细胞信号转导的分子机制 ppt课件
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细胞信号转导PPT课件
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一般将细胞外信号分子称为“第一信使”，第一信使与受 体作用后在细胞内产生的信号分子称为第二信使。
胞外物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面 受体导致胞内产生第二信使，从而激发一系列生化反应， 最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用 终止。
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亲脂性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素，它们可以穿过细胞膜 进入细胞，与细胞质或细胞核中的受体结合，调节基因表达。
亲水性信号分子：包括神经递质、生长因子和大多数激素，它们不能 穿过细胞质膜，只能通过与靶细胞膜表面受体结合，再经过信号转导 机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或磷酸蛋白酶的活性， 引起细胞的应答反应。
气体性信号分子(NO) ：是迄今为止发现的第一个气体信号分子，它 能直接进入细胞直接激活效应酶，是近年来出现的“明星分子”。
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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。当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信 号转换为胞内物理或化学的信号，以启动一系过程，最终 表现出生物学效应。
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此类受体是细胞表面受体中最大家族，普遍存在于各类 真核细胞表面。其信号的传递需要依赖于G蛋白的活性。
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此类受体包括两种类型：一是受体胞内结构域具有潜在酶 活力，另一类是受体本身不具酶活性，通过其胞内区与酶 相联系。
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山东师范大学生命科学学院
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细胞信号转导的分子机制ppt课件
FB, FN, VN vWF,
(CD41/CD61) TSP
VNR (CD51/CD61)
VN, FB vWF, TSP
Platelet
.
33
A.整合素的活化
生长因子、细胞因子等胞外信号启动的细胞 信号转导通路，能激活细胞内酪氨酸蛋白激酶， 使整合素胞内区的酪氨酸残基磷酸化，促进其与 细胞内骨架蛋白的连接，导致整合素的聚集，从 而提高整合素与配体结合的亲和力，增强其粘附 力，该过程被称之为整合素的活化。
•
细胞粘附分子是一大类膜蛋白，介导细胞之间以及
细胞与细胞外基质以及某些血浆蛋白间的识别与结合，
并在细胞的增殖、分化、移行；细胞的信号转导；免疫
调节；炎症反应；血栓形成；损伤修复；病毒和原虫感
染；肿瘤转移等生理和病理生理过程中发挥重要作用 。
.
6
.
7
粘附分子的结构、分类
• 绝大多数粘附分子是存在于膜上的整合糖蛋白，由较长 的细胞外区、跨膜区和较短的细胞内区组成。
transient
N-cadherin
19
based
.
20
.
21
22
Motility
.
Wnt Frz II
APC
Dsh
Axin
Gsk3b
P
E-Cadherin b-catenin
a-catenin
Ca 2+
P
p120
actin filaments
Tcf/Lef
.
Extracellular Space
Name
Ligands
Distribution
LFA-1
αLβ2
(CD11a/CD18)
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
第十二章细胞信号转导ppt课件
➢ 激素(hormone)：内分泌细胞分泌 特点：低浓度、长距离、长时效、全身性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
➢ 神经递质：神经突触释放 特点：短距离、短时间
➢ 局部介质：各种细胞 旁分泌(paracrine)或自分泌(autocrine) 的生长因子、细胞因子、NO 特点：短距离、长时效
细胞内信号分子：传导方式
a. 2 b. 5 c. 4 d. 3
9、生长因子是细胞内的(
)。
a. 营养物质
b. 能源物质
c. 结构物质
d. 信息分子
比较题
