细胞通讯和细胞信号转导
细胞通讯与细胞信号转导
膜受体
根据受体的分子结构可将膜受体分为：
1. 环状受体：
即配体依赖性离子通道，主要在神经冲动的 快速传递中起作用。
此型受体的共同结构特点是由均一性的或非 均一性的亚基构成一寡聚体，而每个亚基则 含有4-6个跨膜区。
此型受体包括:烟碱样乙酰胆碱受体(N-AchR)、 A型-氨基丁酸受体(GABAAR)、谷氨酸受体、甘 氨酸受体及5-羟色胺受体(5-HTR)等。
2．内分泌激素：
激素(hormone)是由特殊分化细胞合成并分泌 的一类生理活性物质，这些物质通过体液进行 转运，作用于特定的靶细胞，调节细胞的物质 代谢或生理活动。
在体内，有些能够分泌激素的特殊分化细胞集 中在一起构成内分泌腺；有些细胞则分散存在； 有些细胞兼具其他功能。
激素的作用方式：
细胞信息传递方式
① 通过相邻细胞的直接接触；
② 通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细 胞的代谢和功能。
具有调节细胞生命活动的化学物质称为信息物 质。
细胞通讯方式
三ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方式: 胞间隙连接 表面分子接触通讯 化学通讯
细胞信息传递方式
间隙连接(Gap Junction)
两个相邻的细胞间存在着一种特殊的由蛋白质构 成的结构－连接子(Connexon)。连接子两端分别嵌入 两个相邻的细胞，形成一个亲水性孔道。这种孔道允 许自由交换分子量为1500道尔顿以下的水溶性分子。 这种直接交换的意义在于相邻的细胞可以共享小分子 物质，因此可以快速和可逆地促进相邻细胞对外界信 号的协同反应。连接子为一个多基因家庭，现已发现 12个成员。在肿瘤生长和创伤愈合等过程中都观察到 某些类型连接子表达的变化。因此，连接子可能对细 胞的生长、分化、定位及细胞形态的维持具有重要意 义。
细胞通讯与信号传导
细胞通讯与信号传导细胞是生物体的最基本单位，每个细胞都像一个小工厂，拥有自己的机器和设备，它们需要不断地接收与发出信息才能完成各自的任务，这就需要细胞间的通讯与信号传导。
本文将从细胞通讯和信号传导两个方面介绍这个重要的生命现象。
一、细胞通讯细胞通讯是指细胞之间通过化学信号相互交流的过程。
这种信号传递可以调节细胞的生命周期、维持内环境的恒定，以及协调身体各系统之间的协同运作。
在细胞通讯中，信号的传递可以分为内源性和外源性两类。
内源性信号是由细胞内自身产生的，如某些信号分子可以调节基因表达，从而影响一系列细胞行为。
外源性信号则来自外界，如神经元通过传递神经递质来调节细胞行为。
通常，细胞通讯的信号传递过程可分为三个基本步骤：识别、传递和响应。
第一步是识别阶段，在这个阶段，细胞必须能够识别外界或内源性信号分子。
这需要细胞表面的受体与信号分子之间发生特定的化学结合。
第二步是信号的传递阶段，在这个阶段，信号分子通过细胞内传递通路进入到细胞内部，从而调节细胞行为。
第三步是响应阶段，在这个阶段，细胞根据传递的信号做出相应的反应。
二、信号传导信号传导是指信号分子在细胞内部的传递过程。
它涉及一系列的生化反应和分子互动。
信号分子进入到细胞内部后，可能被一些蛋白激酶或酶水解，进而改变信号分子的化学结构。
这些过程就是信号转导的第一步，即信号的转换，使原本无法进入细胞内部的信号分子转变为可以作用于细胞内部的具有生物活性的物质。
第二步是信号传导通路，在这一步中，转换后的信号分子会引起细胞内一些特定蛋白质的生物分子反应，这些反应一般有激活或抑制的作用，从而调节细胞内的活动。
最后一步是响应阶段，在这个阶段，细胞会根据信号的强度和类型产生不同的反应，如细胞分裂、细胞分化、细胞凋亡等。
总的来说，细胞通讯和信号传导是两个紧密联系的概念。
细胞通讯的主要任务是产生信号分子，并将其传递到另一个细胞，而信号传导则是用一种内部系统将细胞解码和响应这些信号。
细胞的信号转导：细胞间的通讯
细胞的信号转导：细胞间的通讯
细胞信号转导是细胞间相互通讯的重要过程之一。
细胞通过信号转导将外部环境的信息传递到细胞内部，以调控细胞的生理功能和行为。
这种通讯过程在生物体内各个层次和组织中都十分普遍。
细胞信号转导通过一系列复杂的分子相互作用和级联反应完成。
信号转导通常从外部环境的信号开始，例如化学物质、细胞间接触和光照等。
