细胞生物学中文课件4B细胞信号转导的特点
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细胞生物学第11章-细胞通讯与信号转导
（2）不同细胞对同一化学信号分子可能 具有不同的受体。如：Ach分别引起骨骼 肌的收缩、唾液腺的分泌。
（3）不同的细胞通过各自的受体，对胞外信号应答， 产生相同的效应。如：肝细胞肾上腺素受体和胰 高血糖素受体结合各自的配体激活以后，都能促 进血糖的升高。
（4）一种细胞具有一套多种类型的受体，应答多种 不同的胞外信号，从而启动细胞的不同生物学效 应。
（３）自分泌（autocrine）：
细胞对自身分泌物产生反应，常见于病理 条件下。如：肿瘤细胞合成释放生长因子刺 激自身。
（4）化学突触传递神经信号：
神经细胞兴奋后，动作电位的传递，引起突 触前突起终末分泌化学信号，扩散至突触后细 胞，实现电信号和化学信号之间的转换。
2 通过细胞的直接接触（contactdependent signaling）：即细胞间接 触性依赖的通讯
（3）气体信号分子： 第一个发现的气体信号分子是NO，可以进入细胞直 接激活效应酶，参与体内众多的生理和病理过程。
2. 受体（receptor）
是一种能够识别和选择性结合某种配体的大分子, 通过和配体的结合，经信号转导作用，最终表现为生 物学效应。
▪ 受体的结构特点：
多为糖蛋白，至少包含配体结合区和效应区2个 功能区域，分别具有结合特异性和效应特异性。
▪ 特异性 ▪ 放大作用 ▪ 信号终止或下调特征 ▪ 整合作用
第二节
细胞内受体介导的信号传递
一、细胞内受体与基因表达
细胞内受体活化的机制：
激活前：受体和抑制性蛋白结合成复合物 激活后：如果甾类激素和受体结合，导致抑制
性蛋白从复合物上解离下来，使受体暴露出 DNA结合位点，激素－受体复合物与基因调 控区（激素应答元件，hormone response element, HRE）结合，影响基因的转录。
（3）不同的细胞通过各自的受体，对胞外信号应答， 产生相同的效应。如：肝细胞肾上腺素受体和胰 高血糖素受体结合各自的配体激活以后，都能促 进血糖的升高。
（4）一种细胞具有一套多种类型的受体，应答多种 不同的胞外信号，从而启动细胞的不同生物学效 应。
（３）自分泌（autocrine）：
细胞对自身分泌物产生反应，常见于病理 条件下。如：肿瘤细胞合成释放生长因子刺 激自身。
（4）化学突触传递神经信号：
神经细胞兴奋后，动作电位的传递，引起突 触前突起终末分泌化学信号，扩散至突触后细 胞，实现电信号和化学信号之间的转换。
2 通过细胞的直接接触（contactdependent signaling）：即细胞间接 触性依赖的通讯
（3）气体信号分子： 第一个发现的气体信号分子是NO，可以进入细胞直 接激活效应酶，参与体内众多的生理和病理过程。
2. 受体（receptor）
是一种能够识别和选择性结合某种配体的大分子, 通过和配体的结合，经信号转导作用，最终表现为生 物学效应。
▪ 受体的结构特点：
多为糖蛋白，至少包含配体结合区和效应区2个 功能区域，分别具有结合特异性和效应特异性。
▪ 特异性 ▪ 放大作用 ▪ 信号终止或下调特征 ▪ 整合作用
第二节
细胞内受体介导的信号传递
一、细胞内受体与基因表达
细胞内受体活化的机制：
激活前：受体和抑制性蛋白结合成复合物 激活后：如果甾类激素和受体结合，导致抑制
性蛋白从复合物上解离下来，使受体暴露出 DNA结合位点，激素－受体复合物与基因调 控区（激素应答元件，hormone response element, HRE）结合，影响基因的转录。
细胞生物学课件PDF 细胞信号转导
N2烟碱受体
5个亚基各含约450个 氨基酸，此5个肽链形成 一个跨膜的环，在细胞内 固定于细胞骨架上，每一 肽链跨膜4次，N端和C端 都位于胞外部（如δ亚单位剖面所示）。肽链在胞外 被糖基 化。在胞内被磷酸化，导致受体脱敏，2个α单 位各有1个乙酰胆碱（Ach）结合位点，二者都结合1分 子乙酰胆碱（Ach）后，钠通道开放，细胞除极兴奋。
不同细胞对cAMP信号途径的反应：
在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为1-磷酸葡 糖，而抑制糖原合成。（快速反应）
在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的PKA 进 入细胞核，将CRE （cAMP response element ）结 合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。CRE是 DNA上的调节区域。（慢速反应）
细胞的信号转导
Cell Communication and Signal Transduction
一、基本概念 1.细胞间通讯 2.细胞识别 3.信号分子 4.受体 5.蛋白激酶