1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸／苏氨酸蛋白激 酶
2、磷脂酶C和蛋白激酶C
cAMP作用的靶分子
cAMP-PKA通路调节基因转录
cAMP信号传递模型
钙信号的消除
两种鸟 苷酸环 化酶： mGC、
(3)丝\苏氨酸激酶
通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝\苏氨酸残 基磷酸化。 包括：蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)、PKB、PKC、 PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogenactivated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。
信号转导与信号传导(cell signalling)
➢ 信号转导强调信号的转换, 胞外信号转换为胞内信 号，包括即信号的识别与转换。
➢ 信号传导强调信号的传递，包括信号的产生、分泌 与传递
细胞通讯(cell communication)：
细胞与细胞之间的信息交流
细胞通讯的几种方式
1.信号分子 2.细胞接触 或连接 3.细胞外基质
A 与配体有高度亲和力和特异性 B 受体与配体的结合有可逆性 C 受体与配体的结合有一定的数量限度 （饱 和性） D 立体构型决定受体的特异性 E 磷酸化与去磷酸化调节受体的活性
细胞信号转导
（二）上游分子变构激活下游分子而发挥作用
1. 配体结合并激活受体---脂溶性激素与受体结 合，DNA结合部位暴露
2.酶分子共价修饰变构激活下游分子---丝氨酸、 苏氨酸磷酸化，构象改变，信号转导；
3. 上游小分子激活下游分子---cAMP-P4.K上A 游蛋白质分子激活下游蛋白质分子—上游 分子激活后形成或暴露相互作用部分，或共价 修饰后产生特定结合位点
磷酸基团的受体
丝氨酸/苏氨酸羟基 酪氨酸的酚羟基 咪唑环，胍基，ε-氨基 巯基 酰基
❖ 蛋白质酪氨酸激酶（Protein Tyrosine kinase，PTK） 催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化。
• 受体型PTK：胞内部分含有PTK的催化结构域； •非受体型PTK ：主要作用是作为受体和效应分
酶联受体
G蛋白偶联受体
❖ 受体与信号分子结合的特性：
➢高度专一性 ➢高度亲和力 ➢可饱和性 ➢可逆性
膜受体 激素
膜受体
第二信使
E 化学修饰调节
胞内受体 HRE
胞内受 体激素
细胞膜
整理课件
细胞核
酶含量 调节
(三)细胞内信号转导相关分子
细胞外信号经过受体转换进入细胞内，通过 细胞内一些蛋白质和小分子活性物质进行传递， 这些能够传递信号的分子称为信号转导分子 （signal transducer）
❖ 鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein，G protein）简称G蛋白，亦 称GTP结合蛋白，是一类信号转导分子，在各种 细胞信号转导途径中转导信号给不同的效应蛋白。
❖ G蛋白结合GTP时为活化形式，作用于下游分子 使相应信号途径开放；当结合的GTP水解为GDP 时则回到非活化状态，使信号途径关闭。
植物细胞的信号转导-PPT课件
受体具有高度特异性、高亲和力和可逆性等特征。
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
细胞信号转导PPT演示课件
Department of Biochemistry & Molecular Biology
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
第五章 细胞信号转导 PPT课件
各种化学通讯方式
细胞信号转导的作用：
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；
3.突触信号：神经递质（如乙酰胆碱）由突触前膜释放， 经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
4.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。如：大肠癌细胞可自 分泌产生胃泌素，介导调节c-myc、c-fos和ras p21等癌 基因表达，从而促进癌细胞的增殖。
三、酶耦联型受体
这类受体本身具有激酶活性，如肽类生长因子 （EGF，PDGF，CSF等）受体；或者是本身没有酶活 性，但可以连接非受体酪氨酸激酶，如细胞因子受 体超家族。 这类受体的共同点是： ①通常为单次跨膜蛋白； ②接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号 转导。
三、酶耦联型受体
可分为：
一、信号分子：
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类：
