细胞信号转导 - 辽宁工程技术大学理学院
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介导的信号传递：
三种类型的细胞表面受体
一 G-蛋白偶联的受体的结构与激活
G 蛋白 ( G-protein) 全称为鸟苷酸接合蛋白
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 和γ亚基通 过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。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。
3 第二信使学说和分子开关
第二信使学说（second messenger theory）：胞 外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表 面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生 化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使 其信号终止.
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外 信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白 耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外 信号跨膜传递到胞内。
第三节 G蛋白耦联型受体介导的信号转导
------细胞表面受体介导的信号传递
细胞表面受体的类型：
①离子通道耦联受体（ion-channel-linked receptor） ②G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） ③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸 化调节蛋白质的活性；二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信 号逐级放大，引起细胞反应。
• 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 • 通过细胞表面受体介导的信号途径: • 1不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面受体识别 • 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
●2 受体（receptor）
概念：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：识别和结合小的脂溶性信号分子
细胞表面受体：识别和结合亲水性的信号分子
受体与配体（信号分子）间作用的主要特征 ①特异性； ②饱和性；
跨膜转导,产生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,引发胞内信号放大
级联反应
• 4细胞反应由于受体的脱敏或受体下调,启动反馈机制从而 终止或降低细胞反应
• 从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受 体外,还包括下列蛋白:
• 1 转承蛋白: 负责简单的将信息传递给信号链的下一组分 • 2 信使蛋白: 携带信号从一部分传到另一部分 • 3 接头蛋白: 起连接信号蛋白的作用 • 4 放大和转导蛋白: 通常由酶源自文库离子通道蛋白组成,介导产
分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合
• 在信号转导过程中,除表面受体和第二信使 分子外,还有两组进化上保守的胞内蛋白在 信号转导途径中行使功能
• 1是GTPase开关蛋白
• 2是蛋白激酶和蛋白磷酸酶开关蛋白
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 γ 磷酸 基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。
用，然后通过细胞信号转导产生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。
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。
细胞识别（cell recognition）
二、细胞信号传递
细胞的信号分子和受体 细胞内受体介导的信号传递
（一）细胞的信号分子和受体
●细胞的信号分子
类型：
溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子
化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部
化学介导因子和气体分子
特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
●概念：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相 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 反应的过程称为细胞信号通路。
第八章 细胞信号转导
● 细胞通讯与细胞识别 ● 细胞信号传递 ● 细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
一、细胞通讯与细胞识别
●细胞通讯（cell communication） ●细胞识别（cell recognition）
细胞通讯（cell communication）
●概念：细胞通讯是指一个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
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一途径 • 7 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
• 8 潜在基因调控蛋白: 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
• (二)细胞内信号蛋白的相互作用 • 是靠蛋白质模式结合域的特异性介导的 • (三)信号转导系统的主要特性 • 1 特异性 • 2 放大作用
第二节 细胞内受体介导的信号传导
● 甾类激素介导的信号通路 ●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，与胞质鸟 苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2＋结合，改变 酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降低 血管平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑肌的舒张，血管 扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张 血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。
三种类型的细胞表面受体
一 G-蛋白偶联的受体的结构与激活
G 蛋白 ( G-protein) 全称为鸟苷酸接合蛋白
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 和γ亚基通 过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。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。
3 第二信使学说和分子开关
第二信使学说（second messenger theory）：胞 外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表 面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生 化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使的降解使 其信号终止.
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 二 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外 信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白 耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外 信号跨膜传递到胞内。
第三节 G蛋白耦联型受体介导的信号转导
------细胞表面受体介导的信号传递
细胞表面受体的类型：
①离子通道耦联受体（ion-channel-linked receptor） ②G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） ③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）
蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用：一是通过磷酸 化调节蛋白质的活性；二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信 号逐级放大，引起细胞反应。
• 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 • 通过细胞表面受体介导的信号途径: • 1不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面受体识别 • 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
●2 受体（receptor）
概念：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：识别和结合小的脂溶性信号分子
细胞表面受体：识别和结合亲水性的信号分子
受体与配体（信号分子）间作用的主要特征 ①特异性； ②饱和性；
跨膜转导,产生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,引发胞内信号放大
级联反应
• 4细胞反应由于受体的脱敏或受体下调,启动反馈机制从而 终止或降低细胞反应
• 从细胞表面到细胞核的信号途径,除表面受 体外,还包括下列蛋白:
• 1 转承蛋白: 负责简单的将信息传递给信号链的下一组分 • 2 信使蛋白: 携带信号从一部分传到另一部分 • 3 接头蛋白: 起连接信号蛋白的作用 • 4 放大和转导蛋白: 通常由酶源自文库离子通道蛋白组成,介导产
分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合
• 在信号转导过程中,除表面受体和第二信使 分子外,还有两组进化上保守的胞内蛋白在 信号转导途径中行使功能
• 1是GTPase开关蛋白
• 2是蛋白激酶和蛋白磷酸酶开关蛋白
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 γ 磷酸 基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。
用，然后通过细胞信号转导产生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。
内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用
于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。
细胞识别（cell recognition）
二、细胞信号传递
细胞的信号分子和受体 细胞内受体介导的信号传递
（一）细胞的信号分子和受体
●细胞的信号分子
类型：
溶解性：亲脂性的信号分子 亲水性的信号分子
化学结构：短肽、蛋白质、气体分子等 产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部
化学介导因子和气体分子
特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
●概念：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相 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 反应的过程称为细胞信号通路。
第八章 细胞信号转导
● 细胞通讯与细胞识别 ● 细胞信号传递 ● 细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
一、细胞通讯与细胞识别
●细胞通讯（cell communication） ●细胞识别（cell recognition）
细胞通讯（cell communication）
●概念：细胞通讯是指一个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
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一途径 • 7 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
• 8 潜在基因调控蛋白: 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
• (二)细胞内信号蛋白的相互作用 • 是靠蛋白质模式结合域的特异性介导的 • (三)信号转导系统的主要特性 • 1 特异性 • 2 放大作用
第二节 细胞内受体介导的信号传导
● 甾类激素介导的信号通路 ●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，与胞质鸟 苷酸环化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2＋结合，改变 酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。cGMP可降低 血管平滑肌中的Ca2+离子浓度。引起血管平滑肌的舒张，血管 扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张 血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量 。