二、主要的信号转导途径 1.细胞内受体介导的信号转导 2.膜受体介导的信号转导
三、信号转导与疾病 1.受体表达性克隆 2.膜受体的检测
学习指导
重 点：
1. 细胞信号转导的概念 2. 受体和配体的概念 3. 代表性的信号途径
难 点：
1. G蛋白偶联受体介导的信号转导 2. PI介导的信号转导
细胞是如何对细胞外信号产生反应的？
反
分
应
子
的
基
结
础
果
机
是
制
什
怎
么
dd
样
？
？
第一节 基本概念
细胞通讯（cell communication）是体内一 部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将其转变为细胞功能变化 的过程。
生物竞赛辅导细胞信号转导2017PPT课件
2021
46
蛋白激酶A的细胞质功能－糖原分解 在脊椎动物中糖原的分解受激素控制，如胰
高血糖素和肾上腺素，激素使细胞产生第二信使 cAMP ，通过PKA激活细胞质中的磷酸化酶，使 糖原分解成1－磷酸葡萄糖，这是糖元分解的第一 步。
2021
47
蛋白激酶A的细胞核功能－调节基因表达
被cAMP激活的PKA，大多数在胞质溶胶中激
一条多肽链 7个α螺旋的跨膜区 胞外部分 胞内部分
2021
16
酶联受体
共同点：①通常为单次跨膜蛋白； ②接受配体后发生二聚化而激活.
2021
17
三种类型的细胞表面受体
2021
18
膜受体的特性
➢特异性 ➢可饱和性 ➢高亲和性 ➢组织特异性
2021
19
膜受体的分布
同一个细胞上有不同的受体 不同的细胞上有相同和不同的受体
作用进行应答。
2021
48
⑹cAMP信号的终止 cAMP信号解除在两种方式。一是通过磷
酸二脂酶将cAMP迅速降解；二是通过抑制型 的信号作用于Ri，然后通过Gi起作用，降低细 胞中的cAMP浓度。
2021
49
环腺苷酸磷酸二酯酶cAMP， phosphodiesterase
降 解 cAMP 生 成 5’-AMP ， 起终止信号的作用。
和失活（关闭） 2种状态的转换来控制下游靶蛋白的活性 的调控蛋白。
三种类型：
① G蛋白超家族开关； ② 蛋白激酶/蛋白磷酸酶开关； ③钙调蛋白（calmodulin，CaM）开关。
2021
24
G蛋白开关活化（开）与失活（关）的转换
GEF（guanine
nucleotide-exchange
《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。
细胞的信号转导医学细胞生物学第
7
二、细胞的信号分子
➢信号分子（配体ligand）：能与细胞内受体或膜受体结合并 产生特定生物学效应的化学物质。 ➢特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。 ➢分子种类：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）、氨基酸、 核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。 ➢从产生和作用方式来看可分为内分泌激素、神经递质、局部 化学介导因子和气体分子等四类； ➢从信号分子性质分为：脂溶性、水溶性、气体分子三类。
配体→RTK →adaptor →GEF →Ras →Raf （MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细 胞核→其它激酶或转录因子的磷酸化修饰
医学ppt
41
第三节、细胞内受体介导的信号转导
➢核受体介导的信号途径 ➢NO作为信号分子介导的信号途径
医学ppt
42
一、核受体介导的信号途径
➢核受体即细胞内受体，存在于核或胞质内，其本质 是甾类激素激活的基因调控蛋白。
Chap 4. 细胞的信号转导
Cell Signal Transduction
医学ppt
1
细胞的信号转导（signal transduction）
概述 膜表面受体介导的信号转导 细胞内受体介导的信号转导
信号转导的特点 信号转导与医学
医学ppt
2
第一节、概述
息的现代一环的息别
系现象间方境存处在 统象是传面的在理于生 的，信递核变使系生命 进生息维酸化有统命与 化命在持和，机。是非 。的同了蛋维体一一生
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、
分化和凋亡等是必须的。
医学ppt
5
细胞通讯的主要方式
细胞间隙连接 膜表面分子接触通讯 化学通讯
医学ppt
第十二章细胞的信号转导
第十二章 细胞的信号转导
39
2019/8/28
第十二章 细胞的信号转导
40
cAMP的生物学效应：激活PKA
无活性的PKA
活化的PKA
2019/8/28
第十二章 细胞的信号转导
41
蛋白质磷酸酶可以终止蛋白激酶的效应
2019/8/28
cAMP信号途径信号
第十二章 细胞的信号转导 传递过程总结
42
