《生物化學(xué)課件：第十五章 細(xì)胞信息轉(zhuǎn)導(dǎo)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué)課件：第十五章 細(xì)胞信息轉(zhuǎn)導(dǎo)（37頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、生化教研室生化教研室 雷雷 康康 福福第十五章第十五章細(xì)胞信息轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞信息轉(zhuǎn)導(dǎo)Cell Communication and Signal Transduction 細(xì)胞針對外源信息，在細(xì)胞內(nèi)所細(xì)胞針對外源信息，在細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的生物化學(xué)變化及效應(yīng)的過程。發(fā)生的生物化學(xué)變化及效應(yīng)的過程。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transduction）年度年度重要發(fā)現(xiàn)重要發(fā)現(xiàn)諾貝爾獎獲得者諾貝爾獎獲得者1994年年G蛋白及其在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作蛋白及其在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用用Alfred Gilman，Martin Rodbell1998年年一氧化氮是心血管系統(tǒng)的信號一氧化氮是心血管系統(tǒng)的信號分子分子Robert

2、 F. Furchgott，Louis J. Ignarro，F(xiàn)erid Murad2000年年神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)Arvid Carlsson，Paul Greengard，Eric R. Kandel2001年年細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子Leland H. HartwellR. Timothy HuntPaul M. Nurse2003 細(xì)胞膜離子通道作用機(jī)制細(xì)胞膜離子通道作用機(jī)制Peter AgreRoderick MacKinnon2004 嗅受體及其作用機(jī)制嗅受體及其作用機(jī)制Richard Axel，Linda B. Buck2004 泛素介導(dǎo)的

3、蛋白質(zhì)降解泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解Aaron Ciechanover，Avram Hershko，Irwin Rose2008多色瑩光蛋白標(biāo)記技術(shù)多色瑩光蛋白標(biāo)記技術(shù)錢永健錢永健,Osamu Shimomura, Martin Chalfie 單細(xì)胞生物單細(xì)胞生物 直接作出反應(yīng)直接作出反應(yīng)多細(xì)胞生物多細(xì)胞生物 通過細(xì)胞間復(fù)雜的信號傳遞通過細(xì)胞間復(fù)雜的信號傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動。系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動。外界環(huán)境變化時：外界環(huán)境變化時：第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)概述細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)概述細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)細(xì)胞外信號細(xì)胞外信號受體受體細(xì)胞內(nèi)多種分子的濃度、活細(xì)胞內(nèi)多種分子的濃度、

4、活性、位置變化性、位置變化n細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本路線：細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本路線： 一、一、細(xì)胞間細(xì)胞間信息物質(zhì)信息物質(zhì)l什么是？什么是？由細(xì)胞分泌的調(diào)節(jié)靶細(xì)胞生命活動的由細(xì)胞分泌的調(diào)節(jié)靶細(xì)胞生命活動的化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的統(tǒng)稱，又稱的統(tǒng)稱，又稱第一信使第一信使。l細(xì)胞間信息物質(zhì)的細(xì)胞間信息物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)：特點(diǎn)：少量、短壽、高效、特異特點(diǎn)：少量、短壽、高效、特異 蛋白質(zhì)和肽類、氨基酸及其衍生物蛋白質(zhì)和肽類、氨基酸及其衍生物類固醇激素類固醇激素脂酸衍生物脂酸衍生物氣體氣體神經(jīng)分泌神經(jīng)分泌內(nèi)分泌內(nèi)分泌旁分泌及旁分泌及自分泌自分泌化學(xué)信號的化學(xué)信號的名稱名稱神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)激素激素細(xì)胞因子細(xì)胞因子作用

