《細(xì)胞生物學(xué)概論：第九章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《細(xì)胞生物學(xué)概論：第九章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（108頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第 九九 章章細(xì)細(xì) 胞胞 信信 號號 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 導(dǎo)導(dǎo)一、細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別一、細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別細(xì)胞通訊細(xì)胞通訊（cell communicationcell communication）細(xì)胞識別細(xì)胞識別（cell recognitioncell recognition）1 1、信號、信號分子；分子；2 2、細(xì)胞表面細(xì)胞表面分子粘著分子粘著或連接；或連接；3 3、細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)外基質(zhì)包括包括物理、化學(xué)及生物信號物理、化學(xué)及生物信號最廣泛的為化學(xué)信號，分為：最廣泛的為化學(xué)信號，分為：1、內(nèi)分泌系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)(endocrine)的激素的激素特點：低濃度、長時效、全身性特點：低濃度、長時效、全身

2、性2、神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)突觸、突觸受體突觸、突觸受體3、旁分泌、旁分泌(paracrine)系統(tǒng)或自分泌系統(tǒng)或自分泌(autocrine)系統(tǒng)的生長因子或細(xì)胞因子系統(tǒng)的生長因子或細(xì)胞因子信號分子信號分子受體受體第二信使第二信使效應(yīng)蛋白效應(yīng)蛋白效應(yīng)蛋白效應(yīng)蛋白生物效應(yīng)生物效應(yīng)肌肉收縮肌肉收縮分泌代謝分泌代謝基因表達(dá)基因表達(dá)一、概一、概 論論信號分子介導(dǎo)的細(xì)胞通訊信號分子介導(dǎo)的細(xì)胞通訊概念：細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子選擇性概念：細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子選擇性地相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)地相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化，

3、最終表現(xiàn) 為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。 信號通路（信號通路（signaling pathway） 細(xì)胞接受外界信號，通過一整套特定的機(jī)制，將胞外信號細(xì)胞接受外界信號，通過一整套特定的機(jī)制，將胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)的過程稱為答反應(yīng)的過程稱為細(xì)胞信號通路細(xì)胞信號通路。細(xì)胞識別細(xì)胞識別（cell recognition） 細(xì)胞的信號分子和受體細(xì)胞的信號分子和受體 類型類型 溶解性：親脂性的信號分子溶解性：親脂性的信號分子 親水性的信號分子親水性的信號分子 化學(xué)結(jié)構(gòu)：短肽、蛋

4、白質(zhì)、氣體分子等化學(xué)結(jié)構(gòu)：短肽、蛋白質(zhì)、氣體分子等 產(chǎn)生和作用方式：內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部產(chǎn)生和作用方式：內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部 化學(xué)介導(dǎo)因子和化學(xué)介導(dǎo)因子和氣體分子氣體分子 特點：特點：特異性；特異性；高效性；高效性；被滅活性。被滅活性。細(xì)胞的信號分子細(xì)胞的信號分子2 2 受體（受體（receptorreceptor）概念概念：受體是一種能夠受體是一種能夠識別識別和和選擇性結(jié)合選擇性結(jié)合某種配體（信某種配體（信 號分子）的大分子物質(zhì)，多為糖蛋白，一般至少號分子）的大分子物質(zhì)，多為糖蛋白，一般至少 包括兩個功能區(qū)域，與包括兩個功能區(qū)域，與配體結(jié)合的區(qū)域配體結(jié)合的區(qū)域和和產(chǎn)生效產(chǎn)生效 應(yīng)

5、的區(qū)域應(yīng)的區(qū)域 。類型類型：細(xì)胞內(nèi)受體：識別和結(jié)合小的脂溶性信號分子細(xì)胞內(nèi)受體：識別和結(jié)合小的脂溶性信號分子 細(xì)胞表面受體：識別和結(jié)合親水性的信號分子細(xì)胞表面受體：識別和結(jié)合親水性的信號分子3 第二信使學(xué)說和分子開關(guān)第二信使學(xué)說第二信使學(xué)說 ：胞外化學(xué)物質(zhì)：胞外化學(xué)物質(zhì)(第一信使第一信使)不能進(jìn)入不能進(jìn)入細(xì)胞細(xì)胞,它作用于細(xì)胞表面受體它作用于細(xì)胞表面受體,而導(dǎo)致產(chǎn)生胞內(nèi)第二信而導(dǎo)致產(chǎn)生胞內(nèi)第二信使使,從而激發(fā)一系列生化反應(yīng)從而激發(fā)一系列生化反應(yīng),最后產(chǎn)生一定的生理效最后產(chǎn)生一定的生理效應(yīng)應(yīng),第二信使的降解使其信號終止第二信使的降解使其信號終止. 由由Sutherland于于70年代提出，并因此

