《人体解剖生理学》第三章 细胞基本功能上海海洋大学吴文惠教授

位于细胞膜、 具有特异地 识别和结合 外来化学信 号物质的功 能蛋白质
2.G protein (GTP binding protein)
位于受体与 效应器之间
配体与 受体结合
受体构象改变与 G蛋白α亚单位结合
α亚单位与效应器分子分离 与βγ亚单位结合
等待新信号 G蛋白的工作原理
α亚单位与βγ亚单位分离 与GTP结合成为激发状态 效应器分子被激活 α亚单位水解GTP成GDP
（2）Gi：细胞表面受体同Gi（inhibitory adenylate cyclase g protein,Gi） 偶联则产生与Gs相反的生物学效应。
（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同视觉有关。
（4）Go：可以产生百日咳杆菌毒不导致的一系列效应。
（5）Gq：同PLC偶联，在磷脂酰肌醇代谢途径信号传递过程中发挥重要 作用。
Ligand
receptor Gs AC
PDE
ATP
cAM P
PKA
5’-AMP 蛋白激酶A
7. IP3-Ca2+ /DG-PKC pathway
Ligan d
recepto r
Gq PLC
PIP2
IP3
DG
PK
C
IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道， 使胞内Ca2+浓度升高。激活各类依赖钙离子的蛋白。用 Ca2+载体离子霉素（ionomycin）处理细胞会产生类似 的结果。
细胞外信号分子称first messenger, 细胞内 的信号分子则称为second messenger。
环磷酸腺苷(cAMP) 环磷酸鸟苷(cGMP) 三磷酸肌醇 （IP3） 二酰甘油 ( DG) Ca2+
3'-5'-cyclic adenosine monophosphate
3'-5'-cyclic guanosine monophosphate
G蛋白的种类已多达40余种，大多数存在于细胞膜上，由α、β、γ三个不 同亚单位构成，总分子量为100kDa左右。
目前研究发现，趋化因子受体家族（chemokine receptor family）以及一 些神经递质受体都属于G蛋白偶联的7次跨膜受体的超家族。
种类 （1）Gs：细胞表面受体与Gs（stimulating adenylate cyclase g protein,Gs）偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活 cAMP依赖的蛋白激酶。
第三章 细胞的生物电现象
第一节 细胞的跨膜信号转导 第二节 细胞的生物电现象与兴奋性 第三节 骨骼肌的收缩
第一节 细胞表面受体介导的信号跨膜转导 ❖ 离子通道偶联的受体 ❖ G-蛋白偶联的受体 ❖ 与酶偶联的受体
一、细胞跨膜信号转导的概念
❖ 信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 ❖ 人体内的信号: 存在于细胞外液中含有信
inositol triphosphate
5. Protein kinase
❖ 分类： 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶
❖ 另一分类： cAMP-dependent protein kinase, PKA Calcium-dependent protein kinase, PKC
6.cAMP-PKA pathway
（6）小G蛋白：近年来研究发现小G蛋白，特别是一些原癌基因表达产物 具有广泛的调节功能。Ras蛋白主要参与细胞增殖和信号转导；Rho蛋白对 细胞骨架网络的构成发挥调节作用；Rab蛋白则参与调控细胞内膜交通 （membrane traffic）。此外，Rho和Rab亚家庭可能分别参与淋巴细胞极 化（polarization）和抗原的提呈。某些信号蛋白通过SH-3功能区将酪氨酸 激酶途径同一些由小G蛋白所控制的途径连接起来，如Rho（与Ras有30% 同源性）调节胞浆中微丝上肌动蛋白的聚合或解离，从而影响细胞形态。 这一事实解释了某些含有SH-3的蛋白同细胞骨架某些成份相关联或调节它 们的功能。
DG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C， PKC可以使蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同 的细胞产生不同的反应，如细胞分泌、肌肉收缩、细胞 增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯（phorbol ester）模拟。
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，这一信号系统又称为“双 信使系统”（double messenger system）
❖ 磷脂酶A Phospholipase A, PLA ❖ 鸟苷酸环化酶 Guanylate cyclase, GC ❖ 磷酸二酯酶 phosphodiesterase, PDE
息内容的化学物质, 或机械的、电的、电 磁波等刺激
信号的类型
❖ 化学信号 激素, 递质, 细胞因子
❖ 机械信号 声音
❖ 电磁信号 光
❖ 电信号
电流
跨膜信号转导 (transmembrane tranduction)
外界信号 细胞膜表面
一种或几
种膜蛋白分子构象改变 胞内信号分子
变化
引起相应的效应
二、细胞跨膜信号转导的方式
效应器分子的作用 1 作用于特定特定的底物产生特殊的分子（二次信使） 2 产生的特殊分子将细胞膜上的信号传递到胞内 3 影响各种胞内蛋白激酶的活性 4 促进或抑制功能蛋白质的磷酸化，实现对细胞功能的调节。
4.二次信使second messenger
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。
关键点：
α亚单位具有ATP酶的活性，并有与GTP/GDT结合 的位点，是发挥功能的重要部分。
α亚单位与GDP or GTP结合而具有失活或激活两种 形式，这取决于G蛋白是否与受体结合。
α亚单位在信号转导过程中发挥重要的wk.baidu.com子开关作 用。
3.G protein 效应器分子: ❖ 腺苷酸环化酶Adenylate cyclase, AC ❖ 磷脂酶C Phospholipase C, PLC
✓ G蛋白耦联受体介导信号转导 ✓ 酶耦联受体介导的信号转导 ✓ 离子通道介导的信号转导
三、G蛋白耦联受体介导的 信号转导
（signal transduction mediated by G protein-linked receptor)
G蛋白是鸟苷酸结 合蛋白的简称
1. G protein- linked receptor