脂溶性信号分子：如甾类激素和甲状腺素，可直接 穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复 合物，调节基因表达。
水溶性信号分子：如神经递质、细胞因子和水溶性 激素，不能穿过靶细胞膜，只能与膜受体结合，经 信号转换机制，通过胞内信使（如cAMP）或激活 膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶），引起细 胞的应答反应。
G蛋白耦联型受体
（一）cAMP信号途径
该信号通路根据G蛋白的性质不同又可以分为：Gs调节 模型和Gi调节模型；
1、Gs调节模型：
信号转导通路PPT课件
细胞内信号传递特点
信号的逐级放大
细胞内信号传递过程中，信号分子通过级联反应 逐级放大，使微弱的细胞外信号能够引起强烈的 细胞生理反应。
信号的可调性
细胞内信号传递过程受到多种因素的调节，包括 受体表达水平、信号分子的合成与降解、信号转 导蛋白的活性与定位等，这些调节机制使细胞能 够对外界刺激作出精确而灵活的应答。
免疫细胞信号转导通路的抑制失活
02 如免疫抑制性受体信号转导通路的失活，导致免疫细
胞过度激活和炎症反应。
免疫细胞与靶细胞之间的信号转导异常
03
免疫细胞与靶细胞之间的信号转导异常，导致免疫相
关疾病的发生和发展。
其他常见疾病中信号转导问题
心血管疾病中信号转导异常
如血管内皮细胞信号转导通路的异常，导致动脉粥样硬化和高血 压等疾病的发生。
信号的特异性
细胞内信号传递具有高度的特异性，不同的信号 分子只能激活特定的信号转导途径，引起特定的 细胞生理反应。
信号的整合性
细胞内存在多种信号转导途径，这些途径之间通 过交叉对话和相互调控，实现对细胞生理功能的 整体协调和控制。
02
典型信号转导通路介绍
G蛋白偶联受体介导通路
G蛋白偶联受体（GPCR）是一大类膜蛋白受体的统称 ，介导细胞对多种信号分子的响应。
GPCR与G蛋白结合后，通过激活或抑制下游效应器酶， 将信号传递至细胞内。
常见的GPCR介导的信号转导通路包括cAMP信号通路、 磷脂酰肌醇信号通路等。
酶联受体介导通路
01
酶联受体是一种具有内在酶 活性的受体，其介导的信号 转导通常与受体的酶活性相
关。
02
酶联受体通过催化特定的底 物生成第二信使，从而将信
导通路中的关键基因。
第12章 细胞信号转导(共63张PPT)
coupled receptor，GPCR）。
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
• NO的作用机制：
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
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能 够 与 受 体 特 异 性 结 合 的 分 子 称 为 配 体 （ligand）。可溶性和膜结合型信号分子都是 常见的配体。
目录
（一）受体有细胞内受体和细胞膜受体
受体按照其在细胞内的位置分为： 细胞内受体
包括位于细胞质或胞核内的受体，其相应配体 是脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲状腺素、维甲 酸等。
Leland H. Hartwell R. Timothy Hunt Paul M. Nurse
Peter Agre Roderick MacKinnon Richard Axel，Linda B. Buck
Aaron Ciechanover，Avram Hershko，Irwin Rose
第一节 细胞信号转导概述
年度 1992年 1994年 1998年 2000年
2001年 2003 2004 2004
重要发现 蛋白质可逆磷酸化调节机制
G蛋白及其在信号转导中的作用 一氧化氮是心血管系统的信号分 子 神经系统有关信号转导
细胞周期的关键调节分子
细胞膜离子通道作用机制
嗅受体及其作用机制 泛素介导的蛋白质降解
诺贝尔奖获得者
1936年 神经冲动的化学传递
Henry Hallett Dale Otto Loewi
Байду номын сангаас
1950年 肾上腺皮质激素
Edward Calvin Kendall Philip Showalter Hench Tadeus Reichstein
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
这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯。
目录
• 属于这一类通讯的有： 相邻细胞间黏附因子 的相互作用、T淋巴细 胞与B淋巴细胞表面分 子的相互作用等。
T淋巴细胞 靶细胞
目录
二、细胞经由特异性受体接收细胞外信号
受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能识别 外源化学信号并与之结合的蛋白质分子，个别 糖脂也具有受体作用 。
目录
多细胞生物细胞间的联系
➢ 细胞与细胞的直接联系：物质直接交换，或者 是通过细胞表面分子相互作用实现信息交流。
