细胞内的信使物质
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生
教学内容
讲授
合计
物
1、生物信号转导概论
6
6
信
2、受体及跨膜信号转换
4
4
号
3、G蛋白耦联的信号传递通路
4
4
转
4、细胞内的信使物质――第二信使
4
4
导
5、蛋白激酶和蛋白磷酸酶
主
6、细胞周期调控信号途径
要
7、细胞凋亡信号通路
2
2
2
2
4
4
教
8、细胞信号转导与癌症
4
4
学 内 容
9、植物生长发育的膜外调节信号转 导机制
• 1998年R．Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导 机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
Ferid Murad
一氧化碳CO
• 气体、不稳定的小分子神经递质。 • 生成途径
脂质过氧化 血红素加氧酶（HO）催化血红素代谢生成
Ca2+从胞外内流主要是通过质膜钙离子通道。 钙信号的中止：依赖Ca2+结合蛋白和离子通
道。
Ca2+信号的感受体—钙调素 （calmodulin，CaM）
• 由148个氨基酸组成的耐热、酸性的小分子 可溶性球蛋白。
• CaM的靶蛋白众多，包括，
依赖Ca2+- CaM激酶
依赖Ca2+- CaM磷酸酯酶
学习报告 • cAMP
• 以本课程中提到•的c第GM二P信使为主要内容； • Ca • 内可容；建不议要内求容深来度源广于度2科，+研只文要献说。明某个问题/专题即 • 学习笔记请标清•楚N日O 期、主题、关键词和参考文 • 献讲。述自然精炼，•能C提O 出问题，也能回答问题； • 每人10min叙述•＋R回O答S问题。
• NO的作用机理：
• 乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合 酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶 GC→cGMP→血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降 →平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅。
• 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，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。
承上启下 第三信使又称ＤＮＡ结合蛋白，是指负责核内外信息传递的物质，为一类
可与靶基因特异序列相结合的核蛋白，能调节基因的转录水平，发挥转录
放大扩散 因子或转录调节因子的作用。这些蛋白质是在胞质内合成后进入胞核内，
发挥信使作用，因而称这类核蛋白为“核内第三信使”，以区别于位于胞 质内的其他各类信使。
来自百度文库AMP
cGMP
• 由鸟苷酸环化酶催化底物GTP生 成。
cGMP下游蛋白
1. cGMP依赖性蛋白激酶 调解细 胞内Ca2+水平，进而控制平滑 肌的紧张度。
2. 阳离子通道 3. cAMP特异性磷酸二酯酶
Ca2+
• 胞内Ca2+ 的分布－－钙信号产生的基础
结合钙99.9％ 游离钙
主要的钙库：内质网、线粒体。
• cAMP是最重要的一种细胞内第 二信使，他可影响多种细胞功能， 如葡萄糖生成、糖酵解、脂肪生 成、肌肉收缩、细胞膜分泌、学 习过程、粒子转运、分化、生长 控制及凋亡。
cAMP调控方式
• 腺苷酸环化酶AC AC又受控于G蛋白、 Ca2+ 。 • 磷酸二酯酶PDE
cAMP下游蛋白
• 都具有特异cAMP结合位点。 1. cAMP门控粒子通道 2. PKA 3. 鸟苷酸交换因子（GEF） 激活小分子G蛋白
• CO与NO一样通过激活GC抑制血小板聚集、 使颈动脉、冠状动脉血管舒张。
活性氧ROS
• 氧的单电子还原产物（自由基）或者易于转化为自 由基的氧化合物。
• 生成途径 线粒体电子传递链。 • ROS与细胞凋亡 促进MPTP开放，促进Ca2+内流，上调促凋亡蛋白表达，
激活Caspase，导致细胞凋亡。
肌醇磷脂信使
• 80年代初，Streb和Berridge等人把经过透析处理的 胰腺细胞放在低Ca2+介质中保温，当向介质中加入 肌醇磷脂的分解产物之一－－三磷酸肌醇 （trisphosphate inositol，IP3）时， Ca2+从胞内Ca2+ 库中释放出来。
• 二酰甘油DAG和IP3
肌
醇
磷
二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）在
脂
PLC作用下，产生IP3和DG两
代
个第二信使；其次是两个信
谢
使代谢灭活，最后代谢产物
循
