第十六章 细胞内信号传导通路ppt
合集下载
细胞的信号转导(共22张PPT)
神经肌肉接头 乙酰胆硷
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。
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。
《细胞间的信号传递》课件
信号转导：酶偶联受体激活后，可以激活细胞内的酶，从而改变细胞的生理功能 生理功能：如细胞增殖、分化、凋亡等，都可以通过酶偶联受体介导的信号转导途径 进行调控
信号转导：离子通道受体与信 号分子结合后，引起离子通道 的开放或关闭
离子通道受体：位于细胞膜上， 能够识别并结合特定信号分子
离子通道开放：导致细胞内外 离子浓度发生变化，从而引起
信号转导：细胞通过受体接受信号，激活信号通路 细胞反应：信号通路激活后，细胞发生增殖或分化 增殖：细胞分裂，产生新的细胞 分化：细胞在特定条件下，转变为特定类型的细胞
信号转导：细胞通过受体接受信号，激活信号通路 细胞反应：信号通路激活后，细胞产生相应的反应 细胞代谢：细胞通过代谢活动，将信号转化为生物能量或物质 调节机制：细胞通过信号转导和细胞反应，调节自身的代谢活动
细胞核内效应：信号分子通过 转录因子等调控基因表达，影 响细胞功能
PART THREE
激素：如胰岛素、生长激素等 神经递质：如多巴胺、血清素等 细胞因子：如白细胞介素、肿瘤坏死因子等 生长因子：如表皮生长因子、神经生长因子等 细胞粘附分子：如整合素、选择素等 信号肽：如胰岛素原、胰高血糖素原等
信号分子的合成：在细胞内由基因 转录和翻译过程产生
信号转导异常可能导致细胞 凋亡异常
信号转导的调节：通过调节信号转导途径，控制细胞功能 信号转导的失控：信号转导异常可能导致疾病 药物研发：针对信号转导异常，开发新的药物治疗疾病 药物筛选：通过细胞实验和动物实验，筛选出有效的药物
信号转导的研究对于理解细胞生物学和疾病机制至关重要 信号转导的调控机制在药物研发中具有重要应用价值 信号转导的失控可能导致多种疾病，如癌症、糖尿病等 信号转导的研究有望为治疗这些疾病提供新的策略和药物
信号转导：离子通道受体与信 号分子结合后，引起离子通道 的开放或关闭
离子通道受体：位于细胞膜上， 能够识别并结合特定信号分子
离子通道开放：导致细胞内外 离子浓度发生变化，从而引起
信号转导：细胞通过受体接受信号，激活信号通路 细胞反应：信号通路激活后，细胞发生增殖或分化 增殖：细胞分裂，产生新的细胞 分化：细胞在特定条件下，转变为特定类型的细胞
信号转导：细胞通过受体接受信号，激活信号通路 细胞反应：信号通路激活后，细胞产生相应的反应 细胞代谢：细胞通过代谢活动，将信号转化为生物能量或物质 调节机制：细胞通过信号转导和细胞反应，调节自身的代谢活动
细胞核内效应：信号分子通过 转录因子等调控基因表达，影 响细胞功能
PART THREE
激素：如胰岛素、生长激素等 神经递质：如多巴胺、血清素等 细胞因子：如白细胞介素、肿瘤坏死因子等 生长因子：如表皮生长因子、神经生长因子等 细胞粘附分子：如整合素、选择素等 信号肽：如胰岛素原、胰高血糖素原等
信号分子的合成：在细胞内由基因 转录和翻译过程产生
信号转导异常可能导致细胞 凋亡异常
信号转导的调节：通过调节信号转导途径，控制细胞功能 信号转导的失控：信号转导异常可能导致疾病 药物研发：针对信号转导异常，开发新的药物治疗疾病 药物筛选：通过细胞实验和动物实验，筛选出有效的药物
信号转导的研究对于理解细胞生物学和疾病机制至关重要 信号转导的调控机制在药物研发中具有重要应用价值 信号转导的失控可能导致多种疾病，如癌症、糖尿病等 信号转导的研究有望为治疗这些疾病提供新的策略和药物
细胞的信号转导完美版PPT
一、信号转导概述
信号转导——细胞外刺激信号作用于细胞的特殊结构，通过 一系列反应实现对细胞功能活动的调控。
(一)细胞外刺激信号 体内的信号物质一般为生物活性物质，如神经递质、激素、 细胞因子等，其中多数为水溶性物质。
(二)受体及其特征
1.受体的概念及其分类 受体(receptor)——位于细胞膜或细胞内能与某些信号
3.以神经-肌接头处兴奋传递为例，简述通道耦联的受体介导 的信号转导过程。
G蛋白作用模式
cAMP作为第二信使的发现
➢ 第二信使学说是E.W.萨瑟兰于1965年首先提出。他认为 人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都 是通过细胞内的环磷酸腺苷(cAMP)而发挥作用的。首次 把cAMP叫做第二信使，激素等为第一信使。已知的第二 信使种类很少，但却能转递多种细胞外的不同信息，调节 大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有 明显的通用性。
