膜后产生 的细胞内信号分子
环一磷酸腺苷, cAMP 三磷酸肌醇, IP3 二酰甘油, DG 环一磷酸鸟苷, cGMP Ca2+ 等. 作用: 进一步调节蛋白激酶和离子通道.
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5) 第二信使的靶蛋白：各种蛋白和离子通道 蛋白激酶 protein kinase(PK)
12
配体 + R + Gs + AC +Gi - + ATP -- cAMP PKA +
心肌Ca2+通道 肝磷酸化酶K 磷酸化
特定蛋白磷酸化 Ca2+通道开放
胃粘膜壁细胞
心肌收缩力增强 肝糖元分解
胃酸分泌
13
（2） 受体-G蛋白-PLC途径
配体 + R + Gq + PLC
IP3 二磷酸磷脂酰肌醇 DG
按激活途径分为两类
① protein kinase A (PKA) (cAMP-dependent PK ) ② protein kinase C (PKC) (Ca2+- dependent PK )
激活过程: PK 底物蛋白 磷酸化级联反应
11
2. G蛋白偶联受体信号转导的主要通路
(1) 受体-G蛋白-AC途 径
激素 化学信号 神经递质或调质
细胞因子 电刺激
非化学信号 机械刺激 电磁波
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化学信号分类 (1)脂溶性分子 类固醇H,甲状腺H,Vit D… 可与胞内受体结合信号转导 (2)水溶性分子 递质,含氮H,细胞因子… 与膜受体结合信号转导
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❖ 二、跨膜信号转导的途径: （一）G蛋白偶联受体介导的信号转导 1.参与的信号分子
7）电压门控通道的种类:钠、钾、钙、氯通道型
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(3) 机械门控通道（mechanically-gated channel) 膜的局部变形或牵引内耳毛细胞激活 膜中的机械门控通道感受器电位
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毛 细 胞 离 子 通 道 及 其 作 用 示 意 图
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三. 酶偶联受体介导的信号转导 1.酪胺酸激酶的受体
Tyrosine kinase receptor(TKR)
1)能激活TKR的物质: 大部分生长因子(GF)和部分肽类激素
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2)作用途径:
肽类激素和有关细胞因子+酪氨酸激酶受体结合 激活膜内肽段的蛋白激酶活性酪氨酸残基 磷酸化多种细胞内信号分子相互作用转录 因子磷酸化细胞生长、增殖
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3)特点： 酪氨酸激酶既有受体作用，又具有蛋白 激酶活性，膜外肽链是受体部分，可同相 应化学信号结合，膜内肽段是蛋白激酶。 无G蛋白参与，无第二信使产生，无胞 浆中蛋白激酶的激活
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6）作用结果：使所在膜产生终板电位（终板 膜）；突触后电位；感受器电位 7）特点：所在膜产生的电位是局部电反应 (2)电压门控通道(voltage-gated channel)
1)部位:Ｎ轴突和肌细胞膜的表面膜中 2)开闭: 通道开闭取决于膜两侧的跨膜电位改变
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3)分子结构
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4） 特点：-螺旋段自身带电，膜的跨膜电位 改变时发生位移 5）作用途径 跨膜电位改变带电的-螺旋段位移通道结构 开放钠内流膜细胞膜电位改变动作电位 6）作用结果：使所在膜产生动作电位（神 经、M）；自律性兴奋（心肌）
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2. 鸟苷酸环化酶的受体
作用途径: 心房钠尿肽+鸟苷酸环化酶受体结合激活 膜内肽段的鸟苷酸环化酶 生成cGMP 激活蛋白激酶G 底物蛋白磷酸化各种 细胞内功能的改变生理效应.
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小结
1.跨膜信号转导指携带生物信息的信号分子与细 胞膜(或胞内)受体结合后,引发并产生一系列信 号分子的信息传递级联反应, 从而使细胞改变 或发动其生理生化活动的过程。 2. 信号转导的方式有 ① G蛋白偶联受体介导 ② 离子通道介导 ③ 酶偶联受体介导 3. G蛋白偶联受体介导的信号转导有三种途径： ①受体-G蛋白-AC途径 ②受体-G蛋白-PLC途径 ③ G蛋白离子通道途径 4. 通道蛋白质分为三种：化学门控通道、电压门 控通道、机械门控通道
第二节 细胞的信号转导
一、 跨膜信号转导 ( Transmembrane signal transduction)
1.概念：携带生物信息的信号分子(如递质,H, 细胞因子等)与细胞膜(或胞内)受体结合后,引 发并产生一系列信号分子的信息传递级联反应, 从而使细胞改变或发动其生理生化活动的过程。
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2.外来信号分子: (1).分类
(PIP2)
内质网或肌浆网
Ca2+ 释放
+
Ca2++CaM(复合物)
PKC
CaM K
+
底物蛋白磷酸化
底物蛋白磷酸化 生理效应
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（3）G蛋白离子通道途径： 气味 嗅感受器 激活G蛋白 激活AC cAMP ↑ 激活钠通道 感受器电位 3.作用特点：效应慢、反应灵敏、作用广泛 4. 通过G蛋白偶联受体介导的信号转导的化学物质 激素、神经递质（氨基酸类、神经肽类）、光刺激、 味刺激
（二）.离子通道介导的信号转导 1. 化学门控通道(chemically-gated channel) 1)分布：肌细胞终板膜和神经细胞突触后膜上 2)开闭:取决于膜两侧特定的化学信号
配体（ligand）：指能与受体结构或受体 分子特异结合的化学信号
3) 分子结构
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4) 作用途径 ACh与2个亚单位结合梅花状通道开放钠大 量内流、钾少量外流靶细胞膜去极化至0mV， 终板电位 5 ) 通过化学门控通道完成信号转导的物质 神经-肌接头处的Ａch;氨基酸类递质
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1) G蛋白耦联受体( protein-linked receptor)
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概念：细胞膜上能与某些化学物质发生特异结合， 将胞外信号转换为胞内信号，并诱发生物效应的 带糖链的跨膜蛋白质分子。 称7次跨膜受体seven-spanning receptor
已克隆1000多种 包括肾上腺素能受体（ 受体β受体）、Ach受体、 多数肽类受体