細胞間信息傳遞

細胞間信息傳遞第1頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月概述單細胞生物

——

直接作出反應(yīng)多細胞生物

——通過細胞間復(fù)雜的信號傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機體活動。外界環(huán)境變化時第2頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的一般步驟特定的細胞釋放信息物質(zhì)信息物質(zhì)經(jīng)擴散或血循環(huán)到達靶細胞與靶細胞的受體特異性結(jié)合激活特定的信號放大系統(tǒng)靶細胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)第3頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)

信號分子SignalMolecules第4頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月一、信號分子的含義信號分子：凡由細胞合成并能傳遞信息的一類化學(xué)物質(zhì)

信號分子細胞間信息物質(zhì)（第一信使）細胞內(nèi)信息物質(zhì)（第二信使）第5頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月二、信號分子的化學(xué)特點

蛋白質(zhì)/多肽類：如生長因子、胰島素、多肽激素等。親水性，需與膜受體結(jié)合發(fā)揮作用。

脂類化合物：如類固醇激素、脂類衍生物等。親脂性，可穿過細胞膜，在細胞內(nèi)與受體形成復(fù)合物。

氨基酸類及氨基酸衍生物：如谷氨酸、-氨基丁酸、腎上腺素等。

其他化合物或小分子：如cAMP、Ca2+

、氣體分子NO等。第6頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月三、信號分子的作用特點及分類（一）細胞間信息物質(zhì)由細胞分泌的調(diào)節(jié)靶細胞生命活動的化學(xué)物質(zhì)，又稱作第一信使(firstmessenger)。

按作用方式不同可分為4種類型：1、內(nèi)分泌信號2、旁分泌信號3、突觸傳遞信號4、自分泌信號第7頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)分泌信號(endocrinesignal)

即激素特點低濃度：由特殊的內(nèi)分泌細胞分泌；全身性：通過血液循環(huán)到達靶細胞；長時效：大多數(shù)作用時間較長。

例如胰島素、甲狀腺素、腎上腺素等第8頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.旁分泌信號

(paracrinesignal)

即局部化學(xué)介質(zhì)特點由體內(nèi)某些普通細胞分泌；不進入血循環(huán)，通過擴散作用到達附近的靶細胞；一般作用時間較短。例如生長因子、前列腺素等。第9頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月特點由神經(jīng)元細胞分泌；通過突觸間隙到達下一個神經(jīng)細胞；作用時間較短。例如乙酰膽堿、去甲腎上腺素等3.突觸傳遞信號(synapticsignal)

即神經(jīng)遞質(zhì)第10頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月特點對同種細胞或分泌細胞自身起調(diào)節(jié)作用4.自分泌信號

(autocrinesignal)

例如一些癌基因表達產(chǎn)物第11頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月4種不同類型的細胞間信息物質(zhì)第12頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

（二）細胞內(nèi)信息物質(zhì)

在細胞內(nèi)傳遞調(diào)控信號的化學(xué)物質(zhì),又稱第二信使（secondarymessenger)

。如：無機離子：如

Ca2+

脂類衍生物：如DAG、Cer糖類衍生物：如IP3核苷酸：如cAMP、cGMP第13頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二節(jié)

受體Receptor第14頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子，細胞間信息物質(zhì)就是最常見的配體。受體（receptor）:指細胞膜上或細胞內(nèi)能夠被配體（如神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細胞因子）所識別，并與之結(jié)合而產(chǎn)生生物效應(yīng)的的特殊蛋白質(zhì)，個別是糖脂。配體（ligand）:一、受體的概念第15頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

高度特異性

高度親和力

可飽和性配體濃度受體飽和度（％）配體－受體結(jié)合曲線二、信號分子與受體結(jié)合的特點

可逆性

可調(diào)節(jié)性第16頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月膜受體離子通道受體G蛋白偶聯(lián)受體酪氨酸蛋白激酶受體胞內(nèi)受體三、受體的結(jié)構(gòu)和功能

受體的分類：DNA結(jié)合蛋白第17頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月存在于細胞質(zhì)膜上的受體，絕大部分是鑲嵌糖蛋白。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換信號的方式又分為三大類：離子通道受體、G蛋白偶聯(lián)受體、酪氨酸蛋白激酶受體。（一）膜受體(membranereceptor)第18頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月膜受體的3種類型第19頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月1.離子通道型受體乙酰膽堿受體結(jié)構(gòu)乙酰膽堿受體作用模式第20頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.G

蛋白偶聯(lián)受體(G-proteincoupledreceptors,GPCRs)，又稱七個跨膜螺旋受體/蛇型受體

G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)G蛋白配體第21頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月※G蛋白(guanylatebindingprotein)即鳥苷酸結(jié)合蛋白，是一類能和GTP或GDP相結(jié)合、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白，由、、3個亞基組成。G蛋白有2種構(gòu)象：非活化型和活化型第22頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月G蛋白活化型與非活化型的互變

第23頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月RＲHACγαβGDPαGTPβγ腺苷酸環(huán)化酶ACATPcAMPG蛋白偶聯(lián)受體作用模式第24頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月Ｇ蛋白的種類(PLC)第25頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月與配體結(jié)合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰島素受體insulinreceptor,IR表皮生長因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGF-R)。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。

