信号转导
信号转导(研究生)
秦燕 生理学与病理生理学教研室
第一节 概 述
多细胞生物体必须具备完善的信号转导系统统 一协调其正常的生理功能。
细胞间传递信息的物质多达几百种:如递质、 激素、细胞因子等。
代谢或功能改变
一、细胞信号转导的定义及特征
1. 定义:通常是指细胞通过细胞表面受体(或胞 内核受体)接受外界信号,通过系统级联传递机 制,将胞外信号转导为胞内信号,最终引起细胞 生理效应或诱导特定基因的表达,引起细胞的应 答反应。
(2) 细胞信号转导不仅仅是简单的信号传递,同时还具有信号 放大功能。
(3)跨膜信号转导虽然涉及多种刺激信号在多种细胞引发的多种 功能改变,但转导过程都是通过少数几种类似的途径或方式 实现的。
二、信号转导的网络化
1.不同种类受体或配体的相互作用 2.不同类型蛋白激酶的相互作用 3.不同转录因子与DNA元件的相互作用
一个受体可以激活多个G蛋白,一个G蛋白可以转导 多个信息效应机制,调节许多细胞功能。
4.细胞内受体
可穿过细胞的第一信使 亲脂性化学信号分子
产生新的mRNA 蛋白质
胞质或核内 受体结合
激活胞质或核内 的化学级联反应
胞内受体通常与抑制性蛋白结合,信号分子与受体结合后 受体与抑制性蛋白分开,受体不再受抑制,其表面暴露出 一段DNA结合区域。可直接作用于核DNA,影响转录。
如:神经营养因子受体TrK家族、某些生长因子 胰岛素的受体
3.G蛋白偶联受体 G-protein coupled receptors GPCR 由七个α螺旋组成的独立蛋白质分子
7次跨膜,6个袢 羧基、氨基内外放
G-蛋白耦联受体的数量最多,如α、β肾上腺素、 M-乙 酰胆碱、 5-羟色胺、多巴胺、阿片类、嘌呤类、前列腺素及 多肽激素的受体
细胞的信号转导
4. 自分泌信号:与上述三类不同的是,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。
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。
其共同特点是: ①特异性 ②复杂性 ③时间效应
按产生和作用方式分:
1. 激素 :内分泌信号,经血液或淋巴循环转运,作用距离
远、范围大、持续时间长。如:胰岛素、甲状腺素、肾 上腺素等
2. 神经递质:突触分泌信号,作用时间、距离短,如: 乙
酰胆碱、去甲肾上腺素等
3. 局部化学介质 :旁分泌信号,通过细胞外液介导,作用
参与G蛋白偶联受体进行信号转导的第二信使有cAMP 、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG )、Ca2+等。第二信使的作用是对胞外信号起转换和 放大的作用。
(一)cAMP信号途径
1、刺激性/抑制性激素和相应受体
Gs/ Gi
腺苷酸环化酶(AC):跨膜12次,在G蛋白激 活下,催化ATP生成cAMP。
Adenylate cyclase
2、依赖cAMP的蛋白激酶A(Protein Kinase A, PKA):由两个催化亚基和两个调节亚基组成。
•cAMP与调节亚基结合,使调节亚基和催化亚基解离, 释放出催化亚基,激活蛋白激酶A的活性。
3、环核苷酸磷酸二酯酶(PDE):降解cAMP生成5’-AMP ,终止其信号功能。
量氯离子和水分子持续转运入肠腔 ,引起严重
腹泻和脱水。
四、蛋白激酶功能异常
肿瘤促进剂佛波酯与DAG结构类似,取代其与 PKC结合而活化PKC,但不被降解,从而使PKC 不可逆活化,细胞不可控的生长、增殖。
信号转导教学课件ppt
G蛋白偶联受体信号转导的通路
01
GPCR与配体结合后,引起G蛋白的活化,释放出GDP并替换为GTP,进而引起 下游效应分子的激活。
02
G蛋白可激活多种效应分子,如AC、PLC等,进而产生第二信使分子,如cAMP 和DAG,进一步调节细胞的生物学效应。
03