(3)Ｇ蛋白效应器(Ｇ protein effector)
(4)第二信使(second messenger) (5)蛋白激酶(protein kinase, PK)
G蛋白耦联受体介导的信号转导的基本过程
配体 受体
受体-配体
G蛋白
激活型G蛋白
G蛋白效应器
激活的 G蛋白效应器
[第二信使] 或
依赖于第二信使的酶或通道激活或抑制
某些蛋白质磷酸化
生物效应
2. G蛋白受体介导的信号转导的主要途径
(2)受体-G蛋白-DG/PKC途径： 配体与膜受体结合 膜中的G蛋白(Gq) 激活磷脂酶C(PLC) 膜脂质中的二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)迅速水解为 IP3(三磷酸肌醇)和DG(二酰甘油) DG激活蛋白激酶C(PKC) 进一步作用于下游的信号蛋白或功能蛋白 诱发细胞功能改变。
《细胞信号传导》课件
五、细胞信号传导与疾病
疾病与信号传导的不正常
信号传导的异常常常导致疾病的发生和发展，如癌 症、心血管疾病等。因此，研究细胞信号传导对于 疾病的预防和治疗具有重要意义。
医学研究中对信号传导的探索
基于对细胞信号传导机制的深入理解，医学研究已 经提出了多种靶向信号传导的治疗方法，如靶向信 号通路的药物设计和基因治疗等。
《细胞信号传导》PPT课件
细胞信号传导是研究细胞间信息交流的重要领域。本课件将全面介绍细胞信 号传导的基本原理、通路与应用，帮助你深入了解这一关键过程。
一、引言
细胞信号传导是指细胞间的信息交流和转导过程。了解细胞信号传导的基本概念对于理解细胞生物学的基本原 理至关重要。
二、信号分子与受体
信号分子的种类
六、总结与展望
细胞信号传导的重要性
细胞信号传导是细胞生物学研究的基石，对于理解 生物体机能的维持和功能调控具有重要意义。
展望细胞信号传导研究的未来发展
未来的细胞信号传导研究将深入探索细胞间的精细 调控机制，并结合系统生物学等新技术手段，揭示 细胞信号网络的全貌。
参考文献
• 参考文献1 • 参考文献2 • 参考文献3
常见信号传导通路
常见的信号传导通路包括MAPK通路、AMPK通路、 PI3K/AKT通路等，每个通路在细胞内发挥着特定的 调控作用。
四、信号响应
1 信号传导的终点
细胞信号传导的终点通常是调控基因表达或 启动特定的细胞生理反应，对细胞功能的调 控起到关键作用。
2 信号响应的种类及作用
信号响应可以是细胞的增殖、分化、迁移， 或者是细胞凋亡、代谢的改变。不同信号的 响应方式各异，对细胞状态产生重要影响。
细胞信号分子的种类多种多样，包括激素、神 经递质、细胞因子等，每种信号分子在细胞间 的传导方式及作用机制各异。
神经细胞内的信号转导专题.ppt
Raf
MAPK激酶MEK激酶（MEKK） 细胞周期素依赖性激酶 细胞周期素依赖性激酶2 细胞周期素依赖性激酶 CDK调节的激酶 CDK激活的激酶（CDK） CAK激酶 G蛋白受体激酶（GRKs）
其他 核糖体S6激酶（RSKs) 酪蛋白激酶
PKA
钙依赖蛋白激酶
钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶 PKC
蛋白酪氨酸激酶（Trk) 有丝分裂原激活的激酶（MAPK）
蛋白激酶催化底物 蛋白质从脱磷酸转变 为磷酸化，蛋白磷酸 化酶则把磷酸化蛋白 质转变回脱磷酸状态。
带负电荷的磷酸基 团的添加或减少能改 变蛋白质分子的电荷 和形状，从而影响蛋 白质的功能。
蛋白磷酸酶
酪氨酸蛋白磷酸酶 丝-苏氨酸蛋白磷酸酶 双重磷酸酶
磷酸化级联反应调节机制和多点磷酸 化
核内信号转导
细胞外分子 受体 效应器
信使：具有信息传递功能的信息传递分子
第一信使：细胞外信使物质，如激素、神经递质、神经 调质
第二信使：第一信使作用于靶细胞后在胞内产生的信使 物质（环核苷酸类:cAMP、cGMP；肌醇磷脂代谢产物： I代P3谢、产DG物；：胞前内列：腺C素a2、+；白一三氧烯化、氮凝（血N恶O烷）)；; 花生四烯酸
G蛋白βγ亚单位的结构和功能
Gβ的结构 β亚单位保守性最高，β5同源性较低 N末端与γ亚基相连
Gγ的结构 分四类，九种
G βγ复合物 β1与所有γ都能结合 β 3仅与γ8结合
G βγ复合物的功能 作用于AC、PLC、GRKs、离子通道等 受体的失敏
