北京大学生物化学18
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（1）高度专一（特异） （2）高亲和（高效） （3）可饱和 （4）可逆性 （5）特定作用模式 （6）组织特异
（四）受体活性的调节
1、调节方式 （1）磷酸化/去磷酸化 （2）膜磷脂代谢影响 （3）酶促水解 （4）G蛋白的调节 2、调节结果：受体下调、上调 （1）受体下调：数量减少或/和活性降低 （2）受体上调：数量减少或/和活性增加
❖分类 (Classification)
➢ α、β和γ亚单位 组成的异三聚体
GDP G
➢ 小分子G蛋白 GDP
G
1、G蛋白组成：Gα、Gβ、Gγ ➢β、γ亚基结合紧密 ➢α亚基与βγ的结合松散 ➢差异主要表现在α亚基上
2、常见G蛋白的类型
Ｇ蛋白的类型 Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo* ＧT * *
亚基
四、效应体（effecter）
调节细胞内信息传递和生理效应的重要方式 主要方式：蛋白质磷酸化与去磷酸化 1、蛋白激酶：使细胞内蛋白质磷酸化
➢Ser/Thr蛋白激酶：催化Ser/Thr磷酸化 ➢Tyr蛋白激酶：催化Tyr磷酸化 2、蛋白磷酸酶：催化脱磷酸化反应 ➢酪氨酸磷酯酶 ➢Ser/Thr磷酯酶
（一）细胞间信息物质
(extracellular signal molecule)
➢细胞间信息物质：配体（ligand）或第一信使 ➢由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质 （1）特点：少量、短寿、高效、特异 （2）作用类型：自分泌、旁分泌、内分泌
（3）化学性质：蛋白质和肽类；氨基酸及其衍生 物；类固醇激素；脂酸衍生物；气体
（4）溶解性质：水溶性；脂溶性；气体
二、细胞内信息物质
(intracellular signal molecule) 细胞受第一信使刺激后产生的在细
胞内起传递信息作用的化学分子
❖第二信使(secondary messenger) 在细胞内传递信息的小分子物质，如：
Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP、花 生四烯酸及其代谢产物等。
细胞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，或个别糖脂
（一）受体分类
1.与G蛋白偶联的受体：A激酶、C激酶通路
细胞膜表面受体 （多肽、儿茶酚胺）
2.含内在酶结构的受体：酪氨酸激酶、G激 酶通路
3.与胞浆中蛋白激酶偶联的受体
4.离子通道受体
胞浆/核内受体（类固醇激素、甲状腺素、前列腺素）
功能
s 激活腺苷酸环化酶 i 抑制腺苷酸环化酶 p 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ
o 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道
Ｔ 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
3、作用机理 两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
4、G蛋白的活性调节剂 ➢百日咳毒素：抑制Gi，激活AC ➢霍乱毒素：激活Gs，激活AC
具有调节细胞生命活动的化学 物质称为信息物质
化学信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 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
第一节 信息传递体系
一、信息物质
Signal Molecules
细胞内信息物质 细胞间信息物质
（二）受体结构
1、环化受体(配体依赖性离子通道)
2、G蛋白偶联受体 （蛇型受体/七个跨膜α螺旋受体）
➢胞外N端：结合配体，可被糖基化 ➢七个跨膜α螺旋和三个胞外环与三个胞内环 ➢胞内第三环与G蛋白偶联
➢胞内C端：保守Cys残基在肾上腺素受体和视紫 质受体中可被棕榈酰化，以稳定C端三级结构
➢保守Cys残基在稳定受体结构中起重要作用 ➢胞内第三环和C端有多个Thr残基，磷酸化后可 与抑制蛋白结合，使受体失活
外部环 境刺激
单细胞生物 直接反应
多细胞生物 多级调节
