《一 細(xì)胞主要利用化學(xué)物質(zhì)相互傳遞信號》課件-高中生物-必修1-北師大版

細(xì)胞信號傳遞

主講人：目錄第一章細(xì)胞信號傳遞概述第二章信號分子的種類第四章信號傳遞的機(jī)制第三章信號傳遞的方式第五章信號傳遞在細(xì)胞功能中的作用細(xì)胞信號傳遞概述01信號傳遞的定義細(xì)胞信號傳遞是指細(xì)胞間通過化學(xué)信號進(jìn)行信息交流的過程，是生物體內(nèi)調(diào)控的關(guān)鍵機(jī)制。信號傳遞的基本概念01信號傳遞涉及信號分子、受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和效應(yīng)器等基本要素，共同完成信息的傳遞。信號傳遞的組成要素02細(xì)胞信號傳遞對于細(xì)胞生長、分化、代謝和凋亡等生命活動至關(guān)重要，是維持生物體穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。信號傳遞的生物學(xué)意義03信號傳遞的重要性細(xì)胞信號傳遞是細(xì)胞間交流信息的關(guān)鍵機(jī)制，確保生物體內(nèi)部協(xié)調(diào)一致。細(xì)胞間通訊的基礎(chǔ)信號傳遞在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化、代謝等生理過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。生理功能的調(diào)控信號傳遞異常與多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)，是現(xiàn)代藥物治療的重要靶點。疾病發(fā)生與治療細(xì)胞通過信號傳遞響應(yīng)外部環(huán)境變化，使生物體能夠適應(yīng)并作出相應(yīng)的生理調(diào)整。生物體適應(yīng)環(huán)境信號分子的種類02內(nèi)分泌信號分子神經(jīng)肽激素激素是內(nèi)分泌系統(tǒng)的主要信號分子，如胰島素調(diào)節(jié)血糖水平，甲狀腺激素影響代謝速率。神經(jīng)肽如內(nèi)啡肽，不僅在神經(jīng)系統(tǒng)中傳遞信號，也參與內(nèi)分泌系統(tǒng)的信號傳遞。類固醇激素類固醇激素如皮質(zhì)醇和性激素，通過與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合，影響基因表達(dá)和細(xì)胞功能。神經(jīng)信號分子神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)系統(tǒng)中傳遞信號的關(guān)鍵分子，例如多巴胺在調(diào)節(jié)運動和情感中起著重要作用。神經(jīng)遞質(zhì)01神經(jīng)營養(yǎng)因子如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)對神經(jīng)元的生長、存活和分化至關(guān)重要。神經(jīng)營養(yǎng)因子02細(xì)胞表面信號分子細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素和干擾素，是細(xì)胞間通信的重要信號分子，參與免疫反應(yīng)。細(xì)胞因子01生長因子如表皮生長因子(EGF)和成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)，促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化。生長因子02粘附分子如選擇素和整合素，介導(dǎo)細(xì)胞間的粘附作用，對細(xì)胞遷移和組織形成至關(guān)重要。粘附分子03受體蛋白如G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)和酪氨酸激酶受體，是細(xì)胞表面識別信號的關(guān)鍵分子。受體蛋白04信號傳遞的方式03細(xì)胞間直接接觸細(xì)胞黏附分子的作用細(xì)胞黏附分子如整合素和選擇素，介導(dǎo)細(xì)胞間的物理連接，傳遞信號?？p隙連接通訊縫隙連接允許小分子和離子直接在相鄰細(xì)胞間傳遞，協(xié)調(diào)細(xì)胞活動。細(xì)胞間通過化學(xué)物質(zhì)細(xì)胞因子如細(xì)胞激素和生長因子，通過細(xì)胞釋放，影響鄰近細(xì)胞的活動。