酪氨酸激酶受体介导的信号转导
第四章
神经细胞内的信号转导
本章纲要
了解神经细胞膜的组成与结构 掌握主要的膜受体及其工作方式
离子通道 受体酶 G蛋白偶联受体 掌握第一、二、三信使的含义及其功能 掌握主要的第二信使的产生、参与的酶 了解蛋白质的磷酸化 了解原癌基因的概念、功能及分类
MAPK激酶MEK激酶（MEKK） 细胞周期素依赖性激酶 细胞周期素依赖性激酶2 细胞周期素依赖性激酶 CDK调节的激酶 CDK激活的激酶（CDK） CAK激酶 G蛋白受体激酶（GRKs）
其他 核糖体S6激酶（RSKs) 酪蛋白激酶
PKA
钙依赖蛋白激酶
钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶 PKC
蛋白酪氨酸激酶（Trk) 有丝分裂原激活的激酶（MAPK）
蛋白激酶催化底物 蛋白质从脱磷酸转变 为磷酸化，蛋白磷酸 化酶则把磷酸化蛋白 质转变回脱磷酸状态。
带负电荷的磷酸基 团的添加或减少能改 变蛋白质分子的电荷 和形状，从而影响蛋 白质的功能。
蛋白磷酸酶
酪氨酸蛋白磷酸酶 丝-苏氨酸蛋白磷酸酶 双重磷酸酶
磷酸化级联反应调节机制和多点磷酸 化
核内信号转导
细胞外分子 受体 效应器
信使：具有信息传递功能的信息传递分子
第一信使：细胞外信使物质，如激素、神经递质、神经 调质
第二信使：第一信使作用于靶细胞后在胞内产生的信使 物质（环核苷酸类:cAMP、cGMP；肌醇磷脂代谢产物： I代P3谢、产DG物；：胞前内列：腺C素a2、+；白一三氧烯化、氮凝（血N恶O烷）)；; 花生四烯酸
G蛋白βγ亚单位的结构和功能
Gβ的结构 β亚单位保守性最高，β5同源性较低 N末端与γ亚基相连
Gγ的结构 分四类，九种
G βγ复合物 β1与所有γ都能结合 β 3仅与γ8结合
G βγ复合物的功能 作用于AC、PLC、GRKs、离子通道等 受体的失敏
酪氨酸激酶受体介导的信号转导
第四章
神经细胞内的信号转导
本章纲要
了解神经细胞膜的组成与结构 掌握主要的膜受体及其工作方式
离子通道 受体酶 G蛋白偶联受体 掌握第一、二、三信使的含义及其功能 掌握主要的第二信使的产生、参与的酶 了解蛋白质的磷酸化 了解原癌基因的概念、功能及分类
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
细胞信号传导PPT课件
成
钙调蛋白CaM
激活CaM激酶
CaM激酶
Ca2+－依赖性蛋白激酶途径总结
CaM CaM激酶 功能蛋白质
内质网或肌浆网 上的受体
①
Ca2+ ↑
②
功能蛋白磷酸化
生物学效应
PIP2
信 号
PLC Gp 分
IP3 + DG
子
PI
PKC →生理效应
三、催化型受体介导的信号转导
受体本身具有酶活性，例如具有鸟氨酸 环化酶或酪氨酸蛋白激酶活性。 （一）酪氨酸蛋白激酶受体介导的信号转导途径 （二）cGMP-蛋白激酶途径 （三）转化生长因子受体介导的信号转导途径
第一章 细胞信号转导
Cellular Signal Transduction
基本概念
细胞信号转导：生物细胞对外界的刺激或信 号发生反应，并据以调节细胞代谢、增殖、 分化、功能活动或凋亡的过程。
细胞信息传递是生物维持细胞间联系、协调细胞间功能，保 证生命活动正常进行的基本条件。例如：
组织生长需要
病原体侵入
b、细菌毒素ADP-核糖基化修饰部位
c、具有GTP 酶活性
-亚基（35KD） -亚基（ 7KD）
非共价紧密 结合成二聚体
G蛋白的活化机制
Ｇ蛋白的分类
Ｇ蛋白类型 亚基
功能
Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo * ＧT * *
s
激活腺苷酸环化酶
i
抑制腺苷酸环化酶
p
激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ
o
大脑主要Ｇ蛋白,可调节离子通道
一、离子通道型受体及其信号转导
受体本身即通道； 寡聚体； 每个亚基都具有多次螺旋跨膜结构； 引起的应答主要是去极化或超极化。
《细胞的信号传导》PPT课件
ATP cAMP（第二信使）
激活cAMP依赖的蛋白激
酶A
细胞内生物效应
ppt课件
No
No
Image
Image
No ImLeabharlann geNo ImageNo Image
No Image
4
No Image
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