细胞信息传递(Signal Transduction):细胞接受外界的 信息（视觉、嗅觉、激素、神经递质、细胞因 子、药物等），通过相应的受体，经细胞内信 息传递、放大而引起生物学效应的过程
细胞信息传递的方式
1、直接接触的细胞：细胞连接；细胞识别 2、未接触的细胞：化学通讯
❖第三信使(third messenger)
负责细胞核内外信息传递的物质，是一 类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节 基因的转录，又称为DNA结合蛋白。
化学性质
无机离子：如 Ca2+ 脂类衍生物：如DAG、Cer 核苷酸：如cAMP、cGMP 糖类衍生物：如IP3 信号蛋白分子
二、受 体
Receptor
4、具有鸟苷酸环化酶 活性的受体
5、胞内受体
➢高度可变区（N端）：与转录激活有关；抗体结合部位 ➢DNA结合区（中段，含锌指结构）：与激素反应元件结合 ➢铰链区（中段）：与转录因子作用；触发受体向核内移动 ➢配体结合区（C端，含亮氨酸拉链）：与配体结合；与热激蛋白结合；介导二 聚化；激活转录
(三) 受体的作用特点
第二节 信息传递途径
Signal Pathway
一、膜受体介导的信息传递
– cAMP- 蛋白激酶途径 – Ca2+- 依赖性蛋白激酶途径 – cGMP- 蛋白激酶途径 – 酪氨酸蛋白激酶途径 – 核因子 途径 – TGF-β途径(含Ser/Thr蛋白激酶的受体途径)
3、单个跨膜α螺旋受体
➢酪氨酸蛋白激酶受体（催化型受体 ）：受体胞 内区具有激酶活性。如：EGF受体、IGF受体
➢与胞浆中蛋白激酶偶联的受体：受体自身没有 激酶活性，但与配体结合后 可偶联胞浆中的T激 酶。如：生长素受体、干扰素受体
催化型受体特点
➢胞外N端：配体结合区 ➢1个跨膜α螺旋：高度疏水 ➢胞内C端：T激酶活性，具有ATP和底物结合位点 ➢与配体结合后多数进行二聚化 ➢自身磷酸化：二聚化受体中的T激酶活性彼此磷 酸化对方的酪氨酸残基 ➢一般调节细胞的增值、分化
三、转导体（transducer）：G蛋白
跨膜信号转导
胞外信息Байду номын сангаас子与膜受体结 合，将信息传递至胞浆或核内，
调节靶细胞功能的过程。
G蛋白(G protein)：位于细胞膜上胞浆侧， 可与GTP/GDP结合的一种外周蛋白，它是一种转 导体，可将外来的信号转化为传向细胞内的信 号，其活性与GTP/GDP密切相关，故而得名。
（四）受体活性的调节
1、调节方式 （1）磷酸化/去磷酸化 （2）膜磷脂代谢影响 （3）酶促水解 （4）G蛋白的调节 2、调节结果：受体下调、上调 （1）受体下调：数量减少或/和活性降低 （2）受体上调：数量减少或/和活性增加
❖分类 (Classification)
➢ α、β和γ亚单位 组成的异三聚体
GDP G
➢ 小分子G蛋白 GDP
G
1、G蛋白组成：Gα、Gβ、Gγ ➢β、γ亚基结合紧密 ➢α亚基与βγ的结合松散 ➢差异主要表现在α亚基上
2、常见G蛋白的类型
Ｇ蛋白的类型 Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo* ＧT * *
亚基
四、效应体（effecter）
调节细胞内信息传递和生理效应的重要方式 主要方式：蛋白质磷酸化与去磷酸化 1、蛋白激酶：使细胞内蛋白质磷酸化
➢Ser/Thr蛋白激酶：催化Ser/Thr磷酸化 ➢Tyr蛋白激酶：催化Tyr磷酸化 2、蛋白磷酸酶：催化脱磷酸化反应 ➢酪氨酸磷酯酶 ➢Ser/Thr磷酯酶
（一）细胞间信息物质
(extracellular signal molecule)
➢细胞间信息物质：配体（ligand）或第一信使 ➢由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质 （1）特点：少量、短寿、高效、特异 （2）作用类型：自分泌、旁分泌、内分泌
（3）化学性质：蛋白质和肽类；氨基酸及其衍生 物；类固醇激素；脂酸衍生物；气体
（4）溶解性质：水溶性；脂溶性；气体
二、细胞内信息物质
(intracellular signal molecule) 细胞受第一信使刺激后产生的在细
胞内起传递信息作用的化学分子
❖第二信使(secondary messenger) 在细胞内传递信息的小分子物质，如：
Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP、花 生四烯酸及其代谢产物等。
细胞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，或个别糖脂