二、cGMP信使体系
①一条肽链，七次跨膜 ② 氨基端朝向细胞外，羧基端朝向细胞内基质 ③在氨基端带有一些糖基化位点，而在细胞质的第三袢和羧基端各有一个磷酸化位点 （Ser Thr） 。
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第十二章 细胞的信号转导
17
糖基化位点
七次跨膜
第1袢
第2袢
第3袢
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G蛋白识别区域
第十二章 细胞的信号转导
2019/8/28
第十二章 细胞的信号转导
6
第一节 细胞外信号
第一信使（first messenger）:由细胞分泌 的、能够调节机体功能的一大类生物活性物 质，它们是细胞间通讯的信号。
1.细胞外信号的作用机制 与细胞膜上或细胞浆内特定的受体结合，
将信息转导给细胞浆或细胞核中的功能反应 体系，启动细胞产生效应。
2019/8/28
第十二章 细胞的信号转导
8
第二节 受体
一、受体种类 二、受体作用的特点
2019/8/28
第十二章 细胞的信号转导
9
受体（receptor）：是存在于胞膜或胞内的 特ห้องสมุดไป่ตู้蛋白质，能特异性识别并结合胞外信号 分子，进而激活胞内一系列生物化学反应， 使细胞对外界刺激产生相应的效应。
细胞信号转导的特点
细胞信号转导的特点
细胞信号转导是指细胞外因子通过与受体（膜受体或核受体）结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程。
其特点主要包括以下几点：
1. 反应迅速：对外源信息的反应信号的发生和终止十分迅速。
2. 级联放大效应：信号转导过程是多级酶促反应，因而具有级联放大效应，以保证细胞反应的敏感性。
3. 通用性：细胞信号转导系统具有一定的通用性，一些信号转导分子和信号转导通路常常为不同的受体所共用。
4. 信息交流：不同信号转导通路之间存在广泛的信息交流。
5. 高度亲和力与高度特异性：细胞能够识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在的各种信号（来自于周围或远距离的细胞），并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，这一过程具有高度亲和力和高度特异性。
6. 改变细胞功能：细胞信号转导能将这种分子活性的变化依次传递至效应分子，以改变细胞功能。
7. 适应性：细胞信号转导的最终目的是使机体在整体上对外界环境的变化发生最为适宜的反应，以维持细胞的生长、代谢和功能。
了解这些特点有助于更好地理解细胞如何感知和响应外部刺激，以及如何维持机体的稳态。
如需了解更多相关信息，建议查阅细胞生物学教材或文献。
细胞生物学精品课件--4.细胞信号转导
GTP结合蛋白
③酶联受体
有3个结构区：细胞外配体结合域，跨膜结构域和细胞 内酶蛋白结构区 ，胞内结构域被激活后具有催化活性， 或与其激活的酶相连
（一）第二信使
胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化， 应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞 内酶和非酶蛋白的活性，以传递并放大第一信使 的信息。
1. GTPase开关蛋白
包括单体 GTP 结合蛋白与三聚体 GTP 结合蛋白，当 结合 GTP 时处于开启状态，结合 GDP 时处于关闭状 态。
鸟苷酸交换因子（GEF）控制开关蛋白（G蛋白）从 失活态向活化态转变：GEF引起调控蛋白释放GDP、 结合GTP，引发调控蛋白构象改变使其活化；随着 GTP水解成GDP和Pi，开关调控蛋白恢复失活状态。
并改变蛋白质构象，从而导致其活性增强或减弱， 是细胞内普遍存在的一种调节机制。
该图中，靶蛋白被磷酸化时活化，去磷酸化时失活。有些 靶蛋白具有相反的变化模式。
（3）钙调蛋白（CaM）
Ca2+ -CaM 复合，开启 Ca2+ -CaM 分离，关闭
第二节 细胞内受体介导的信号传递
与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂 性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞而 与受体结合。
第一节 细胞信号转导
一、概述 （一）概念
细胞通过细胞表面或细胞内受体接受外界信号，经 过一系列特定的机制，将细胞外信号转化为细胞内 信号，从而调控细胞代谢或影响基因表达，最终改 变细胞生命活动的过程称为信号转导。这一系列反 应称为信号转导通路
（二）细胞信号转导的基本形式
1. 化学信号介导的信号转导
连接处具有亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、 cAMP通过。可协同相邻细胞对外界信号的反应。