结合G蛋白偶联受体 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白
反应：刺激引起的机体或组织细胞活动的变化
兴奋 (excitation)
活组织或细胞对刺激发生的反应。
变迁
细胞受刺激时而发生可传播的电变化。
ppt课件
13
兴奋性（excitability)：
活组织或细胞对刺激发生反应的能力。 变迁
细胞受刺激时产生动作电位的能力。
神经和肌肉细胞
刺激 可兴奋细胞 动作电位 反应（兴奋和抑制 ）
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
兴奋性G蛋白(GS)
激活磷脂酶C(PLC)
PIP2
(第二信使）
IP3 和 DG
内质网 释放Ca2+
激活 蛋白激酶
C
细胞内生物效应
ppt课件
No
No
Image
Image
No Image
No Image
No Image
No Image
5
No Image
二、离子通道介导的信号转导
Image
No Image
No Image
No Image
No Image
No 11
Image
神经和骨骼肌细胞的生物电现象
1、可兴奋细胞：受刺激后能产生动作电位的细胞 （可兴奋组织）
【生物化学】第16章 细胞信号转导
1. 高度专一性 2. 高度亲和力 3. 可饱和性 4. 可逆性 5. 特定的作用模式
（三）受体的分类与结构
离子通道型受体
膜受体 G蛋白偶联型受体
受体
催化型e receptor)
存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶 嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分 为三大类：离子通道型受体，G蛋白偶联型受 体，催化型受体和 酶偶联受体。
3．PKA的作用
（1） 对代谢的调节作用 通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调
节功能。
如：肾上腺素、胰高血糖素促进糖原分解
目录
（1）催化型受体
受体本身是一种具有跨膜结构的酶蛋白（酪氨 酸蛋白激酶活性、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、 鸟苷酸环化酶活性），如EGF、PDGF等生长因子 和胰岛素受体。
（2）酶偶联型受体 受体本身无内在的催化活性，但直接与一个
有酪氨酸蛋白激酶活性的胞浆蛋白相偶联，如干 扰素受体。
目录
三种细胞表面受体的特点
与 蛋白质功能和表达水 表达水平，调节细胞
超极化
平
分化和增殖
（二）核受体
受体位于胞浆或胞核，大多数位于胞核， 因此又称为核受体。其配体是亲脂化合物， 可穿过细胞膜（如类固醇激素），受体本身 是转录因子，通过调节某些基因的转录，产 生生物学效应。
第二节
G蛋白偶联受体的 信号传导
一、 G蛋白
是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜 胞浆面的外周蛋白，由 、 、 三个亚基组 成， 可结合GTP或GDP，且具有GTP酶活性 。
化学性质 * 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰
岛素等） * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、
肾上腺素等） * 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） * 脂酸衍生物（如前列腺素） * 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等
第16章细胞信号转导 PPT课件
由特殊分化的细胞（内分泌腺）产生，内分泌形
式，在靶细胞发挥作用，又称第一信使。
根据化学性质分为： ▲水溶性激素（蛋白质、肽、氨基酸衍生物） ▲脂溶性激素（类固醇激素、脂肪酸衍生物）
（3）局部化学介质：
由一般细胞分泌，自分泌或旁分泌为主，经扩散作 用传播。根据化学本质，分为： ①细胞因子（如生长因子）； ②气体分子（如NO、CO）。
作用距离：nm
3、自分泌：
释放信号因子的细胞与靶细胞为同一类或同一个细胞， 常多为癌变细胞。如：大肠癌细胞分泌促胃液素。
作用距离：μm
高等生物体主要是化学通讯。
基本过程：特定的细胞释放信号分子→信号分子经
扩散或血循环到达靶细胞→与靶细胞特异受体结合→ 启动细胞内信使系统→靶细胞产生生物学效应。