（一）受体分类
1.与G蛋白偶联的受体：A激酶、C激酶通路
细胞膜表面受体 （多肽、儿茶酚胺）
2.含内在酶结构的受体：酪氨酸激酶、G激 酶通路
3.与胞浆中蛋白激酶偶联的受体
4.离子通道受体
胞浆/核内受体（类固醇激素、甲状腺素、前列腺素）
功能
s 激活腺苷酸环化酶 i 抑制腺苷酸环化酶 p 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ
o 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道
Ｔ 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
3、作用机理 两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
4、G蛋白的活性调节剂 ➢百日咳毒素：抑制Gi，激活AC ➢霍乱毒素：激活Gs，激活AC
具有调节细胞生命活动的化学 物质称为信息物质
化学信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 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
第一节 信息传递体系
一、信息物质
Signal Molecules
细胞内信息物质 细胞间信息物质
（二）受体结构
1、环化受体(配体依赖性离子通道)
2、G蛋白偶联受体 （蛇型受体/七个跨膜α螺旋受体）
➢胞外N端：结合配体，可被糖基化 ➢七个跨膜α螺旋和三个胞外环与三个胞内环 ➢胞内第三环与G蛋白偶联
➢胞内C端：保守Cys残基在肾上腺素受体和视紫 质受体中可被棕榈酰化，以稳定C端三级结构
➢保守Cys残基在稳定受体结构中起重要作用 ➢胞内第三环和C端有多个Thr残基，磷酸化后可 与抑制蛋白结合，使受体失活
外部环 境刺激
单细胞生物 直接反应
多细胞生物 多级调节
细胞信息传递(Signal Transduction):细胞接受外界的 信息（视觉、嗅觉、激素、神经递质、细胞因 子、药物等），通过相应的受体，经细胞内信 息传递、放大而引起生物学效应的过程
细胞信息传递的方式
1、直接接触的细胞：细胞连接；细胞识别 2、未接触的细胞：化学通讯
❖第三信使(third messenger)
负责细胞核内外信息传递的物质，是一 类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节 基因的转录，又称为DNA结合蛋白。
化学性质
无机离子：如 Ca2+ 脂类衍生物：如DAG、Cer 核苷酸：如cAMP、cGMP 糖类衍生物：如IP3 信号蛋白分子
二、受 体
Receptor
4、具有鸟苷酸环化酶 活性的受体
5、胞内受体
➢高度可变区（N端）：与转录激活有关；抗体结合部位 ➢DNA结合区（中段，含锌指结构）：与激素反应元件结合 ➢铰链区（中段）：与转录因子作用；触发受体向核内移动 ➢配体结合区（C端，含亮氨酸拉链）：与配体结合；与热激蛋白结合；介导二 聚化；激活转录
(三) 受体的作用特点
第二节 信息传递途径
Signal Pathway
一、膜受体介导的信息传递
– cAMP- 蛋白激酶途径 – Ca2+- 依赖性蛋白激酶途径 – cGMP- 蛋白激酶途径 – 酪氨酸蛋白激酶途径 – 核因子 途径 – TGF-β途径(含Ser/Thr蛋白激酶的受体途径)
3、单个跨膜α螺旋受体
➢酪氨酸蛋白激酶受体（催化型受体 ）：受体胞 内区具有激酶活性。如：EGF受体、IGF受体
➢与胞浆中蛋白激酶偶联的受体：受体自身没有 激酶活性，但与配体结合后 可偶联胞浆中的T激 酶。如：生长素受体、干扰素受体
催化型受体特点
➢胞外N端：配体结合区 ➢1个跨膜α螺旋：高度疏水 ➢胞内C端：T激酶活性，具有ATP和底物结合位点 ➢与配体结合后多数进行二聚化 ➢自身磷酸化：二聚化受体中的T激酶活性彼此磷 酸化对方的酪氨酸残基 ➢一般调节细胞的增值、分化
三、转导体（transducer）：G蛋白
跨膜信号转导
胞外信息Байду номын сангаас子与膜受体结 合，将信息传递至胞浆或核内，
调节靶细胞功能的过程。
G蛋白(G protein)：位于细胞膜上胞浆侧， 可与GTP/GDP结合的一种外周蛋白，它是一种转 导体，可将外来的信号转化为传向细胞内的信 号，其活性与GTP/GDP密切相关，故而得名。