这些刺激会激活细胞表面的受体蛋白，如受体酪氨酸激酶、离子通道和G蛋白偶联受体等。
一旦受体被激活，它们将开始传递信号到细胞内部。
这个过程中涉及到许多信号转导分子，如细胞内信号转导通路中的蛋白激酶、转录因子、细胞骨架和细胞内钙离子等。
这些分子相互作用形成复杂的网络，将信号从细胞膜传递到细胞质和细胞核，并最终调控基因表达和细胞功能。
细胞间的通讯也是细胞信号转导的一部分。
细胞可以通过细胞间的信号分子进行直接或间接的交流。
例如，神经细胞之间通过突触传递神经递质进行快速的信息传递。
而免疫细胞之间通过细胞因子的释放和受体结合来调节免疫反应。
此外，细胞还可以通过细胞外囊泡（如外泌体）释放信号物质，并被周围的细胞摄取，进而影响接受细胞的行为。
总的来说，细胞信号转导和细胞间通讯是细胞间相互沟通的重要机制。
通过这种方式，细胞可以感知和响应外界环境的变化，并协调各种生物学过程。
理解细胞信号转导和细胞间通讯的机制对于深入研究生物学和治疗疾病具有重要意义。
希望这篇简要介绍对你有所帮助！如果你有任何其他问题，请随时提问。
细胞生物学第11章-细胞通讯与信号转导
（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。
细胞生物学研究热点
细胞生物学研究热点---1细胞通讯信号转导增殖调控生长分化衰老死亡干细胞细胞工程1细胞通讯和细胞信号转导高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协调统一要求有一个完善的在细胞间进行反映和相互作用的机制，称为细胞通讯.在通讯过程中，细胞作为一个生命的基本单位，一个相对独立的系统，如何识别周围环境中存在的各种信号，并将其转变成细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞的死亡.所以I}1明细胞信号转导的机制对生命活动将有着重要意义.近年来人们对信号分子受体跨膜信号转导系统及胞内信号转导途径等方面有了深人的认识，并认为细胞内存在着多种信号转导方式和途径，各种方式和途径间又有各个层次的交叉调控，是一个十分复杂的网络系统.研究结果将成为疾病机制研究(如肿瘤、药物中毒)、药物的筛选及毒副作用研究的基础.2细胞增殖与细胞周期的调控细胞正常的分裂、增殖、分化与衰老维持着机体自身的稳定，细胞周期的异常会导致这一系列过程的紊乱，细胞的增殖是通过细胞周期来实现的，所以研究细胞增殖的基本规律及细胞周期的调控机制，不仅是控制机体生长发育的基础，也是研究细胞癌变发生及控制的重要途径.到目前为止，已有三类细胞周期调控因子被发现，分别是细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制物，它们之间的相互作用调节着细胞周期的进程随着研究的深人，将会发现更多的调控因子，并对调控机制有深人的了解，继而有可能人工促进不再分裂的细胞(神经元)增殖，障碍细胞(再生障碍性贫血)及增殖失控细胞(癌细胞)恢复正常有序的增殖，这方面的研究将具有重大的理论及实际意义.3细胞的生长和分化使原有的细胞长大与生成更多的新细胞，是细胞生长和增殖的两个概念，也是两个不同的过程.白质和核酸的生物合成是细胞生长的分子生物学基础，最近美国科学家发现一种名为“}}3”的蛋白质，在控制细胞生长速度方面起着关键作用，这种调节分子本身可以作为一种独特的药靶，破坏它就可以终止癌细胞的生长.另外}}3的活跃程度可反映出全身细胞的生长速度，所以斑州3可作为开发高灵敏度抗癌方法的生物标志物，这种蛋白质在引导生长信号的传递途径中的真正机制还需进一步探讨.细胞生长是细胞分化的签础，细胞分化贯穿于多细胞生命的整个过程，随着研究的深人，科学家们将分化和去分化的机制，从基因水平上进行研究，并发现在大多数生物中，其分化机制是类似的，即由基因直接控制各细胞的合成，承担起细胞分化的“开关”和“管理者”功能.在对细胞分化与癌变关系的深人研究中，许多研究证明癌细胞的诱导分化是可能的，但是，要癌细胞的逆转问题还需对细胞分化及其调控的详细机制以及分化和恶性变的关系做大量深人的研究工作，才有助于了解细胞正常分化与癌变机制.近年来的体细胞动物克隆技术取得突破，给人们带来很大变化，即高度分化的体细胞在一定条件下可以再分化，由此产生的动物克隆技术将应用于医药领域.