细胞的跨膜信号转导
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的肽链构成→也称7次跨膜受体。
“7次跨膜受体”:
膜外侧N-末端——识别、结合配体
膜内侧C-末端——激活膜内G蛋白
精选PPT
20
(一)参与转导的信号分子
2.G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,它是一类和GTP或 GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白。
由α、β和γ三个亚单位形成的异源三聚体; α 和γ亚基通过共价结合的脂肪酸链尾固定在膜上 耦联膜受体与下游效应器(酶或离子通道)的蛋白。
② 化学通讯:
内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 化学突触(chemical synapse)
③ 间隙连接:如电突触、闰盘
④ 外泌体(exosomes ):
精选PPT
3
跨膜信号转导的基本过程
三个阶段:
胞外信 号的识别
胞内信 号转换和 放大
第一信使
略
第二信使
Sutherland, 获 1971年诺贝尔生理精和选医PP学T 奖
8
cAMP的产生
腺苷酸环化酶:跨 膜12次。在Mg2+或 Mn2+的存在下,催 化ATP 生成cAMP。
精选PPT
9
精选PPT
10
cAMP、 cGMP 、 DAG、 IP3、 Ca2+
PKA
PKG
Ca2+
CaM
细胞的跨膜信号转导
精选PPT
1
信号转导(signal transduction)
信号转导:细胞针对外源信息所发生的细胞内生 物化学变化及效应的全过程
“信号” —— 主要:化学信号(激素、神经递质、细胞因子) 其他:机械、光、电信号
精选PPT
2
细胞间的信号传递: ① 接触性依赖的通讯:细胞粘附、识别
转录因子磷酸化
精选PPT
13
跨膜信号转导的主要途径
膜受体介导: 离子通道受体
(环状受体)
G蛋白偶联受体
(七跨膜α-螺旋型受体)
酶偶联受体
(单跨膜α-螺旋型受体)
胞内受体介导
(胞内转录因子型受体)
精选PPT
14
1.离子通道受体介导的信号转导
离子通道型受体属于化学门控通道,其接受的 化学信号绝大多数是神经递质,故也称递质门 控通道(transmitter-gated ion channel) ;
精选PPT
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)活性位点; ③效应酶结合位点。
21
(一)参与转导的信号分子
2.G蛋白:分子开关作用。
α 亚基结合GDP处于关闭状态,结合GTP处于开 启状态:
GDP-αβγ
(失活型)
GTP-α+βγ
(激活型)
作用:与激活的受体相遇而被激活,再由激活型 α-GTP和βγ亚单位进一步激活下游效应器,从而 改变细胞内第二信使的浓度。
受体由均一或非均一的亚基构成寡聚体,且围 成一跨膜离子通道,激活后可引起离子的跨膜 流动,触发生理反应
特 点 (比较G蛋白偶联通路)
①通过产生跨膜电变化传递信号
②路径简单、速度快
③作用较局限
精选PPT
15
ACh
↓
与终板膜膜上通道型受体(N型ACh受体) 特异性结合
↓ ACh受体通道构型改变(离子通道打开)
PKC
Ca2+ /CaM-PK
底物(酶) 磷酸化 调节底物(酶) 的活性。
第二信使的效 应模式:
可逆磷酸化
精选PPT
11
蛋白激酶A (PKA)
cAMP-Dependent Protein Kinase
精选PPT
12
PKA的功能
❖快效应:底物磷酸化 糖原合酶 P 失活
糖原磷酸化酶 P 激活
❖ 慢效应:调控基因表达
精选PPT
22
“分子开关”
G蛋白循环
失活型G蛋白
GTP酶
精选PPT
激活型G蛋白
重要的有:
环核苷酸:环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸(cGMP)
脂类衍生物:二酰甘油(DG)、1, 4, 5-三磷酸肌醇(IP3) 无机物:Ca2+等
作用:传导、放大胞外信号,激活蛋白激酶或离子通道
精选PPT
7
第二信使学说
1957年,E. Sutherland在研 究肾上腺素促进肝糖原分 解的机制时发现,激素的 作用依赖于细胞产生一种 小分子化合物环腺苷酸 (cyclic AMP,cAMP), 从而提出了第二信使学说。
信号途径:配体+受 体→G蛋白→效应器 分子→第二信使→靶 分子→生物学效应
12345 67
G蛋白
配体包括肾上腺素、组胺、5-羟色胺等生物胺,血管紧
张素、促甲状腺激素等多肽和蛋白类激素、乙酰胆碱、
嗅觉物质、视紫红质等100多精选种PPT。
17
2. G蛋白偶联受体介导的信号转导
(一)参与转导的信号分子 (二)主要的G蛋白偶联受体信号转导途径 (三) G蛋白偶联受体的信号转导特点
❖ 配体:能与受体特异性结合的信号分子
❖脂溶性分子:可直接穿膜进入靶细胞
❖水溶性分子:不能穿过靶细胞膜,只能经膜上的信号转 换机制实现信号传递,所以又称为第一信使(primary messenger)。