③酶联受体
有3个结构区：细胞外配体结合域，跨膜结构域和细胞 内酶蛋白结构区 ，胞内结构域被激活后具有催化活性， 或与其激活的酶相连
（一）第二信使
胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化， 应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞 内酶和非酶蛋白的活性，以传递并放大第一信使 的信息。
1. GTPase开关蛋白
包括单体 GTP 结合蛋白与三聚体 GTP 结合蛋白，当 结合 GTP 时处于开启状态，结合 GDP 时处于关闭状 态。
鸟苷酸交换因子（GEF）控制开关蛋白（G蛋白）从 失活态向活化态转变：GEF引起调控蛋白释放GDP、 结合GTP，引发调控蛋白构象改变使其活化；随着 GTP水解成GDP和Pi，开关调控蛋白恢复失活状态。
并改变蛋白质构象，从而导致其活性增强或减弱， 是细胞内普遍存在的一种调节机制。
该图中，靶蛋白被磷酸化时活化，去磷酸化时失活。有些 靶蛋白具有相反的变化模式。
（3）钙调蛋白（CaM）
Ca2+ -CaM 复合，开启 Ca2+ -CaM 分离，关闭
第二节 细胞内受体介导的信号传递
与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂 性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞而 与受体结合。
第一节 细胞信号转导
一、概述 （一）概念
细胞通过细胞表面或细胞内受体接受外界信号，经 过一系列特定的机制，将细胞外信号转化为细胞内 信号，从而调控细胞代谢或影响基因表达，最终改 变细胞生命活动的过程称为信号转导。这一系列反 应称为信号转导通路
（二）细胞信号转导的基本形式
1. 化学信号介导的信号转导
连接处具有亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、 cAMP通过。可协同相邻细胞对外界信号的反应。
细胞信号转导的规律与特性
细胞信号转导的规律与特性细胞信号转导是指外部信号通过细胞膜上的受体，通过一系列的生化反应将信号传递到细胞内部，最终影响细胞的生理功能。
了解细胞信号转导的规律与特性，对于深入理解细胞生物学、发育生物学、疾病发生发展等方面都有着重要作用。
细胞信号转导的途径细胞信号转导途径包括了许多层次，从外界刺激到细胞内部的分子反应，每一个阶段都有非常复杂的组织结构和机理。
其中最重要的两类途径是紧密联系的细胞外分泌途径和细胞内途径。
细胞外分泌途径包括内分泌途径、神经途径、自发途径等等，其中最典型的是内分泌途径，以激素分泌为主导，通过血液传递到全身各处，影响机体的生理功能。
而细胞内途径通常是通过膜上受体与信号分子结合，既有高度的特异性，也具有反应速度非常快的特点。
细胞膜受体与信号分子的结合细胞膜上的受体通常有两种，一种是离子通道受体，一种是酪氨酸激酶受体。
这两种受体的信号传导速度都非常快，但是它们的机制有着一定的差异。
离子通道受体与信号分子结合后直接开启或关闭通道，调节细胞内的离子转运，从而产生效应。
而酪氨酸激酶受体则需要经过一系列的酶反应，在细胞内形成复杂的酶级联反应，最终产生效应。
这种形式通常被称为受体激酶轨迹。
细胞膜受体不仅可以反应基础的信号，也能对信号进行整合和放大，以适应不同情况下细胞的需求。
信号的放大和调节信号分子结合到受体上后，仍然需要进一步传递到细胞内部。
在这个过程中，信号分子会被放大和调节，以确保它们可以在快速的时间尺度内影响到细胞内部的许多反应。
信号转导的放大是通过酶级联反应实现的，每一个酶都比上一个酶更加高效地催化反应，从而放大信号。
而调节则是通过一种叫做空间结构变化的机制实现的。
当信号分子进入细胞内部时，会进入一个充满着许多分子的复杂流体环境中。
在这个环境中，信号分子与不同分子的结合反应速度各不相同，通过这种梯度分布，信号分子就能定向地进入到酶级联反应中，实现快速的调节。
信号反应的分叉和交汇细胞信号转导途径很少是线性的，往往会呈现出分叉或者交汇的形式。
细胞生物学课件 第九章 细胞信号转导
G 蛋白的分类
GS家族：对效应蛋白起激活作用的α亚单位 为αs亚单位，由此亚单位构成的G蛋白为Gs 蛋白； Gi家族：抑制作用 Gq家族
cAMP信号转导系统
1.cAMP信号通路的组成：
①. 激活型激素受体（Rs）或抑制型 激素受体（Ri）； ②. 活化型调节蛋白（Gs）或抑制型 调节蛋白（Gi）；
NO的作用机理： • 乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一 氧化氮合酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环 化酶→cGMP→血管平滑肌细胞的Ca2+离子 浓度→平滑肌舒张→血管扩张、血流通 畅。 • 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史， 其作用机理是在体内转化为NO，可舒张血 管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量。
