第12章细胞信号转导 1细胞信号转导概述 2细胞内受体介导的信号转导 3细胞表面受体介导的信号传导 4信号的整合与控制 细腹信号转导携型秘频
第12章 细胞信号转导 1 细胞信号转导概述 2 细胞内受体介导的信号转导 3 细胞表面受体介导的信号传导 4 信号的整合与控制 细胞信号转导模型视频
1细胞信号转导概述 1.1胞间通讯 直接联通通讯：如间隙连接和胞间连丝。间隙连接连接子中央为直径 1.5nm的亲水性孔道，允许小分子如Ca2+、cAMP通过，协同相邻细 胞对外界信号的反应，如可兴奋细胞的电耦联现象（电紧张突触）。 ·膜表面分子接触依赖性通讯：如神经元分化过程中通过膜整合信号分 子Delta抑制与其接触的其他上皮细胞分化为神经元。精子和卵子之 间的识别与受精也依赖这种通讯。 分泌化学信号通讯：细胞分泌一些化学物质（如激素)至细胞外， 作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能，可分为4类。 内分泌：内分泌激素随血液循环输至全身， 作用于靶细胞。特点： ①低浓度(1081012M),②全身性，③长时效。 旁分泌：信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞 因子；②气体信号分子。 突触信号发放：神经递质经突触作用于靶细胞。 自分泌：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常存在于病理 条件下，如常见于癌变细胞
1.1 胞间通讯 • 直接联通通讯：如间隙连接和胞间连丝。间隙连接连接子中央为直径 1.5nm的亲水性孔道，允许小分子如Ca2+ 、cAMP通过，协同相邻细 胞对外界信号的反应，如可兴奋细胞的电耦联现象(电紧张突触)。 • 膜表面分子接触依赖性通讯: 如神经元分化过程中通过膜整合信号分 子Delta抑制与其接触的其他上皮细胞分化为神经元。精子和卵子之 间的识别与受精也依赖这种通讯。 • 分泌化学信号通讯：细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外， 作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能，可分为4类。 • 内分泌：内分泌激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。特点： ①低浓度（10-8 -10-12M ），②全身性，③长时效。 • 旁分泌：信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞 因子；②气体信号分子。 • 突触信号发放：神经递质经突触作用于靶细胞。 • 自分泌：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常存在于病理 条件下，如常见于癌变细胞。 1 细胞信号转导概述
内分泌细胞 不同的细胞通讯 方式 血液中激素 受体 分泌细胞 靶细胞 A,内分泌： 远程粑细胞 B,旁分泌； C,化学突触通讯； D,自分泌； 神经递质 突触间隙 E, 接触依赖性通 突触小泡 讯 受体 9 突触前膜突触后膜 靶细胞 信号细胞
不同的细胞通讯 方式 A，内分泌； B，旁分泌； C，化学突触通讯； D，自分泌； E，接触依赖性通 讯
1.2 信号分子及受体 1.2.1信号分子 (signal molecule): IP 0 组胺 HO肾上腺素 ◆脂溶性激素； HC CH2CH2NH2 NH H HO ◆水溶性激素； OH OH OH HO ◆气体分子。 甲状腺素 CH CHCOOH NH, 成分：短肽、蛋白质、气体分子（如 NO)、氨基酸衍生物、核苷酸衍生 雌二醇 OH 乙酰胆碱 物、脂类、胆固醇类等。 特点：①特异；②高效。 CHa HO CH3-N-CH2CH2O-C-CHs
1.2 信号分子及受体 1.2.1 信号分子 （signal molecule）: ◆脂溶性激素； ◆水溶性激素； ◆ 气体分子。 • 成分：短肽、蛋白质、气体分子（如 NO）、氨基酸衍生物、核苷酸衍生 物、脂类、胆固醇类等。 • 特点：①特异；②高效。 组胺 肾上腺素 甲状腺素 乙酰胆碱 IP3 雌二醇
信使分子 NH NH2 第一信使：水溶性信号分子 PP （如神经递质)不能穿过靶 0-CH adenylyl 细胞膜，只能经膜上的信号 H 转换机制实现信号传递，称 OH OH 0 OH 第一信使。 0 ATP Adenosine 3,5'-cyelic 第二信使：在胞内产生的非 monop! 蛋白类小分子，通过浓度的 变化应答胞外信号与细胞表 面受体的结合，调节细胞内 HN HN 酶和非酶蛋白的活性，起信 NH N PP NH.N 号转换和放大的作用，如 0一CH20 0-CH20 CAMP、cGMP、IP3、DAG HH Ca2+。 OHOH 0 OH 0 GTP Guanosine 3,5-cyclic monophosphate