GPCR信号转导通路还包括抑制性通路和非抑制性通路,抑制性通路通过降低细 胞内cAMP水平来抑制细胞活动,而非抑制性通路则通过激活PLC并产生DAG和 IP3来促进细胞活动。
分类
根据结构和功能,细胞因子可分为白细胞介素(IL)、干扰素 (IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)等。
细胞因子受体的结构与功能
结构
细胞因子受体是一类跨膜蛋白,由胞内区和胞外区组成,胞内区具有酪氨酸 激酶活性。
功能
细胞因子受体通过与相应配体结合,传递信号至细胞内,触发一系列生物学 反应,如增殖、分化、凋亡等。
磷酸化
激活的受体通过磷酸化修饰,进一 步激活下游信号分子。
酶联型受体信号转导的通路
MAPK通路
酶联型受体激活后,通过MAPK通路传递信号,引发细胞反应。
JAK-STAT通路
酶联型受体激活后,通过JAK-STAT通路传递信号,调节细胞增殖和分化。
04
细胞因子信号转导
细胞因子的定义与分类
定义
细胞因子是由免疫细胞和非免疫细胞产生的一类小分子可溶 性蛋白,具有调节免疫应答和炎症反应等多种生物学功能。
信号转导与药物研发
了解信号转导的机制有助于开发新的药物,针对异常的信号转导过程进行干预和 治疗。
06
信号转导研究方法
基因敲除与敲入技术
基因敲除技术
利用同源重组或转座子等技术,将特定基因从染色质中剔除 ,以研究基因功能。
信号转导——精选推荐
生物体的生长发育主要受遗传信息及环境变化信息的调节控制。
单细胞生物直接通过感受外界环境的刺激适应环境的变化。
高等生物是由数目庞大且高度分化的细胞组成,他们对环境变化作出的反应要通过复杂的细胞信号转导系统才能完成。
★信号转导:将细胞外信息转化为细胞内信息并诱导基因表达和引起细胞内某些代谢途径改变,对环境变化作出应答的过程。
细胞信号转导在应答环境刺激和调节基因表达、生理反应的同时,不仅维持着细胞正常代谢,最终决定了细胞增殖、生长、分化、衰老和死亡等生命的基本现象。
一、信号分子(signal molecule)生物细胞所接受的信号既可以是物理信号(光、热、电流),也可以是化学信号,但是在有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信号。
根据其作用方式可分为细胞间通讯的信号分子和细胞内通讯的信号分子。
(一)细胞间信号分子在细胞与细胞之间进行信息传递作用的信号物质叫细胞间信号分子。
根据产生和作用方式不同,可分为激素、神经递质、局部化学介质、细胞因子、气体信号分子等。
1.激素(hormone)激素通过血液循环传递至远处的靶细胞,并与特异受体结合,调节这些细胞的代谢和功能。
这类信号分子的作用时间较长,作用范围弥散,引起的生物学效应缓慢持久。
2.神经递质(neurotransmitter)神经细胞合成与释放,是神经系统各神经元之间或神经元与终末效应细胞之间进行通讯的化学信号分子。
如乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)、去甲肾上腺素(noradrenaline,NE)、多巴胺(dopamine,DA)、脑啡肽、强啡肽等。
这类信号分子的作用时间迅速(几毫秒),作用范围集中准确,引起的生物学效应短暂。
3.局部化学介质(local chemical transmitter)如神经生长因子、组胺、细胞生长抑素、前列腺素等。
这类信号物质很少进入血液循环,只能通过局部扩散的方式作用于邻近的靶细胞,但又不像神经递质那样由专一突触结构释放,这类物质既不同于激素又不同于神经递质。
信号转导研究方法
信号转导研究方法
信号转导是指细胞内外信号的传递和调控过程。
研究信号转导的方法主要包括以下几种:
1. 蛋白质相互作用研究:通过蛋白质结构的研究,通过蛋白质相互作用研究信号转导网络中的蛋白质相互作用,例如酵母双杂交、免疫沉淀、共沉淀和质谱分析等。
2. 细胞信号转导通路研究:利用细胞生物学和生物化学技术,研究信号转导通路中关键信号分子的表达和功能。