信号分子的分类
旁分泌信号： 突触信号： 内分泌信号 自分泌信号
第一节、受 体 Receptor
一、受体的概念
多数为糖蛋白； 存在于细胞膜或细胞内； 能接受外界的信号并 将这一信号转化为细胞 内的一系列生物化学反 应 ，而对细胞的结构 或功能产生影响
配体Ligand
受体所接受的外界信号统称为配体。 受体与配体结合特性：特异性、高效性、可饱和 性、可逆性。
各类受体酪氨酸激酶
受体酪氨酸激酶作用机制
配体与TRK结合→蛋白质构象的变化→激酶活
性区的酪氨酸残基自体磷酸化→ 其他底物蛋白
质磷酸化→催化细胞内的生物化学反应--------把细胞外的信号传导到细胞内。
（二）配体闸门离子通道
N型乙酰胆碱受体
5个亚单位α2、β、γ、δ在细胞膜上共同构成 一个通道； 每一个亚单位带有4个越膜区域； α亚单位上有乙酰胆碱ACh结合部位; 使终板膜Na+内流，少量K+外流，形成终板电位。
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22
离子通道偶联受体: 乙酰胆碱受体与信号传递
23
G蛋白偶联受体与信号转导
24
G-蛋白: ◆组成:
一般由三个亚基组成, 分别叫α、β、γ, β、 γ两亚基通常紧密结合在一起, 只有在蛋白 变性时才分开。 ◆功能位点: α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点; ②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性; ③ ADP-核糖化位点。
细胞生物学中文课件4B细胞信号转 导的特点
◆特点
●信号转换 ●逐级放大 ●通过构像的改变
在信号转导途径中，上游蛋白对下 游蛋白活性的改变主要是通过添加 或除去磷酸集团进行的。
2
信号转导与蛋白质活性
3
5.2 Signal molecules
5.2.1 信号分子及类型 概念
◆化学分子 ●非营养物 ●非能源物质 ●非结构物质 ●不是酶 ◆主要是用来在细胞间和细胞内传递信息
又称分辨部, 即识别部位或调节亚单位。
◆转换器(transducer):
又称传导部, 将分辨部接受的信号转换为蛋白质 构型的变化, 传给效应部。
◆效应器(effector)∶
又称催化部, 是朝向细胞质的部分。一般具有酶 的活性, 如腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶等。
27
信号级联反应（Signaling cascade）
25
酶联受体(enzyme linked receptor) ◆受体蛋白既是受体又是酶，一旦被配
体激活即具有酶活性并将信号放大， 又称催化受体(catalytic receptor)。 ◆这类受体传导的信号主要与细胞生长、 分裂有关。
26
5.3.3 表面受体信号传递的特点
信号识别与转换：膜机器
◆鉴别器(discriminator):
10
Cell-Surface Receptors & Intracellur Receptors
11
NO:气体信号分子
◆一氧化氮是可溶性的气体，产自精氨酸， 在一些组织中作为局部介质起作用。 NO能够引起血管壁的平滑肌细胞松弛。
12
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。
28
5.3.4 受体与信号分子 相互作用特点
表面受体跨膜方式
◆单次跨膜受体家族: ◆7次跨膜家族： ◆多亚单位跨膜家族:
29
不同的跨膜受体
30
受体的作用特性
◆专一性 ◆高亲和力
受体与配体结合的能力称为亲和力。
◆饱和性
即有限的结合能力。
◆可逆性
配体与受体的结合是可逆的。 ◆ 特定的组织定位
受体在体内的分布、种类和数量均随组 织的不同而不同。
19
cAMP的产生
20
5.3 受体
5.3.1一般特性 ◆概念： ◆存在部位： ●膜受体 ●胞内受体 ◆膜受体的主要功能是:
21
5.3.2 细胞表面受体
主要类型∶ ◆离子通道偶联受体(ion-channel linked
receptor)； ◆G-蛋白偶联受体(G-protein liห้องสมุดไป่ตู้ked
receptor)； ◆酶联受体(enzyme-linked receptor)。
●抑制型
通过抑制型的信号分子作用于抑制型的受 体，经抑制型的G蛋白去抑制腺苷酸环化 酶的活性。
33
5.4.1 系统组成
激活型的系统组成
◆激活型受体(Stimulate Receptor, Rs)