由于它所蕴藏的商业和社会价值，将会有很大的发展前景.4细胞的衰老和死亡在细胞成熟与行使功能后，即走向衰老，细胞总体的衰老导致个体的老化细胞衰老有诸多因素调控当前多集中于分子水平上的研究，如探索衰老相关基因，癌基因或抑癌基因等癌肿相关基因与细胞衰老的关系，染色体端.粒与衰老的关系，以及一些与疾病有关的物质在衰老中的作用.近十余年来，随着细胞生物学、分子遗传学以及免疾学等学科的发展，对于衰老的研究已经发展成为一门新型独立的学科—老年学.随着人类寿命的延长，社会老龄化，迫切需要研究衰老过程的本质、老年病的发病机制及老年人的保健问题，为预防老年病的发病和有效治疗提供理论依据.细胞终末分化与衰老最终导致细胞死亡.细胞死亡有两种类型:细胞程序性死亡和细胞坏死前者又称细胞凋亡.多年来的研究表明细胞凋亡与个体生长、发育以及疾病发生与防治有着密切的关系.所以找出细胞凋亡的关键调控基因及其作用机制将是研究细胞死亡的重点工作5干细胞及其应用干细胞是机体内最原始的细胞，它具有较强的再生能力，在一定条件下可分化扩增出各类细胞，这一特性引起科学家的极大关注.由于干细胞的数童极少，因此分离、保存并在体外大量培养使之成长为各种组织和器官，便成为干细胞研究的首要课题.当前干细胞的分离和培养技术获得了重大的进展，多集中在造血干细胞、胚胎干细胞和神经干细胞上.干细胞的研究在医学领域内将有十分重大的贡献.如造血干细胞的移植对更多的血液系统疾病、包括恶性肿瘤的患者带来福音.胚胎干细胞是当前生物工程领域的核心问题之一胚胎干细胞可以像普通的细胞那样，进行体外培养传代，遗传操作和冻存，但不失其多能性适当条件下可被诱导分化为多种细胞.因此胚胎干细胞是进行哺乳动物早期胚胎发生、细胞分化、基因功能、基因表达调控等发育生物学基础研究的理想模型和有效工具.在应用研究领域，胚胎干细胞尤其是人的胚胎干细胞的获得，打开了细胞治疗和组织工程的大门、对神经千细胞研究起步较晚，目前神经干细胞的研究仍处于初级阶段、由于脑和血屏障的存在，神经干细胞移植到中枢神经系统后不会产生免疫排斥反应，使之在临床上有较大的应用前景.干细胞是生物个体发育和组织再生的基础.对干细胞生物学的研究必将极大地推进人类对生命的本质问题之一、即发育问题的理解.因此，该领域的研究必然会对人类重大疾病的治疗产生深远的影响.到目前为止，人们对干细胞的了解仍存在着许多盲区，说明对于干细胞的研究还需要不断地向深度和广度扩展.6细胞工程细胞工程即应用细胞生物学和分子生物学方法，在细胞水平上进行遗传操作，它是改变细胞的遗传性和生物学特性，以获得具有特定生物学特性的细胞和生物个体的技术.动物细胞工程是在细胞培养、细胞融合和细胞拆合技术基础上发展起来的.随着基因工程技术、基因转移技术和干细胞工程技术的发展，动物细胞工程在理论和应用两方面获得了快速发展.胚胎干细胞(ES)定向诱导分化则是干细胞工程中最重要的难题.所谓定向诱导分化是导向控制ES细胞分化成单一类型的分化细胞.利用遗传操作对ES细胞导人特定分化专一的转录因子，分化细胞专一标志基因或调控基因，并结合报告基因和诱导条件选择等手段，是探索ES细胞定向诱导分化的重要途径.各国科学家正借鉴小鼠F}细胞体外诱导分化的成功经验，致力于将人细胞改造成以临床基因、细胞和组织治疗为目的各种定向诱导分化细胞研究，ES 细胞工程正发展成为动物细胞工程中最为活跃的分支.。
细胞生物学名词解释
细胞生物学名词解释1受体，配体：受体（receptor）：存在于细胞膜上细胞内、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，从而对细胞的结构或功能产生影响的蛋白质分子。
配体（ligand）：受体所接受的外界信号，包括神经递质、激素、生长因子、光子、某些化学物质及其他细胞外信号。
受体是细胞膜上的特殊蛋白分子，可以识别和选择性地与某些物质发生特异性结合反应，产生相应的生物效应．与之结合的相应的信息分子叫配体。
2. 细胞通讯，信号传导，信号转导，细胞识别：细胞通讯：指一个细胞发出的信息通过介质传递到别一个细胞产生相应的反应。
信号传导：相当于是将上面细胞的刺激冲动传向下一个细胞，起着一种传递承接的作用，生化性质上没有什么改变。
信号转导：指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。
细胞识别：是指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，从而导致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。