非酪氨酸蛋白激酶受體型（酶偶聯(lián)型受體）

酪氨酸蛋白激酶受體型（催化型受體）3.酪氨酸激酶受體（單個跨膜螺旋受體）第26頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月酪氨酸蛋白激酶受體的主要類型

EGF:表皮生長因子IGF:胰島素樣生長因子PDGF:血小板衍生生長因子第27頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月受體的結(jié)構(gòu)：（二）胞內(nèi)受體(intracellularreceptor)

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)激素結(jié)合區(qū)位于C端，結(jié)合激素、熱休克蛋白，使受體二聚化，激活轉(zhuǎn)錄鉸鏈區(qū)位于細胞質(zhì)和細胞核中的受體，全部為DNA結(jié)合蛋白（即轉(zhuǎn)錄因子）。位于DNA結(jié)合區(qū)和激素結(jié)合區(qū)之間第28頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月胞內(nèi)受體結(jié)構(gòu)示意圖第29頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月胞內(nèi)受體的功能域第30頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

第三節(jié)

主要信息傳遞途徑MainSignalTransductionPathways第31頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月膜受體介導(dǎo)的信息傳遞cAMP-蛋白激酶途徑–Ca2+-磷脂依賴性蛋白激酶途徑cGMP-蛋白激酶途徑

酪氨酸蛋白激酶途徑NF-途徑–Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶途徑第32頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月一、cAMP-蛋白激酶途徑組成胞外信息分子，受體，G蛋白，腺苷酸環(huán)化酶(adenylatecyclase，AC)，cAMP，蛋白激酶A(proteinkinaseA，PKA)G蛋白偶聯(lián)受體第二信使第33頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）cAMP的合成與分解第34頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)腺苷酸環(huán)化酶(adenylatecyclase,AC)第35頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）cAMP的作用機制第36頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月RR（cAMP-dependentproteinkinase，PKA）R：調(diào)節(jié)亞基C：催化亞基cAMP蛋白激酶AＣＣ第37頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）PKA的作用1.對代謝的調(diào)節(jié)作用如腎上腺素調(diào)節(jié)血糖分解第38頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月受cAMP調(diào)控的基因中，有cAMP應(yīng)答元件(cAMPresponseelement,CRE)。CRE可與cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(cAMPresponseelementboundprotein,CREB)相互作用而調(diào)節(jié)此基因的轉(zhuǎn)錄。2.對基因表達的調(diào)節(jié)作用第39頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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)甘油二脂(diacylglycerol,DAG)三磷酸肌醇(inositol1,4,5triphosphate,IP3)第二信使第41頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）DAG和IP3的生成第42頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

DAG，IP3的功能：DAG：在磷脂酰絲氨酸和Ca2+協(xié)同下激活PKC。IP3

：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。第43頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月Ca2+－依賴性蛋白激酶途徑第44頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

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)。

（二）PKC的結(jié)構(gòu)與功能調(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。第45頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月PKC對基因的早期活化和晚期活化第46頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月三、Ca2+－鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶途徑受體、G蛋白、PLC、IP3、Ca2+、鈣調(diào)蛋白、CaM激酶(Ca2+－CaM激酶途徑)鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)有4個Ca2+結(jié)合位點。與Ca2+一起激活CaM激酶，磷酸化多種功能蛋白質(zhì)（絲、蘇氨基酸殘基）。組成：第47頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月Ca2+－依賴性蛋白激酶途徑第48頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月四、cGMP-蛋白激酶G途徑受體、鳥苷酸環(huán)化酶(guanylatecyclase,GC)，cGMP,蛋白激酶G(proteinkinaseG，PKG)組成:（一）cGMP的合成和降解

GTPGＣMg2+PPicGMP

磷酸二酯酶H2OCa2+或Mg2+5′-GMP第49頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）Gc的結(jié)構(gòu)和功能第50頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月cGMP-蛋白激酶G途徑（三）PKG的作用使有關(guān)蛋白或酶類的絲、蘇氨酸殘基磷酸化第51頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

五、酪氨酸蛋白激酶途徑(tyrosine–proteinkinase,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催化型受體第52頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月胞外為結(jié)合配體部分，胞內(nèi)為催化結(jié)構(gòu)域，由單股螺旋過膜。與配體結(jié)合促進受體二聚化。激活的受體有自身催化作用，使其酪氨酸磷酸化，進而引起胞內(nèi)的級聯(lián)放大效應(yīng)。

酪氨酸蛋白激酶受體的結(jié)構(gòu)特點第53頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）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：催化型受體，GRB2,SOS,Ras蛋白,Raf蛋白，MAPK系統(tǒng)SH2SH3第54頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

SOS(鳥苷酸釋放因子)富含脯氨酸，可與GRB2的SH3結(jié)合，促使Ras的GDP換成GTP。Ras蛋白：原癌基因產(chǎn)物，類似于G蛋白的G亞基Raf蛋白（MAPKKK）：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）等，是一組酶兼底物的蛋白分