第八章 细胞通讯和信号转导
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第八章 信号传递
现下游信号通路的作用。
§2 通过细胞内受体介导的信号传递
1. 一些小的亲脂性激素 (类固醇激素)的胞内 受体是基因调节蛋白。
对类固醇激素 的初级反应
对类固醇激素 的次级反应
Figure 15-13 Early primary response (A) and delayed secondary response (B) that result from the activation of an intracellular receptor protein. The
2. NO 相关G蛋白偶联受体：内皮细胞产生的，可 以舒张血管平滑肌细胞
• It has been known for many years that acetylcholine（乙酰胆碱） dilate blood vessels by causing their smooth muscles to relax. In 1980, Furchgott concluded that blood vessels are dilated because the endothelial cells produce a signal molecule that makes smooth muscle cells relax. In 1986 work by Furchgott and parallel work by Louis Ignarro identified NO as the signal that cause relaxation of the vascular smooth muscle. • 1998, Received Nobel Prize
乙酰胆碱作用于 心肌细胞产生舒 张（N受体）
乙酰胆碱作用于 分泌细胞产生分 泌效应（N受体）
第八章细胞通讯与信号转导(研)
② 氨基酸衍生物：甲状腺激素，儿茶酚胺类激素 ③ 多肽及蛋白质：生长因子、细胞因子、胰岛素、
下丘脑激素、垂体激素、 甲状旁腺素、胃肠激素 ④ 脂类衍生物：前列腺素 ⑤ 气体分子：NO、CO、H2S
6
2.根据细胞分泌和传递信息物质方式的 不同，分为：
① 神经递质 ② 内分泌激素 ③ 局部化学介质 ④ 气体信号 ⑤ 细胞黏附分子
与靶细胞的受体特异性结合
受体对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
4
二、信息物质
是指携带生物信息，调节细胞生命活动的化学物 质
(一) 细胞间信息物质 由细胞分泌的、能够调节特定靶细胞生
理活动的化学物质
5
分类: 1.按其化学本质的不同分为五类：
① 类固醇衍生物：肾上腺皮质激素、性激素、 维生素D等
9
激素的作用方式：
①内分泌：激素分泌后作用较远的靶细 胞， 其传递介质为血液。
②旁分泌：激素分泌释放后作用于邻近的 靶细胞，其传递介质为细胞间液。
③自分泌：激素分泌释放后仍作用于自身 细胞，其传递介质为胞液。
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11
12
13
③局部化学介质：
• 局部化学介质又称为旁分泌信号，指由 细胞分泌的信息分子通过扩散而作用于 邻近的靶细胞，调节细胞的生理功能。 如:组胺、花生四烯酸、生长因子
• 细胞通讯:生物体内细胞间的联 络、识别以及相互作用的过程。
• 信号转导:外源信息传入细胞内 并引起细胞应答反应的过程。
1
第一节 细胞通讯的分子基础
一、细胞通讯的基本方式 1.细胞间隙连接通讯
2
⒉ 细胞表面分子接触通讯
3
⒊ 化学信号通讯
特定的细胞释放信息物质(化学信号分子)
下丘脑激素、垂体激素、 甲状旁腺素、胃肠激素 ④ 脂类衍生物：前列腺素 ⑤ 气体分子：NO、CO、H2S
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2.根据细胞分泌和传递信息物质方式的 不同，分为：
① 神经递质 ② 内分泌激素 ③ 局部化学介质 ④ 气体信号 ⑤ 细胞黏附分子
与靶细胞的受体特异性结合
受体对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
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二、信息物质
是指携带生物信息，调节细胞生命活动的化学物 质
(一) 细胞间信息物质 由细胞分泌的、能够调节特定靶细胞生
理活动的化学物质
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分类: 1.按其化学本质的不同分为五类：
① 类固醇衍生物：肾上腺皮质激素、性激素、 维生素D等
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激素的作用方式：
①内分泌：激素分泌后作用较远的靶细 胞， 其传递介质为血液。
②旁分泌：激素分泌释放后作用于邻近的 靶细胞，其传递介质为细胞间液。
③自分泌：激素分泌释放后仍作用于自身 细胞，其传递介质为胞液。
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③局部化学介质：
• 局部化学介质又称为旁分泌信号，指由 细胞分泌的信息分子通过扩散而作用于 邻近的靶细胞，调节细胞的生理功能。 如:组胺、花生四烯酸、生长因子
• 细胞通讯:生物体内细胞间的联 络、识别以及相互作用的过程。
• 信号转导:外源信息传入细胞内 并引起细胞应答反应的过程。
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第一节 细胞通讯的分子基础
一、细胞通讯的基本方式 1.细胞间隙连接通讯
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⒉ 细胞表面分子接触通讯
3
⒊ 化学信号通讯
特定的细胞释放信息物质(化学信号分子)
第八章 细胞信号转导
结合GTP的α亚基的功能是激活腺 苷酸环化酶。
随着使命的完成，α亚基所结合的 GTP水解成GDP，α亚基恢复原来的 构象，终止对腺苷酸环化酶的活化作 用。α亚基与βγ亚基重新结合，形成 没有活性的三聚体。
Gs调节模型
霍乱毒素能催化ADP核糖共价结合到 Gs的α亚基上，使α亚基丧失GTP酶的 活性，GTP永久结合在Gs的α亚基上， 使α亚基处于持续活化状态，腺苷酸环 化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞 内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而 脱水。