是细胞通讯的一个重要环节。
3. 分子伴侣：一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份。
4. 核孔复合体：在内外膜的融合处形成环状开口，直径为50～100nm，核孔构造复杂，含100种以上蛋白质，并与核纤层紧密结合。
是选择性双向通道。
功能是选择性的大分子出入（主动运输），酶、组蛋白、mRNA、tRNA等存在电位差，对离子的出入有一定的调节控制作用。
5. 常染色质，异染色质 : 在细胞核的大部分区域，染色质结构的折叠压缩程度比较小,即密度较低，进行细胞染色时着色较浅，这部分染色质称常染色质．着丝点部位的染色质丝，在细胞间期就折叠压缩的非常紧密，和细胞分裂时的染色体情况差不多，即密度较高，细胞染色时着色较深，这部分染色质称异染色质．6. 核仁组织区：即rRNA序列区，它与细胞间期核仁形成有关，构成核仁的某一个或几个特定染色体片断。
细胞信号转导与细胞间通讯
细胞信号转导与细胞间通讯细胞是生命的基本单位，它们通过细胞间通讯和细胞信号转导来实现各种生物学功能。
细胞间通讯是指细胞之间通过分子信号传递信息的过程，而细胞信号转导则是指细胞内信号分子传递到细胞内的特定目标分子的过程。
这两个过程密不可分，相互作用，共同调控着生物体的生理和病理过程。
细胞间通讯可以通过多种方式实现。
其中一种常见的方式是通过细胞间的直接接触来进行通讯。
这种接触通讯主要通过细胞间连接蛋白质，如细胞间连接蛋白（connexin）和黏着蛋白（cadherin）等来实现。
这些蛋白质可以形成细胞间连接通道，使细胞间的信号分子能够直接传递。
例如，心肌细胞通过细胞间连接通道传递电信号，从而实现心脏的有序收缩。
除了细胞间的直接接触，细胞间通讯还可以通过细胞外分泌物质来实现。
这些分泌物质可以是蛋白质、激素、细胞外囊泡等。
它们通过扩散、受体介导的摄取或细胞外囊泡的融合等方式传递信息。
例如，免疫细胞可以释放细胞外囊泡，将抗原信息传递给其他免疫细胞，从而协调免疫应答。
细胞信号转导是细胞内信号分子传递到特定目标分子的过程。
这个过程涉及到多个信号分子、受体和信号转导通路的相互作用。
信号分子可以是激素、细胞因子、神经递质等，它们通过与细胞表面的受体结合，触发一系列的信号转导反应。
这些反应可以涉及到细胞内的酶活性调节、细胞骨架的改变、基因表达的调控等。
通过这些反应，细胞能够对外界环境的变化做出适应性的响应。
信号转导通路具有高度的复杂性和多样性。
一个信号转导通路通常包含多个分子组分，如受体、信号分子、酶、蛋白激酶等。
这些分子之间通过磷酸化、蛋白质结合等方式相互作用，形成信号转导的网络。
这个网络可以分为多个级联的步骤，每个步骤都是前一步骤的结果和后一步骤的起点。
通过这种级联的方式，细胞可以对信号进行放大、整合和调控。
细胞信号转导和细胞间通讯在生物体内发挥着重要的作用。
它们参与了多种生理和病理过程，如细胞增殖、分化、凋亡、免疫应答等。
细胞信号转导和细胞通信
细胞信号转导和细胞通信细胞是生命的基本单位，不同细胞在生物体内密切合作，完成各种生理功能。
为了实现这种协作，细胞之间需要进行精密的信号转导和通信。
细胞信号转导是一种复杂的过程，其中包括多种信号分子、受体和信号通路的参与。
本文将介绍细胞信号转导的基本概念、信号分子的类型以及细胞通信的机制。
一、细胞信号转导的基本概念细胞信号转导是指外界刺激通过信号分子传递到细胞内部，并引起相应的生物学响应的过程。
这个过程涉及多个组分，包括信号分子、受体和信号通路。
信号分子可以是离子、小分子物质或蛋白质，它们在细胞外和细胞内之间传递信息。
受体则是细胞膜上的蛋白质，可以与信号分子结合并传递信号。
信号通路是指信号分子与受体结合后所经过的一系列化学反应和调控，最终实现细胞内的生物学效应。
二、信号分子的类型信号分子可以分为多种类型，包括激素、神经递质、生长因子等。
激素是一类由内分泌腺分泌的物质，它们通过血液循环传播到身体各个部位，并影响细胞的行为。
神经递质是神经细胞释放的化学物质，在神经元之间传递电信号，并触发细胞内的相应反应。
生长因子则促进细胞的增殖和分化，在胚胎发育、伤口修复等过程中起着重要作用。
三、细胞通信的机制细胞通信是细胞之间相互协作的重要方式，可以通过直接接触或信号分子传递实现。