➢ 激素调节：适应远距离细胞之间的功能协调的 信号系统。
目录
（一）可溶型信号分子作为游离分子在细胞间传递
多细胞生物中，细胞可通过分泌化学物质 （如蛋白质或小分子有机化合物）而发出信 号，这些分子作用于靶细胞表面或细胞内的 受体，调节靶细胞的功能，从而实现细胞之 间的信息交流。
③作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 （neurotransmitter）。
目录
可溶型信号分子的分类
神经分泌 内分泌
化学信号的名称 神经递质
激素
作用距离
nm
m
受体位置
膜受体 膜或胞内受体
举例
乙酰胆碱 胰岛素 谷氨酸 生长激素
自分泌及旁分泌
细胞因子
mm 膜受体 表皮生长因子 神经生长因子
目录
（二）膜结合型信号分子需要细胞间接触才能传递信号
细胞表面受体
水溶性信号分子和膜结合型信号分子（如生长 因子、细胞因子、水溶性激素分子、粘附分子等）不 能进入靶细胞，其受体位于靶细胞的细胞质膜表面。
目录
图19-1 水溶性和脂溶性化学信号的转导
目录
（二）受体结合配体并转换信号
受体识别并与配体结合，是细胞接收外源信号 的第一步反应。
受体有两个方面的作用：一是识别外源信号分 子并与之结合；二是转换配体信号，使之成为 细胞内分子可识别的信号，并传递至其他分子 引起细胞应答。
可溶型信号分子可根据其溶解特性分为脂溶 性化学信号和水溶性化学信号两大类
目录
根据体内化学信号分子作用距离，可以将其分为 三类：
①作用距离最远的内分泌（endocrine）系统化学 信号，称为激素；
②属于旁分泌（paracrine）系统的细胞因子，主 要作用于周围细胞；有些作用于自身，称为自 分泌（autocrine）。
生物体可感受任何物理、化学和生物学 刺激信号，但最终通过换能途径将各类 信号转换为细胞可直接感受的化学信号 （chemical signaling）。
化学信号可以是可溶性的，也可以是膜 结合形式的。
目录
化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化 的结果。 •单细胞生物与外环境直接交换信息。 •多细胞生物中的单个细胞不仅需要适应环 境变化，而且还需要细胞与细胞之间在功 能上的协调统一。
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
John R. Vane
1986年 生长因子
Stanley Cohen Rita Levi-Montalcini
第七章
细胞信号转导的分子机制
The Molecular Mechanism of Cellular Signal Transduction
目录
目录
目录
年度 重要发现
诺贝尔奖获得者
1923年 胰岛素
Frederick Grant Banting John James Richard Macleod
Edmond H. Fischer Edwin G. Krebs Alfred Gilman，Martin Rodbell Robert F. Furchgott，Louis J. Ignarro，Ferid Murad
Arvid Carlsson，Paul Greengard，Eric R. Kandel
The General Information of Signal Transduction
目录
细胞信号转导的基本路线 细胞外信号
受体
细胞内各种分子数量、分布 或活性变化
改变细胞内的某些代谢过程，或 改变生长速度，或改变细胞迁移
或进入细胞凋亡等生物学行为
目录
一、细胞外化学信号有可溶型和 膜结合型两种形式
每个细胞的质膜外表面都有众多的蛋白质、糖 蛋白、蛋白聚糖分子。相邻细胞可通过膜表面 分子的特异性识别和相互作用而传递信号。
当细胞通过膜表面分子发出信号时，相应的分 子即为膜结合型信号分子，亦称为配体，而在 靶细胞表面与之特异性结合的分子（受体）， 则通过这种分子间的相互作用而接收信号，并 将信号传入靶细胞内。
目录
（一）受体有细胞内受体和细胞膜受体
受体按照其在细胞内的位置分为： 细胞内受体
包括位于细胞质或胞核内的受体，其相应配体 是脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲状腺素、维甲 酸等。
Leland H. Hartwell R. Timothy Hunt Paul M. Nurse
Peter Agre Roderick MacKinnon Richard Axel，Linda B. Buck
Aaron Ciechanover，Avram Hershko，Irwin Rose
第一节 细胞信号转导概述
年度 1992年 1994年 1998年 2000年
2001年 2003 2004 2004
重要发现 蛋白质可逆磷酸化调节机制
G蛋白及其在信号转导中的作用 一氧化氮是心血管系统的信号分 子 神经系统有关信号转导
细胞周期的关键调节分子
细胞膜离子通道作用机制
嗅受体及其作用机制 泛素介导的蛋白质降解
诺贝尔奖获得者
1936年 神经冲动的化学传递
Henry Hallett Dale Otto Loewi