BIOCHEMISTRY
膜表面分子接触通 讯（细胞识别）
化学通讯（细胞分泌化 学分子的方式传递）
细胞直接接触
细胞间接接触
（一）细胞间隙连接：
直接的细胞通讯，两个相邻细胞间通过连
接子连接，其中央为亲水性孔道（如Ca2+、 cAMP可通过）
连接子
细胞间隙连接让相邻的同型细胞对外界的信号产生协 同效应。
（二）膜表面分子接触通讯：
细胞间信号分子 细胞内信号分子
1、细胞间信号分子：
需要与特殊的受体结合，通过激活受体发挥作 用，又名配体（ligand）。
主要有：神经递质、激素、局部化学介质。
（1）神经递质：
以旁分泌形式，通过神经递质将上一个神经元的 信息传给下一个神经元。 根据化学本质分为： 胆碱类、胺类、氨基酸类、肽类。
（2）激素：
GTP
Ras
on
GTP酶活化蛋白
式，在靶细胞发挥作用，又称第一信使。
根据化学性质分为： ▲水溶性激素（蛋白质、肽、氨基酸衍生物） ▲脂溶性激素（类固醇激素、脂肪酸衍生物）
（3）局部化学介质：
由一般细胞分泌，自分泌或旁分泌为主，经扩散作 用传播。根据化学本质，分为： ①细胞因子（如生长因子）； ②气体分子（如NO、CO）。
作用距离：nm
3、自分泌：
释放信号因子的细胞与靶细胞为同一类或同一个细胞， 常多为癌变细胞。如：大肠癌细胞分泌促胃液素。
作用距离：μm
高等生物体主要是化学通讯。
基本过程：特定的细胞释放信号分子→信号分子经
扩散或血循环到达靶细胞→与靶细胞特异受体结合→ 启动细胞内信使系统→靶细胞产生生物学效应。
BIOCHEMISTRY
膜表面分子接触通 讯（细胞识别）
化学通讯（细胞分泌化 学分子的方式传递）
细胞直接接触
细胞间接接触
（一）细胞间隙连接：
直接的细胞通讯，两个相邻细胞间通过连
接子连接，其中央为亲水性孔道（如Ca2+、 cAMP可通过）
连接子
细胞间隙连接让相邻的同型细胞对外界的信号产生协 同效应。
（二）膜表面分子接触通讯：
细胞间信号分子 细胞内信号分子
1、细胞间信号分子：
需要与特殊的受体结合，通过激活受体发挥作 用，又名配体（ligand）。
主要有：神经递质、激素、局部化学介质。
（1）神经递质：
以旁分泌形式，通过神经递质将上一个神经元的 信息传给下一个神经元。 根据化学本质分为： 胆碱类、胺类、氨基酸类、肽类。
（2）激素：
GTP
Ras
on
GTP酶活化蛋白
细胞信号系统ppt课件
受体recepter;
受体将信号转变为细胞内信号-第 二信使
胞内信号的转导途径，最终转化为 细胞的各种复杂的生物学效应。
信号分子的失活引起细胞反应的终 止
5
第一节 细胞外信号
第一信使:由细胞分泌的、能够调节机体机体功能的一大类生物活性物质，是 细胞间通讯的信号。
主要是蛋白质、肽类、氨基酸及其衍生物、类固醇激素、NO等。 与细胞膜上或胞内特定的受体结合后，后者将接收到得信息转导给胞浆或细
相互激活 激活具有SH2结构域的蛋白并
使之激活，传递信号 主要介导细胞生长和分化，产
生效应过程较慢
3、G蛋白耦联的受体（G蛋白-鸟苷酸结合蛋16白（guanine nucleotide－binding protein） 存在于细胞膜上，神经递质、激素、肽类和胺类的受体，与G蛋白耦联。 结构： 由一条多肽链组成，其中带有7个疏水越膜区域 氨基末端朝向细胞外，羧基末端则朝向细胞内基质 氨基末端有糖基化的位点，羧基末端有两个在蛋白激酶催化下发生磷酸化 的位点 ，与受体活性调控有关。
细胞内信使：受体激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称 第二信使（sencond messenger）。 cAMP，cGMP，DAG, IP3, Ca2+
24
25
一、cAMP信使体系 腺苷酸环化酶与cAMP
腺苷酸环化酶 adenylate cyclase,AC； G蛋白的效应蛋白之一，是cAMP信 号传递系统的关键酶；
胞核中的功能反应体系，从而启动细胞产生效应。
6
细胞外信号分类： 根据信号特点和作用方式 激素 神经递质 局部化学介质 根据效应： 激动剂 拮抗剂 根据信号的性质 水溶性信号 脂溶性信号
7
第一节 细胞外信号
受体将信号转变为细胞内信号-第 二信使
胞内信号的转导途径，最终转化为 细胞的各种复杂的生物学效应。
信号分子的失活引起细胞反应的终 止
5
第一节 细胞外信号
第一信使:由细胞分泌的、能够调节机体机体功能的一大类生物活性物质，是 细胞间通讯的信号。
主要是蛋白质、肽类、氨基酸及其衍生物、类固醇激素、NO等。 与细胞膜上或胞内特定的受体结合后，后者将接收到得信息转导给胞浆或细