●肾上腺素(β型)受体, 胰高血糖素受体等 ●此类受体都是7次跨膜的膜整合蛋白。
◆激活型的G-蛋白
将受体接收的信号传递给腺苷酸环化酶， 使该酶激活。
13
一氧化氮的信号作用
14
新 千 年 的 诺 贝 尔 奖
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第二信息(second messenger)
大多数激素类信号分子不能直接进入 细胞，只能通过同膜受体结合后进行信 息转换，通常把细胞外的信号称为第一 信息使，而把细胞内最早产生的信号物 质称为第二信息。
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第二信息
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第二信息特征:
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信
号
分
子
与
细
胞
通
讯
？
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信号分子的类型
◆激素与内分泌信号 ◆局部化学介质与旁分泌(paracrine) ●细胞分泌化学介质(local chemical
mediator)到细胞外液中作用于邻近靶细 胞
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◆自分泌(autocrine)
是指细胞对自身产生的物质发生反应, 常见于 病理条件下, 如肝细胞合成的释放生长因子, 可 以刺激自身, 导致肿瘤细胞增生, 失去控制。这 种信号中最主要的一类是前列腺素 (prostaglandins,PG)。
▲是第一信息同其膜受体结合后最早在细 胞膜内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部 起作用的信息分子；
▲能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。 目前公认的第二信息有cAMP、DAG、 IP3、cGMP和Ca2+。
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效应物(effector)
◆接收信息后能够直接引起反应效应的 物质，通常是酶；
●如腺苷酸环化酶在信号转导中能够将 ATP转变成cAMP引起细胞内的反应。
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5.4 cAMP 信号途径
◆cAMP信号途径又称PKA系统，是蛋白
激酶A系统的简称(protein kinase A system, PKA)；
◆该系统属G蛋白偶联受体信号传导；
◆在该系统中, 细胞外信号要被转换成第二 信息cAMP引起细胞反应。
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●激活型
由激活型的信号作用于激活型的受体，经 激活型的G蛋白去激活腺苷酸环化酶，从 而提高cAMP的浓度引起细胞的反应。
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◆神经递质 (neurotransmitters)
●神经递质是由神经细胞分泌到触突 (synapses)中的信号分子
●它们在进入靶细胞之前，触突必需同 靶细胞挨得很近很近
●为了引起邻近靶细胞的反应，还必需 产生电信号。神经递质仅作用于相连 接的靶细胞。
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信 号 分 子 的 类 型
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5.2.2 信号分子的特点及性质 信号分子受体存在部位 ◆细胞表面（表面受体） ◆细胞内（细胞内受体）
◆效应物
腺苷酸环化酶 C
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抑制型的系统组成
◆抑制型受体(Inhibite Receptor, Ri) 抑制型的受体(Ri)通过Gi抑制腺苷酸环 化酶的活性,降低膜内cAMP的水平。
◆抑制型G蛋白(Gi-proteins) 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。
离子通道偶联受体: 乙酰胆碱受体与信号传递
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G蛋白偶联受体与信号转导
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G-蛋白: ◆组成:
