第十六章細胞信號轉(zhuǎn)導詳解

第十六章細胞信號轉(zhuǎn)導詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有65頁\編輯于星期五優(yōu)選第十六章細胞信號轉(zhuǎn)導現(xiàn)在是2頁\一共有65頁\編輯于星期五信息物質(zhì)SignalMolecule細胞間信息物質(zhì)(extracellularsignalmolecule)細胞內(nèi)信息物質(zhì)(intracellularsignalmolecule)第一節(jié)信息物質(zhì)現(xiàn)在是3頁\一共有65頁\編輯于星期五

一、細胞間信息物質(zhì)細胞間信息物質(zhì)

是由細胞分泌的調(diào)節(jié)靶細胞生命活動的化學物質(zhì)的統(tǒng)稱，又稱作第一信使(firstmessenger)?，F(xiàn)在是4頁\一共有65頁\編輯于星期五

激素(Hormone)含氮化合物激素固醇類激素局部化學介質(zhì)：如細胞因子(Cytokine)神經(jīng)遞質(zhì)(Neurotransmitter)一、細胞間信息物質(zhì)Extracellularsignalmolecule

氣體信號(Gaseoussignal

)：NOCO(Localchemicalmediators)

現(xiàn)在是5頁\一共有65頁\編輯于星期五細胞間信息物質(zhì)

內(nèi)分泌信號

endocrinesignal

激素

旁分泌信號

paracrinesignal

細胞因子,生長因子,NO,CO,前列腺素

突觸分泌信號

synapticsignal

神經(jīng)遞質(zhì)現(xiàn)在是6頁\一共有65頁\編輯于星期五

二、細胞內(nèi)信息物質(zhì)(intracellularsignalmolecule)

在細胞內(nèi)傳遞細胞調(diào)控信號的化學物質(zhì)。現(xiàn)在是7頁\一共有65頁\編輯于星期五二、細胞內(nèi)信息物質(zhì)第二信使（secondmessenger）環(huán)腺苷酸脂類無機離子信號蛋白G蛋白(G-protein)連接蛋白信號酶：各種蛋白激酶(proteinkinase)(ligandin)等現(xiàn)在是8頁\一共有65頁\編輯于星期五細胞內(nèi)信息物質(zhì)的組成及對細胞功能的影響現(xiàn)在是9頁\一共有65頁\編輯于星期五第二節(jié)受體(receptor)現(xiàn)在是10頁\一共有65頁\編輯于星期五一、受體的概念位于細胞膜或細胞內(nèi)的能特異識別和結(jié)合信息分子，并引起生物學效應(yīng)的一類生物大分子?；瘜W本質(zhì)：蛋白質(zhì)，糖脂.配體（ligand）:特異識別并結(jié)合受體，引起細胞反應(yīng)的信息分子?，F(xiàn)在是11頁\一共有65頁\編輯于星期五二、受體分類細胞膜受體(membranereceptor)：

細胞內(nèi)受體(intracellularreceptor)：多為糖蛋白(glycoprotein)DNA結(jié)合蛋白

(DNAbindingprotein)現(xiàn)在是12頁\一共有65頁\編輯于星期五三、受體的一般結(jié)構(gòu)及功能

（一）膜受體G-proteincoupledreceptors（GPCRs）Ligand-gatedionchannelreceptorsSingletransmembraneα-helixreceptorsguanylatecyclase

(GC)

activereceptorsG蛋白偶聯(lián)受體

配體門控離子通道受體

單個跨膜α螺旋受體

鳥苷酸環(huán)化酶活性受體

現(xiàn)在是13頁\一共有65頁\編輯于星期五*蛇形受體(serpentinereceptor)*7個α-螺旋

(α-helix)1．G蛋白偶聯(lián)受體現(xiàn)在是14頁\一共有65頁\編輯于星期五鳥苷酸結(jié)合蛋白（G蛋白）

guanylatebindingprotein,G-proteinG蛋白是一類和GTP或GDP相結(jié)合、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白質(zhì)，為具有信號傳導功能蛋白的總稱。亞基:α，β，γ