相互激活 激活具有SH2结构域的蛋白并
使之激活，传递信号 主要介导细胞生长和分化，产
生效应过程较慢
3、G蛋白耦联的受体（G蛋白-鸟苷酸结合蛋16白（guanine nucleotide－binding protein） 存在于细胞膜上，神经递质、激素、肽类和胺类的受体，与G蛋白耦联。 结构： 由一条多肽链组成，其中带有7个疏水越膜区域 氨基末端朝向细胞外，羧基末端则朝向细胞内基质 氨基末端有糖基化的位点，羧基末端有两个在蛋白激酶催化下发生磷酸化 的位点 ，与受体活性调控有关。
细胞内信使：受体激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称 第二信使（sencond messenger）。 cAMP，cGMP，DAG, IP3, Ca2+
24
25
一、cAMP信使体系 腺苷酸环化酶与cAMP
腺苷酸环化酶 adenylate cyclase,AC； G蛋白的效应蛋白之一，是cAMP信 号传递系统的关键酶；
胞核中的功能反应体系，从而启动细胞产生效应。
6
细胞外信号分类： 根据信号特点和作用方式 激素 神经递质 局部化学介质 根据效应： 激动剂 拮抗剂 根据信号的性质 水溶性信号 脂溶性信号
7
第一节 细胞外信号
《细胞信号转导》PPT课件
molecularbiology生物化学与分子生物学教研室第一节细胞通讯第二节细胞信号转导的分子机制第三节不同受体介导的细胞信号转导通路第四节细胞信号转导与医学细胞外信号细胞内的多种分子的浓度活性位置变化蛋白激酶与蛋白磷酸酶proteinkinaseproteinphosphatasegtp结合蛋白gtpbindingproteinmolecularswitchsgtpgtpgdpgtpgtpgtpg蛋白的主要类型肾上腺素腺苷酸环化酶atpcamp无活性pka活化pka磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原分解增加肾上腺素腺苷酸环化酶atpcampg蛋白一类和gtp或gdp结合位于胞膜胞浆面的外周蛋白具有信号转导功能由三个亚基组成非活化形式活化形式proteinactivationpkacampacplcippkacampac11gtp结合蛋白异源三聚体低分子量g蛋白gtp结合形式为活性形式gdp结合形式为非活性形式2130kda称为ras超家族现有50多种具有gtp酶活性13gapgtpaseactivatingproteingtpase激活蛋白sosguanidineexchangefactor鸟苷酸交换因子gefgtpoffgdpgaprasrassosgap第二节细胞信号转导的分子机制15蛋白复合物proteincomplexesclusters是细胞信号转导分子共同构成的基本工作场所是信号转导过程特异性和精确性的保证是网络性调控的基础signalosomestransducisomessignalcomplexsignalcassettessignalingmodules16转录调控复合物17蛋白相互作用是信号转导复合物形成的基础蛋白相互识别的结构基础蛋白复合物的重要结构蛋白衔接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein1840proteininteractiondomain19sh2domainsrcsh2srchomologydomainpyeei20sh3domainclassrkxxpxxpclasspxxpxrsrchomologydomain蛋白激酶btkphthsh3sh2催化区衔接蛋白grb2sh3sh2sh3转录因子statdna结合区sh2ta细胞骨架蛋白tensinsh2ptb22phosphotyrosine?sh2?ptbapoptosis?dd?ded?car
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激活质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上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（diacylglycerol,
DAG）
Company Logo
Company Logo
Company Logo
②对基因表达的调节作用
在基因转录调控区有一共同的DNA序列 (TGACGTCA)，称为cAMP应答元件(cAMP response element,CRE)、可与cAMP应答元件结