例如,通过荧光探针标记、基因敲除和过表达技术来研究信号转导效应。
3. 基因组学研究:通过高通量技术如基因芯片和测序技术,研究信号转导网络中的基因表达谱的变化,以及不同信号转导通路的相互关系。
4. 分子荧光成像:利用分子荧光探针和显微镜技术,观察信号转导过程中的信号传递、蛋白质定位和蛋白质与其他生物分子的相互作用。
5. 生物信息学分析:通过综合分析多个信号转导通路的基因表达谱、蛋白质相互作用网络等数据,揭示信号转导通路的结构和功能。
综合运用以上多种方法,可以从不同层次和角度全面研究信号转导,揭示信号转
导通路的调控机制和生理功能。
信号转导
信号分ห้องสมุดไป่ตู้的通讯方式
(按通讯距离及作用对象)
• 内分泌通讯: 激素,血液循环。
• 旁分泌通讯: 生长因子、细胞因子、
NO等
• 自分泌通讯: 部分细胞因子,肿瘤细胞
• 神经分泌通讯: 神经递质、神经激素
(2)小G蛋白
• 又称单体G蛋白(monomeric G protein),是 细胞内的一类低分子量G蛋白,锚定于细胞膜 的胞质面。
• 与三聚体G蛋白不同,小G蛋白的GTPase活性 很低,且不直接与受体结合。受体通过一些 蛋白因子调节小G蛋白的活性:
① 鸟苷酸交换因子(GEF):促进小G蛋白释放 GDP、结合GTP而将其激活。
内分泌
自分泌及旁分 神经分泌 泌
化学信号
激素
细胞因子 神经递质
作用距离
m
mm
nm
受体位置 膜受体或胞内受体
膜受体
膜受体
举例
胰岛素、甲状腺激素、 表皮生长因子、 乙酰胆碱、
生长激素
神经生长因子、 谷氨酸
白介素、NO
二、受体(receptor)
• 是一类可通过直接与信号分子(这些信号分子被 称配体,ligand)特异性结合而变构激活,触发信 号转导,进而引起生物学效应的特殊分子。
③ 单次跨膜受体
• 又称酶偶联受体(enzyme-linked receptor)是一种单向 一次跨膜蛋白,受体本身具有酶活性或受体与酶直接偶 联。当受体与配体结合后,可激发受体本身的酶活性, 或激发受体偶联酶的活性使信号继续往下游传递。
• 信号(配体):主要是细胞因子和生长因子。
基因表达与信号转导
基因表达与信号转导基因表达和信号转导是生物学中非常重要的两个概念,它们紧密联系,在细胞和生物体中发挥着重要的作用。
基因表达指的是DNA转录为RNA的过程,通俗点说,就是基因变成了蛋白质的过程。
而信号转导则指细胞内外信息传递的过程,是从刺激到反应的过程。
这两个过程之间有很大的关联,下面就是它们之间的一些联系和作用。
一、基因表达和信号转导的关系基因表达和信号转导之间有着紧密的联系,信号转导通常直接或间接地影响着基因表达。
当细胞在受到刺激后,会产生一系列的信号分子和激素,这些分子和激素可以与细胞膜或细胞内的蛋白质结合,从而触发一系列的信号转导通路。
这些通路会诱导某些特定的基因表达,并在细胞中产生特定的反应。
比如,当一个细胞受到病毒感染时,会产生一些炎症因子,它们可以通过产生信号分子的方式来通知其他细胞,从而诱导它们产生免疫反应。
这个过程就表明了信号转导和基因表达之间的密切联系。
二、基因表达和信号转导的作用基因表达和信号转导在细胞内和生物体内发挥着重要的作用。
1. 细胞分化和发育调控细胞分化和发育调控是由基因表达和信号转导共同完成的。
在胚胎早期,各种信号分子和激素通过信号转导通路对胚胎内部的细胞进行指导和调节,从而诱导出一系列特定的基因表达,实现胚胎的分化和发育。
此外,基因表达和信号转导还可以调节细胞生长和细胞周期等过程。
2. 免疫反应免疫反应的产生包括抗体的产生和免疫细胞的激活,这也需要通过基因表达和信号转导来完成。
病原体入侵后,会引发一系列的信号转导反应,进而激活并诱导 T 细胞和 B 细胞产生抗体或进行其他特定的免疫反应。
3. 肿瘤形成肿瘤形成的过程中,基因表达和信号转导同样起着重要的作用。
肿瘤形成主要是由于基因表达和信号转导通路的异常而导致。