現(xiàn)在是15頁\一共有65頁\編輯于星期五G蛋白有兩種構(gòu)象：活化型——

-GTP（催化亞基）

+（調(diào)節(jié)亞基）非活化型——-GDP

現(xiàn)在是16頁\一共有65頁\編輯于星期五※G-protein*類型:激動型G蛋白（stimulatoryGprotein，Gs）抑制型G蛋白（inhibitoryGprotein，Gi）

磷脂酶C型G蛋白（PI-PLCGprotein，Gq）現(xiàn)在是17頁\一共有65頁\編輯于星期五現(xiàn)在是18頁\一共有65頁\編輯于星期五受體GDPGGGTP效應(yīng)蛋白GGTP效應(yīng)蛋白GGDPG蛋白循環(huán)GDPGGDPGTPGTPGDP現(xiàn)在是19頁\一共有65頁\編輯于星期五科學出版社案例式教材《生物化學》課件20

現(xiàn)在是20頁\一共有65頁\編輯于星期五

此類受體的信號傳導歸納

激素

受體Ｇ蛋白

酶

第二信使蛋白激酶酶或其他功能蛋白

生物學效應(yīng)現(xiàn)在是21頁\一共有65頁\編輯于星期五

又稱環(huán)狀受體2.配體門控離子通道型受體(自學）

ligand-gatedionchannelreceptor*分類:

電壓門控件離子通道配體門控件離子通道機械門控件離子通道

現(xiàn)在是22頁\一共有65頁\編輯于星期五3.單跨膜α螺旋型受體*催化型受體（catalyticreceptor）與配體結(jié)合即具有酪氨酸蛋白激酶(tyrosineproteinkinase,TPK)活性,可催化自身或其他底物蛋白磷酸化（phosphorylation）。胰島素受體，表皮生長因子受體現(xiàn)在是23頁\一共有65頁\編輯于星期五現(xiàn)在是24頁\一共有65頁\編輯于星期五3.單跨膜α螺旋型受體*非催化型受體（non-catalyticreceptor）無催化活性糖蛋白與配體結(jié)合后，可與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)而表現(xiàn)出酶活性。如生長激素受體、干擾素受體?，F(xiàn)在是25頁\一共有65頁\編輯于星期五4.鳥苷酸環(huán)化酶活性受體（自學）

（1）膜受體(membranereceptor)

*三聚體或四聚體*心鈉肽（ANP）和鳥苷蛋白等通過此起作用

（2）胞漿受體(cytosolreceptor)

*由α、β亞基組成的異源二聚體

*大部分為可溶性受體

*配體：NO、CO等現(xiàn)在是26頁\一共有65頁\編輯于星期五（二）細胞內(nèi)受體

1.功能：多為轉(zhuǎn)錄因子，與相應(yīng)配體結(jié)合后，能與DNA的順式作用元件結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)基因表達。

位于細胞漿和細胞核中的受體，全部為DNA結(jié)合蛋白。2.配體：類固醇激素、甲狀腺素、維甲酸、維生素D現(xiàn)在是27頁\一共有65頁\編輯于星期五3.

受體的結(jié)構(gòu)高度可變區(qū)位于N端，具有轉(zhuǎn)錄活性DNA結(jié)合區(qū)含有鋅指結(jié)構(gòu)鉸鏈區(qū)常含有與SV40大T抗原核定位信號（NLS）相似的氨基酸序列激素結(jié)合區(qū)位于C端，結(jié)合激素、熱激蛋白，使受體二聚化，核定位信號（NLS），激活轉(zhuǎn)錄現(xiàn)在是28頁\一共有65頁\編輯于星期五核受體結(jié)構(gòu)示意圖目錄現(xiàn)在是29頁\一共有65頁\編輯于星期五核受體結(jié)構(gòu)及作用機制示意圖現(xiàn)在是30頁\一共有65頁\編輯于星期五三、受體作用的特點(自學）

*高度特異性*高度親和力*可飽和性*可逆性*特定的作用模式四、受體活性的調(diào)節(jié)（receptorregulation）受體活性調(diào)節(jié)的常見機制(自學）*upregulation