一般由三个亚基组成, 分别叫α、β、γ, β、 γ两亚基通常紧密结合在一起, 只有在蛋白 变性时才分开。 ◆功能位点: α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点; ②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性; ③ ADP-核糖化位点。
细胞生物学中文课件4B细胞信号转 导的特点
◆特点
●信号转换 ●逐级放大 ●通过构像的改变
在信号转导途径中，上游蛋白对下 游蛋白活性的改变主要是通过添加 或除去磷酸集团进行的。
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信号转导与蛋白质活性
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5.2 Signal molecules
5.2.1 信号分子及类型 概念
◆化学分子 ●非营养物 ●非能源物质 ●非结构物质 ●不是酶 ◆主要是用来在细胞间和细胞内传递信息
又称分辨部, 即识别部位或调节亚单位。
◆转换器(transducer):
又称传导部, 将分辨部接受的信号转换为蛋白质 构型的变化, 传给效应部。
◆效应器(effector)∶
又称催化部, 是朝向细胞质的部分。一般具有酶 的活性, 如腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶等。
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信号级联反应（Signaling cascade）
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酶联受体(enzyme linked receptor) ◆受体蛋白既是受体又是酶，一旦被配
体激活即具有酶活性并将信号放大， 又称催化受体(catalytic receptor)。 ◆这类受体传导的信号主要与细胞生长、 分裂有关。
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5.3.3 表面受体信号传递的特点
信号识别与转换：膜机器
◆鉴别器(discriminator):
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Cell-Surface Receptors & Intracellur Receptors
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NO:气体信号分子
◆一氧化氮是可溶性的气体，产自精氨酸， 在一些组织中作为局部介质起作用。 NO能够引起血管壁的平滑肌细胞松弛。
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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。
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5.3.4 受体与信号分子 相互作用特点
表面受体跨膜方式
◆单次跨膜受体家族: ◆7次跨膜家族： ◆多亚单位跨膜家族:
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不同的跨膜受体
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受体的作用特性
◆专一性 ◆高亲和力
受体与配体结合的能力称为亲和力。
◆饱和性
即有限的结合能力。
◆可逆性
配体与受体的结合是可逆的。 ◆ 特定的组织定位
受体在体内的分布、种类和数量均随组 织的不同而不同。
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cAMP的产生
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5.3 受体
5.3.1一般特性 ◆概念： ◆存在部位： ●膜受体 ●胞内受体 ◆膜受体的主要功能是:
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5.3.2 细胞表面受体
主要类型∶ ◆离子通道偶联受体(ion-channel linked
receptor)； ◆G-蛋白偶联受体(G-protein liห้องสมุดไป่ตู้ked
receptor)； ◆酶联受体(enzyme-linked receptor)。
●抑制型
通过抑制型的信号分子作用于抑制型的受 体，经抑制型的G蛋白去抑制腺苷酸环化 酶的活性。
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5.4.1 系统组成