又重新合成PIP2。
环
肌醇磷脂信使的信息传递途径
PLC
膜表面G蛋 白耦联受体
G蛋白
PIP2
IP3
DG
PKC
Ca2+ Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+离子 通道受体
内质网
本章完
AC等 • CaM细胞生理调节功能广泛： 细胞发育和分化、细胞分裂、细胞凋亡、基
因转录。
一氧化氮NO
• 血管内皮衍生舒张因子（EDRF） • NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。 • 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO的生成由一
氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化，以L精氨酸 为底物，以NADPH作为电子供体，生成NO和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。
10、细胞信号转导的研究方法 合计
2
2 34
2
2 34
（1）细胞内信使的功能；
（2）cAMP的产生与灭活；PI3K；Ca2+信号分 子；NO信号分子。
• cAMP • cGMP • Ca2+ • NO • CO • ROS • 还有IP3、DAG、磷
脂酰肌醇磷酸等。
第一信使是指各种细胞外信息分子，又称细胞间信号分子即细胞因子，诸 如内分泌激素，神经1递. 质可和自神其经前肽体，由局酶部促化反学应介迅导速因形子成（；神经生长因子， 旁分泌激素如前列腺2素. 、可组自胺胞与内嗜储伊存红中趋迅化速因释子放等；），气体信号分子（Ｎ Ｏ、ＣＯ），以及免3疫. 细可胞被产迅生速的灭抗活体或、储补存体在与特免定疫的细隔胞室因中子；。这些生物 活性分子由体内各种4不. 同可的激细活胞不产同生的后效，应能器够；通过血液、淋巴液、各种体 液及神经分泌等不同5途. 径允，许作信用号到的细放胞大膜。表面或细胞内的特异受体，引起 细胞内的特定反映。 第二信使是指细胞外第一信使与其特异受体结合后，通过信息跨膜传递机 制激活的受体，刺激膜内特定的效应酶或离子道，而在胞浆内产生的信使 物质。这种胞内信息分子起到将胞外信息传导、放大、变为细胞内信息的 作用。从分子学意义上讲，细胞内信息传递过程是以细胞内蛋白质磷酸化 与脱磷酸化为基础，依次引起构型的变化和功能的改变，以实现信息的传 递。主要有：cAMP、cGMP、IP3、Ca2+。
教学内容
讲授
合计
物
1、生物信号转导概论
6
6
信
2、受体及跨膜信号转换
4
4
号
3、G蛋白耦联的信号传递通路
4
4
转
4、细胞内的信使物质――第二信使
4
4
导
5、蛋白激酶和蛋白磷酸酶
主
6、细胞周期调控信号途径
要
7、细胞凋亡信号通路
2
2
2
2
4
4
教
8、细胞信号转导与癌症
4
4
学 内 容
9、植物生长发育的膜外调节信号转 导机制
• 1998年R．Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导 机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
Ferid Murad
一氧化碳CO
• 气体、不稳定的小分子神经递质。 • 生成途径
脂质过氧化 血红素加氧酶（HO）催化血红素代谢生成
Ca2+从胞外内流主要是通过质膜钙离子通道。 钙信号的中止：依赖Ca2+结合蛋白和离子通
道。
Ca2+信号的感受体—钙调素 （calmodulin，CaM）
• 由148个氨基酸组成的耐热、酸性的小分子 可溶性球蛋白。
• CaM的靶蛋白众多，包括，
依赖Ca2+- CaM激酶
依赖Ca2+- CaM磷酸酯酶
学习报告 • cAMP
• 以本课程中提到•的c第GM二P信使为主要内容； • Ca • 内可容；建不议要内求容深来度源广于度2科，+研只文要献说。明某个问题/专题即 • 学习笔记请标清•楚N日O 期、主题、关键词和参考文 • 献讲。述自然精炼，•能C提O 出问题，也能回答问题； • 每人10min叙述•＋R回O答S问题。
• NO的作用机理：
• 乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合 酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶 GC→cGMP→血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降 →平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅。