例如,某些癌细胞会突变成不正常的基因,导致它们失去了正常的基因表达功能,从而促进癌细胞的产生和发展。
此外,一些信号转导通路的异常也可能导致癌细胞的产生和发展。
信号转导名词解释
信号转导名词解释
信号转导是生物学领域中的一个概念,指的是细胞内或细胞间的信号传递过程,即从信号的产生到信号的传递、传感和响应的一系列事件。
这个过程涉及到多种分子和细胞结构的相互作用,调节和控制细胞的生理活动。
信号转导的过程可以分为几个步骤。
首先,信号必须被产生,通常是由它的外部刺激(如荷尔蒙、细菌毒素、光线等)引起。
然后,这个信号被传递到细胞内,进入细胞质或细胞核。
细胞内的信号传递通常通过分子信使、细胞内信号分子和蛋白质配体的相互作用来实现。
这些信号分子可以是离子、小分子化合物、激素、细胞因子或其他生物分子。
在信号传递过程中,信号分子通常与受体蛋白质结合,触发一系列的化学反应和分子变化。
这些反应可以包括分子的磷酸化、蛋白质结构的变化、酶活性的调节等。
这些变化导致了信号的传导和放大,将信号传递到细胞内其他位置或其他细胞。
信号传导的最终效应是调控细胞内多种生物过程的发生和进行。
这些过程包括细胞分化、增殖、凋亡、细胞骨架的重构等。
不同的信号传导路径可以通过不同的信号分子和信号受体来触发,从而调控不同的生理活动和细胞功能。
信号转导在生物学中具有重要的意义。
它是细胞内外信息交流的基础,使细胞能够适应环境变化,维持生物体内稳态。
同时,信号转导的异常可以导致多种疾病的发生,如癌症、炎症、心
血管疾病等。
因此,对于信号转导的研究有助于理解细胞功能和疾病机制,为新药的发现和治疗提供了重要的理论基础。
细胞生物学重点名词解释
细胞通讯(cell communication)(p156)一个信号产生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靶细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。
信号转导(signal transduction)是细胞通讯的基本概念, 强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径)和结果, 包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。
信号转导(signal transduction) 强调信号的接受与放大③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并激活受体;④活化受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径;⑤细胞内信号作用于效应分子,进行逐步放大的级联反应,引起效应。
⑥信号的解除,细胞反应终止。
受体(receptor)(p158)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,至少包括两个功能区域:配体结合区域和产生效应的区域。
根据存在部位分为:①细胞内受体(intercellular receptor)离子通道耦联受体②细胞表面受体 G蛋白耦联受体(GPCR)(cell-surface receptor) 酶联受体G蛋白G蛋白是细胞内信号传导途径中起着重要作用的三聚体GTP结合调节蛋白的简称,位于质膜胞浆一侧,由α,β,γ三个不同亚基组成。
细胞质膜:围绕在细胞最外层,由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜生物膜(biomembrane):细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜单位膜(unit membrane)生物膜内外两侧为电子密度高的暗线,约为2nm,中间位电子密度低的明线,约为3.5nm,总厚度为7.5 nm,这种“暗-明-暗”的结构。