5、距離作用距離nmnmm mm m受體位置受體位置膜受體膜受體膜或胞內(nèi)受膜或胞內(nèi)受體體膜受體膜受體舉例舉例乙酰膽堿乙酰膽堿谷氨酸谷氨酸胰島素胰島素生長激素生長激素表皮生長因子表皮生長因子神經(jīng)生長因子神經(jīng)生長因子化學(xué)信號的分類化學(xué)信號的分類 受體（受體（receptor）是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識別識別并結(jié)合并結(jié)合外源化學(xué)信號的成分，其化學(xué)本質(zhì)是外源化學(xué)信號的成分，其化學(xué)本質(zhì)是蛋蛋白質(zhì)白質(zhì)，個別糖脂，個別糖脂 。u受體的作用：受體的作用：一是識別外源信號分子，即配體（一是識別外源信號分子，即配體（ligand）；）；二是轉(zhuǎn)換配體信號，使之成為細(xì)胞內(nèi)分子可識二是轉(zhuǎn)換配體信號，使之成為

6、細(xì)胞內(nèi)分子可識別的信號，并傳遞至其他分子引起細(xì)胞應(yīng)答。別的信號，并傳遞至其他分子引起細(xì)胞應(yīng)答。 二、受體二、受體受體作用的受體作用的特點(diǎn)特點(diǎn)1. 高度專一性（特異）高度專一性（特異）2. 高度親和力（高效）高度親和力（高效）3. 可飽和性可飽和性5. 特定的作用模式特定的作用模式4. 可逆性可逆性配體濃度配體濃度受體飽和度（）受體飽和度（）配體受體結(jié)合曲線配體受體結(jié)合曲線根據(jù)受體的細(xì)胞定位分為：根據(jù)受體的細(xì)胞定位分為：受體的分類受體的分類膜受體膜受體： 存在于細(xì)胞質(zhì)膜上的受體，存在于細(xì)胞質(zhì)膜上的受體，絕大部分是絕大部分是跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白 (p230)胞內(nèi)受體胞內(nèi)受體： 位于細(xì)胞漿和細(xì)胞核中

7、的受體，位于細(xì)胞漿和細(xì)胞核中的受體，全部為全部為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(p379)l細(xì)胞外信息物質(zhì)影響細(xì)胞功能的途徑細(xì)胞外信息物質(zhì)影響細(xì)胞功能的途徑胞內(nèi)受體激素胞內(nèi)受體激素: :甲狀腺素甲狀腺素、類固醇激素類固醇激素 膜受體激素膜受體激素: :其他的含氮激素（除甲狀腺素）其他的含氮激素（除甲狀腺素）三、細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)三、細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)1.第二信使第二信使膜受體結(jié)合第一信使后在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的膜受體結(jié)合第一信使后在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的傳遞信息的小分子物質(zhì)傳遞信息的小分子物質(zhì)2. 蛋白激酶蛋白激酶（PKA、PKG、PKC、CaM激酶激酶等）等）3.靶細(xì)胞生物效應(yīng)靶細(xì)胞生物效應(yīng)如：如：cAMP、cGMP 、

8、DAG 、 Ca2+、IP3目錄目錄第三節(jié)第三節(jié)各種受體介導(dǎo)的基本信號各種受體介導(dǎo)的基本信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 Signal Pathways Mediated by Different Receptors u本節(jié)學(xué)習(xí)，看圖比看文字簡單本節(jié)學(xué)習(xí)，看圖比看文字簡單離子通道受體離子通道受體G-蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體鳥苷酸環(huán)化酶活性受體鳥苷酸環(huán)化酶活性受體單次跨膜受體單次跨膜受體 細(xì)胞內(nèi)受體細(xì)胞內(nèi)受體細(xì)胞膜受體細(xì)胞膜受體受體受體l受體的結(jié)構(gòu)受體的結(jié)構(gòu): 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子l相關(guān)配體：相關(guān)配體：l作用：作用： 類固醇激素、甲狀腺素、維甲酸、類固醇激素、甲狀腺素、維甲酸、VD等等反式作用因子，當(dāng)與相應(yīng)配體

9、結(jié)合后，反式作用因子，當(dāng)與相應(yīng)配體結(jié)合后，能與能與DNA的順式作用元件結(jié)合，調(diào)節(jié)的順式作用元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄?；蜣D(zhuǎn)錄。 一、胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信息傳遞一、胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信息傳遞l存在部位存在部位:細(xì)胞液細(xì)胞液和和細(xì)胞核細(xì)胞核中中胞內(nèi)受體胞內(nèi)受體三、三、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信息傳遞蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信息傳遞lG蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)圖蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)圖:lG蛋白蛋白(guanylate binding protein)：七個跨膜七個跨膜 螺旋受體螺旋受體/G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體（一）（一）cAMP-PKA途徑途徑l cAMP 的合成與分解：的合成與分解：lcAMP調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PKA的作用機(jī)理：的