細(xì)胞因子的釋放內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素，通過血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)生理功能。激素信號的傳遞神經(jīng)細(xì)胞通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)，如乙酰膽堿和多巴胺，實現(xiàn)神經(jīng)信號的傳遞。神經(jīng)遞質(zhì)的作用細(xì)胞內(nèi)信號傳遞途徑細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）激活后，通過G蛋白介導(dǎo)信號傳遞至細(xì)胞內(nèi)。G蛋白偶聯(lián)受體途徑特定信號分子與離子通道型受體結(jié)合，導(dǎo)致離子通道開放，改變細(xì)胞內(nèi)離子濃度，傳遞信號。離子通道途徑生長因子等信號分子與細(xì)胞表面受體結(jié)合后，激活酪氨酸激酶，啟動下游信號級聯(lián)反應(yīng)。酪氨酸激酶途徑脂溶性信號分子穿過細(xì)胞膜，與細(xì)胞核內(nèi)的受體結(jié)合，直接調(diào)節(jié)基因表達(dá)，實現(xiàn)信號傳遞。核受體途徑01020304信號傳遞的機(jī)制04信號分子的識別受體蛋白的特異性結(jié)合細(xì)胞表面的受體蛋白能夠特異性地識別并結(jié)合特定的信號分子，啟動信號傳遞。信號分子的濃度梯度信號分子在細(xì)胞間的濃度梯度是其被識別和傳遞的關(guān)鍵因素，影響信號強(qiáng)度和范圍。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）激活后，通過G蛋白介導(dǎo)信號傳遞至細(xì)胞內(nèi)部。G蛋白偶聯(lián)受體途徑01生長因子等信號分子與細(xì)胞表面的酪氨酸激酶受體結(jié)合，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)。酪氨酸激酶途徑02離子通道受體在信號分子作用下開放，導(dǎo)致離子流入或流出細(xì)胞，改變細(xì)胞膜電位。離子通道途徑03細(xì)胞內(nèi)信號分子如cAMP、鈣離子等，通過激活下游蛋白激酶，傳遞信號至細(xì)胞核。細(xì)胞內(nèi)信號分子途徑04信號放大機(jī)制級聯(lián)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)信號分子激活后，可引發(fā)一系列酶促反應(yīng)，逐級放大信號，如G蛋白信號通路。受體聚合多個信號分子同時作用于同一受體，導(dǎo)致受體聚合，增強(qiáng)信號傳遞效率，如免疫細(xì)胞表面受體。正反饋循環(huán)信號傳遞過程中，某些下游效應(yīng)可進(jìn)一步激活上游信號分子，形成正反饋，放大信號，如細(xì)胞分裂過程中的信號傳導(dǎo)。信號終止機(jī)制細(xì)胞表面的受體在長時間或高濃度信號分子作用下會減少，降低信號響應(yīng)。受體脫敏信號分子在完成傳遞后會被特定酶分解，從而終止信號傳遞。信號分子降解信號通路中存在負(fù)反饋機(jī)制，通過產(chǎn)生抑制性分子來調(diào)節(jié)信號強(qiáng)度，實現(xiàn)信號終止。信號通路負(fù)反饋細(xì)胞通過內(nèi)吞作用將激活的受體從細(xì)胞表面移除，減少信號分子的結(jié)合位點，終止信號。受體內(nèi)吞信號傳遞在細(xì)胞功能中的作用05細(xì)胞生長與分化信號傳遞通過調(diào)控細(xì)胞周期蛋白，控制細(xì)胞分裂和生長，如CDKs和cyclins的相互作用。細(xì)胞周期調(diào)控特定信號分子如生長因子和激素，通過信號傳遞途徑指導(dǎo)細(xì)胞分化，形成不同類型的細(xì)胞。細(xì)胞分化指令細(xì)胞代謝調(diào)控胰島素通過激活細(xì)胞表面受體，促進(jìn)葡萄糖的攝取和利用，調(diào)節(jié)血糖水平。胰島素信號通路AMPK作為細(xì)胞能量感應(yīng)器，通過感知細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP比例變化，調(diào)節(jié)代謝活動。AMPK能量感應(yīng)mTOR信號途徑響應(yīng)營養(yǎng)和生長因子信號，控制蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞生長。mTOR信號途