精选PPT
5
精选PPT
6
构成信号转导系统的要素
❖第二信使(second messenger):受体被激活后在细胞 内产生的、能介导信号转导通路的活性物质。
↓ Na+内流(和K+外流)
↓ 终板膜去极化(终板电位)
↓
周围肌膜兴奋和肌细胞收缩
来自百度文库范例
神经-骨骼肌接头 N2型ACh受体
精选PPT
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2. G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白偶联受体:由一条包含7次跨膜α螺旋的肽链 构成,胞外结构域识别信号分子,胞内结构域与G 蛋白偶联,调节相关酶活性,在细胞内产生第二信 使,将胞外信号转为胞内信号。
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(一)参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体 2. G蛋白(鸟苷酸结合蛋白) 3. G 蛋白效应器 4. 第二信使
精选PPT
19
(一)参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体:与配体结合后,通过构象变化 结合并激活G蛋白。
通过G蛋白发挥作用→称为G蛋白偶联受体; 不具备通道结构,无酶活性; 种类繁多,每种受体都由一条包含7次跨膜α螺旋
胞内效 应产生
精选PPT
4
构成信号转导系统的要素
❖ 受体:是一类存在于靶细胞膜上或胞内可识别并结 合外源信号分子(配体),进而引起靶细胞内产生
相应的生物效应的分子。其化学本质是蛋白质,个别为糖脂 。
❖胞内受体:少数疏水性信号分子穿过质膜进入胞内(如: 类固醇激素、甲状腺激素、维生素D等)
❖膜受体:大部分亲水性的刺激信号作用于膜表面受体
“7次跨膜受体”:
膜外侧N-末端——识别、结合配体
膜内侧C-末端——激活膜内G蛋白
精选PPT
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(一)参与转导的信号分子
2.G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,它是一类和GTP或 GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白。
由α、β和γ三个亚单位形成的异源三聚体; α 和γ亚基通过共价结合的脂肪酸链尾固定在膜上 耦联膜受体与下游效应器(酶或离子通道)的蛋白。
② 化学通讯:
内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 化学突触(chemical synapse)
③ 间隙连接:如电突触、闰盘
④ 外泌体(exosomes ):
精选PPT
3
跨膜信号转导的基本过程
三个阶段:
胞外信 号的识别
胞内信 号转换和 放大
第一信使
略
第二信使
Sutherland, 获 1971年诺贝尔生理精和选医PP学T 奖
8
cAMP的产生
腺苷酸环化酶:跨 膜12次。在Mg2+或 Mn2+的存在下,催 化ATP 生成cAMP。
精选PPT
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精选PPT
10
cAMP、 cGMP 、 DAG、 IP3、 Ca2+
PKA
PKG
Ca2+
CaM
细胞的跨膜信号转导
精选PPT
1
信号转导(signal transduction)
信号转导:细胞针对外源信息所发生的细胞内生 物化学变化及效应的全过程
“信号” —— 主要:化学信号(激素、神经递质、细胞因子) 其他:机械、光、电信号
精选PPT
2
细胞间的信号传递: ① 接触性依赖的通讯:细胞粘附、识别
转录因子磷酸化
精选PPT
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跨膜信号转导的主要途径
膜受体介导: 离子通道受体
(环状受体)
G蛋白偶联受体
(七跨膜α-螺旋型受体)
酶偶联受体
(单跨膜α-螺旋型受体)
胞内受体介导
(胞内转录因子型受体)
精选PPT
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1.离子通道受体介导的信号转导
离子通道型受体属于化学门控通道,其接受的 化学信号绝大多数是神经递质,故也称递质门 控通道(transmitter-gated ion channel) ;
精选PPT
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)活性位点; ③效应酶结合位点。
21
(一)参与转导的信号分子
2.G蛋白:分子开关作用。
α 亚基结合GDP处于关闭状态,结合GTP处于开 启状态:
GDP-αβγ
(失活型)
GTP-α+βγ
(激活型)
作用:与激活的受体相遇而被激活,再由激活型 α-GTP和βγ亚单位进一步激活下游效应器,从而 改变细胞内第二信使的浓度。