流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型是一种生物膜结构的模型,它认为生物膜是磷脂以疏水作用形成的双分子层为骨架,磷脂分子是流动性的,可以发生侧移、翻转等。
蛋白质分子镶嵌于双分子层的骨架中,可能全部埋藏或者部分埋藏,埋藏的部分是疏水的,同样,蛋白质分子也可以在膜上自由移动。
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。
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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
信号转导的名词解释
信号转导的名词解释在生物学领域中,信号转导是指细胞内外信息的传递和响应过程,它在生物体的生长、发育、代谢、免疫和细胞分化等各个方面起着重要作用。
信号转导通过一系列的分子事件将外界的物理、化学或生物学信息转化为细胞内部的生理反应和细胞功能的调控。
本文将对信号转导的概念、机制和重要分子进行解释。
一、信号转导的概念信号转导是指生物体对外界刺激信号做出的一系列反应,从而调控细胞功能和整体生理过程的过程。
信号转导广泛存在于生物体的细胞内外环境中,包括化学物质、生物活性物质、外界温度、光线、机械刺激等。
这些信号通过受体蛋白在细胞膜内外表面感知,并通过信号分子的传递引起一系列生物反应。
二、信号转导的机制1. 受体激活与信号传递:当外界信号刺激到细胞表面的受体蛋白时,受体会发生构象变化,导致内外信号的转换。
这些受体可以是细胞表面受体(如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体等),也可以是细胞内受体(如核受体等)。
2. 信号分子传递:一旦受体激活,信号会通过一系列的分子传递事件来传导。
这些信号分子可以是离子、细胞因子、激素、磷酸化蛋白等。
它们会通过跨膜信号传递、细胞内信号传递或核内信号传递等方式将信号从受体传递至下游分子,共同参与调控细胞内的生理过程。
3. 下游反应与细胞调控:信号转导过程最终会引起一系列下游反应,包括基因表达调控、细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移、细胞分化等。
这些下游反应会进一步影响细胞内的信号网络,形成正反馈或负反馈回路,从而调控整个细胞或组织的功能。
三、重要的信号分子1. G蛋白偶联受体:G蛋白偶联受体是一类广泛存在于细胞膜上的受体,可以感知多种信号分子,包括激素、神经递质等。
激活G蛋白偶联受体后,可以启动下游信号级联反应,例如通过激活腺苷酸环化酶促使细胞内环磷酸腺苷(cAMP)水平上升,从而激活蛋白激酶A等。
2. 酪氨酸激酶受体:酪氨酸激酶受体是一类能够通过磷酸化反应激活的受体。
激活酪氨酸激酶受体后,它们可以自身磷酸化或磷酸化其他下游目标蛋白,进而引起一系列信号传递和细胞内信号级联反应,例如细胞增殖、细胞分化和细胞凋亡等。
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。
信号转导
细胞信号转导异常与疾病细胞通讯(cell communication):指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。
细胞通讯主要有三种方式:细胞间隙连接膜表面分子接触通讯化学通讯信号转导(signal transduction):指受体或能接受信号的其他成分(离子通道和细胞粘附分子)与信号作用,影响细胞内信使的变化,进而引起细胞应答反应的一系列过程。
细胞信号转导系统由能接收信号的特定受体、受体后的信号转导通路以及其作用的靶蛋白所组成作用:调节代谢;实现细胞功能;调控细胞周期、分化、及存活信号分子物理信号:光、热、电流、机械信号(压力、张力、摩擦力,切应力)化学信号:从结构上:短肽、蛋白质、气体分子、氨基酸、脂类等;从功能上:激素、神经递质、生长因子、细胞因子、细胞外基质。