2、信号分子的共同特点
多细胞有机体中有几百种信号分子，包括蛋 白质、短肽、氨基酸衍生物、核苷酸、脂类、 胆固醇衍生物和气体分子（NO）。特点：
（1）特异性：只能与特定的受体结合； （2）高效性：几个分子即可触发明显的生物 学效应：级联放大； （3）可快速失活：完成信息传递后被降解或 修饰失去活性。
（四）信号分子与信号传导
1、信号分子(signal molecule) 生物细胞所接受的信号既可使物理信号
（光、热、电流），也可是化学信号，有机 体细胞间的通讯中最广泛的是通过化学信号 分子实现。
信号分子：是指细胞内某些既非营养物， 也非能源和结构物，也不是酶，唯一的功能 是在细胞内和细胞间传递信息，如激素、神 经递质、生长因子等。
活化的βγ亚基复合物也可直接激活胞内 靶分子，具信号传递功能。
如心肌细胞中G蛋白耦联受体在结合乙 酰胆碱刺激下，活化的βγ亚基复合物能 开启质膜上K+通道，改变心肌细胞膜电 位
βγ亚基复合物也能与膜上的效应酶结合， 对结合GTP的α亚基起协同/拮抗作用
胞内cAMP浓度升高后，激活cAMP依赖的 蛋白激酶A(PKA)。激活的PKA可作用多种底 物，引起多种反应。
细胞生物学第8章细胞信号传导
息系统的进化。
单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。 多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除 了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传 导，以协调不同细胞的行为，如：①调节代谢， 通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质 和能量代谢；②实现细胞功能，如肌肉的收缩和 舒张，腺体分泌物的释放； ③调节细胞周期，使 DNA复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖 阶段； ④控制细胞分化，使基因有选择性地表达， 细胞不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞； ⑤ 影响细胞的存活。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
（四）配体与受体（Ligand & Receptor） 1、配体（Ligand）：在细胞通讯中，由信号传导 细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发 靶细胞的应答，此时的信号分子被称为配体 (ligand)，接收信息的分子称为受体。 2、受体（Receptor）：广义的受体指任何能够同 激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合 并能引起细胞功能变化的生物大分子。狭义的受 体指能够识别和选择性结合配体（signal molecule） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导 （Signal Transduction）作用将细胞外信号转换为 细胞内的物理和化学信号，以启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。
第八章
细胞信号转导
生命与非生命物质最显著的区别在于生命
是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生
物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部
环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息 物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维 持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不 同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信
在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜表 面或细胞内与信号分子结合的蛋白质，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；当受体与配体结 合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。受体与配体间的作用 具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③ 高度的亲和力。
第八章-细胞信号转导
• 化学信号根据其溶解性分为: 亲脂性信号分子：分子小、疏水性强、可透膜与胞内受体结合。
如甾类激素、甲状腺素… 亲水性信号分子：分子较大、亲水性强、不能透膜、只能与胞 外受体结合。如神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数 激素… 气体性信号分子(NO)：可以透膜直接激活效应酶。
• 化学信号根据作用方式分为： 内分泌信号、旁分泌信号、突触信号、接触依赖性信号 P220
接触性依赖的通讯
细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。这种通讯方式 在胚胎发育过程中对组织内相邻细胞的分化具有重要作用。（胚胎诱导）
P218
细胞通讯方式
通过胞外信号介导的细胞通讯步骤
①信号分子的产生; ②运送信号分子至靶细胞; ③信号分子与靶细胞受体特异性结合,并激活 受体; ④活化受体启动胞内一种或多种信号转导途 径; ⑤引发细胞功能、代谢或发育的改变; ⑥信号的解除并导致细胞反应终止。
G-蛋白耦联的受体（G-protein-linked receptor）
酶连受体（enzyme-linked receptor） 受体的两个功能区域：配体结合区（结合特异性）
效应区（效应特异性）
P221
亲水性信号
胞 外 受 体
亲脂性信号
胞 内 受 体
胞外受体和胞内受体
三种类型的细胞表面受体
NO合酶 (NOS)
L-Arg+NADPH
NO+L-瓜氨酸
• NO没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的多少 直接与NO的合成有关。
P229
Guanylate cyclase
内源性 NO 由 NOS 催化合成后，扩散到邻近细胞，与鸟苷酸环化酶活 性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增加和cGMP 合成增 强。 cGMP作为第二信使介导蛋白质的磷酸化，引起生理生化反应。