6、而獲得諾貝爾獎。年代提出，并因此而獲得諾貝爾獎。第二第二 信使有信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二?；视偷?。、三磷酸肌醇、二?；视偷?。分子開關(guān)分子開關(guān)：磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化 GTPGTP和和GDPGDP的交替結(jié)合的交替結(jié)合發(fā)現(xiàn)第二信使而發(fā)現(xiàn)第二信使而獲得獲得1971諾貝諾貝爾獎爾獎(1)、cAMP 蛋白激酶是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將蛋白激酶是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將 ATP ATP 的的 磷酸基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基酸殘基上，磷酸基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基酸殘基上，使蛋白質(zhì)磷酸化。使蛋白質(zhì)磷酸化。 蛋白激酶在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中有兩個方面的作用：蛋白激酶在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中有兩個方面的作用

7、：一是通過磷酸化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性；二是通過蛋一是通過磷酸化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性；二是通過蛋白質(zhì)的逐級磷酸化，使信號逐級放大，引起細(xì)胞白質(zhì)的逐級磷酸化，使信號逐級放大，引起細(xì)胞反應(yīng)。反應(yīng)。蛋白激酶蛋白激酶 Edwin G. KrebsEdmond H. Fischer19921992年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者發(fā)現(xiàn)可逆性蛋白磷酸化發(fā)現(xiàn)可逆性蛋白磷酸化第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳導(dǎo) 甾類激素介導(dǎo)的信號通路甾類激素介導(dǎo)的信號通路 一氧化氮介導(dǎo)的信號通路一氧化氮介導(dǎo)的信號通路血管內(nèi)皮細(xì)胞接受乙酰膽堿，引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，激活一氧化氮合酶，細(xì)

8、胞釋放NO;NO擴(kuò)散進(jìn)入平滑肌細(xì)胞，與胞質(zhì)鳥苷酸環(huán)化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2結(jié)合，改變酶的構(gòu)象，導(dǎo)致酶活性的增強(qiáng)和cGMP合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+離子濃度。引起血管平滑肌的舒張，血管擴(kuò)張、血流通暢。硝酸甘油治療心絞痛，其作用機(jī)理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO，可舒張血管，減輕心臟負(fù)荷和心肌的需氧量 。(5) NONONO合酶催化合酶催化NONO形成形成NONO與與cGMPcGMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑途徑第三節(jié)第三節(jié) G G蛋白耦聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白耦聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) -細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面受體的細(xì)胞表面受體

9、的類型類型： 離子通道耦聯(lián)受體（離子通道耦聯(lián)受體（ion-channel-linked receptor） G蛋白耦聯(lián)型受體（蛋白耦聯(lián)型受體（G-protein-linked receptor） 酶耦聯(lián)的受體（酶耦聯(lián)的受體（enzyme-linked receptor）介導(dǎo)的信號傳遞：介導(dǎo)的信號傳遞：G G 蛋白蛋白 ( G-protein) ( G-protein) 全稱為全稱為鳥苷酸接合蛋白鳥苷酸接合蛋白三聚體三聚體GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白簡稱結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白簡稱G蛋白。由蛋白。由、三個亞三個亞基組成，基組成， 和和亞基通過共價結(jié)合的脂肪酸鏈尾結(jié)合在膜上。亞基通過共價結(jié)合的脂肪酸鏈尾結(jié)合在膜上。 G

10、蛋白在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起著分子開關(guān)的作用，當(dāng)?shù)鞍自谛盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)過程中起著分子開關(guān)的作用，當(dāng)亞基亞基與與GDP結(jié)合時處于關(guān)閉狀態(tài)，與結(jié)合時處于關(guān)閉狀態(tài)，與GTP結(jié)合時處于開啟狀態(tài)結(jié)合時處于開啟狀態(tài)。 Alfred G. GilmanMartin Rodbell1994 年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者 G蛋白耦聯(lián)型受體為蛋白耦聯(lián)型受體為7次跨膜蛋白，受體胞外結(jié)構(gòu)域識別胞外次跨膜蛋白，受體胞外結(jié)構(gòu)域識別胞外信號分子并與之結(jié)合，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與信號分子并與之結(jié)合，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與G蛋白耦聯(lián)。通過與蛋白耦聯(lián)。通過與G蛋白蛋白耦聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外耦聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)