细胞间的直接接触包括细胞间连接和细胞间黏附。
细胞间连接是通过细胞膜蛋白的结合实现的，可以传递电信号和分子信号。
细胞间黏附是指细胞表面的特定蛋白质相互结合，形成稳定的细胞群体，并进行相互作用和通信。
此外，细胞之间还可以通过信号分子传递来进行通信。
信号分子可以在细胞间的空间中自由扩散，通过结合受体来传递信息。
这种信号传递方式可以实现长距离的通信，并对细胞产生广泛的影响。
四、细胞信号转导的调控细胞信号转导是一个高度调控的过程。
细胞通过多种机制来调节信号转导的强度和时机。
其中包括信号通路的激活和抑制，信号分子的合成和降解以及受体的调节等。
细胞信号转导的调控机制能够确保细胞对外界刺激做出适当的生物学响应，并避免过度反应或错误反应的发生。
细胞信号转导和细胞通讯
在免疫应答的效应阶段，活化的免疫细胞通过释放细胞因子、抗体等效应分子来清除病原体或异常细胞。这 个过程同样涉及到多种信号分子的交换和细胞间的相互作用。
06
细胞信号转导和细胞通讯的研 究方法与技术
Chapter
分子生物学技术在信号转导研究中的应用
基因克隆与表达分析
通过基因克隆技术，研究信号转导相关基因的表达模式、调控机 制以及蛋白质相互作用。
当信号分子与GPCRs结合后，GPCRs 会发生构象变化，激活与之偶联的G 蛋白。
酪氨酸激酶受体信号通路
酪氨酸激酶受体（RTKs）是一 类跨膜蛋白受体，它们具有酪氨
酸激酶活性。
当RTKs与配体结合后，会发生 二聚化并激活自身的酪氨酸激酶
活性。
RTKs通过磷酸化下游的底物蛋 白，如STATs、PI3K、PLCγ等， 将信号传递至细胞核内，调控基
02
细胞通讯的基本概念
Chapter
细胞通讯的定义与重要性
定义
细胞通讯是指细胞间或细胞内通 过信号分子进行信息传递和调控 的过程。
重要性
细胞通讯对于维持多细胞生物体 的生命活动至关重要，它协调不 同细胞的行为，确保生物体作为 一个整体正常运作。
细胞间通讯的方式与机制
通过细胞间形成的间隙连接通道 ，允许小分子物质和离子在细胞 间直接交换。
超分辨显微镜技术
突破光学衍射极限，以更 高的分辨率观察细胞通讯 中的细微结构和动态过程 。
活细胞成像技术
结合荧光标记和显微操作 技术，实时监测细胞通讯 过程中的分子动态和细胞 行为。
其他相关技术与方法的简介
生物信息学分析
利用生物信息学方法，对信号转导和细胞通讯相关的大数据进行 挖掘和分析，揭示其内在规律和调控机制。
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9章 细胞通讯和信号转导1
These signal molecules work in combinations to regulate the behavior of the cell. Cells respond to stimuli via cell signaling
(2) Different cells can respond differently to the same extracellular signal molecule
A. 肠道细菌与小肠上皮细胞通过细胞绒毛互相进行信息交流。 B. 小菌落酵母菌（交配型A）同正常的酵母菌（交配型a）通 过分泌的交配因子互相识别，并杂交形成二倍体合子Aa。
细胞通讯的方式
接触依赖型：缝隙连接型和受体介导 旁分泌型 突触型 自分泌型
短距离通讯
内分泌型
长距离通讯
细胞信号转导
一氧化氮／环鸟苷磷酸途径
Intracellular signaling pathway of nitric oxide
The mechanism by which acetylcholine stimulation of the endothelial cells leads to smooth muscle relaxation also explains the mechanism of action of the chemical nitroglycerin. The drug sildenafil, sold under the trade name Viagra, is an inhibitor of a cyclic GMP-specific phosphodiesterase that normally catalyzes the breakdown of cyclic GMP.