细胞生物学思考题及答案
第八章细胞信号转导1、名词解释细胞通讯: 指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与其受体相互作用，产生特异性生物学效应的过程。
受体: 指能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子。
多数为糖蛋白，少数为糖脂或二者复合物。
第一信使: 由信息细胞释放的，经细胞外液影响和作用其它信息接收细胞的细胞外信号分子第二信使: 第一信使与受体作用后在胞内最早产生的信号分子称为第二信使。
2、细胞信号分子分为哪两类？受体分为哪两类？细胞信号分子：亲脂性信号分子和亲水性信号分子；受体：细胞内受体：位于细胞质基质或核基质，主要识别和结合脂溶性信号分子;细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子（三大家族;G 蛋白耦联受体，酶联受体，离子通道耦联受体）3、两类分子开关蛋白的开关机制。
GTPase开关蛋白：结合GTP活化，结合GDP失活。
鸟苷酸交换因子GEF引起GDP从开关蛋白释放，继而结合GTP并引起G蛋白构象改变使其活化；随着结合GTP水解形成GDF和Pi，开关蛋白又恢复成失活的关闭状态。
GTP水解速率被GTPase促进蛋白GAP和G蛋白信号调节子RGS所促进，被鸟苷酸解离抑制物GDI所抑制。
普遍的分子开关蛋白：通过蛋白激酶使靶蛋白磷酸化和蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化活性调节蛋白质活性。
4、三类细胞表面受体介导的信号通路各有何特点？（1）离子通道耦联受体介导的信号通路特点：自身为离子通道的受体，有组织分布特异性，主要存在与神经、肌肉等可兴奋细胞，对配体具有特异性选择，其跨膜信号转导无需中间步骤，其信号分子是神经递质。
（2）G蛋白耦联受体介导的信号通路特点：信号需与G蛋白偶联，其受体在膜上具有相同的取向，G蛋白耦联受体一般为7次跨膜蛋白，会产生第二信使，G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用。
（3）酶连受体信号转导特点：a.不需G蛋白，而是通过受体自身的蛋白酶的活性来完成信号跨膜转换； b.对信号的反应较慢，且需要许多细胞内的转换步骤；c. 通常与细胞生长、分裂、分化、生存相关。
细胞生物学第八章细胞信号转导
信号蛋白：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分。 信使蛋白：携带信息从一部分传递到另一部分。 接头蛋白：起连接信号蛋白的作用。 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成，介导产生级联反 应。 传感蛋白：负责信号不同形式的转换。 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径。 整合蛋白：从 2 条或多条信号途径接受信号，并在向下传递之前进 行整合。
2、受体
受体：受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大 分子，绝大多数都是蛋白质且多为但蛋白，少数受体是糖脂，有的受 体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。 （1）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手提取分为 细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要是别和结合小 的脂溶性信号分子。
c、间隙连接通透性的调节：
意义：间隙连接对小分子的通透能力具有底物选择性。因此通过掌握调节间 隙连接通透性的途径有助于对信号分子的传递调控。 特性： 1、电荷选择性： 间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。
2 、组织特异性： 由不同连接蛋白所构成的连接子，在导电率、通透性 和可调控方面是不同的。由不同连接蛋白组成的异聚体连接子一般具有通透 功能，但在有些情况下却没有通透功能。如：Cx43与Cx40连接蛋白形成间隙 连接时，连接子没有通透功能。
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 信号转导系统： 1、不同形式的胞外的信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别。 2、胞外信息通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生 细胞内第二信使或活化的信号蛋白。 3、信号放大：信号传递至胞内效应器蛋白，引发细胞内信号放大 的级联反应，使信号逐级放大。 4、启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。
第八章细胞通信《细胞生物学》
第八章细胞通信生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。
一方面生物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续。
生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信息系统的进化。
单细胞生物通过反响调节，适应环境的变化。
多细胞生物那么是由各种细胞组成的细胞社会，除了反响调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传导，以协调不同细胞的行为，如：①调节代谢，通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质和能量代谢；②实现细胞功能，如肌肉的收缩和舒张，腺体分泌物的释放；③调节细胞周期，使DNA 复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖阶段；④控制细胞分化，使基因有选择性地表达，细胞不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞；⑤影响细胞的存活(图8-1)。
第一节根本概念一、几个容易混淆的概念近年来，由于细胞通信在医学尤其是揭示癌症方面的重要性，使这一领域的研究十分活泼，文献和著作非常的多，不同的作者往往使用不同的名词来描述细胞的信息传递现象，虽然这些名词很相近，但是其内涵和外延不尽相同，现解释如下：细胞信号发放〔cell signaling〕[1]，细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞。