*

downregulation現(xiàn)在是31頁\一共有65頁\編輯于星期五一、膜受體介導的信息轉(zhuǎn)導跨膜信號轉(zhuǎn)導（transmembranesignaltransduction）第二信使(Secondmessenger)：激素作用于膜受體后，在胞內(nèi)傳遞信息的信號分子。第三節(jié)信息的轉(zhuǎn)導途徑

現(xiàn)在是32頁\一共有65頁\編輯于星期五一、膜受體介導的信息轉(zhuǎn)導（一）cAMP-蛋白激酶途徑

cAMP-proteinkinasepathway現(xiàn)在是33頁\一共有65頁\編輯于星期五（1）第一信使（2）受體（3）G蛋白：

激動型G蛋白(Gs)

抑制型G蛋白(Gi)（4）腺苷酸環(huán)化酶(AC）（5）cAMP（6）proteinkinaseA(PKA）

1.

組成現(xiàn)在是34頁\一共有65頁\編輯于星期五cAMP的合成與分解

PPiATPACMg2+cAMP5′-AMP

磷酸二酯酶

（PDE）H2OMg2+茶堿,咖啡因（-）現(xiàn)在是35頁\一共有65頁\編輯于星期五cAMP的作用機理——PKA的激活cAMP作用于cAMP依賴性蛋白激酶（cAMP-dependentproteinkinase，cAPK），即蛋白激酶A（proteinkinaseA，PKA）。PKA活化后，可使多種蛋白質(zhì)底物的絲氨酸或蘇氨酸殘基發(fā)生磷酸化，改變其活性狀態(tài)?，F(xiàn)在是36頁\一共有65頁\編輯于星期五2．cAMP的作用機理——PKA的激活R調(diào)節(jié)亞基C催化亞基cAMP-dependentproteinkinase，PKA現(xiàn)在是37頁\一共有65頁\編輯于星期五ATPcAMP蛋白激酶A蛋白質(zhì)或酶磷酸化酶活性改變膜通透性改變基因轉(zhuǎn)錄加快蛋白質(zhì)合成加速信息效應(yīng)AMP磷酸二酯酶cAMP-蛋白激酶途徑總結(jié)RGAC現(xiàn)在是38頁\一共有65頁\編輯于星期五腺苷酸環(huán)化酶ATPcAMP（第二信使）

無活性PKA

有活性PKAATPMg2+

無活性的磷酸化酶b激酶

有活性的磷酸化酶b激酶-P

無活性的磷酸化酶b

有活性的磷酸化酶a-PATPMg2+糖原磷酸化酶的激活與失活胰高血糖素×102×104×106

糖原

葡萄糖×108胰高血糖素促進肝糖原分解級聯(lián)放大效應(yīng)G-Pr受體現(xiàn)在是39頁\一共有65頁\編輯于星期五（二）Ca2+－依賴性蛋白激酶途徑1.Ca2+-磷脂依賴性蛋白激酶途徑組成:胞外信息分子，G蛋白蛋白激酶C(proteinkinaseC,PKC)磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)二酰甘油(diacylglycerol,DAG)三磷酸肌醇(inositol1,4,5triphosphate,IP3)Ca2+現(xiàn)在是40頁\一共有65頁\編輯于星期五(1)DAG，IP3的生物合成和功能PIP2(磷脂酰肌醇4,5-二磷酸)PLCDAG+IP３現(xiàn)在是41頁\一共有65頁\編輯于星期五

DAG、IP3的功能DAG：在磷脂酰絲氨酸和Ca2+協(xié)同下激活蛋白激酶CIP3：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上的受體結(jié)合，促使細胞內(nèi)Ca2+釋放現(xiàn)在是42頁\一共有65頁\編輯于星期五