受体由均一或非均一的亚基构成寡聚体,且围 成一跨膜离子通道,激活后可引起离子的跨膜 流动,触发生理反应
特 点 (比较G蛋白偶联通路)
①通过产生跨膜电变化传递信号
②路径简单、速度快
③作用较局限
精选PPT
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ACh
↓
与终板膜膜上通道型受体(N型ACh受体) 特异性结合
↓ ACh受体通道构型改变(离子通道打开)
PKC
Ca2+ /CaM-PK
底物(酶) 磷酸化 调节底物(酶) 的活性。
第二信使的效 应模式:
可逆磷酸化
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蛋白激酶A (PKA)
cAMP-Dependent Protein Kinase
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12
PKA的功能
❖快效应:底物磷酸化 糖原合酶 P 失活
糖原磷酸化酶 P 激活
❖ 慢效应:调控基因表达
精选PPT
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“分子开关”
G蛋白循环
失活型G蛋白
GTP酶
精选PPT
激活型G蛋白
重要的有:
环核苷酸:环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸(cGMP)
脂类衍生物:二酰甘油(DG)、1, 4, 5-三磷酸肌醇(IP3) 无机物:Ca2+等
作用:传导、放大胞外信号,激活蛋白激酶或离子通道
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第二信使学说
1957年,E. Sutherland在研 究肾上腺素促进肝糖原分 解的机制时发现,激素的 作用依赖于细胞产生一种 小分子化合物环腺苷酸 (cyclic AMP,cAMP), 从而提出了第二信使学说。
信号途径:配体+受 体→G蛋白→效应器 分子→第二信使→靶 分子→生物学效应
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G蛋白
配体包括肾上腺素、组胺、5-羟色胺等生物胺,血管紧
张素、促甲状腺激素等多肽和蛋白类激素、乙酰胆碱、
嗅觉物质、视紫红质等100多精选种PPT。
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2. G蛋白偶联受体介导的信号转导
(一)参与转导的信号分子 (二)主要的G蛋白偶联受体信号转导途径 (三) G蛋白偶联受体的信号转导特点
❖ 配体:能与受体特异性结合的信号分子
❖脂溶性分子:可直接穿膜进入靶细胞
❖水溶性分子:不能穿过靶细胞膜,只能经膜上的信号转 换机制实现信号传递,所以又称为第一信使(primary messenger)。
精选PPT
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精选PPT
6
构成信号转导系统的要素
❖第二信使(second messenger):受体被激活后在细胞 内产生的、能介导信号转导通路的活性物质。
↓ Na+内流(和K+外流)
↓ 终板膜去极化(终板电位)
↓
周围肌膜兴奋和肌细胞收缩
来自百度文库范例
神经-骨骼肌接头 N2型ACh受体
精选PPT
16
2. G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白偶联受体:由一条包含7次跨膜α螺旋的肽链 构成,胞外结构域识别信号分子,胞内结构域与G 蛋白偶联,调节相关酶活性,在细胞内产生第二信 使,将胞外信号转为胞内信号。
精选PPT
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(一)参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体 2. G蛋白(鸟苷酸结合蛋白) 3. G 蛋白效应器 4. 第二信使
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19
(一)参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体:与配体结合后,通过构象变化 结合并激活G蛋白。
通过G蛋白发挥作用→称为G蛋白偶联受体; 不具备通道结构,无酶活性; 种类繁多,每种受体都由一条包含7次跨膜α螺旋
胞内效 应产生
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构成信号转导系统的要素
❖ 受体:是一类存在于靶细胞膜上或胞内可识别并结 合外源信号分子(配体),进而引起靶细胞内产生
相应的生物效应的分子。其化学本质是蛋白质,个别为糖脂 。
❖胞内受体:少数疏水性信号分子穿过质膜进入胞内(如: 类固醇激素、甲状腺激素、维生素D等)
❖膜受体:大部分亲水性的刺激信号作用于膜表面受体