细胞通讯〔cell communication〕[2]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响的过程。
细胞识别〔cell recognition〕[3]指细胞与细胞之间通过细胞外表的信息分子相互作用，从而引起细胞反响的现象信号转导〔signal transduction〕[4] 指外界信号〔如光、电、化学分子〕与细胞细胞外表受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反响的一系列过程。
二、细胞信号分子生物细胞所接受的信号既可以使物理信号〔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。
第八章 细胞通讯与信号转导
第八章细胞通讯与信号转导
第八章 细胞通讯与信号转导
cell communication and signal transduction
●细胞通讯与细胞识别 ●细胞的信号分子与受体 ●通过细胞内受体介导的信号转导 ●通过细胞表面受体介导的信号跨膜转导 ●由细胞表面整合蛋白介导的信号转导 ●细胞信号转导的基本特征与蛋白激酶的网 络整合信息
G蛋白耦联型受 体：7次跨膜蛋 白，胞外结构域 识别信号分子， 胞内结构域与G 蛋白耦联，调节 相关酶活性，在 细胞内产生第二 信使。
GPLR的C端富含Ser 和Thr—源自酸化位 点---受体磷酸化失敏机制
亚基---被异戊酰化（isoprenylated）修饰连在膜上； 亚基---被豆蔻酸化（myristoylated）修饰连在膜上。
RTK- Ras信号通路：
配体→RTK→adaptor（接头蛋白）←GRF→ Ras→ Raf （ MAPKKK ） → MAPKK→MAPK→ 进 入 细 胞 核→其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化 修饰。
G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活
RTKs的失敏（desensitization）
●概念：
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，进而导致胞内一系列 生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应 的过程。
●信号通路（signaling pathway）
细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。
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，这种反应系列称之为 细胞信号通路。
激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活
第八章 细胞通讯与信号转导
cell communication and signal transduction
●细胞通讯与细胞识别 ●细胞的信号分子与受体 ●通过细胞内受体介导的信号转导 ●通过细胞表面受体介导的信号跨膜转导 ●由细胞表面整合蛋白介导的信号转导 ●细胞信号转导的基本特征与蛋白激酶的网 络整合信息
G蛋白耦联型受 体：7次跨膜蛋 白，胞外结构域 识别信号分子， 胞内结构域与G 蛋白耦联，调节 相关酶活性，在 细胞内产生第二 信使。
GPLR的C端富含Ser 和Thr—源自酸化位 点---受体磷酸化失敏机制
亚基---被异戊酰化（isoprenylated）修饰连在膜上； 亚基---被豆蔻酸化（myristoylated）修饰连在膜上。
RTK- Ras信号通路：
配体→RTK→adaptor（接头蛋白）←GRF→ Ras→ Raf （ MAPKKK ） → MAPKK→MAPK→ 进 入 细 胞 核→其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化 修饰。
G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活
RTKs的失敏（desensitization）
●概念：
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，进而导致胞内一系列 生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应 的过程。
●信号通路（signaling pathway）
细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。
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，这种反应系列称之为 细胞信号通路。
激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活
细胞生物学第八章
号分子影响其它细胞。
3.细胞间形成间隙连接，使细胞质相互沟通—动物
细胞间隙连接、植物细胞胞间连丝通过交换小分
子实现代谢偶联或电偶联的通讯方式。
细胞分泌化学信号的作用方式
（1）内分泌（endocrine）
内分泌腺 激素 血液循环 靶器官（靶细胞）
（2）旁分泌（paracrine） 信号细胞 局部化学介质 细胞外液 临近靶细胞
白磷酸化，通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节 蛋白质的活性。
细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
蛋白激酶 蛋白磷酸酯酶
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转到系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体介导的信号途径由下列4个步骤组成： 1. 信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别； 特异性是识别反应的主要特征，这源于信号分子与互补受 体上的结合位点相适应。 2. 胞外信号（第一信使）通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生胞内第二信使或活化的信号蛋白； 绝大多数被激活的细胞表面受体是通过小分子第二信使和 细胞内信号蛋白网络传播信号的。
胞内信号分子