细胞通讯和细胞信号转导
PKA系统的信号转导
PKA系统（protein kinase A system，PKA）是G蛋白偶联系统的一种信号转导途径。信号分子作用于膜受体后，通过G蛋白激活腺苷酸环化酶, 产生第二信使cAMP后,激活蛋白激酶A进行信号的放大。故将此途径称为PKA信号转导系统。如胰高血糖素和肾上腺素都是很小的水溶性的胺,它们在结构上没有相同之处,并作用于不同的膜受体, 但都能通过G蛋白激活腺苷酸环化酶, 最后通过蛋白激酶A进行信号放大。
PKC系统的信号转导
系统组成与信号分子
系统组成：由三个成员组成:受体、G蛋白和效应物。Gq蛋白也是异源三体,其α亚基上具有GTP/GDP结合位点,作用方式与cAMP系统中的G蛋白完全相同。该系统的效应物是磷酸肌醇特异的磷脂酶C-β(phosphatidylinositol-specific phospholipase C-β, PI-PLCβ),此处的β表示一种异构体。
效应物
G蛋白
作用
腺苷酸环化酶
Gs
激活酶活性
Gi
抑制酶活性
K+离子通道
Gi
打开离子通道
磷脂酶C
Gp
激活酶活性
cGMP磷酸二脂酶
Gt
激活酶活性
表2, 某些G蛋白的功能
在G蛋白偶联信号转导系统中， G蛋白能够以两种不同的状态结合在细胞质膜上。一种是静息状态，即三体状态; 另一种是活性状态， G蛋白由非活性状态转变成活性状态，尔后又恢复到非活性状态的过程称为G蛋白循环(G protein cycle)。G蛋白的这种活性转变与三种蛋白相关联: GTPase激活蛋白(GTPase-activating protein，GAPs) 鸟苷交换因子(guanine nucleotide-exchange factors，GEFs) 鸟苷解离抑制蛋白(guanine nucleotide-dissociation inhibitors，GDIs)
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
（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
细胞生物学第八章细胞信号转导-文档资料
受体结构域为： 位于C端激素结合位点
位于中部的DNA结合位点 转录激活结构域
● 甾类激素介导的信号通路 ●一氧化氮介导的信号通路
（A）细胞内受体蛋白作用模型; （B）几种胞内受体蛋白超家族成员
● 甾类激素介导的信号通路
激素与膜内受体
●一氧化氮介导的信号通路
血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高， 激活一氧化氮合酶，细胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，
分子）的大分子物质，多为糖蛋白，一般至少包括两个功 能区域，与配体结合的区域和产生效应的区域 。
类型：细胞内受体（intracellular receptor）：
受胞外亲脂性信号分子激活
细胞表面受体（cell surface receptor）
受胞外亲水性信号分子激活
同一细胞具有不同受体，受多信号的调控，如心肌 细胞上有乙酰胆碱受体和肾上腺素受体 不同细胞具有相同受体，但反应各异 如心肌和分泌细胞上的乙酰胆碱受体相同
外周型：5个亚基组成（2）
通道开启：Na+ 内流，K+外流，
(二) G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体是指配体--受体复合物与靶蛋白 要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从 而将胞外信号转变成胞内信号。三聚体GTP结合调 节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称 G蛋白。由α、β、γ三个亚基组成，α亚其具有GTP 酶活性。β和γ亚基通过共价结合于膜上。G蛋白在 信号转导过程中起着分子开关的作用，当α亚基与 GDP结合时处于关闭状态，与GTP结合时处于开启 状态。
• 亲脂性信号分子——甾类激素(皮质醇、雌二
醇和睾酮）和甲状腺素，分子小，疏水性强， 可穿过细胞膜进入细胞，介导长时间的持续反 应，与细胞内受体结合，调节基因表达。 •气体信号分子——NO、CO、H2S等
细胞信号传导与细胞通讯
细胞信号传导与细胞通讯细胞是生命体的基本单位，通过细胞间的信号传导和通讯实现了生物体内部的协调与调控。
细胞通讯的关键在于细胞间的信号传导网络，通过这个网络，细胞能够感知和传递信息，以调节其功能和行为。
本文将探讨细胞信号传导与细胞通讯的基本原理和重要机制。
一、细胞膜中的信号传导机制细胞膜是细胞内外环境的隔离屏障，同时也是细胞间信号传导的关键枢纽。
细胞膜上存在着多种信号受体，包括离子通道、酶联受体和G蛋白偶联受体等。
当外界刺激物分子与信号受体结合时，会触发一系列反应，引发细胞内信号传导的级联反应。
这些反应可以通过离子通道的开闭、酶的活化和信号分子的释放等方式进行。
二、细胞内信号传导的级联反应细胞内信号传导的级联反应一般分为三个步骤：信号感知、信号转导和下游效应。
在信号感知阶段，信号受体通过结合特定外界刺激物分子来感知信号。
然后，通过一系列的反应，信号转导模块将信号传递到下游效应位点。
最后，在下游效应位点，细胞将对收到的信号做出适当的反应，如改变基因表达，调节蛋白合成或分解等。
三、细胞通讯的重要机制除了细胞膜上的信号传导机制外，细胞通讯还可以通过细胞外分泌物的释放、细胞间的直接接触以及细胞外基质的作用等方式来实现。
细胞外分泌物是一种由细胞释放到细胞外的信号分子，它们能够在长距离范围内传递信息。
细胞间的直接接触则是通过胞间连接蛋白质实现，如细胞黏附蛋白和细胞间通道等。