合蛋白 (cAMP response element bound
(3）一种信息分子可作用几条信息传递途径。如胰
岛素与膜受体结合后，可通过受体底物激活，
PLC 产生 IP3 和 PAG ，激活 PKC ；另外也可激
活 Ras 途径。
Company Logo
细胞在转导信号过程中所采用的基本方式包括：
①改变细胞内各种信号转导分子的构象
Company Logo
一、G蛋白在cAMP-PKA通路中的作用
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)；
概念：细胞外信号和G蛋白偶联的受体结合，导 致胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应 的信号通路。
（一）磷脂酶激活
信息分子 通过此途径传递信号的第一信使主要有 儿茶酚胺、生长因子、抗利尿激素、乙酰胆碱、神 经递质等。 G蛋白 也是由、、三种亚基构成的三聚体，为 Gp型，其激活机制与前述G蛋白相似。
Company Logo
PLC
Company Logo
DAG和IP3 PLC激活后，可特异性催化质膜上的
磷脂酰肌醇-4,5-双磷酸（PIP2 ）水解产生两种第二
5.PKA的作用 ①对糖代谢的调节作用
PKA可促使多种酶或蛋白质丝氨酸或苏氨酸残基
的磷酸化，从而调节酶的催化活性或蛋白质的生
理功能。
例如肾上腺素调节糖原分解的级联反应。
Company Logo
肾上腺素的cAMP信号转导机制
Company Logo
cAMP-蛋白激酶A通路组成要素
胞外信息分子（第一信使） 膜受体 G蛋白
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase，AC)
第二信使——cAMP
蛋白激酶A (protein kinase A，PKA)
Company Logo
Company Logo
Company Logo
cAMP是第一个被发现的第二信使。1971年获诺贝 尔生理学和医学奖
萨瑟兰（Earl W. Sutherland, Jr） 1915 ~ 1974
Company Logo
（1）一条信息途径的成员，可参与激活或抑制另一条 信息途径。如促甲状腺素释放激素与膜受体结合后， 通过Ca2+磷脂依赖性蛋白激酶系统激活PKC，同时 Ca2+浓度增高会激活腺苷酸环化酶，生成cAMP，进 而激活PKA
Company Logo
（2）两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应
cAMP变构激活PKA， PKA磷酸化激活磷酸化激 酶，再磷酸化激活糖原磷 酸化酶活性，促进糖原分 解的调节。
Company Logo
PKA 对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 组蛋白 核蛋白体蛋白 细胞膜蛋白 微管蛋白 心肌肌原蛋白 磷酸化的后果 失去对转录 的阻遏作用 加速翻译 膜蛋白构象及 功能改变 构象和功能改变 易与Ca2+结合 生理意义 转录，促进 蛋白质的合成 促进蛋白质的合成 改变膜对水及离子 通道的通透性 影响细胞分泌 加强心肌收缩
4.cAMP
αs-GTP激活腺苷酸环化酶（AC），催化
ATP转化成cAMP、
cAMP经磷酸二酯酶降解成5`-AMP、胰岛素能激活
该酶、茶碱则抑制酯酶。
cAMP是分布广泛而重要的第二信使、细胞内的平均 浓度为10－6mol/L、其浓度受腺苷酸环化酶和磷酸二 酯酶调节。
Company Logo
靶细胞的受体特异性结合
平变化，进而引起细胞
信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
Company Logo
应答反应的一系列过程。
信号通路
信号通路（signaling pathway）指细胞接受外 界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转
导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起 细胞的应答反应。
cAMP-蛋白激酶A途径涉及的反应链 配体→G蛋白耦联受体→G蛋白→腺苷酸环 化酶→cAMP→依赖cAMP的蛋白激酶A→ 基因调控蛋白→基因转录
Company Logo
1.胞外信息分子
通过这一途径传递信号的