10、作用機(jī)理：lPKA的作用：的作用：調(diào)節(jié)代謝（調(diào)節(jié)代謝（蛋白磷酸化蛋白磷酸化）調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)節(jié)基因表達(dá)l此途徑的主要成員：此途徑的主要成員：cAMP - PKA途徑途徑（一）（一）cAMP - PKA途徑總結(jié)途徑總結(jié)第一信使第一信使G蛋白偶聯(lián)蛋白偶聯(lián) 受體受體Gs ACcAMP PKA 蛋白質(zhì)磷酸化蛋白質(zhì)磷酸化生物學(xué)效應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)腎上腺素、胰高血糖素腎上腺素、胰高血糖素AC調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)節(jié)基因表達(dá)AC持續(xù)激活持續(xù)激活霍亂毒素霍亂毒素百日咳毒素百日咳毒素使使Gs ADP核糖化核糖化 GTP酶失活酶失活Gs持續(xù)活化持續(xù)活化Gi-GDP無法變成無法變成Gi-GTP Gi失去活性失去活性

11、使使Gi ADP核糖化核糖化G 種類種類 效應(yīng)分子效應(yīng)分子細(xì)胞內(nèi)信使細(xì)胞內(nèi)信使靶分子靶分子sAC活化活化cAMPPKA活性活性qPLC活化活化Ca2+、IP3、DAGPKC活化活化1. PLC-IP3/DAG-PKC通路介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)l此途徑主要成員此途徑主要成員:lDAG，IP3的合成及功能的合成及功能:lPLC-IP3/DAG-PKC通路介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑通路介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑（二）（二）Ca2+依賴性蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑依賴性蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑（P373）（P384）磷脂酰肌醇信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑磷脂酰肌醇信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑1. Ca2+磷脂依賴性蛋白激酶途徑磷脂依賴性蛋白激酶途徑配體配體G蛋白蛋

12、白偶聯(lián)偶聯(lián)受體受體PLCPIP2IP3Ca2PKCDAGGq蛋白蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白磷酸化蛋白磷酸化生物學(xué)效應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)血管緊張素血管緊張素調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)節(jié)基因表達(dá)(PLC-IP3/DAG-PKC通路介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑通路介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑)2. PLC-IP3-CaM激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（圖（圖P384，文，文P374）CaM激酶激酶配體配體G蛋白蛋白偶聯(lián)偶聯(lián)受體受體PLCPIP2IP3Ca2PKCDAGGq蛋白蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白磷酸化蛋白磷酸化生物學(xué)效應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)血管緊張素血管緊張素Ca2-CaM磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸心鈉素、心鈉素、NO，GC活性受體活性受體,

13、 cGMP, PKGlcGMP的生成和降解的生成和降解:l此途徑的調(diào)節(jié)過程及此途徑的調(diào)節(jié)過程及PKG的功能的功能:l此途徑的主要成員：此途徑的主要成員：四、四、cGMP-PKG途徑途徑受體本身具有受體本身具有GC活性活性(P374)cGMPPKG蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)磷磷酸酸化化生理功能調(diào)節(jié)生理功能調(diào)節(jié)心鈉素心鈉素NOGC特點(diǎn)：特點(diǎn)： 受體具受體具GC活性活性 無需無需G蛋白介導(dǎo)蛋白介導(dǎo)四、四、cGMP-PKG途徑途徑單個跨膜單個跨膜 螺旋受體螺旋受體l有兩型：有兩型：l結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：l自身磷酸化自身磷酸化：l還包括轉(zhuǎn)化生長因子還包括轉(zhuǎn)化生長因子受體：受體：五、單跨膜受體依賴酶的催化作用傳遞信號五、單跨膜