靶蛋白
新陈代谢酶 基因调控蛋白 细胞支架蛋白
从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信 号蛋白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个 号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括如下各类蛋 白质： ① 转承蛋白：负责简单地将信息传给信号链的下一个组分； ② 信使蛋白：携带信号从一部分传递到另一部分； ③ 接头蛋白：连接信号蛋白； ④ 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成介导产生 信号级联反应； ⑤ 传感蛋白：负责信号不同形式的转换； ⑥ 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径； ⑦ 整合蛋白：从2条信号途径接收信号，并在向下传递之前进 行整合； ⑧ 潜在基因调控蛋白：这类蛋白在细胞表面被活化受体激活， 然后迁移到细胞核刺激基因转录。
3.细胞间形成间隙连接，使细胞质相互沟通—动物
细胞间隙连接、植物细胞胞间连丝通过交换小分
子实现代谢偶联或电偶联的通讯方式。
细胞分泌化学信号的作用方式
（1）内分泌（endocrine）
内分泌腺 激素 血液循环 靶器官（靶细胞）
（2）旁分泌（paracrine） 信号细胞 局部化学介质 细胞外液 临近靶细胞
白磷酸化，通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节 蛋白质的活性。
细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
蛋白激酶 蛋白磷酸酯酶
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转到系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体介导的信号途径由下列4个步骤组成： 1. 信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别； 特异性是识别反应的主要特征，这源于信号分子与互补受 体上的结合位点相适应。 2. 胞外信号（第一信使）通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生胞内第二信使或活化的信号蛋白； 绝大多数被激活的细胞表面受体是通过小分子第二信使和 细胞内信号蛋白网络传播信号的。
胞内信号分子
靶蛋白
新陈代谢酶 基因调控蛋白 细胞支架蛋白
从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信 号蛋白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个 号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括如下各类蛋 白质： ① 转承蛋白：负责简单地将信息传给信号链的下一个组分； ② 信使蛋白：携带信号从一部分传递到另一部分； ③ 接头蛋白：连接信号蛋白； ④ 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成介导产生 信号级联反应； ⑤ 传感蛋白：负责信号不同形式的转换； ⑥ 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径； ⑦ 整合蛋白：从2条信号途径接收信号，并在向下传递之前进 行整合； ⑧ 潜在基因调控蛋白：这类蛋白在细胞表面被活化受体激活， 然后迁移到细胞核刺激基因转录。
细胞信号转导和细胞通讯
免疫效应的发挥
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。
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。
第八章细胞信号转导
◆由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
◆仅在细胞内起作用 ◆能启动或调节细胞内稍晚出现的信号应答 ◆对信号的转导起到逐级放大和终止的作用
第十九页，共九十六页。
（2）分子开关：对信号转导进行精确调控
蛋白激酶 蛋白磷酸酶
激活
去活性
通过磷酸化传递信号
通过GTP结合蛋白传递信号
Fig. 细胞内信号转导过程中两类分子开关蛋白
第三节 G蛋白耦联受体介导的信号转导
由三部分组成： 7次跨膜的受体 G蛋白 效应物（酶）
第三十三页，共九十六页。
一 、G蛋白耦联受体的结构与激活
G蛋白耦联受体
第三十四页，共九十六页。
◆ G蛋白的结构与功能
G蛋白（GTP结合蛋白）：参与细胞的多种生
命活动：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
在该系统中，G蛋白在信号转导过程中起着分子开
关的作用，将信号从受体传递给效应物。包括 三个过程：
● G蛋白被受体激活
配体（信号分子）＋受体 受体的构型改变， 提高与G蛋白的亲和力
● G蛋白将信号向效应物转移
受体＋ G蛋白 受体－G蛋白复合物 α 亚基－GTP G蛋白活化 激活效应物 （腺苷酸环化酶）
第三十九页，共九十六页。
（一）以 cAMP为第二信使的信号通路
细胞外信号与相应受体结合，导致细胞内第二信 使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。
cAMP作为第二信使主要通过激活蛋白激酶A进行
信号放大。
第四十页，共九十六页。
★cAMP信号通路组成
受体 激活型（Rs) 抑制型（Ri)
活化型(Gs)
受体
生长 因子
类胰岛素样生长因 -1、质膜 表皮生长因子、 血小 受体 板衍生生长因子
◆仅在细胞内起作用 ◆能启动或调节细胞内稍晚出现的信号应答 ◆对信号的转导起到逐级放大和终止的作用
第十九页，共九十六页。
（2）分子开关：对信号转导进行精确调控
蛋白激酶 蛋白磷酸酶
激活
去活性
通过磷酸化传递信号
通过GTP结合蛋白传递信号
Fig. 细胞内信号转导过程中两类分子开关蛋白
第三节 G蛋白耦联受体介导的信号转导
由三部分组成： 7次跨膜的受体 G蛋白 效应物（酶）
第三十三页，共九十六页。
一 、G蛋白耦联受体的结构与激活
G蛋白耦联受体
第三十四页，共九十六页。
◆ G蛋白的结构与功能
G蛋白（GTP结合蛋白）：参与细胞的多种生
命活动：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
在该系统中，G蛋白在信号转导过程中起着分子开
