細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1

細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction):指在信號(hào)傳遞中,細(xì)胞將細(xì)胞外的信號(hào)分子攜帶的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)信號(hào)的過(guò)程

完整的信號(hào)傳遞程序:1、合成信號(hào)分子;2、細(xì)胞釋放信號(hào)分子;3、信號(hào)分子向靶細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn);4、信號(hào)分子與特異受體結(jié)合;5、轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)的信號(hào),以完成其生理作用;6、終止信號(hào)分子的作用;第一節(jié)、細(xì)胞外信號(hào)一、細(xì)胞外信號(hào)的概念：

1、由細(xì)胞分泌的、能夠調(diào)節(jié)機(jī)體功能的一大類生物活性物質(zhì)。如：配體

2、配體的概念指細(xì)胞外的信號(hào)分子，或凡能與受體結(jié)合并產(chǎn)生效應(yīng)的物質(zhì)。

3、配體的類型：

1）水溶性配體：N遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子、肽類激素

2）脂溶性配體：甲狀腺素、性激素、腎上腺激素

4、第一信使指配體，即細(xì)胞外來(lái)的信號(hào)分子。

第二節(jié)、受體

一、受體的概念：

細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)一類特殊的蛋白質(zhì)，能選擇性地和細(xì)胞外環(huán)境中特定的活性物質(zhì)結(jié)合，從而引起細(xì)胞內(nèi)的一系列效應(yīng)。二、受體的類型：細(xì)胞表面受體胞內(nèi)受體（胞漿和核內(nèi)）1、細(xì)胞表面受體類型

1）

離子通道偶聯(lián)受體：

特點(diǎn)：本身既有信號(hào)結(jié)合位點(diǎn)又是離子通道

組成：幾個(gè)亞單位組成的多聚體，亞單位上配體的結(jié)合部位，中間圍成離子通道，通道的“開(kāi)”關(guān)受細(xì)胞外配體的調(diào)節(jié)。

2）

酶偶聯(lián)受體：或稱催化受體、生長(zhǎng)因子類受體，既是受體，又是“酶”。

特點(diǎn)：N端細(xì)胞外區(qū)有配體結(jié)合部，C端細(xì)胞質(zhì)區(qū)含特異酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性。組成：一條肽鏈一次跨膜的糖蛋白。

3、G蛋白偶聯(lián)受體：是N遞質(zhì)、激素、肽類配體的受體。

1）特點(diǎn)：

指配體與細(xì)胞表面受體結(jié)合后激活偶聯(lián)的G蛋白，活化的G蛋白再激活第二信使的酶類。通過(guò)第二信使引起生物學(xué)效應(yīng)。2）組成：

由一條350-400個(gè)氨基酸殘基組成的多肽鏈組成，具有高度的同源性和保守性。

3）G蛋白偶聯(lián)受體作用特點(diǎn):分布廣，轉(zhuǎn)導(dǎo)慢，敏感，靈活，類型多。

膜受體的類型:

G蛋白偶聯(lián)受體:

G蛋白偶聯(lián)受體的一般結(jié)構(gòu)

G蛋白

（由G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）

1）、G蛋白的概念：指鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白配體—G蛋白偶聯(lián)受體—G蛋白

G蛋白:

2）、G蛋白的結(jié)構(gòu)特征：

①

由α、β、γ3個(gè)不同的亞單位構(gòu)成異三聚體（異聚體），β、γ二個(gè)亞單位極為相似且結(jié)合為二聚體，共同發(fā)揮作用。

②

α-亞單位上有GDP或GTP結(jié)合位點(diǎn)。在未受刺激狀態(tài)下，α與GDP結(jié)合，無(wú)活性。一旦配體與受體結(jié)合（受刺激），α即與GTP結(jié)合并與β、γ分離，此時(shí)是功能狀態(tài)，能激活效應(yīng)器。當(dāng)α亞單位與β、γ復(fù)合物重新結(jié)合，即信號(hào)關(guān)閉。

③

G蛋白本身的構(gòu)象改變可進(jìn)一步激活效應(yīng)蛋白，使效應(yīng)蛋白活化，并引起細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)。

3）G蛋白類型:

①

Gs：對(duì)效應(yīng)蛋白起刺激和激活作用,相應(yīng)的為刺激性受體（Rs）。

②

Gi：對(duì)效應(yīng)蛋白起抑制作用,相應(yīng)的為抑制性受體（Ri）。

三、細(xì)胞表面受體的生物學(xué)特性（作用和特點(diǎn)）

1、特異性：一種受體僅識(shí)別并結(jié)合一種配體，兩者之間的結(jié)合位點(diǎn)有互補(bǔ)性。2、高親和性：即受體與配體結(jié)合力極強(qiáng)。

3、可飽和性：細(xì)胞表面受體數(shù)目有限，一般在103-105個(gè)/細(xì)胞，故細(xì)胞外低濃度的配體與受體結(jié)合，即可使受體處于飽和狀態(tài)。

4、可逆性：激素(H)+受體(R)激素受體復(fù)合物(RH)第三節(jié)、細(xì)胞內(nèi)信使概念：是指受體被激活后在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的、能介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的活性物質(zhì)，又稱為第二信使。