激活型的系统组成
◆激活型受体(Stimulate Receptor, Rs)
●肾上腺素(β型)受体, 胰高血糖素受体等 ●此类受体都是7次跨膜的膜整合蛋白。
◆激活型的G-蛋白
将受体接收的信号传递给腺苷酸环化酶， 使该酶激活。
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一氧化氮的信号作用
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新 千 年 的 诺 贝 尔 奖
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第二信息(second messenger)
大多数激素类信号分子不能直接进入 细胞，只能通过同膜受体结合后进行信 息转换，通常把细胞外的信号称为第一 信息使，而把细胞内最早产生的信号物 质称为第二信息。
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第二信息
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第二信息特征:
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信
号
分
子
与
细
胞
通
讯
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信号分子的类型
◆激素与内分泌信号 ◆局部化学介质与旁分泌(paracrine) ●细胞分泌化学介质(local chemical
mediator)到细胞外液中作用于邻近靶细 胞
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◆自分泌(autocrine)
是指细胞对自身产生的物质发生反应, 常见于 病理条件下, 如肝细胞合成的释放生长因子, 可 以刺激自身, 导致肿瘤细胞增生, 失去控制。这 种信号中最主要的一类是前列腺素 (prostaglandins,PG)。
▲是第一信息同其膜受体结合后最早在细 胞膜内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部 起作用的信息分子；
▲能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。 目前公认的第二信息有cAMP、DAG、 IP3、cGMP和Ca2+。
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效应物(effector)
◆接收信息后能够直接引起反应效应的 物质，通常是酶；
●如腺苷酸环化酶在信号转导中能够将 ATP转变成cAMP引起细胞内的反应。
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5.4 cAMP 信号途径
◆cAMP信号途径又称PKA系统，是蛋白
激酶A系统的简称(protein kinase A system, PKA)；
◆该系统属G蛋白偶联受体信号传导；
◆在该系统中, 细胞外信号要被转换成第二 信息cAMP引起细胞反应。
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●激活型
由激活型的信号作用于激活型的受体，经 激活型的G蛋白去激活腺苷酸环化酶，从 而提高cAMP的浓度引起细胞的反应。
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◆神经递质 (neurotransmitters)
●神经递质是由神经细胞分泌到触突 (synapses)中的信号分子
●它们在进入靶细胞之前，触突必需同 靶细胞挨得很近很近
●为了引起邻近靶细胞的反应，还必需 产生电信号。神经递质仅作用于相连 接的靶细胞。
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信 号 分 子 的 类 型
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5.2.2 信号分子的特点及性质 信号分子受体存在部位 ◆细胞表面（表面受体） ◆细胞内（细胞内受体）
◆效应物
腺苷酸环化酶 C
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抑制型的系统组成
◆抑制型受体(Inhibite Receptor, Ri) 抑制型的受体(Ri)通过Gi抑制腺苷酸环 化酶的活性,降低膜内cAMP的水平。
◆抑制型G蛋白(Gi-proteins) 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。