14、受體依賴酶的催化作用傳遞信號（P375）（P385）1. 受體型受體型TPK-Ras-MAPK途徑途徑催化型受體，催化型受體，GRB2, SOS, Ras蛋白蛋白, Raf蛋白，蛋白，MAPK系統(tǒng)系統(tǒng)l主要成員：主要成員：l受體型受體型TPK-Ras-MAPK途徑途徑:受體型受體型TPK-Ras-MAPK途徑途徑激素激素胰高血糖胰高血糖素素腎上腺素腎上腺素血管緊張素血管緊張素 心鈉素心鈉素NO胰島素胰島素生長因子生長因子受體受體 受體受體酶酶第二第二信使信使激酶激酶膜受體途徑總結(jié)膜受體途徑總結(jié)GsACcAMPPKAGqPLCIP3、DAG、Ca2+PKCCaM激酶激酶GC（本身有（本身有受體和

15、酶受體和酶活性）活性）cGMPPKGTPKRasMAPK五、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的特點(diǎn)和規(guī)律五、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的特點(diǎn)和規(guī)律對于外源信息的反應(yīng)信號的發(fā)生和終止十分對于外源信息的反應(yīng)信號的發(fā)生和終止十分迅速迅速；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程是多級酶反應(yīng)，具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程是多級酶反應(yīng)，具有級聯(lián)放大效應(yīng)級聯(lián)放大效應(yīng)； 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)具有細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)具有一定的通用性一定的通用性； 不同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間存在廣泛不同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間存在廣泛交叉聯(lián)系交叉聯(lián)系。 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和網(wǎng)絡(luò)共同的規(guī)律和特點(diǎn)：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和網(wǎng)絡(luò)共同的規(guī)律和特點(diǎn)：一種通路的組分調(diào)節(jié)另一條通路一種通路的組分調(diào)節(jié)另一條通路Ca2+腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶促

16、甲狀腺素促甲狀腺素釋放激素釋放激素C激酶通路激酶通路A激酶通路激酶通路PKCcAMPPKA A激酶通路激酶通路C激酶通路激酶通路l對發(fā)病機(jī)制的深入認(rèn)識對發(fā)病機(jī)制的深入認(rèn)識l為新的診斷和治療技術(shù)提供靶位為新的診斷和治療技術(shù)提供靶位信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究在醫(yī)學(xué)發(fā)展中的意義信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究在醫(yī)學(xué)發(fā)展中的意義第四節(jié)第四節(jié) 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué)n家族性高膽固醇血癥家族性高膽固醇血癥-LDL受體缺陷受體缺陷n非胰島素依賴型糖尿病非胰島素依賴型糖尿病-胰島素受體數(shù)量減少胰島素受體數(shù)量減少或功能障礙或功能障礙n重癥肌無力重癥肌無力-乙酰膽堿受體缺陷乙酰膽堿受體缺陷nLaron型侏儒癥型侏儒癥-促生長

17、素受體障礙促生長素受體障礙n帕金森氏病帕金森氏病-多巴胺受體障礙多巴胺受體障礙n霍亂和百日咳霍亂和百日咳 的發(fā)病與的發(fā)病與G蛋白的異常有關(guān)蛋白的異常有關(guān)一、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的結(jié)構(gòu)改變是許多一、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的結(jié)構(gòu)改變是許多疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)二、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子是重要的二、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子是重要的藥物作用靶位藥物作用靶位信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的激動劑和抑制劑是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)藥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的激動劑和抑制劑是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)藥物的研究出發(fā)點(diǎn)。物的研究出發(fā)點(diǎn)。 一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)干擾藥物是否可以用于疾病的治一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)干擾藥物是否可以用于疾病的治療而又具有較少的副作用，主要取決于兩點(diǎn)。一是療而又具有較少的副作用，主要取決于兩點(diǎn)。一是它所干擾的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在體內(nèi)是否廣泛存在，如它所干擾的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在體內(nèi)是否廣泛存在，如果該途徑廣泛存在于各種細(xì)胞內(nèi)，其副作用則很難果該途徑廣泛存在于各種細(xì)胞內(nèi)，其副作用則很難得以控制。二是藥物自身的選擇性，對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分得以控制。二是藥物自身的選擇性，對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的選擇性越高，副作用就越小。子的選擇性越高，副作用就越小。