第二信使指第一信使與受體結(jié)合后最早產(chǎn)生的可將信號(hào)向下游傳遞的信號(hào)分子。如：cAMP、cGMP、IP3、DAG（二酯酰甘油）、Ca2+等。在多細(xì)胞動(dòng)物中,眾多細(xì)胞形成精密信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò);●細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)配體受體(膜受體)受體(胞內(nèi)受體)靶細(xì)胞一、cAMP信使體系1、環(huán)磷酸腺苷（cAMP）是最重要的胞內(nèi)信使。2、cAMP是細(xì)胞膜的腺苷酸環(huán)化酶（AC）在G蛋白激活下，催化ATP脫去一個(gè)焦磷酸后的產(chǎn)物。3、AC的主要功能是催化ATP或cAMP，這一過(guò)程不僅需要經(jīng)G蛋白激活，還需Mg2+、Mn2+的存在。4、作用對(duì)象：cAMP的主要作用是激活依賴cAMP的蛋白激活酶A（PKA），進(jìn)而使下游信號(hào)蛋白被激活產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。5、PKA是一種能被cAMP活化的蛋白激酶，是有催化亞基（C亞基）和調(diào)節(jié)亞基（R亞基）兩部分組成的C2R2四聚體。6、PKA催化的蛋白質(zhì)包括組蛋白類和核糖體蛋白類等。

cAMP信號(hào)途徑（G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑）

配體(H)+細(xì)胞膜上的受體（R）

H-R

（在ATP存在下）

復(fù)合體→膜上的AC被活化，催化ATP產(chǎn)生cAMP→活化蛋白激酶→引起細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)

cAMP信號(hào)途徑分兩類：

①

刺激型信號(hào)途徑：Rs-Gs-ACcAMP↑途徑

刺激型信號(hào)作用刺激性受體（Rs）和刺激性G蛋白(Gs)，Gs刺激AC活化，使AC分解ATP，產(chǎn)生cAMP產(chǎn)生效應(yīng)。②

抑制型信號(hào)途徑：Ri-Gi-AC途徑cAMP↓抑制型信號(hào)與細(xì)胞表面抑制型受體Ri結(jié)合,受體活化、構(gòu)象改變、結(jié)合并活化抑制型G蛋白(Gi)，Gi激活以后的過(guò)程與刺激型過(guò)程正好相反，AC被抑制,ATP分解被抑制,

cAMP濃度下降,其生物學(xué)效應(yīng)即受到抑制.

結(jié)論:刺激型途徑：刺激型配體+Rs+Gs→AC激活→cAMP↑抑制型途徑:抑制型配體+Ri+Gi→AC抑制→cAMP↓配體N遞質(zhì)肽類激素生長(zhǎng)因子（第一信使）①配體產(chǎn)生并與靶C靠近AC②配體與受體結(jié)合激活A(yù)C受體Mg2+、ATP存在激活的AC催化ATP

③cAMP↑(第二信使)④在PKA（蛋白激酶）存在下特異性活化專業(yè)蛋白質(zhì)專業(yè)化蛋白合成或糖原分解等效應(yīng)蛋白，引起細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)。

cAMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本過(guò)程1、第一信使產(chǎn)生并與靶C靠近2、配體與受體結(jié)合，激活A(yù)C系統(tǒng)3、在Mg2+存在下，激活的AC催化ATP生成cAMP4、cAMP濃度的變化可調(diào)節(jié)細(xì)胞所特有的代謝活動(dòng)發(fā)生變化，并表現(xiàn)出各種生理效應(yīng)。cAMP途徑配體受體①受體與配體結(jié)合引起變構(gòu)②受體結(jié)合Gsa結(jié)合態(tài)GTP③Gsa構(gòu)象改變,GDP被GTP取代Gsa與Gβγ分離，與受體分離④Gsa與AC結(jié)合并激活A(yù)C配體與受體分離分離態(tài)⑤Gsa催化GTP水解為GDP，Gsa與AC分離，與Gβγ結(jié)合ATPcAMP+PPi二、cGMP信使體系1、環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷（cGMP）是一種廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞中的胞內(nèi)信使。2、cGMP是由鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）催化并水解GTP后形成。3、GC在細(xì)胞中有兩種存在形式；即膜結(jié)合型GC和胞漿可溶型GC。①膜結(jié)合型GC；主要結(jié)合于細(xì)胞膜上，也可以分布于核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體和線粒體等膜結(jié)構(gòu)中；其主要存在于心血管組織細(xì)胞、小腸、精子及視網(wǎng)膜桿狀細(xì)胞中。②胞漿可溶型GC：主要游離于細(xì)胞質(zhì)中；其主要分布于腦、肺、肝等組織中。4、cGMP形成后可通過(guò)激活cGMP依賴蛋白激酶G（PKG），使相應(yīng)的蛋白質(zhì)磷酸化，引起細(xì)胞效應(yīng)。5、cGMP在脊椎動(dòng)物視桿細(xì)胞中對(duì)光信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)起重要作用：cGMP可直接作用于Na+通道，在光信號(hào)存在下，使Na+通道關(guān)閉，引起細(xì)胞超極化，神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少，產(chǎn)生視覺(jué)反應(yīng)。6、cGMP的濃度和作用與cAMP相頡頏：如cAMP濃度升高，細(xì)胞內(nèi)特異性蛋白質(zhì)合成加快，細(xì)胞分化受到促進(jìn)；而cGMP濃度升高則可加速細(xì)胞DNA復(fù)制，促進(jìn)細(xì)胞分裂。三、二酯酰甘油/磷脂酰肌醇信號(hào)體系細(xì)胞外信號(hào)分子+受體通過(guò)膜上G蛋白激活磷脂酶C