Байду номын сангаас
1950年 肾上腺皮质激素
Edward Calvin Kendall Philip Showalter Hench Tadeus Reichstein
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
这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯。
目录
• 属于这一类通讯的有： 相邻细胞间黏附因子 的相互作用、T淋巴细 胞与B淋巴细胞表面分 子的相互作用等。
T淋巴细胞 靶细胞
目录
二、细胞经由特异性受体接收细胞外信号
受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能识别 外源化学信号并与之结合的蛋白质分子，个别 糖脂也具有受体作用 。
目录
多细胞生物细胞间的联系
➢ 细胞与细胞的直接联系：物质直接交换，或者 是通过细胞表面分子相互作用实现信息交流。
➢ 激素调节：适应远距离细胞之间的功能协调的 信号系统。
目录
（一）可溶型信号分子作为游离分子在细胞间传递
多细胞生物中，细胞可通过分泌化学物质 （如蛋白质或小分子有机化合物）而发出信 号，这些分子作用于靶细胞表面或细胞内的 受体，调节靶细胞的功能，从而实现细胞之 间的信息交流。
③作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 （neurotransmitter）。
目录
可溶型信号分子的分类
神经分泌 内分泌
化学信号的名称 神经递质
激素
作用距离
nm
m
受体位置
膜受体 膜或胞内受体
举例
乙酰胆碱 胰岛素 谷氨酸 生长激素
自分泌及旁分泌
细胞因子
mm 膜受体 表皮生长因子 神经生长因子
目录
（二）膜结合型信号分子需要细胞间接触才能传递信号
细胞表面受体
水溶性信号分子和膜结合型信号分子（如生长 因子、细胞因子、水溶性激素分子、粘附分子等）不 能进入靶细胞，其受体位于靶细胞的细胞质膜表面。
目录
图19-1 水溶性和脂溶性化学信号的转导
目录
（二）受体结合配体并转换信号
受体识别并与配体结合，是细胞接收外源信号 的第一步反应。
受体有两个方面的作用：一是识别外源信号分 子并与之结合；二是转换配体信号，使之成为 细胞内分子可识别的信号，并传递至其他分子 引起细胞应答。
可溶型信号分子可根据其溶解特性分为脂溶 性化学信号和水溶性化学信号两大类
目录
根据体内化学信号分子作用距离，可以将其分为 三类：
①作用距离最远的内分泌（endocrine）系统化学 信号，称为激素；
②属于旁分泌（paracrine）系统的细胞因子，主 要作用于周围细胞；有些作用于自身，称为自 分泌（autocrine）。
生物体可感受任何物理、化学和生物学 刺激信号，但最终通过换能途径将各类 信号转换为细胞可直接感受的化学信号 （chemical signaling）。
化学信号可以是可溶性的，也可以是膜 结合形式的。
目录
化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化 的结果。 •单细胞生物与外环境直接交换信息。 •多细胞生物中的单个细胞不仅需要适应环 境变化，而且还需要细胞与细胞之间在功 能上的协调统一。
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
John R. Vane
1986年 生长因子
Stanley Cohen Rita Levi-Montalcini
第七章
细胞信号转导的分子机制
The Molecular Mechanism of Cellular Signal Transduction
目录
目录
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年度 重要发现
诺贝尔奖获得者
1923年 胰岛素
Frederick Grant Banting John James Richard Macleod
Edmond H. Fischer Edwin G. Krebs Alfred Gilman，Martin Rodbell Robert F. Furchgott，Louis J. Ignarro，Ferid Murad
Arvid Carlsson，Paul Greengard，Eric R. Kandel
The General Information of Signal Transduction
目录
细胞信号转导的基本路线 细胞外信号
受体
细胞内各种分子数量、分布 或活性变化
改变细胞内的某些代谢过程，或 改变生长速度，或改变细胞迁移
或进入细胞凋亡等生物学行为
目录
一、细胞外化学信号有可溶型和 膜结合型两种形式
每个细胞的质膜外表面都有众多的蛋白质、糖 蛋白、蛋白聚糖分子。相邻细胞可通过膜表面 分子的特异性识别和相互作用而传递信号。
当细胞通过膜表面分子发出信号时，相应的分 子即为膜结合型信号分子，亦称为配体，而在 靶细胞表面与之特异性结合的分子（受体）， 则通过这种分子间的相互作用而接收信号，并 将信号传入靶细胞内。