特点:特异性;高效性;可被灭活。
分类:脂溶性和水溶性。
作用方式:内分泌;旁分泌;自分泌;内在分泌细胞信号转导过程膜受体信号转导系统调节的共同规律:1.激活的膜受体通过胞内第二信使及信号转导蛋白网络传递信息2.信号转导复合物使得信号的传递更加迅速、高校及更具特异性信号转导复合物:同一信号通路中的多种蛋白成分通过各种形式结合形成一个复合物。
如Src 同源性2域(SH2)磷酸化酪氨酸结合域(PTB)控制信号转导蛋白活性的方式:1.通过配体调节使核受体具有转录活性使受体酪氨酸激酶的酶激活使受体型离子通道开放细胞内信使分子激活细胞内受体和蛋白激酶2.通过G蛋白调节3.通过可逆磷酸化调节㈡信号对靶蛋白的调节可逆性的磷酸化调节调节靶蛋白的基因表达CST的主要通路举例G蛋白介导的CST通路酶偶联受体介导的CST通路受体丝氨酸/苏氨酸激酶GPCR:指配体-受体复合物与靶蛋白的作用要通过与G蛋白的偶联在细胞内产生第二信使,从而将胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞的行为。
受体丝氨酸/苏氨酸激酶通过受体丝氨酸/苏氨酸激酶发挥作用的细胞外信号主要是转化生长因子β超家族的成员Ras:肾素-血管紧张素系统G蛋白是细胞内信号传导途径中起着重要作用的GTP结合蛋白,由α、β、γ三个不同亚基组成。
信号转导的名词解释细胞通讯名词解释
多细胞生物是由不同类型的细胞组成的社会,而且是一个开放的社会,这个社会中的单个细胞间必须协调它们的行为,为此,细胞建立通讯联络是必需的。
如生物体的生长发育、分化、各种组织器官的形成、组织的维持以及它们各种生理活动的协调,都需要有高度精确和高效的细胞间和细胞内的通讯机制。
2. 信号传导(cell ignalling) 是细胞通讯的基本概念,强调信号的产生、分泌与传送,即信号分子从合成的细胞中释放出来,然后进行传递。
3. 信号转导(ignal tranduction) 是细胞通讯的基本概念,强调信号的接收与接收后信号转换的方式 (途径)和结果,包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等,即信号的识别、转移与转换。
4. 信号分子(ignaling molecule) 信号分子是指生物体内的某些化学分子,既非营养物,又非能源物质和结构物质,而且也不是酶,它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息,如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子,它们的惟一功能是同细胞受体结合,传递细胞信息。
多细胞生物中有几百种不同的信号分子在细胞间传递信息,这些信号分子中有蛋白质、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸、胆固醇、脂肪酸衍生物以及可溶解的气体分子等。
根据信号分子的溶解性分为水溶性信息(water-oluble meenger)和脂溶性信息(lipid-oluble meenger),前者作用于细胞表面受体,后者要穿过细胞质膜作用于胞质溶胶或细胞核中的受体。
其实,信号分子本身并不直接作为信息,它的基本功能只是提供一个正确的构型及与受体结合的能力,就像钥匙与锁一样,信号分子相当于钥匙,因为只要有正确的形状和缺齿就可以插进锁中并将锁打开。
至于锁开启后干什么,由开锁者决定了。
5. 激素(hormone) 激素是由内分泌细胞(如肾上腺、睾丸、卵巢、胰腺、甲状腺、甲状旁腺和垂体)合成的化学信号分子,这些信号分子被分泌到血液中后,经血液循环运送到体内各个部位作用于靶细胞。
信号转导概念
信号转导概念