关的作用，将信号从受体传递给效应物。包括 三个过程：
● G蛋白被受体激活
配体（信号分子）＋受体 受体的构型改变， 提高与G蛋白的亲和力
● G蛋白将信号向效应物转移
受体＋ G蛋白 受体－G蛋白复合物 α 亚基－GTP G蛋白活化 激活效应物 （腺苷酸环化酶）
第三十九页，共九十六页。
（一）以 cAMP为第二信使的信号通路
细胞外信号与相应受体结合，导致细胞内第二信 使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。
cAMP作为第二信使主要通过激活蛋白激酶A进行
信号放大。
第四十页，共九十六页。
★cAMP信号通路组成
受体 激活型（Rs) 抑制型（Ri)
活化型(Gs)
受体
生长 因子
类胰岛素样生长因 -1、质膜 表皮生长因子、 血小 受体 板衍生生长因子
细胞生物学 第8章 细胞信号转导
Adenylate cyclase
④环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodiesterase, PDE）：降解
cAMP生成5’-AMP，起终止信号
的作用。
Degredation of cAMP
⑤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。
通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的 受体分子相结合，影响其他细胞。如精子和卵子之间的识 别，T与B淋巴细胞间的识别。
3.细胞间隙连接
两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。
连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。允许小分 子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞
1. 信号分子的产生
信号分子
2. 细胞识别（Cell recognition）
受体蛋白 3. 信号转导（Signal transduction） 4. 引发生物学效应 5. 信号的解除
细胞信号转导
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
一、G蛋白耦联受体的结构与激活
(一)、 G蛋白 (三聚体GTP结合调节蛋白)
(1) 组成：αβγ三个亚基， β 和γ亚基属于脂锚定蛋白。 (2) 作用：分子开关，α亚基结合GDP处于关闭状态， 结合GTP处于开启状态。α亚基具有GTP酶活性， 能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三聚体 状态。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腺苷 酸环化酶结合位点。
第八章细胞信号转导
迄今未发现和制备出MAPK组成型突变（dominant negative mutant），提示细 胞难于忍受MAPK的持续激活（MAPK的去活是细胞维持正常生长代谢所必须）。 主要机制：特异性的Tyr/Thr磷脂酶可选择性地使MAPK去磷酸化，关闭MAPK 信号。
cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通过RTK 或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。
细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织 的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、 分裂、分化和凋亡是必须的。
（一）细胞通讯的方式：
分泌化学信号进行通讯 ：内分泌（激素）、 旁分泌（如调节发育的许多生长因子）、自分 泌（肿瘤细胞生长因子）、化学突触。 接触性依赖性的通讯：细胞间直接接触，信 号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。在胚胎发 育过程中影响组织内相邻细胞的分化命运。 通过间隙连接或胞间连丝的通讯：交换小分 子来实现代谢偶联或电偶联。
第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节 类固醇激素、视黄酸、VitD和甲状腺素的受体 在细胞核内。类固醇激素介导的信号通路 包括 两步反应阶段：
初级反应：直接活化少数特殊基因转录， 发生迅速。
次级反应：初级反应产物再活化其它基因 产生延迟的放大作用 二、一氧化氮介导的信号通路 （98Nobel Prize）
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 步骤： 1） 受体对信号分子的识别与互作；2）
信号转导（产生第二信使或活化信号蛋白）；3） 信号放大（级联反应）：影响代谢或基因表达； 4）细胞反应的终止与下调。 组成：1）受体；2）转承蛋白、信使蛋白、接头 蛋白、放大和转导蛋白、传感蛋白、分歧蛋白、 整合蛋白、潜在基因调控蛋白。
cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通过RTK 或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。
细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织 的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、 分裂、分化和凋亡是必须的。
（一）细胞通讯的方式：
分泌化学信号进行通讯 ：内分泌（激素）、 旁分泌（如调节发育的许多生长因子）、自分 泌（肿瘤细胞生长因子）、化学突触。 接触性依赖性的通讯：细胞间直接接触，信 号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。在胚胎发 育过程中影响组织内相邻细胞的分化命运。 通过间隙连接或胞间连丝的通讯：交换小分 子来实现代谢偶联或电偶联。
第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节 类固醇激素、视黄酸、VitD和甲状腺素的受体 在细胞核内。类固醇激素介导的信号通路 包括 两步反应阶段：
初级反应：直接活化少数特殊基因转录， 发生迅速。
次级反应：初级反应产物再活化其它基因 产生延迟的放大作用 二、一氧化氮介导的信号通路 （98Nobel Prize）
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 步骤： 1） 受体对信号分子的识别与互作；2）