细胞外基质是细胞外的支持结构，它可以为细胞提供支持和指导，促进细胞迁移和定位。
四、重要的细胞信号传导通路在细胞信号传导的过程中，存在一些重要的信号通路，它们对细胞的功能和行为调控起着至关重要的作用。
其中，细胞内钙离子浓度调节通路是最重要的信号传导通路之一。
钙离子通过离子通道进入细胞，可以触发多种反应，包括酶的激活、基因表达的改变等。
此外，细胞内的蛋白激酶网络也是重要的信号传导通路，它参与了细胞增殖、分化和凋亡等生命过程的调控。
五、细胞通讯在生物体中的作用细胞通讯是维持生物体正常功能运行的基础，它在多个生命体层面发挥作用。
细胞通讯与信号转导
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偶联G蛋白受体的信息传导途径：
CAMP信号途径 CGMP信号途径 IP3信号途径 DG信号途径 Ca2+信号途径
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信号（配体）
1、 CAMP信号途径：
信号与受体结合，受体活 化，构象改变，暴露与G 蛋白的结合部位。
配体－受体复合物与G蛋白 结合，G活化，Gsα构象 改变，结合GTP
细胞通讯有三种方式： （1）细胞通过信号分子进行相互通讯； （2）细胞间直接接触相互通讯； （3）细胞间通过间隙连接相互通讯。
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细胞通讯的路径
细胞通讯通过：细胞识别 信号跨膜传递 生物效应。
可见，细胞识别是细胞通讯的一个 首要环节，其分子基础是膜受体。
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细胞识别的方式：受体与其识别的配体间有
互补的结构关系，可识别并互补结合。
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信号的跨膜传递
（一）离子通道受体的信息传导机制： 受体自身为离子通道，信号（神经递质）与受体识
别结合，开闭通道，离子流动，改变细胞膜的兴奋性。 （二）催化受体的信息传导机制：
P1P2 IP3+DAG
（第二信使）
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甘油二酯和三磷酸肌醇途径的模式图
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ห้องสมุดไป่ตู้
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甘油二酯和三磷酸肌醇途径与CAMP途径比较：
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Molecular Mechanism of Cell Communication and Signal Transduction
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1. 什么是细胞通讯
细胞通讯(cell communication) 是指在多细胞生物的细胞
社会中, 细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收 信息的通讯机制, 并通过放大引起快速的细胞生理反应，或 者引起基因活动,尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各 组织活动, 使之成为生命的统一整体对多变的外界环境做出 综合反应。
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表1. 某些激素的性质与功能
名称
合成部位 化学特性
主要作用
肾上腺素 肾上腺 酪氨酸衍生物 提高血压、心率、增强代谢
皮质醇
肾上腺 类固醇
在大多数组织中影响蛋白、糖、脂肪的代谢
雌二醇
卵巢
类固醇
诱导和保持雌性副性征
胰高血糖素 胰α细胞 肽
胰岛素
胰β细胞 蛋白质
睾酮
睾丸
类固醇
在肝、脂肪细胞刺激葡萄糖合成、糖原5种第二信使的结构
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7. G蛋白偶联受体及信号转导
细胞质膜上最多，也是最重要的信号转导系统是由G-蛋白介导的 信号转导。这种信号转导系统有两个重要的特点:①系统由三个部分组 成:7次跨膜的受体、G蛋白和效应物(酶); ②产生第二信使。
G蛋白，即GTP结合蛋白(GTP binding protein)，又叫鸟苷酸结 合调节蛋白，参与细胞的多种生命活动,如细胞通讯、核糖体与内质网 的结合、小泡运输、微管组装、蛋白质合成等。
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细胞内受体结构示意图
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6. 信号转导与第二信使
➢ 两种信号转导途径 G蛋白偶联方式 结合配体激活受体的酶活性
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➢ 细胞应答与信号级联放大
1.细胞应答 细胞对外部信号的应答通常是
综合性反应，包括基因表达的变 化、酶活性的变化、细胞骨架构 型的变化、通透性的变化、DNA 合成的变化、细胞死亡程序的变 化等。这些变化并非都是由一种 信号引起的，通常要几种信号结 合起来才能产生较复杂的反应， 而且通过信号的不同组合产生不 同的反应。