信号转导是指细胞内外环境中的信号被传递给细胞内部,并引导细胞内发生一系列特定的生化反应和生物学效应的过程。
信号转导是细胞与其周围环境进行信息交流的重要机制之一。
它是细胞内外环境信息传递的桥梁,使细胞能够感知环境变化并做出相应的反应。
信号转导通常包括以下几个步骤:
1. 受体识别:细胞膜表面的受体与外部环境中的信号物质结合,触发信号转导过程的启动。
2. 信号传导:受体激活后,信号被传递给细胞内。
这个过程通常涉及一系列的信号分子、蛋白激酶、转录因子等的激活和磷酸化修饰。
3. 激活效应:信号的传导结构细胞内引发特定的生化反应和生物学效应。
这些效应可能包括细胞增殖、分化、凋亡、细胞迁移等。
4. 负反馈调节:信号转导过程中的负反馈机制可以调节信号的强度和时效性,以避免过度反应或持续活化。
信号转导在生物学中起着关键作用,影响着细胞的生存、增殖、分化、凋亡等多种生物学过程。
它在疾病的发生和发展中也起着重要作用,如癌症、炎症、免疫反应等。
因此,研究信号转
导的原理和机制对于理解细胞生物学以及疾病的治疗和预防具有重要意义。
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突 眼
桥本病 (Hashimoto’s thyroditis) 阻断性抗体与TSH受体结合 受体结合 阻断性抗体与 减弱或消除了 减弱或消除了TSH的作用 的作用 抑制甲状腺素分泌 甲状腺功能减退、 甲状腺功能减退、黏液性水肿
黏液性水肿
四、细胞信号转导异常与疾病
1、 发生环节
细胞外信号发放异常; 1.1. 细胞外信号发放异常; 受体或受体后信号转导异常; 1.2. 受体或受体后信号转导异常; 受体异常:遗传性受体病, (1) 受体异常:遗传性受体病,自身免疫性 受体病,继发性受体异常; 受体病,继发性受体异常; (2)受体后信号转导通路异常。 受体后信号转导通路异常。
可与鸟嘌呤核苷酸可逆性 结合的蛋白质家族。 结合的蛋白质家族。
Classification) 分类 (Classification) G蛋白:α、β和γ亚单 蛋白: 、 和 亚单 位组成的异三聚体 小分子G蛋白 小分子 蛋白
G GDP GDP Gα α βγ
G蛋白活性的调节 蛋白活性的调节 GDP
2、举例: 举例:
G蛋白异常与疾病
(G protein-based disease)
霍乱 (Cholera) 1.表现 1.表现 (Manifestations)
剧烈腹泻,脱水, 剧烈腹泻,脱水,休克
2. 机制
(Mechanism)
肠 腔
精氨酸201 Gsα 201和 精氨酸201和谷氨酰胺 霍乱毒素选择性催化Gsα亚基 霍乱毒素选择性催化Gsα亚基 227是维持GsGTP酶 精氨酸201核糖化(ADP活性 201核糖化(ADP的精氨酸核糖化(ADP Cl的关键氨基酸残基 GTP酶活性丧失 ribose), GTP酶活性丧失
机制 (Mechanism)
受体抗体 抗TSH受体抗体 受体 刺激性抗体 阻断性抗体
表现 (Manifestations)
弥漫性甲状腺肿 (Graves’disease)
刺激性抗受体抗体模拟TSH 的作用 刺激性抗受体抗体模拟 促进甲状腺素分泌和甲状腺腺体生长 女性> 女性>男性 甲亢、甲状腺弥漫性肿大、 甲亢、甲状腺弥漫性肿大、突眼
(2)气味分子。 气味分子。 (3)细胞外基质成分和与质膜结合的分子(细胞 细胞外基质成分和与质膜结合的分子( 黏附分子等)。 黏附分子等)。
化学信号的作用方式: 2.1.2 化学信号的作用方式: 内分泌(endocrine) (1) 内分泌(endocrine) (2) 旁分泌 (paracrine) (3) 自分泌(autocrine) 自分泌( 内在分泌(intracrine) (4) 内在分泌(intracrine)
2.2 物理信号 : 光、电、机械信号等 生物大分子的结构信号: 2.3 生物大分子的结构信号: 这种信号包含在生物大分子三维结构 的序列中. 的序列中.