信号转导（产生第二信使或活化信号蛋白）；3） 信号放大（级联反应）：影响代谢或基因表达； 4）细胞反应的终止与下调。 组成：1）受体；2）转承蛋白、信使蛋白、接头 蛋白、放大和转导蛋白、传感蛋白、分歧蛋白、 整合蛋白、潜在基因调控蛋白。
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
在细胞内一系列信号传递的级联反应中， 对信号通路的激活或失活起调节作用的 蛋白质分子称为分子开关(p224)。常见 的有两类：
蛋白激酶 GTP结合蛋白
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
G蛋白作为分子开关：G蛋白的活化和失活 细胞通讯与信号传递
二、信号转导系统及其特性
（一）基本组成与信号蛋白
细胞通讯与信号传递
（一）方式 1 通过分泌化学信号进行 2 细胞间接触依赖性的通讯 （contact-dependent signaling) 3 通过间隙连接或胞间连丝使细胞
质相互沟通
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
细胞分泌化学信号的作用方式
内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 通过化学突触传递神经信号
信号传递细胞通的讯与信级号传递联反应
信号转细导胞通讯的与信号一传递 般模式
（二）信号分子与受体(p220)
1.信号分子(signal molecule) 亲水性信号分子——神经递质、生长
因子、细胞因子、局部化学递质、大 多数激素，介导短暂的反应，与细胞 表面受体结合 *前列腺素为脂溶性，但不能穿过质膜， 与表面受体结合
至少包括两个功能区域：配体结合区域和
产生效应的区域。
细胞内受体
离子通道耦联受体
细胞表面受体
G蛋白耦联受体
酶连受体
细胞通讯与信号传递
三 种 类 型 的 细 胞 表 面 受 体
细胞通讯与信号传递
（2）特点 ◆结合特异性 ◆效应特异性 ◆受体交叉(receptor crossover) ◆可逆性 ◆特定的组织定位 （3）类型 （4）反应的复杂性
在细胞内一系列信号传递的级联反应中， 对信号通路的激活或失活起调节作用的 蛋白质分子称为分子开关(p224)。常见 的有两类：
蛋白激酶 GTP结合蛋白
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
G蛋白作为分子开关：G蛋白的活化和失活 细胞通讯与信号传递
二、信号转导系统及其特性
（一）基本组成与信号蛋白
细胞通讯与信号传递
（一）方式 1 通过分泌化学信号进行 2 细胞间接触依赖性的通讯 （contact-dependent signaling) 3 通过间隙连接或胞间连丝使细胞
质相互沟通
细胞通讯与信号传递
细胞通讯与信号传递
细胞分泌化学信号的作用方式
内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 通过化学突触传递神经信号
信号传递细胞通的讯与信级号传递联反应
信号转细导胞通讯的与信号一传递 般模式
（二）信号分子与受体(p220)
1.信号分子(signal molecule) 亲水性信号分子——神经递质、生长
因子、细胞因子、局部化学递质、大 多数激素，介导短暂的反应，与细胞 表面受体结合 *前列腺素为脂溶性，但不能穿过质膜， 与表面受体结合
至少包括两个功能区域：配体结合区域和
产生效应的区域。
细胞内受体
离子通道耦联受体
细胞表面受体
G蛋白耦联受体
酶连受体
细胞通讯与信号传递
三 种 类 型 的 细 胞 表 面 受 体
细胞通讯与信号传递
（2）特点 ◆结合特异性 ◆效应特异性 ◆受体交叉(receptor crossover) ◆可逆性 ◆特定的组织定位 （3）类型 （4）反应的复杂性
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胺、着嗅剂、促味剂。
肾上腺素 ＋受体
肾上腺素 · 受体复合物 激活Ｇ蛋白
磷酸化酶激酶ｂ PPi ATP 磷蛋白磷酸酶 PKA
ATP 磷酸化酶激酶ａ
激活AC
ATP cAMP
磷酸化酶ｂ
磷酸化酶ａ
H2O
PPi 磷蛋白磷酸酶 抑制物Ｉb PKA ATP 抑制物Ｉa
肾上腺素对糖 原代谢的影响
核 受 体 介 导 的 信 号 转 导
二、离子通道受体介导的信号转导途径
作用于离于通道受体的化学信号都是神经递质， 包括乙酰胆碱、5—羟色胺、—氨基丁酸和甘氨酸
等。
触发信号转导的最终效应是改变细胞膜电位，即
将化学信号转换为电信号，从而调控细胞代谢。
乙酰胆碱受体循环
三、G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
• 同一种结构域可以存在于不同的信号转导蛋白中。
但其一级结构有所不同，故与其他信号转导分子
的结合具有选择性，这是保证信号转导分子相互
作用特异性的基础
•结构域本身无催化活性
常见结构域
•SH2结构域：由约100个氨基酸组成，可以与上游信
号转导蛋白的磷酸酪氨酸结合。 •SH3结构域：由55—70个氨基酸组成，可以识别并结 合另一种信号转导蛋白中的富含脯氨酸域。 •PH结构域：由100-120个氨基酸组成，常与SH2、SH3
1. 细胞表面受体（膜受体）
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：
离子通道受体，G蛋白偶联受体和单次跨膜受体。
（1）离子通道受体
• 受体本身是跨膜离子通道或其组成部分
• 受神经递质等化学信号调控
• 主要分布于突触后膜、运动终板
• 分为两类：阳离于通道受体和阴离子通道受体
•Ras蛋白是最早发现且了解最多的小G蛋白，所以
小G蛋白又称为Ras超家族
•Ras蛋白是癌基因的表达产物，主要调控Ras-MAPK
信号转导途径
两类G蛋白的区别
⑴三聚体G蛋白直接与受体结合；小G蛋白不直接与 受体结合，而是通过衔接蛋白结合。
衔接蛋白是在信号转导途径中起连接作用的蛋白
质。它介导上游信号转导蛋白与下游信号转导蛋白 的结合，但本身没有酶活性。 (2)游离G的GTPase活性很高；而小G蛋白的GTPase 活性却很低，且受其他因子的调控
素 、胰高血糖素、胰岛素、生长激素等
类固醇激素：性激素、皮质醇、醛固酮等 按激素受体的分布部位，分为 胞内受体激素: 甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素: 除甲状腺素外其他的含氮激素
2.旁分泌通讯
特点
化学信号不进入血循环，通过扩散作用
到达附近的靶细胞 一般作用时间较短 例如 生长因子、前列腺素等。
离子通道受体
（2）G蛋白偶联受体