11、酶活性，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)。信號跨膜傳遞到胞內(nèi)。某些某些G G蛋白的功能蛋白的功能效應(yīng)物效應(yīng)物 G G蛋白蛋白 作用作用腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 Gs Gs 激活酶活性激活酶活性 GiGi 抑制酶活性抑制酶活性K K+ +離子通道離子通道 GiGi 打開離子通道打開離子通道磷脂酶磷脂酶C GpC Gp 激活酶活性激活酶活性cGMPcGMP磷酸二脂酶磷酸二脂酶 GtGt 激活酶活性激活酶活性1 1 cAMP信號通路信號通路;2 2雙信使磷酸肌醇信號通路：雙信使磷酸肌醇信號通路：蛋白耦聯(lián)離蛋白耦聯(lián)離子通道的信號通路子通道的信號通路（一一） cAMP信號通路信號通路概

12、念概念：細(xì)胞外信號和相應(yīng)的受體結(jié)合，導(dǎo)致胞內(nèi)第二信使：細(xì)胞外信號和相應(yīng)的受體結(jié)合，導(dǎo)致胞內(nèi)第二信使 cAMP的水平變化而引起細(xì)胞反應(yīng)的信號通路。的水平變化而引起細(xì)胞反應(yīng)的信號通路。組分及分析組分及分析： 受體；調(diào)節(jié)蛋白；受體；調(diào)節(jié)蛋白；腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 ；蛋白激酶蛋白激酶A（PKA）；）；環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶。環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶。反應(yīng)鏈反應(yīng)鏈：激素激素G-G-蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體G-G-蛋白蛋白腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 cAMPcAMPcAMPcAMP依賴的蛋白激酶依賴的蛋白激酶AA基因調(diào)控蛋白基因調(diào)控蛋白基基 因轉(zhuǎn)錄因轉(zhuǎn)錄 圖圖17-1017-10(2)鈣離鈣離子：子：細(xì)胞細(xì)胞中鈣

13、中鈣濃度濃度的調(diào)的調(diào)節(jié)節(jié)ATPcAMP蛋白激酶蛋白激酶A蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)或酶磷酸化酶磷酸化酶活性改變酶活性改變膜通透性改變膜通透性改變基因轉(zhuǎn)錄加快基因轉(zhuǎn)錄加快蛋白質(zhì)合成加速蛋白質(zhì)合成加速信息效應(yīng)信息效應(yīng)AMP磷酸二酯酶磷酸二酯酶cAMP-蛋白激酶途徑總結(jié)蛋白激酶途徑總結(jié)RGAC磷脂酶磷脂酶C-C-催化催化PIP2PIP2水解水解生成生成DAGDAG和和IPIP3 3 受體受體 Gp磷脂酶磷脂酶CDAG內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣調(diào)蛋白（鈣調(diào)蛋白（CaM）Ca2+-CaM PKCDAG-PKC特異性鈣調(diào)特異性鈣調(diào)蛋白激酶蛋白激酶 多功能鈣調(diào)多功能鈣調(diào)蛋白激酶蛋白激酶 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)磷酸蛋白質(zhì)磷酸蛋白質(zhì)其他蛋白質(zhì)其

14、他蛋白質(zhì)生理效應(yīng)生理效應(yīng)代謝變化代謝變化IP3Ca2+Ca2+PIP2質(zhì)膜質(zhì)膜胞漿胞漿胞外胞外ADHRichard AxelLinda B. BuckcGMP in Photoreception視紫紅質(zhì)為7次跨膜蛋白，由視蛋白和視黃醛組成。其信號途徑為：光信號Rh激活Gt活化cGMP磷酸二酯酶激活胞內(nèi)cGMP減少Na+離子通道關(guān)閉離子濃度下降膜超極化神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少視覺反應(yīng)。視紫質(zhì)視紫質(zhì)視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)導(dǎo)素轉(zhuǎn)導(dǎo)素 磷酸二酯酶磷酸二酯酶第四節(jié)第四節(jié) 酶連受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酶連受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與酶連接的細(xì)胞表面受體又稱催化性受體，包括類與酶連接的細(xì)胞表面受體又稱催化性受體，包括類類型：類型：受體酪

15、氨酸激酶受體酪氨酸激酶受體絲氨酸受體絲氨酸/ /蘇氨酸激酶蘇氨酸激酶 受體酪氨酸磷酸酯酶受體酪氨酸磷酸酯酶 受體鳥苷酸環(huán)化酶（受體鳥苷酸環(huán)化酶（ANPsANPs-signals-signals） 酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體特點：特點：通常為單次跨膜蛋白；通常為單次跨膜蛋白； 接受配體后發(fā)生二聚化而激活，起動其下游信接受配體后發(fā)生二聚化而激活，起動其下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。號轉(zhuǎn)導(dǎo)。受體酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶(TPK)分分 類類 受體型受體型TPK（位于細(xì)胞質(zhì)膜上）（位于細(xì)胞質(zhì)膜上）如胰島素受體、生長因子受體及原癌如胰島素受體、生長因子受體及原癌基因（基因