• 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，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。
承上启下 第三信使又称ＤＮＡ结合蛋白，是指负责核内外信息传递的物质，为一类
可与靶基因特异序列相结合的核蛋白，能调节基因的转录水平，发挥转录
放大扩散 因子或转录调节因子的作用。这些蛋白质是在胞质内合成后进入胞核内，
发挥信使作用，因而称这类核蛋白为“核内第三信使”，以区别于位于胞 质内的其他各类信使。
来自百度文库AMP
cGMP
• 由鸟苷酸环化酶催化底物GTP生 成。
cGMP下游蛋白
1. cGMP依赖性蛋白激酶 调解细 胞内Ca2+水平，进而控制平滑 肌的紧张度。
2. 阳离子通道 3. cAMP特异性磷酸二酯酶
Ca2+
• 胞内Ca2+ 的分布－－钙信号产生的基础
结合钙99.9％ 游离钙
主要的钙库：内质网、线粒体。
• cAMP是最重要的一种细胞内第 二信使，他可影响多种细胞功能， 如葡萄糖生成、糖酵解、脂肪生 成、肌肉收缩、细胞膜分泌、学 习过程、粒子转运、分化、生长 控制及凋亡。
cAMP调控方式
• 腺苷酸环化酶AC AC又受控于G蛋白、 Ca2+ 。 • 磷酸二酯酶PDE
cAMP下游蛋白
• 都具有特异cAMP结合位点。 1. cAMP门控粒子通道 2. PKA 3. 鸟苷酸交换因子（GEF） 激活小分子G蛋白
• CO与NO一样通过激活GC抑制血小板聚集、 使颈动脉、冠状动脉血管舒张。
活性氧ROS
• 氧的单电子还原产物（自由基）或者易于转化为自 由基的氧化合物。
• 生成途径 线粒体电子传递链。 • ROS与细胞凋亡 促进MPTP开放，促进Ca2+内流，上调促凋亡蛋白表达，
激活Caspase，导致细胞凋亡。
肌醇磷脂信使
• 80年代初，Streb和Berridge等人把经过透析处理的 胰腺细胞放在低Ca2+介质中保温，当向介质中加入 肌醇磷脂的分解产物之一－－三磷酸肌醇 （trisphosphate inositol，IP3）时， Ca2+从胞内Ca2+ 库中释放出来。
• 二酰甘油DAG和IP3
肌
醇
磷
二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）在
脂
PLC作用下，产生IP3和DG两
代
个第二信使；其次是两个信
谢
使代谢灭活，最后代谢产物
循
又重新合成PIP2。
环
肌醇磷脂信使的信息传递途径
PLC
膜表面G蛋 白耦联受体
G蛋白
PIP2
IP3
DG
PKC
Ca2+ Ca2+
Ca2+ Ca2+
Ca2+离子 通道受体
内质网
本章完
AC等 • CaM细胞生理调节功能广泛： 细胞发育和分化、细胞分裂、细胞凋亡、基
因转录。
一氧化氮NO
• 血管内皮衍生舒张因子（EDRF） • NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。 • 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO的生成由一
氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化，以L精氨酸 为底物，以NADPH作为电子供体，生成NO和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。
10、细胞信号转导的研究方法 合计
2
2 34
2
2 34
（1）细胞内信使的功能；
（2）cAMP的产生与灭活；PI3K；Ca2+信号分 子；NO信号分子。
• cAMP • cGMP • Ca2+ • NO • CO • ROS • 还有IP3、DAG、磷
脂酰肌醇磷酸等。
第一信使是指各种细胞外信息分子，又称细胞间信号分子即细胞因子，诸 如内分泌激素，神经1递. 质可和自神其经前肽体，由局酶部促化反学应介迅导速因形子成（；神经生长因子， 旁分泌激素如前列腺2素. 、可组自胺胞与内嗜储伊存红中趋迅化速因释子放等；），气体信号分子（Ｎ Ｏ、ＣＯ），以及免3疫. 细可胞被产迅生速的灭抗活体或、储补存体在与特免定疫的细隔胞室因中子；。这些生物 活性分子由体内各种4不. 同可的激细活胞不产同生的后效，应能器够；通过血液、淋巴液、各种体 液及神经分泌等不同5途. 径允，许作信用号到的细放胞大膜。表面或细胞内的特异受体，引起 细胞内的特定反映。 第二信使是指细胞外第一信使与其特异受体结合后，通过信息跨膜传递机 制激活的受体，刺激膜内特定的效应酶或离子道，而在胞浆内产生的信使 物质。这种胞内信息分子起到将胞外信息传导、放大、变为细胞内信息的 作用。从分子学意义上讲，细胞内信息传递过程是以细胞内蛋白质磷酸化 与脱磷酸化为基础，依次引起构型的变化和功能的改变，以实现信息的传 递。主要有：cAMP、cGMP、IP3、Ca2+。