• 第一信使：水溶性信号分子 （如神经递质）不能穿过靶 细胞膜，只能经膜上的信号 转换机制实现信号传递，称 第一信使。 • 第二信使：在胞内产生的非 蛋白类小分子，通过浓度的 变化应答胞外信号与细胞表 面受体的结合，调节细胞内 酶和非酶蛋白的活性，起信 号转换和放大的作用，如 cAMP、cGMP、IP3、DAG、 Ca2+ 。 信使分子
表9-1信号分子举例 信号分子 合成/分泌位点 化学性质 生理功能 激素 肾上腺素 肾上腺 酪氨酸的衍生物 升高血压，加快心律和增加代谢 皮质醇 肾上腺 类固醇（胆固醇衍生物） 影响多数组织中蛋白质、糖类和脂质代谢 雎二醇 卵巢 类固醇（胆固醇衍生物）】 诱导和维持雌性第二性征 胰高血糖素 胰腺a细胞 肽 刺激葡萄糖合成、糖原降解和脂肪分解（如肝细胞和脂肪纸胞】 随岛素 胰腺阝细胞 蛋白质 刺激肝细胞葡萄糖摄取、蛋白质合成和脂质合成 睾丸翻 宰丸 类固醇{胆固醇衍生物) 诱导和维持雄性第二性征 甲状腺素 甲状腺 酪氨酸的衍生物 刺激多种细胞的代谢 局部介质 表皮生长因子(EGF】 多种细胞 蛋白质 刺激上皮细胞等多种细胞的增殖 血小板衍生生长因子 多种细胞 蛋白质 刺激多种细胞的增殖 PDGF) (包括血小板) 神经生长因子(NGF) 各种神经支配的组织 蛋白质 促进某类神经元的存活，促进神经元轴突的生长 组胺 肥大细胞 组氨酸衍生物 扩张血管，增加渗透，有助发炎 一氧化氮(NO】 神经元、血管内皮细胞 可溶性气体 引起平滑肌细胞松弛，调节神经元活性 神经递质 乙酰胆碱 神经未梢 胆碱衍生物 在许多神经一肌肉突触和中枢神经系统中存在的兴奋性神经递质 Y-氨基丁酸(GABA) 神经未梢 谷氨酸衍生物 中枢神经系统中存在的抑制性神经递质 接触依赖性信号 Delta 预定神经元、 跨膜蛋白 抑制相邻细胞以相同的方式分化 其他胚胎细胞
CELL-SURFACE RECEPTORS 1.2.2受体 (receptor) plasma membrane cell-surface receptor 受体：能够识别和选择性结合 某种配体（信号分子），分子 上具有配体结合区域和产生效 应的区域。几乎全为蛋白质且 hydrophilic signaling molecule 大多为糖蛋白。受体可分为细 胞内受体和细胞表面受体，细 INTRACELLULAR RECEPTORS 胞表面受体主要有三类：离子 small hydrophobic 通道耦联受体(ion channel signaling molecule coupled receptor)、G蛋白耦 联受体(G protein coupled carrier protein receptor)、酶连受体 (enzyme linked receptor) 特点：①特异性；②饱和性； ③高度的亲和力。 intracellular receptor
❖ 受体：能够识别和选择性结合 某种配体（信号分子），分子 上具有配体结合区域和产生效 应的区域。几乎全为蛋白质且 大多为糖蛋白。受体可分为细 胞内受体和细胞表面受体，细 胞表面受体主要有三类：离子 通道耦联受体（ion channel coupled receptor)、G蛋白耦 联受体（G protein coupled receptor）、酶连受体 （enzyme linked receptor）。 • 特点：①特异性；②饱和性； ③高度的亲和力。 1.2.2 受体 （receptor）
离子。信号分子离子 信号分子 个i 细胞膜 细胞膜 激活的 未激活的 G蛋白 G蛋白 活化受体 偶联受体 和G蛋白结合 ◇ 第一种模式信号分子二聚体 第二种模式 信号分子 细胞膜 细胞膜 /ni 激活受体 活化受体 催化结构域 激活联系的酶 三种类型的细胞表面受体： A,离子通道偶联受体；B,G蛋白偶联受体；C,酶联受体
三种类型的细胞表面受体： A，离子通道偶联受体；B，G蛋白偶联受体；C，酶联受体
胞外信号分子 111N 细胞表面受体 快反应 慢反应 胞内信号 胞内信号 细胞表面受体转导 传导途径 传导途径 胞外信号引发两类 信号进入 细胞核 主要反应：快反应 和慢反应 改变 调控 蛋白质功能 基因表达 改变蛋白质合成 改变胞质装置 改变细胞行为
细胞表面受体转导 胞外信号引发两类 主要反应：快反应 和慢反应
1.2.3第二信使与开关分子 GEF ATP ADP 蛋白激酶 蛋白质 蛋白质 关闭 一开启 © 蛋白磷酸 水解酶 GDI RGS GAP 蛋白激酶分子开关：蛋白激酶和 GTPase开关蛋白：G蛋白通过结合 蛋白磷酸酶磷酸化和去磷酸化靶蛋 GTP或GDP在活性与失活之间转换起 白激活或抑制靶蛋白活性起细胞效 分子开关作用。GEFs(GTP交换因子) 应分子开关作用。 和GAPs(GTP酶促进蛋白)在活化及 失活G蛋白中起重要作用
1.2.3 第二信使与开关分子 ❖蛋白激酶分子开关：蛋白激酶和 蛋白磷酸酶磷酸化和去磷酸化靶蛋 白激活或抑制靶蛋白活性起细胞效 应分子开关作用。 ❖GTPase开关蛋白：G蛋白通过结合 GTP或GDP在活性与失活之间转换起 分子开关作用。 GEFs （GTP交换因子） 和GAPs （GTP酶促进蛋白）在活化及 失活G蛋白中起重要作用