第八章 细胞的信号传递

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 细胞表面受体介导的信号传递 细胞表面的整联蛋白介导的信号传递
（一）细胞的信号分子和受体
●细胞的信号分子 类型： 类型：
溶解性： 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、 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、 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 化学介导因子和气体分子
类型： 受体丝氨酸/ 类型： 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶（ANPs-signals） 受体鸟苷酸环化酶（ANPs-signals） 酪氨酸蛋白激酶联系的受体 特点： 通常为单次跨膜蛋白； 特点：①通常为单次跨膜蛋白； ②接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。 接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。
钝化途径：
①受体失活(receptor inactivation)。 受体失活 。 ②受体隐蔽（receptor sequestration） 受体隐蔽（ ） ③受体下行调节（receptor down-regulation） 受体下行调节（ ）
受体与配体（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； 特异性； ②饱和性； 饱和性； ③高度的亲和力。 高度的亲和力。
细胞识别（cell recognition） 细胞识别
●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 概念： 互作用，进而导致胞内一系列生理生化变化， 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。 为细胞整体的生物学效应的过程。 ●信号通路（signaling pathway） 信号通路（ ） 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制， 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， 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。
（四）细胞表面受体介导的信号传递
细胞表面受体的类型： 细胞表面受体的类型： 类型
①离子通道型受体（ion-channel-linked receptor） 离子通道型受体（ ） G蛋白耦联型受体 蛋白耦联型受体（ receptor） ②G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） ③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor） 酶耦联的受体（ ）
2. 离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递
特点： 特点： 受体/离子通道复合体，四次/ 受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白 跨膜信号转导无需中间步骤 主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递 有选择性： 有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性
3. 与酶连接的受体介导的信号跨膜传递
cAMP信号通路 cAMP信号通路
细胞外信号和相应的受体结合， 概念：细胞外信号和相应的受体结合，导致胞内第二信使 cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。 的水平变化而引起细胞反应的信号通路。 的水平变化而引起细胞反应的信号通路
组分及分析：
受体；调节蛋白；腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase）； cyclase）； 受体；调节蛋白；腺苷酸环化酶（ 蛋白激酶A（ ）；环腺苷酸磷酸二 蛋白激酶 （Protein Kinase A，PKA）；环腺苷酸磷酸二 ， ）； 酯酶（cAMP phosphodiesterase）。 酯酶（ ）。 激素→ 蛋白偶联受体→ 蛋白→ 反应链：激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶 →cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基 cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→ 依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白 因转录
细胞通讯（cell communication） 细胞通讯（ ）
●概念：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传 概念： 递到另一个细胞并产生相应的反应。 递到另一个细胞并产生相应的反应。 ●细胞通讯方式： 细胞通讯方式： 接触性依赖的通讯 间隙连接实现代谢偶联或电偶联 分泌化学信号进行通讯
内分泌（endocrine） 内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。 低浓度； 全身性； 长时效。 旁分泌（paracrine） 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。 于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。 自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同 自分泌（autocrine） 一细胞，常见于癌变细胞。 一细胞，常见于癌变细胞。 化学突触（ synapse） 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释 放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。 经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
第二信使学说和分子开关
第二信使学说（ 第二信使学说（second messenger theory）： ）：
由Sutherland于70年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。第 于 年代提出，并因此而获得诺贝尔奖。 年代提出 二 信使有 信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。 、 、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
受体酪氨酸激酶
由细胞表面整合蛋白介导的信号传递
●整合蛋白与粘着斑 ●导致粘着斑装配的信号通路有两条 ●粘着斑的功能：
一是机械结构功能； 功能； 功能 二是信号传递功能
●通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路： 通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：
由细胞表面到细胞核的信号通路 由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路 由细胞表面到细胞质
第八章 细胞的信号传递
● 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
communication） ●细胞通讯（cell communication） 细胞通讯（
recognition） ●细胞识别（cell recognition） 细胞识别（
GTP结合蛋白（GTP-binding regulatory protein） 结合蛋白（ 结合蛋白 ）
（三）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 。
特点： 特异性； 高效性； 被灭活性。 特点：①特异性；②高效性；③被灭活性。
受体（receptor） ●受体（receptor）
受体是一种能够识别 选择性结合某种配体 识别和 某种配体（ 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， 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， 配体结合的区域和 包括两个功能区域，与配体结合的区域和产生效 应的区域 。 细胞内受体（ 类型：细胞内受体（intracellular receptor） ） 细胞表面受体（ 细胞表面受体（cell surface receptor） ）
介导的信号传递： 介导的信号传递：
1. G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递 G三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding 结合调节蛋白（ 三聚体 结合调节蛋白 regulatory protein）简称 蛋白。由α、β、γ三个亚基组成， 蛋白。 三个亚基组成， ）简称G蛋白 、 、 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 亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。 蛋白在信 亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上 号转导过程中起着分子开关的作用，当α亚基与 号转导过程中起着分子开关的作用， 亚基与GDP结合时处 结合时处 亚基与 于关闭状态， 结合时处于开启状态。 于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态。 结合时处于开启状态
细胞信号传递的基本特征 与蛋白激酶的网络整合信息
●细胞信号传递的基本特征：
具有收敛（convergence）或发散（divergence）的特点 细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性 信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存 细胞以不同的方式产生对信号的适应(失敏与减量调节)
●蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的 蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的cross talk 网络整合信息 中的
G蛋白耦联型受体为 次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外 蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白 蛋白耦联型受体为 次跨膜蛋白， 信号分子并与之结合，胞内结构域与 蛋白耦联 通过与G蛋白 蛋白耦联。 信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与 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 耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使， 信号跨膜传递到胞内。 信号跨膜传递到胞内。
磷脂酰肌醇信号通路
概念： 概念：
胞外信号分子→ 蛋白偶联受体→ 蛋白→ 反应链：胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→
胞内Ca 浓度升高→ →IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白 (CaM)→细胞反应 CaM)→细胞反应 磷脂酶C(PLC)→ 磷脂酶C(PLC)→ →DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na →DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交 激活PKC→蛋白磷酸化或促 换使胞内pH 换使胞内pH
分子开关： 分子开关：①磷酸化和去磷酸化
②GTP和GDP的交替结合 GTP和GDP的交替结合
பைடு நூலகம்
蛋白激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶， 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。 基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。 蛋白激酶在信号转导中有两个方面的作用： 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， 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。 号逐级放大，引起细胞反应。