•向锚定于细胞膜胞质面的三聚体G蛋白传递信息 •一级结构含七个跨膜区，故又称为七次跨膜受体 •化学信号可以是神经递质、肽类激素、蛋白类激 素、脂质和核苷酸类小分子物质，此外还有子的受体大都是单次跨膜糖蛋
二、信号转导的基本机制
环境信号通过细胞通讯传递至靶细胞，通过
信号转导对靶细胞的代谢产生影响。
信号转导途径中应答环境信号的中间物称为
信号转导分子，也称细胞内信使。
信号分子的化学本质是小分子活性物质或大
分子蛋白质。
信号转导的基本机制 1.改变信号转导分子的浓度
小分子信号转导分子浓度改变 大分子信号转导蛋白浓度改变
受体的功能
1.识别并结合信号分子（配体）
2.向细胞内甚至细胞核转导信号
将配体的信号进行转换，使之成为细胞内分子可
以识别的信号，并传递至其它分子，引起细胞的应
答
受体的分类
根据受体在细胞内的位置，可分为 细胞表面受体（膜受体）：水溶性信号分子和其它 细胞表面的信号分子，如生长因子、细胞因子等 细胞内受体：脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲 状腺素、维甲酸等
旁细胞通讯
3.自分泌通讯
特点 化学信号作用于分泌细胞自身
作用时间较短。
例如：
某些生长因子等
自分泌通讯
二、受体
受体
是接收化学信号的分子，位于细胞膜上或细 胞内，能特异识别和结合化学信号，并把识别和
接受的信号准确无误地放大并传递到细胞内部，
进而引起生物学效应的糖蛋白质，个别是糖脂。 能与受体呈特异性结合的信号分子则称配体。
• 离子通道受体介导的信号转导途径
• G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
• 单次跨膜受体介导的信号转导途径
一、细胞内受体介导的信号转导途径
脂溶性激素(包括类固醇激素、甲状腺激素和维
甲酸)的细胞内受体属于核受体超家族，与激素结
合形成的复合物是转录因子。
核受体超家族分两类：一类受体以异二聚体形式
存在于细胞核内，另一类受体以同二聚体形式存在 于细胞质基质内，与激素结合后才进入细胞核。
内分泌通讯的化学信号
旁分泌通讯的化学信号
自分泌通讯的化学信号
1.内分泌通讯
特点
化学信号由特殊分化的内分泌细胞分泌 （激素）
作用距离最远，通过血液循环到达靶细胞
其受体为膜受体或胞内受体
大多数作用时间较长
例如 胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
内分泌通讯
按激素的化学组成，分为 含氮激素：肾上腺素、甲状腺、 促甲状腺激
2. 细胞表面分子接触通讯
细胞膜表面分子作为细胞的标记和作用分子， 与周围细胞特异性地相互识别、相互作用和相互协 调，从而传递调控信息。
3. 化学信号通讯
细胞间进行远距离调控时 通过间接通讯方式。 一些细胞可分泌化学信号 至细胞外，化学信号作用于 靶细胞受体，与其结合，调 节靶细胞代谢。
化学信号通讯的一般步骤 上游分泌细胞合成并释放化学信号 化学信号转运到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 化学信号-受体复合物引起靶细胞产生效应 化学信号清除、细胞应答终止
1.三聚体G蛋白
•是G蛋白偶联受体的效应蛋白 •由G，G和G三种亚基组成 •信号分子作用于G蛋白偶联受体，后者变构，激活 三聚体G蛋白使其作用于下游信号转导分子，转导 信号
小G蛋白
三聚体G蛋白
2.小G蛋白
•小G蛋白广泛分布于各种组织细胞内，其构象和功
能均与G相似，是一类重要的功能蛋白
白，称为单次跨膜受体。
•按照其结构特点进一步分成若干家族或亚家族：
细胞因子受体
蛋白酪氨酸激酶受体（RTK） 蛋白丝氨酸／苏氨酸激酶受体 鸟苷酸环化酶受体
三种膜受体的特点
特性
内源性配体
离子通道受体
神经递质
G蛋白偶联受体
单次跨膜受体
神经递质、激素、 生长因子 趋化因子、外源 细胞因子 刺激 单体 7个 激活G蛋白 具有或不具有催化 活性的单体 1个 激活蛋白酪氨酸激 酶
细胞通讯
细胞间识别、联络、作用和制约的过程。
信号转导 针对环境信号所发生的细胞应答过程。
第一节
基本原理
一、细胞通讯的基本方式
细胞间隙连接通讯
细胞表面分子接触通讯
化学信号通讯
1. 细胞间隙连接通讯
细胞间隙连接是在电
子显微镜下可观察到的
存在于相邻细胞间的膜
连接结构，其化学本质
是蛋白质，基本单位是 连接子。
2.改变信号转导蛋白的构象
化学修饰 变构调节
3.改变信号转导分子的定位
信号转导分子移位
三、信号转导的基本规律
• 细胞信号的发生和终止
• 信号转导过程的级联放大效应 • 信号转导途径的通用性 • 信号转导途径的特异性 • 细胞通讯网络的精密性
第二节
信号分子 受体 分子开关 催化产生第二信使的酶 第二信使 蛋白激酶/磷酸酶
酸化和去磷酸化过程，使信号转导蛋白在两种构象之
间转换，实现信号转导。
1.蛋白激酶
• 蛋白激酶（PK）催化底物蛋白氨基酸的磷酸化。
磷酸基的供体主要是ATP。
• 由发现者根据酶的来源、结构或功能进行命名，
用三个英文字母表示，如PKA、PKC、Ste、JAK、Tee
和Fyn等
参与信号转导的常见蛋白激酶 • 蛋白激酶A（PKA） • 蛋白激酶C（PKC）
化学信号通过与GPCR结合改变其结构。GPCR激活 三聚体G蛋白，后者通过效应酶改变细胞内第二信
使的浓度或分布。
第二信使作为变构剂改变靶酶或靶蛋白构象，从 而调控细胞代谢或基因表达。 不同的化学信号通过不同的GPCR改变不同第二信 使的浓度和分布，作用于不同的靶酶或靶蛋白，产
生不同的细胞应答。
（一）cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导
该途径以cAMP浓度升高而激活蛋白激酶A(PKA) 为主要特征，是激素调控细胞代谢或基因表达的
主要途径。
基本过程： 化学信号 GPCR Gs AC cAMP PKA 关键酶／功能蛋白 细胞效应
该转导途径由以下信号触发： 促肾上腺皮质激素释放激素、促肾上腺皮质激 素、卵泡刺激素、肾上腺素、胰高血糖素、促黑 激素、促甲状腺激素、5—羟色胺、多巴胺、组
• 蛋白激酶G（PKG）
• 细胞膜受体型蛋白酪氨酸激酶（RTK）
• 细胞质基质蛋白酪氨酸激酶（PTK）
• 促分裂原激活性蛋白激酶（MAPK）
2.蛋白磷酸酶
• 蛋白磷酸酶催化磷酸蛋白去磷酸化，与蛋白激酶 共同作用，使信号转导蛋白在两种构象之间转换，
实现信号转导
• 两类：蛋白丝氨酸／苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸
同时存在，可以与PIP2结合。
•PTB结构域：由约160个氨基酸组成。与磷酸酪氨酸
结合，但所结合的磷酸酪氨酸来自不同的基序。
•WW结构域：由35-40个氨基酸组成，含2个保守的色 氨酸(w)，能与富含脯氨酸的Pro-Pro-X-Tyr基序结合