16、（erb-B、 kit、fins等）編碼的受體等）編碼的受體非受體型非受體型TPK（位于胞漿）（位于胞漿）如底物酶如底物酶JAK和原癌基因（和原癌基因（src、yes、ber-abl等）編碼的等）編碼的TPK 含含TPK結(jié)構(gòu)域的受體結(jié)構(gòu)域的受體EGF:表皮生長因子表皮生長因子 IGF-1:胰島素樣生長因子胰島素樣生長因子PDGF:血小板衍生生長因子血小板衍生生長因子 FGF:成纖維細(xì)胞生長因子成纖維細(xì)胞生長因子1. 受體型受體型TPK-Ras-MAPK途徑途徑GRB2SH2域域: 細(xì)胞內(nèi)某些連接物蛋白共有的氨基酸序列，細(xì)胞內(nèi)某些連接物蛋白共有的氨基酸序列，與原癌基因與原癌基因src編碼的編碼的

17、2結(jié)構(gòu)域同源，該區(qū)域能識結(jié)構(gòu)域同源，該區(qū)域能識別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結(jié)合別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結(jié)合。 組成：催化性受體、組成：催化性受體、GRB2、SOS、Ras蛋蛋白、白、Raf蛋白、蛋白、MAPK系統(tǒng)系統(tǒng)SH2SH3 SOS : 富含脯氨酸，可與富含脯氨酸，可與SH3結(jié)合，促使結(jié)合，促使Ras的的GDP 換成換成GTP。Ras蛋白蛋白：原癌基因產(chǎn)物，類似于：原癌基因產(chǎn)物，類似于G蛋白的蛋白的G 亞基亞基Raf蛋白蛋白：具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性MAPK系統(tǒng)系統(tǒng)包括包括MAPK、MAPK激酶（激酶（MAPKK）、）、MAPKK激酶（激酶（MAPKKK），是一組酶

18、兼底物），是一組酶兼底物的蛋白分子。的蛋白分子。 細(xì)胞外信號細(xì)胞外信號EGF、PDGF等等具具PTK活性的受體活性的受體GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf調(diào)節(jié)其他蛋白活性調(diào)節(jié)其他蛋白活性MAPKKMAPK P P P細(xì)細(xì)胞胞核核反式作用因子反式作用因子調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)細(xì)細(xì)胞胞膜膜二聚化二聚化RasRas下游的下游的信號介導(dǎo)物信號介導(dǎo)物圖圖17-1717-17PI3K PATHWAY（三）（三）PI3K-PKBPI3K-PKB信號信號（RTKRTK衍生通路）衍生通路）PDK is phosphoinositol dependent kinaseAkt is PKB, infl

19、uence cellsurvivalTGF的的型和型和型受體型受體 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1986for their discoveries of growth factorsStanley Cohen Rita Levi-Montalcini 1922 -1909-Vanderbilt University School of Medicine，Nashville, TN, USA Institute of Cell Biology of the C.N.R，Rome, Italy 2. JAKs-STAT途徑途徑* 非催化性受體

20、非催化性受體* JAKs* 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動子 (STAT)組成組成干擾素誘導(dǎo)干擾素誘導(dǎo)JAK、STAT復(fù)合體復(fù)合體核內(nèi)轉(zhuǎn)移及調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制核內(nèi)轉(zhuǎn)移及調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制TNFCer 等激酶系統(tǒng)等激酶系統(tǒng)病毒感染、脂多糖、病毒感染、脂多糖、活性氧中間體、佛波活性氧中間體、佛波酯、雙鏈酯、雙鏈RNA等等PKA、PKC等等激活激活NF- BNF- B的激活過程示意圖的激活過程示意圖 活化的核因子活化的核因子NF-B進(jìn)入細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞核,形成形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)與環(huán)狀結(jié)構(gòu)與DNA接觸接觸, 并啟動或抑制有關(guān)并啟動或抑制有關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。基因的轉(zhuǎn)錄。 該途徑主要涉及機(jī)體防御反應(yīng)、組織該途徑主要涉及機(jī)體防御反應(yīng)、組織損傷和應(yīng)激、細(xì)胞分化和凋亡，以及腫瘤損傷和應(yīng)激、細(xì)胞分化和凋亡，以及腫瘤生長抑制過程的信息傳遞。生長抑制過程的信息傳遞。由細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)由細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第五節(jié)第五節(jié) 信號的整合與控制信號的整合與控制 蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息Gene transcriptionCell proliferationCell survivalCell deathCell differentiationCell functionCell motilityImmune responses