从组成上看,有单体G蛋白(一条多肽链)和多亚基G蛋白(多条多肽 链组成)。
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G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源三体,三个亚 基分别是α、β、γ, 总相对分子质量在100kDa左右, β亚基为36 kDa左 右, γ亚基为8-11kDa左右。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,鸟苷结合位点位于α亚基上。此外,α亚基还具有 GTPase的活性结构域和ADP核糖化位点。G蛋白属外周蛋白, 它们在 膜的细胞质面通过脂肪酸链锚定在质膜上。G蛋白是一个大家族, 目前 研究得较多的是Gs (转导激素对腺苷酸环化酶的活化过程)、Gi (转导 激素对腺苷酸环化酶的抑制作用), 另外还有其他的一些三体G蛋白。G 蛋白有多种调节功能, 包括Gs和Gi对腺苷酸环化酶的激活和抑制、对 cGMP磷酸二酯酶的活性调节、对磷脂酶C的调节、对细胞内Ca2+浓 度的调节等。 另外还参与门控离子通道的调节。
第二信使至少有两个基本特性: ①是第一信使同其膜受体结合后 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号分子； ②能启动或调节细胞内稍晚出现的反应信号应答。
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第二信使都是小的分子或离子。细胞内有五种最重要的第二信 使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油(diacylglycerol,DAG)、1,4,5-三 磷酸肌醇(inosositol 1,4,5-trisphosphate,IP3)、Ca2+ 等。
信号转导（cell transduction）：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。
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4. 细胞信号的主要类型
有三种类型的信号分子：
1. 激素 2. 局部介质（local mediators） 3. 神经递质（neurotransmitters）
有具有催化活性的酶受同一分子
调控, 第二:通过级联放大作用,使
引起同一级联反应的信号得到最
大限度的放大。
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➢ 第二信使（second messenger）
细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二 信使,而将细胞外的信号称为第一信使(first messengers)。
第二信使的产生及作用
刺激肝细胞等葡萄糖吸收、蛋白质及脂的合 成
诱导和保持雄性副性征
甲状腺素 甲状腺 酪氨酸衍生物 刺激多种类型细胞的代谢
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5. 受体与信号的接受
信号分子识别并结合的 受体通常位于细胞质或细 胞内，所以有两类受体：
细胞表面受体 细胞内受体
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➢ 细胞表面受体
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➢ 细胞内受体
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2. 细胞通讯的方式与反应
细胞有三种通讯方式：
① 通过信号分子 ② 通过相邻细胞间表面
分子的粘着或连接 ③ 通过细胞与细胞外基
质的粘着
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3. 信号传导与信号转导
信号传导（cell signaling）：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。
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多种细胞外信号引起动物细胞的应答
2.信号级联放大
从细胞表面受体接收外部信号
到最后作出综合性应答是一个将
信号逐步放大的过程，称为信号
的级联放大反应。
组成级联反应的各个成员称为
一个级联(cascade),主要是由磷
酸化和去磷酸化的酶组成。信号
的级联放大作用对细胞来说至少
有两个优越性:第一,同一级联中所
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效应物
表2, 某些G蛋白的功能
G蛋白
作用
腺苷酸环化酶
Gs
激活酶活性
Gi
抑制酶活性
K+离子通道
Gi
打开离子通道
磷脂酶C
Gp
激活酶活性
cGMP磷酸二脂酶
Gt
激活酶活性
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➢ G蛋白循环（G protein cycle）
在G蛋白偶联信号转导系统中， G蛋白能够以两种不同的状态结 合在细胞质膜上。一种是静息状态，即三体状态; 另一种是活性状态， G蛋白由非活性状态转变成活性状态，尔后又恢复到非活性状态的过 程称为G蛋白循环(G protein cycle)。G蛋白的这种活性转变与三种 蛋白相关联: