细胞信号转导
细胞的信号转导医学细胞生物学
细胞信号转导的分类
01
根据信号分子种类的不同，细胞信号 转导可以分为亲脂性信号转导和亲水 性信号转导。
02
亲脂性信号转导主要涉及类固醇激素 、甲状腺激素等脂溶性激素，而亲水 性信号转导则涉及氨基酸、肽类、核 苷酸等水溶性分子。
03
此外，根据信号转导途径的不同，细 胞信号转导还可以分为受体介导的信 号转导和非受体介导的信号转导。受 体介导的信号转导主要涉及配体-受 体相互作用，进而激活一系列的信号 分子和酶促反应；而非受体介导的信 号转导则主要涉及细胞内某些化学反 应或物理刺激引起的信号转导。
指导。
新药靶的抗肿瘤作用研究
要点一
总结词
新药靶的抗肿瘤作用研究是信号转导领域的重要应用方向 ，旨在开发针对肿瘤细胞特异信号通路的创新药物。
要点二
详细描述
肿瘤的发生发展与细胞信号转导通路的异常密切相关。针 对新发现的靶点，研究者们会评估其在抗肿瘤中的作用， 包括抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤血管生 成等方面。通过体外实验和临床试验，验证新药靶在抗肿 瘤治疗中的潜在应用价值，为肿瘤治疗提供新的策略和药 物候选物。
02 医学细胞生物学基础
医学细胞生物学定义
医学细胞生物学是一门研究细胞的结 构、功能、生长、发育、代谢、遗传 和疾病等生命现象的科学。它以细胞 为基本单位，研究细胞的组成、结构、 功能和相互关系，以及细胞在生命活 动中的作用和变化规律。
VS
医学细胞生物学是医学领域中一门重 要的基础学科，它为医学研究和临床 实践提供了重要的理论基础和技术支 持。
信号转导与疾病的诊断
分子标志物
信号转导相关分子可作为疾病诊断的标志物。例如，某些癌症患者体内存在异常激活的信号转导分子，这些分子可作 为癌症诊断的指标。
细胞的信号转导
• 由膜上的腺苷酸环化酶（AC）环化胞浆内 • ATP形成cAMP。 • cAMP是最早确定的第二信使。 正常情况下，cAMP的生成与分解保持平衡，使 胞浆内cAMP浓度保持在10-7M以下。当配体与受体 结合后，1个AC可生成许多cAMP，使cAMP的水平 在几秒钟内增高20倍以上。
• • • • • • •
3. PLA 2 –AA信号转导系统 花生四烯酸（ AA）是通过磷脂酶水解膜磷脂释放的不饱
和脂肪酸。 1）PLA2的激活机制 ：
许多细胞外信号（如肾上腺素能激动剂、缓激肽、凝血
酶等）都可激活PLA2，有些PLA2通过G蛋白激活；有些 PLA2被PLC激活，PLC通过增加胞内Ca2+、或激活PKC间 接激活PLA2。细胞外信号刺激PLA2途径直接在sn-2位置 脱酯释放AA，是生成AA的重要途径，也是细胞调控AA生
期使用激动剂和拮抗剂的药理或病理情况下，将之除去后受体 数量和反应性均可恢复。
（2）根据调节的种类，分为
1）受体的数目与结合容量：促使受体数目或结合
容量增加的调节称为上调。反之称为下调。
2）反应性：在内环境影响下，受体反应性会产生增
敏、失敏等现象。 增敏：细胞在某种因素的作用下，受体与配体结合的
敏感性增加。如甲状腺素可增加细胞对儿茶酚胺、TSH、
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 跨膜信号转导 • （transmembrane signal transduction）
（一）细胞信号转导
1. 细胞信号转导的概念
不同形式的外界信号作用于细胞时，通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程，而是作用于细胞膜表面（少数类固 醇激素和甲状腺激素除外）通过引起膜结构中一种或数种 特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以新
细胞生物学中的细胞信号转导途径
细胞生物学中的细胞信号转导途径细胞信号转导途径是指细胞内外信息传递的过程，其目的是使信号传递到细胞内部，从而引起细胞内某种生理反应。
细胞信号转导途径是一种复杂的过程，主要包括信号的识别、传递、放大等多个环节，其中参与的蛋白质、代谢物和信号分子非常多。
当细胞外界环境改变时，例如发生感染、受到刺激、遭到损伤等，细胞就会接收到相应的信号。
这些信号会通过受体蛋白在细胞外表面传递到细胞内部，从而影响到细胞内部代谢物的表达和转化，导致细胞内部发生变化。
在这个过程中，细胞吸收和放出的各种分子会共同构成细胞信号转导途径，这些分子形成细胞传递的信息流。
细胞信号转导途径是细胞内部信号传递最基本、最重要的机制之一。
在细胞生理学中，信号转导途径主要分为三大类：离子通道和荷载体、CDK和激酶酶级联反应、细胞膜受体信号转导途径。
其中，细胞膜受体信号转导途径是最重要的一类信号转导途径。
细胞膜受体信号转导途径细胞膜受体信号转导途径是细胞内部信号转导的主要道路。
膜内受体通常是细胞表面的磷脂酰基肌醇酰化酶（PI3K）、激酶、培养激素受体、酰化酶、酪氨酸激酶和肽激素受体等；膜外受体则包括细胞外信号括号、膜外的受体和胞外基质分子等。
膜内受体和膜外受体的反应控制了信息分子的转导。
细胞膜受体信号转导途径是细胞间相互联系的重要机制。
细胞所受到的信息来源是多种多样的，它们通过膜上的受体传递到细胞内部。
这些信息会进入细胞内部，然后将这些信息传递到细胞内部组织的某些分子。
这种传递方式，能够影响细胞各种代谢物的表达和转化，从而引起细胞内部发生变化。
细胞膜受体信号转导途径的层次非常复杂，大致分为三个层次：一是细胞外部膜受体中间介质和酶的级联反应；二是已死或无反应的凋亡模式；三是积极生长和再生的分化模式。
从细胞的发育到细胞的老化，所有过程都用到了细胞膜受体信号转导途径。
细胞膜受体信号转导途径中有很多的信号传递方式，它们通过另一些关键的因素进行调控、互作，并中断某些传递过程。
细胞信号转导的基本特征
细胞信号转导的基本特征1. 细胞信号转导的概念细胞信号转导，这名字听起来有点复杂，但其实就是细胞之间如何“聊天”的方式。
想象一下，细胞就像是聚会上的朋友，每个细胞都在努力传递信息。
它们通过各种信号分子，把消息传递到其他细胞，就像发微信一样。
其实，细胞的这种“沟通”方式，决定了整个生物体的功能和健康，简直是至关重要呀！1.1 信号分子的种类在这个细胞的“社交网络”中，有很多种信号分子。
比如，激素就像是传递重要消息的大使，它们在血液中旅行，向远方的细胞传达信息。
而生长因子就像是聚会中的催化剂，推动细胞分裂和成长。
还有一些神经递质，像是热情的小伙伴，迅速在神经元之间传递信号。
各种各样的信号分子，就像是一场热闹的派对，大家都在忙着交流。
1.2 细胞膜的角色细胞膜就像是聚会的门，只有通过特定的“邀请函”才能进来。
当信号分子到达细胞膜时，它们会绑定在特定的受体上，打开一扇沟通的门。
这个过程有点像门口的保安，只有持有正确“通行证”的人才能进来。
一旦信号分子和受体结合，就会引发一系列反应，就像聚会中的互动一样，越来越热闹。
2. 信号转导的步骤细胞信号转导其实是个多步骤的过程，可以分为几个阶段。
首先是信号的接收，就像一个人听到了朋友的呼喊。
接下来是信号的传递，这个过程像是在进行一场接力赛，信号从一个细胞传递到另一个细胞，层层递进。
最后，信号的响应就像聚会的高兴，细胞会根据接收到的信息作出反应，可能是分裂、死亡或者改变功能。
2.1 信号放大的机制有趣的是，这个信号转导过程还涉及到“信号放大”。
就像一个小火花，可以点燃一片森林。
一次信号传递可以激活许多其他分子，产生更大的效果。
这就意味着，细胞能以极小的信号，造成巨大的反应，真是太厉害了！2.2 反馈调节不过，细胞信号转导也并不是没有节制。
细胞会有反馈调节机制，确保信号不会失控。
就好比聚会上的“哑巴”，当热闹的场面变得过于嘈杂时，它会举手示意，提醒大家放慢节奏。
这种机制有助于维持细胞的平衡和稳定，避免混乱。
细胞信号转导总结
细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。
这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。
以下是细胞信号转导的简要总结。
一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。
这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。
它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。
受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。
二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。
1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。
这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。
这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。
3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。
MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。
这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。
这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。
三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。
细胞信号转导(药学)
动物模型与临床研究
动物模型建立
通过基因敲除、转基因等技术 建立特定疾病的动物模型，用 于研究细胞信号转导与疾病的 关系及药物作用机制。
临床样本分析
收集患者样本，通过生物化学 、分子生物学等方法检测信号 分子的含量和活性，以评估疾 病的严重程度和治疗效果。
临床试验
在严格控制的条件下，对患者 进行药物治疗，并观察其疗效 和安全性，以验证细胞信号转 导相关药物的有效性和安全性 。
细胞信号转导(药学)
目
CONTENCT
录
• 细胞信号转导概述 • 药学中的细胞信号转导 • 细胞信号转导与疾病治疗 • 细胞信号转导研究方法与技术 • 细胞信号转导在药物研发中的应用 • 未来展望与挑战
01
细胞信号转导概述
定义与基本原理
细胞信号转导是指细胞外或细胞内信号分子通过与细胞表面或细 胞内的受体结合，引发一系列生物化学反应，最终调节细胞生理 功能的过程。
02 用于检测基因表达水平的变化。
基因编辑技术
03
如CRISPR/Cas9等，用于研究特定基因在细胞信号转
导中的功能。
细胞生物学方法
细胞培养与转染
用于研究细胞信号转导的分子机制和药物作 用。
荧光共振能量转移（FRET） 技术
用于实时监测细胞内信号分子的相互作用和动态变 化。
激光共聚焦显微镜技术
用于观察细胞内信号分子的定位和动态变化 。
药物可以调节信号分子的合成、 释放、转运或降解等过程。
100%
信号转导途径的阻断
药物可以阻断信号转导途径中的 某个环节，从而抑制细胞的增殖 、迁移或侵袭等过程。
80%
信号网络的调控
药物可以影响信号网络中的多个 途径，产生复杂的生物学效应。
细胞信号转导
细胞信号转导细胞信号转导是指细胞内外信息的传递和转化过程，这一过程起着调节和控制细胞生理活动的重要作用。
通过信号传递，细胞可以对外界环境做出适应性的反应，维持内部稳态，实现生长、分化和细胞命运决定等功能。
本文将从信号的产生、传递和转导机制等方面进行讨论。
一、信号的产生1. 内源性信号细胞自身产生的化学物质可以作为信号分子，以调节细胞内外环境。
例如，细胞内的离子浓度、pH值和代谢产物等，都可以通过信号传递机制发挥作用。
2. 外源性信号外界环境中的物质和刺激也可以作为细胞信号的来源。
例如，细胞表面的受体可以与激素、细菌毒素和细胞外基质等结合，引发相应的信号传递。
二、信号的传递细胞信号传递通常有三种主要方式：通过直接细胞接触、通过细胞间联系以及通过远距离的物质传递。
1. 直接细胞接触细胞表面的受体与邻近细胞的配体结合，通过接触传递信号。
这种方式在免疫系统的活化、神经细胞的传递和胚胎发育等过程中起重要作用。
2. 细胞间联系细胞通过细胞间连接物质（如细胞间隙连接、紧密连接和连接蛋白）进行信号传递。
这种方式在组织内细胞间的协调和相互影响中起到重要作用。
3. 物质传递一些信号分子可以通过远距离的物质传递，例如激素、细菌毒素和神经递质等。
它们通过血液、淋巴液和突触间隙等途径到达目的地细胞，触发相应的信号级联反应。
三、信号的转导机制1. 受体的激活和信号传导当信号分子结合至受体上时，受体会发生构象变化，从而激活相应的信号通路。
这种激活过程包括泛素化修饰、磷酸化等，促使信号传导的启动。
2. 信号通路的级联反应一旦信号通路被启动，连锁反应会引发一系列级联反应。
这些反应会通过激活一些键酶、转录因子和细胞器等，最终产生细胞内外多种生理活动的结果。
3. 信号的转导和传递信号通路中的组分和中介物质可以通过蛋白质相互作用、分子承载体和次级信号等方式，进行信号的转导和传递。
这种方式可以将信号的强度和特异性传递至下游组分，以发挥预期的生物学功能。
细胞的信号转导
一、细胞信号转导概述（一）信号转导的概念在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。
细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。
通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。
（二）信号转导系统的基本组成细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。
信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。
配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。
（三）信号转导的主要途径根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。
依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。
另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。
应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。
（四）信号转导途径间的交互联系细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。
细胞信号转导
细胞信号转导细胞信号转导是细胞内外环境信息传递和响应的过程。
在细胞内外环境发生变化时，细胞通过感知这些信号并传导到细胞内部，最终引发一系列的生物学效应。
本文将介绍细胞信号转导的基本概念、机制与重要研究领域。
一、信号转导的基本概念细胞信号转导是细胞内外信号信息通过具体的分子机制传递到细胞内部，并且在细胞内引发相应的生物学反应。
信号可以是化学物质、光线、温度和压力等，这些信号通过细胞膜表面受体或胞浆内受体与信号分子特异性结合，从而激活一系列的信号转导分子。
细胞信号转导的过程通常包括受体激活、信号传导、增强或抑制等多个环节。
二、信号转导的机制在细胞信号转导的过程中，不同信号可以通过不同的机制进行转导，包括直接通过受体激活、信号级联放大、二级信号传导以及负反馈调控等机制。
1. 直接激活：有些信号可以直接通过受体激活下游分子，例如膜受体激活酪氨酸激酶，进而磷酸化下游调节因子。
2. 信号级联放大：部分信号转导可以通过级联放大的方式增强信号的强度和传递效果。
一个典型例子是G蛋白偶联受体信号转导通路，一个G蛋白偶联受体可以激活多个G蛋白，每个G蛋白可进一步激活下游信号转导分子。
3. 二级信号传导：某些信号分子可以通过激活下游信号分子形成二级信号传导，例如细胞内钙离子浓度的增加可以激活蛋白激酶C，进而磷酸化下游的蛋白质。
4. 负反馈调控：为了避免过度的信号激活，细胞常常会通过负反馈调控机制来抑制信号转导分子的活性，以保持信号的动态平衡。
三、细胞信号转导的重要研究领域细胞信号转导是生物学的重要研究领域，许多科学家致力于探索细胞内信号传导的机制和调控网络。
以下是其中的几个重要研究领域：1. 肿瘤信号转导：细胞信号转导的异常调控与肿瘤的发生和发展密切相关。
研究人员通过研究与肿瘤发生相关的信号转导通路，探索肿瘤的分子机制，并寻找新的治疗靶点。
2. 免疫信号转导：细胞信号转导在免疫系统中起着重要的作用。
研究人员致力于解析免疫应答的信号转导网络，以揭示免疫反应的机制，为免疫相关疾病的治疗提供新的思路。
《细胞信号转导》课件
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
细胞信号传导
细胞信号转导综述09级临床2班隋德岭0941105217一、细胞信号转导的概念细胞信号转导是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。
水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。
传导通路示意图二、信号转导受体[1]（一）膜受体1．环状受体(离子通道型受体)多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。
受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。
引起迅速短暂的效应。
2．蛇型受体7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受体[2] [3]。
G蛋白示意图3．单跨膜α-螺旋受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。
（1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。
与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。
（2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等，。
当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。
（二）胞内受体位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。
包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。
胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区(三)受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性1．受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA 结合蛋白。
受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。
2．G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP 结合的外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。
细胞信号转导
（二）上游分子变构激活下游分子而发挥作用
1. 配体结合并激活受体---脂溶性激素与受体结 合，DNA结合部位暴露
2.酶分子共价修饰变构激活下游分子---丝氨酸、 苏氨酸磷酸化，构象改变，信号转导；
3. 上游小分子激活下游分子---cAMP-P4.K上A 游蛋白质分子激活下游蛋白质分子—上游 分子激活后形成或暴露相互作用部分，或共价 修饰后产生特定结合位点
磷酸基团的受体
丝氨酸/苏氨酸羟基 酪氨酸的酚羟基 咪唑环，胍基，ε-氨基 巯基 酰基
❖ 蛋白质酪氨酸激酶（Protein Tyrosine kinase，PTK） 催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化。
• 受体型PTK：胞内部分含有PTK的催化结构域； •非受体型PTK ：主要作用是作为受体和效应分
酶联受体
G蛋白偶联受体
❖ 受体与信号分子结合的特性：
➢高度专一性 ➢高度亲和力 ➢可饱和性 ➢可逆性
膜受体 激素
膜受体
第二信使
E 化学修饰调节
胞内受体 HRE
胞内受 体激素
细胞膜
整理课件
细胞核
酶含量 调节
(三)细胞内信号转导相关分子
细胞外信号经过受体转换进入细胞内，通过 细胞内一些蛋白质和小分子活性物质进行传递， 这些能够传递信号的分子称为信号转导分子 （signal transducer）
❖ 鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein，G protein）简称G蛋白，亦 称GTP结合蛋白，是一类信号转导分子，在各种 细胞信号转导途径中转导信号给不同的效应蛋白。
❖ G蛋白结合GTP时为活化形式，作用于下游分子 使相应信号途径开放；当结合的GTP水解为GDP 时则回到非活化状态，使信号途径关闭。
细胞生物学笔记-信号转导
细胞的信号转导信号转导(signal transduction):指在信号传递中,细胞将细胞外的信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程完整的信号传递程序:1、合成信号分子;2、细胞释放信号分子;3、信号分子向靶细胞转运;4、信号分子与特异受体结合;5、转化为细胞内的信号,以完成其生理作用;6、终止信号分子的作用;第一节、细胞外信号1、由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质。
如：配体2、配体的概念：指细胞外的信号分子，或凡能与受体结合并产生效应的物质。
3、配体的类型：1）水溶性配体：N递质、生长因子、肽类激素2）脂溶性配体：甲状腺素、性激素、肾上腺激素4、第一信使：指配体，即细胞外来的信号分子。
第二节、受体一、受体的概念：细胞膜上或细胞内一类特殊的蛋白质，能选择性地和细胞外环境中特定的活性物质结合，从而引起细胞内的一系列效应。
二、受体的类型：细胞表面受体胞内受体（胞浆和核内）1、细胞表面受体类型1）离子通道偶联受体：特点：本身既有信号结合位点又是离子通道组成：几个亚单位组成的多聚体，亚单位上配体的结合部位，中间围成离子通道，通道的“开”关受细胞外配体的调节。
2）酶偶联受体：或称催化受体、生长因子类受体，既是受体，又是“酶”。
特点：N端细胞外区有配体结合部，C端细胞质区含特异酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性。
组成：一条肽链一次跨膜的糖蛋白。
3、 G蛋白偶联受体：是N递质、激素、肽类配体的受体。
1）特点：指配体与细胞表面受体结合后激活偶联的G蛋白，活化的G蛋白再激活第二信使的酶类。
通过第二信使引起生物学效应。
2）组成：由一条350-400个氨基酸残基组成的多肽链组成，具有高度的同源性和保守性。
3）G蛋白偶联受体作用特点:分布广，转导慢，敏感，灵活，类型多。
G蛋白偶联受体:G蛋白（由G蛋白偶联受体介导的信号转导）1）、G蛋白的概念：指鸟苷酸结合蛋白配体—G蛋白偶联受体—G蛋白2）、G蛋白的结构特征：①由α、β、γ3个不同的亚单位构成异三聚体（异聚体），β、γ二个亚单位极为相似且结合为二聚体，共同发挥作用。
生物学中的细胞信号转导
生物学中的细胞信号转导在生物学中，细胞信号转导指的是生物体对外界刺激的应答过程。
它是细胞内外信息交流的方式之一，是调节细胞功能协调性的重要机制之一。
细胞信号转导涉及到多种细胞因子、受体、激酶、蛋白质等分子的参与，这些分子通过不同的途径相互作用，最终导致细胞内的生理响应发生改变。
细胞信号转导在生命起源、正常生长发育、免疫应答、代谢调节、疾病治疗等方面都有着重要的作用。
一、细胞信号转导的基本原理细胞信号转导的关键是信号转导通路。
通路的起点是外界刺激分子与受体结合，触发内部信号转导步骤，最终导致下游分子的生理响应。
信号转导的传导方式主要有两种：离子通道介导的直接转导和酶媒介的间接转导。
对于一些水溶性分子，它们可以直接结合受体，形成复合物后通过跨膜通道进入细胞内部，影响细胞内环境。
对于另一些大分子如蛋白质，它们需要通过受体介导的酶结合，启动下游级联反应。
这种级联反应是一种信号放大的机制，一个刺激分子可以激活多个受体，每个受体又能活化很多的下游因子，最终传导效应有可能达到几百倍甚至几千倍。
二、信号通路的分类细胞信号转导通路按照信号的类型、具体传导路线，以及参与分子的类别等多种角度进行分类。
目前最常用的分类方法是按照信号的传导路线：内质网应激、细胞器受损、氧化应激等压力信号通路；Wnt、Notch、TGF-β、Hedgehog等发育调节传导通路；PKC、Ca2+、cAMP等第二信使传导的途径；JNK、NF-κB、MAPK等一系列蛋白质酶级联反应的经典信号传导通路以及几种新型信号通路如PI3K/Akt、APC/β-catenin和Jak/Stat等。
三、信号通路中的基本元素不同的信号通路有不同的特点，但一般都包括信号分子、受体、酶活化、级联反应、二级信使的产生、细胞核入口等基本元素。
信号分子作为通路的起点，是通过途径发挥作用的重要分子。
信号分子可以是内部因子，也可以是外部刺激物，这些刺激物可以分为化学物质、光线、温度以及机械刺激等多种形式。
细胞信号转导的四种途径
细胞信号转导的四种途径
细胞信号转导是指外界刺激通过细胞表面受体传递到细胞内部的过程。
根据信号传递的途径和方式的不同，细胞信号转导可以分为以下四种途径：
1. 直接途径：有些信号分子可以直接通过细胞膜渗透到细胞内，与胞内的受体或靶分子结合，从而触发信号转导。
例如，甲状腺激素可以通过细胞膜渗透到细胞内，与核内的甲状腺激素受体结合，从而调节基因转录。
2. 离子通道途径：一些信号分子可以通过调节细胞膜上的离子通道的开关状态来转导信号。
例如，神经递质乙酰胆碱可以通过结合细胞膜上的乙酰胆碱受体，打开或关闭离子通道，引发细胞内的信号转导过程。
3. 酶级联途径：某些信号分子通过激活或抑制多个酶的活性来转导信号。
例如，酪氨酸激酶受体在受到外界信号刺激后，会自磷酸化并激活下游的信号转导酶，从而引发一系列的酶级联反应。
4. 细胞内信号传导通路：某些信号分子可以通过调节细胞内的信号传导通路来转导信号。
例如，细胞因子肿瘤坏死因子可以通过结合细胞膜上的肿瘤坏死因子受体，激活NF-κB信号传
导通路，引发细胞内的炎症反应。
细胞信号转导的途径不仅多样化，同时也会相互影响和交叉调控，从而产生复杂的信号网络，调节细胞的生理和病理过程。
简述细胞的信号转导方式
细胞的信号转导是指外界信号通过细胞膜传递到细胞内部，触发一系列生化反应和细胞功能的调控过程。
细胞的信号转导可以通过多种方式进行，其中常见的几种方式包括：
1.直接通透型信号转导：某些小分子信号物质（如气体一氧化氮）、离子（如钙离子）或
水溶性小分子可直接穿过细胞膜，与胞浆内的靶分子发生作用，并触发相应的信号转导反应。
2.膜受体介导的信号转导：大部分信号分子无法直接通过细胞膜，而是通过与细胞膜上特
定的受体结合来传递信号。
这些受体可以是离子通道、酪氨酸激酶、鸟苷酸环化酶等类型的膜受体。
当信号分子与受体结合后，受体会激活下游的信号传递通路，如激活蛋白激酶级联反应或次级信号分子的释放，从而引发细胞内的信号转导。
3.细胞间接触介导的信号转导：有些细胞间信号传递是通过直接接触实现的。
例如，细胞
间的黏附分子可以通过细胞-细胞或细胞-基质之间的物理接触来传递信号。
这种方式通常使细胞与周围环境相互作用，调控细胞的形态、迁移和生长等过程。
4.核内受体介导的信号转导：某些脂溶性信号分子（如类固醇激素和甲状腺激素）可以通
过穿过细胞膜进入细胞，并与细胞核内的核受体结合。
与核受体结合后，信号分子与核受体复合物进入细胞核，影响特定基因的转录和表达，从而调控细胞功能。
这些信号转导方式可以单独存在，也可以相互作用，共同调节细胞的功能和生理过程。
不同的信号转导方式在细胞内部形成了复杂的网络，以确保信号的准确传递和细胞功能的精确调控。
细胞信号转导的特点
细胞信号转导的特点
细胞信号转导是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表达、各种生物学效应形成的过程。
其特点主要包括以下几点：
1. 反应迅速：对外源信息的反应信号的发生和终止十分迅速。
2. 级联放大效应：信号转导过程是多级酶促反应，因而具有级联放大效应，以保证细胞反应的敏感性。
3. 通用性：细胞信号转导系统具有一定的通用性，一些信号转导分子和信号转导通路常常为不同的受体所共用。
4. 信息交流：不同信号转导通路之间存在广泛的信息交流。
5. 高度亲和力与高度特异性：细胞能够识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在的各种信号（来自于周围或远距离的细胞），并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，这一过程具有高度亲和力和高度特异性。
6. 改变细胞功能：细胞信号转导能将这种分子活性的变化依次传递至效应分子，以改变细胞功能。
7. 适应性：细胞信号转导的最终目的是使机体在整体上对外界环境的变化发生最为适宜的反应，以维持细胞的生长、代谢和功能。
了解这些特点有助于更好地理解细胞如何感知和响应外部刺激，以及如何维持机体的稳态。
如需了解更多相关信息，建议查阅细胞生物学教材或文献。
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
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➢ 分类：
✓胞内受体激素：类固醇激素、甲状腺素、1,25-(OH)2-D3 等 ✓胞膜受体激素：蛋白质、肽类、氨基酸衍生物类激素
如胰岛素、胰高血糖素、生长素、甲状旁腺激素、肾上腺素等
7
第一节 信号分子
2. 神经递质 ➢ 特点：
思考问题：
1. G蛋白偶联受体在细胞信号转导中 有何作用？
2. G蛋白偶联受体及其介导的信号转 导途径为什么成为药物靶标？
第十二章 细胞信号转导
细胞通讯是体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞接 收信号并将其转变为细胞功能变化的过程。
细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应 的全过程称为信号转导。
（二）细胞内信息物质 1．第二信使
无机离子：Ca2+、脂类衍生物：二脂酰甘油（DAG）、 糖类衍生物：三磷酸肌醇（IP3）、 核苷酸：cAMP、cGMP
２．信号转导蛋白
（1）酶：催化第二信使生成的酶，如ＡＣ、GC、PLC 催化蛋白磷酸化修饰的酶：蛋白激酶、蛋白磷酸酶
（2）调节蛋白：如G蛋白、衔接蛋白
C
C
IGF - R
C PDGF-R
C FGF-R
表皮生长
胰岛素样生长因
血小板衍生生长 成纤维细胞生
因子受体
子受体
因子受体
长因子受体 20
第二节 受体
（2）非酪氨酸蛋白激酶受体型 受体本身没有酶活性，与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联
而表现出酶活性。如：生长激素受体、干扰素受体等。
21
第二节 受体
第十二章 细胞信号转导
特定细胞释放信息物质
细
胞
信息物质经扩散或血液循环到达靶细胞
信 息
与靶细胞的受体特异性结合
转 导
的
受体对信号进行转换并启动靶细胞内信使系统
过
程
靶细胞产生生物学效应
4
第一节 信号分子
一、概念
第一节 信号分子
• 细胞内外能够携带或传递信息，调节细胞生命 信号分子 活动功能的生物分子。
一、膜受体介导的信息传递途径
G蛋白偶联受体介导的信息传导途径 酶偶联型受体介导的信息转导途径
cAMP- PKA途径
酪氨酸蛋白激酶途径
IP3/DAG-PKC途径
JAK-STAT途径
24
第三节 主要的信号转导途径
10
第二节 受 体
第二节 受体
受体：位于膜上或胞内能特异识别生物活性分子并与之结合，进 而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别是糖脂。
配体：能与受体呈特异性结合的生物活性分子，包括细胞间信 息物质、某些药物、维生素和毒物。
11
第二节 受体
一、受体的种类
（一）膜受体 存在于细胞膜上的受体，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 偶联受体和酶偶联受体。
12
第二节 受体
1. 跨膜离子通道型受体
神经递质使离子通道打开或关闭，从而改变膜的通透性、在神经冲动的快速 传递中起作用。
乙酰胆碱受体的结构与其功能
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第二节 受体
2. G蛋白偶联受体
又称七跨膜受体，是膜受体蛋白结合G蛋白的一类受体
寡糖
NH3+
Outer Member Inner
- OOC
14
第二节 受体
受体胞质内第三个环与C端序列构成与G蛋白偶联的结构域，通过G蛋白将细胞外信 息转导到细胞内，改变细胞内第二信使的浓度，调节细胞内酶或功能蛋白的活性， 引起生物学效应。
第二节 受体
G蛋白家族： 一类可溶性膜蛋白，胞浆侧，又称鸟苷酸调节蛋白。 由、、三个亚基组成： 亚基：有鸟苷酸结合位点，并有GTP酶活性 、亚基：各家族均相似, 结合为二聚体 G蛋白的两种构象： G-GDP：非活化型， 三聚体 G-GTP：活化型， 与 二聚体分离
（一）细胞间信息分子
由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质称为细胞间信息物质。 ➢ 蛋白质和肽类：生长因子、细胞因子、胰岛素等。 ➢ 氨基酸及其衍生物：5-羟色胺、甲状腺素等。 ➢ 类固醇激素：糖皮质激素、性激素等。 ➢ 脂酸衍生物：前列腺素 ➢ 气体：如CO2、NO
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第一节 信号分子
1. 激素 ➢ 特点：
由神经元细胞分泌；通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。
➢ 例如：
乙酰胆碱、γ-氨基丁酸、5-羟色胺等
8
第一节 信号分子
3. 局部化学介质 ➢ 特点：
由体内某些普通细胞分泌；通过扩散作用到达附近的靶细胞； 一般作用时间较短。
➢ 例如：
细胞因子、生长因子、前列腺素、NO等
9
第一节 信号分子
18
酪氨酸蛋白激酶受体结构
第二节 受体
➢ 受体跨膜区为一个α-螺旋，高度疏水； ➢ 细胞外区为配体结合部位； ➢ 细胞内酶活性功能区，酪氨酸蛋白激酶功能区位于C末端。
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N 富含Cys
N
N
N
N
PTK domain
第二节 受体
N
|
N
|
Ig 样结构
Outer
Member
Inner
C EGF-R
第十二章 细胞信号转导
第十二章 细胞信号转导
情景导入：
G蛋白偶联受体（GPCR）介导多条 信号转导途径，也是重要的药物靶标。 目前世界药物市场上45% 的临床药物 直接作用于GPCR及其信号转导途径， 广泛应用于疼痛、哮喘、高血压、炎 症、重度抑郁症、精神分裂症、肥胖 症、癌症、老年痴呆症、帕金森病等 治疗领域。
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第二节 受体
G蛋白的活化 H
腺苷酸环化酶
RＲ
β γ
β
α
γ
GDP
GTP
AA CC
cAMP
ATP
17
第二节 受体
3. 酶偶联型受体 主要有：酪氨酸蛋白激酶受体型 非酪氨酸蛋白激酶受体型
（1）酪氨酸蛋白激酶受体型 与配体结合后有酪氨酸激酶的活性，既可使受体自身磷酸化，
也可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化。
信号分子
第一信使 第二信使
由细胞分泌的，在细胞间传递信息，调节细 胞生命活动的信息分子称为细胞间信息分子， 或称第一信使。
第一信使与靶细胞膜上特异受体结合后，在胞浆 内产生的小分子细胞内信息物质，如cAMP、 cGMP、IP3、DAG、Ca2+、NO、CO等。
第一节 信号分子
二、信号分子的种类与化学本质
（二）胞内受体的结构与功能
多为反式作用因子，与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调 节基因转录。
能与此型受体结合的信息物质有类固醇激素、甲状腺激素和维甲酸等。
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二、受体的作用特点
高度特异性
第二节 受体
可调节性
高度亲和力
可逆性
饱和性
23Leabharlann 第三节 主要的信号转导途径
第三节 主要的信号转导途径