二、细胞信号转导种类
膜受体介导的跨膜信号转导 核受体介导的信号转导
跨膜信号转导
Transmembrane signal transduction
α1受体 受体 AngII受体 受体 PIP2 PLCβ
Gq
IP3
+ Ca2+
DAG
PKC 靶蛋白 磷酸化 靶基因 转录
Phospholipase C signal transduction pathway
2、受体酪氨酸蛋白激酶 介导的信号转导途径
(Tyrosine protein kinase-mediated signal transduction pathway)
β受体
α2受体 受体 M受体 受体
Gs
+
-
Gi
腺苷酸环化酶
cAMP
靶蛋白 磷酸化
PKA
靶基因 转录
Adenylyl cyclase signal transduction pathway
1.2 磷脂酶 信号转导途径 磷脂酶C信号转导途径
(Phospholipase C signal transduction pathway)
cAMP ↑ ↑ ↑
CT Gs AC
自体免疫性受体病
(Autoimmune receptor disease)
因体内产生抗受体的自身 抗体而引起的疾病。 抗体而引起的疾病。
自身免疫性甲状腺病
(Autoimmune thyroid diseases) 因存在抗促甲状腺激素 (thyroidstimulating hormone,TSH)受体 , 受体 的自身抗体引起的甲状腺功能紊乱。 的自身抗体引起的甲状腺功能紊乱。
三、细胞信号转导的主要通路
(The primary pathways of cellular signal transduction)
1、G蛋白介导的信号转导 蛋白介导的信号转导
(G protein-mediated signal transduction)
G蛋白 (G protein) 蛋白
细 胞 信号转导异常与疾病
(Dysfunction of cellular signal transduction in disease)
本章内容
一.概述 二. 细胞信号转导种类 三.细胞信号转导主要通路 四. 细胞信号转导异常与疾病
一、概 述
1. 概念 信息分子通过作用于受体及其信号转导分 子而影响细胞生物学功能的过程,称细胞信 子而影响细胞生物学功能的过程, 号转导系统( 号转导系统(Signal transduction system)。 信号接受器—信号转导途径 终端组成 信号转导途径—终端 由信号接受器 信号转导途径 终端组成
胞外信息分子与膜受体结合, 胞外信息分子与膜受体结合, 将信息传递至胞浆或核内, 将信息传递至胞浆或核内, 调节靶细胞功能的过程。 调节靶细胞功能的过程。
核受体介导的信号转导
Nuclear receptor-mediated signal transduction
信息分子与核受体结合 启动靶基因转录的过程。 启动靶基因转录的过程。
细胞信号的种类: 2. 细胞信号的种类:
化学信号(配体, 2.1 化学信号(配体,ligand) 化学信号的种类: 2.1.1 化学信号的种类: (1)可溶性化学分子:如 激素、神经递质、 可溶性化学分子: 激素、神经递质、 细胞因子、局部化学介质如PG、ATP、 细胞因子、局部化学介质如PG、ATP、活 PG 性氧,进入体内的病原体产物、药物、 性氧,进入体内的病原体产物、药物、毒物 等。
受体
GDP Gα α β γ
Gα β α γ GTP GTP
效应蛋白 Gα α
Gα β α γ
效应蛋白 β γ 蛋白激活: ◆ G蛋白激活 GTP与Gα相结合 蛋白激活 与 相结合 蛋白失活: 酶水解GTP ◆ G蛋白失活 GTP酶水解 蛋白失活 酶水解
1.1 腺苷酸环化酶信号转导通路
(Adenylyl cyclase signal transduction pathway)
Hypothalamus Regulation of thyroid hormone release
TRH Adenohypophyses TSH Thyroid T3 T4 Tissues
TSH
TSH受体 受体
Gs
AC cAMP
Gq
PLC
DAG和IP3 和
甲状腺素分泌 甲状腺细胞增殖
信号转导(Signal transduction)
靶基因 转录
Tyrosine protein kinase-mediated signal transduction pathway
2.2 非受体酪氨酸蛋白 激酶信号转导通路
(Non-receptor tyrosine protein kinase pathway)
G H
GH receptor JAK
JAK
STAT P STAT
STAT P STAT
Target gene
Growth hormone receptor signaling through the JAK/STAT pathway
3、核受体介导的信号转导通路
(Nuclear receptor-mediated signal transduction pathway)
2.1 受体酪氨酸蛋白激酶通路
(Receptor tyrosine protein kinase pathway)
生长因子 受体TPK 受体
Ras GDP GTP Raf
Sos Grb2 P
MEK ERK
(extracellular signal regulated kinase,ERK) ,
靶蛋白 磷酸化
类固醇激素受体家族 甲状腺素受体家族
HSP
R
Cortisol
R
HSP
HSP R R
HSP
R
R
Gene
Nuclear receptor-mediated signal transduction pathway
4.
信号转导的终止
受体与配体解离; 4.1. 受体与配体解离; 受体下调; 4.2. 受体下调; G蛋白水解 蛋白水解; 4.3. G蛋白水解; 4.4. 去磷酸化失活