②調(diào)節(jié)基因表達PKC對基因的活化分為早期反應(yīng)和晚期反應(yīng)。PKC的生理功能①調(diào)節(jié)代謝活化的PKC引起一系列靶蛋白的絲、蘇氨酸殘基磷酸化。靶蛋白包括：質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶?，F(xiàn)在是43頁\一共有65頁\編輯于星期五PKC對基因的早期活化和晚期活化現(xiàn)在是44頁\一共有65頁\編輯于星期五2.Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶途徑組成：受體、G蛋白、Ca2+、鈣調(diào)蛋白、Ca2+/CaM依賴蛋白激酶鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)分子中含有四個結(jié)構(gòu)域，都可結(jié)合Ca2+(每個CaM實際可結(jié)合4個Ca2+)，CaM構(gòu)象發(fā)生變化，由無活性變?yōu)橛谢钚?，激活CaM-PK依賴蛋白激酶，磷酸化多種功能蛋白質(zhì)。現(xiàn)在是45頁\一共有65頁\編輯于星期五現(xiàn)在是46頁\一共有65頁\編輯于星期五

受體

Gq磷脂酶CDAG內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣調(diào)蛋白（CaM）Ca2+-CaMPKCDAG-PKC特異性鈣調(diào)蛋白激酶多功能鈣調(diào)蛋白激酶蛋白質(zhì)磷酸蛋白質(zhì)生理效應(yīng)IP3和DAG介導的信息傳遞途徑代謝變化IP3Ca2+Ca2+PIP2質(zhì)膜胞漿胞外血管緊張素II現(xiàn)在是47頁\一共有65頁\編輯于星期五（三）cGMP-蛋白激酶途徑

受體,配體,G-protein鳥苷酸環(huán)化酶(guanylatecyclase,GC)cGMP(secondmessenger)蛋白激酶G(proteinkinaseG，PKG)※組成※cGMP的合成和降解

GTPGＣMg2+PPicGMP

PDEH2OCa2+或Mg2+5′-GMP現(xiàn)在是48頁\一共有65頁\編輯于星期五GC膜結(jié)合型GC（膜受體）-membranereceptor：*心鈉肽胞漿型GC（可溶性受體）-solublerecepter：*α,β異源二聚體*Activator:NO現(xiàn)在是49頁\一共有65頁\編輯于星期五現(xiàn)在是50頁\一共有65頁\編輯于星期五NO合酶(nitricoxidesynthase,NOS)

2NADPH2NADP+NOSynthesis

現(xiàn)在是51頁\一共有65頁\編輯于星期五NOsignaltransductionpathwayPhosphorylationofproteinsNObindstoGCsolublereceptorcGMP↑PKG

activationeffectsForexample:Nitroglycerol現(xiàn)在是52頁\一共有65頁\編輯于星期五

（三）酪氨酸蛋白激酶途徑(tyrosineproteinkinase,TPK)酪氨酸蛋白激酶分類：受體型TPK（位于細胞質(zhì)膜上）如胰島素受體、生長因子受體及原癌基因（erb-B、kit、fins等）編碼的受體非受體型TPK（位于胞漿）如底物酶JAK和原癌基因（src、yes、ber-abl等）編碼的TPK現(xiàn)在是53頁\一共有65頁\編輯于星期五1.受體型TPK-Ras-MAPK途徑GRB2(growthfactorreceptorboundprotein2）SH2域

(srchomology2domain)

細胞內(nèi)某些連接物蛋白共有的氨基酸序列，與原癌基因src編碼的酪氨酸蛋白激酶區(qū)同源，該區(qū)域能識別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結(jié)合。

組成：催化性受體，GRB2,SOS,Ras蛋白,Raf蛋白，MAPK系統(tǒng)SH2SH3現(xiàn)在是54頁\一共有65頁\編輯于星期五

SOS(sonofsevenless)富含脯氨酸，可與SH3結(jié)合，促使Ras的GDP換成GTP。Ras蛋白：原癌基因產(chǎn)物，類似與G蛋白的G亞基Raf蛋白：具有絲／蘇氨酸蛋白激酶活性MAPK系統(tǒng)(mitogen-activatedproteinkinase)包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK），是一組酶兼底物的蛋白分子。現(xiàn)在是55頁\一共有65頁\編輯于星期五

細胞外信號EGF、PDGF等具TPK活性的受體GRB2

PSOS

PRas-GTP

PRaf調(diào)節(jié)其他蛋白活性MAPKKMAP