第一信使主要有儿茶酚胺类激素、胰高血糖 素等（含氮激素）。 2.膜受体 胞外信息分子结合的受体为G蛋白 偶联型膜受体、形成激素-受体的复合物、使 受体变构激活。
protein,CREB)相互作用而调节此基因的转录。
Company Logo
PKA的催化亚基进入胞核后、催化反式作用因
子—CREB中特定的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化、
磷酸化的CREB形成二聚体、与DNA上的CRE结 合、从而激活受CRE调控的基因转录。
PKA还可使细胞核内蛋白质等磷酸化、影响这些
【目的要求】
掌握:cAMP-PKA信号转导通路；
cAMP对糖原代谢过程的调节; cAMP对基因表达的调节；
Company Logo
Company Logo
信号通路是以三磷酸肌醇(IP3)及二脂酰甘油(DAG) 为第二信使的双信号途径。 胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联受体结合，
一、磷脂与Ca2+蛋白激酶通路的基本要素
胞外信息分子及其受体 G蛋白及磷脂酶 (PLC) 甘油二酯 (DAG)和蛋白激酶C(PKC ) 三磷酸肌醇 (IP3)和IP3受体、Ca2+ 钙调蛋白(calmodulin , CaM） 依赖CaM的蛋白激酶(CaMPK)
Company Logo
Company Logo
PKA对基因表达的调节作用（演示）
Ｃ Ｃ
Pi
Ｃ Ｒ Ｅ Ｂ
Pi
ＣＣ ＲＲ ＥＥ ＢＢ
Pi
Ｃ Ｒ Ｅ Ｂ
Pi
细 胞 核
DNA
ＣＲＥ
结构基因
蛋白质
Company Logo
Company Logo
βγ二聚体参与PH结构域（如AC、PLC、Ras、MAPK
等）的调节、改变相应酶活性。 GTP水解构成G蛋白循环。
Company Logo
Company Logo
Company Logo
R Ｒ
β β γ
GTP
α
γ
A A C C
GDP cAMP
ATP
Company Logo
cAMP的作用机制
真核细胞、cAMP通过激活cAMP依赖性蛋白激酶系统
（PKA）实现调节作用。
PKA是一种由四个亚基构成的寡聚体。其中有两个亚
基为催化亚基，另两个亚基为调节亚基。当调节亚基 与cAMP结合后发生变构（每一调节亚基可结合两分 子cAMP），与催化亚基解聚，从而激活催化亚基。
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+
腺苷环化酶 （无活性） 腺苷环化酶（有活性）
受体
ATP
cAMP
磷酸化酶b激酶
Pi
磷蛋白磷酸酶-1
PKA
(无活性)
PKA
(有活性) 磷酸化酶b激酶-P
–
糖原合酶 Pi
糖原合酶-P 磷蛋白磷酸酶-1
磷酸化酶b
Pi
磷酸化酶a-P
磷蛋白磷酸酶-1
–
–
Company Logo 磷蛋白磷酸酶抑制剂-P
②改变信号转导分子的细胞内定位
③促进各种信号转导分子复合物的形成或解聚
④改变小分子信使的细胞内浓度或分布
Company Logo
“人类为什么能感受到春天紫
紫 丁 香
丁香的香气， 并在任何时候都能提取出这种 嗅觉上的记忆”。人能够分辨 和记忆约1万种不同的气味， 但人具有这种能力的基本原理 是什么？？ 香气 ---受体结合-- G蛋白---纤 毛膜上的离子通道----产生电信 号---沿着神经细胞的轴突传送--嗅球
磷脂酶C (PLC) Gp蛋白介导激活PLC；生长因
子与相应受体结合、使受体二聚化和自身磷酸化 、 为PLC的SH2提供描点位点、 PLC其酪氨酸残基被
磷酸化修饰而激活。
Company Logo
PLC有三种，其中主要是PLC 被激活，
PLC
PLC
蛋白质的功能。
Company Logo
cAMP activate protein kinase A, which phosphorylate CREB （CRE binding protein ） protein and initiate gene transcription. CRE is cAMP response element in DNA with a motif 5'TGACGTCA3'
蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用。如糖原
磷酸化酶，其α，β亚基可被PKA磷酸化而使酶活
化，σ亚基可与Ca2+磷脂依赖性蛋白激酶系统通路
产生的Ca2+结合而使酶活化。上述两条途径在核
内可使转录因子CREB的Ser 133激酶磷酸化而活 化，进而调控多种基因表达