生物竞赛细胞信号转导.docx

PAGE \* MERGEFORMAT15 专题七：细胞信号转导 一、概述 （一）细胞通讯的方式 ①细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯； ②细胞间接触性依赖的通讯； ③动物细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通，植物细胞间形成胞间连丝，通过交换小分子来实现代谢耦联或电耦联。 通过胞外信号介导的细胞通讯主要涉及以下步骤： ①产生并释放信号分子；②运送信号分子之靶细胞；③信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受体激活；④活化受体启动胞内一种或多种信号转导途径；⑤引发细胞功能改变；⑥信号的解除并导致细胞反应终止。 （二）信号分子与受体 1.信号分子 细胞的信号分子是细胞的信息载体，包括化学信号、物理信号等。 亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素… 亲水性信号分子：神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数激素… 气体性信号分子：一氧化氮（ NO ）… 细胞间信号分子影响细胞功能的途径 种类信号分子受体引起细胞内的变化神经递质乙酰胆碱、谷氨酸、? –氨基丁酸质膜受体影响离子通道关闭生长因子类胰岛素样生长因 -1、表皮生长因子、 血小板衍生生长因子质膜受体引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化和去磷酸化，改变细胞的代谢和基因表达激素蛋白质、多肽及氨基酸衍生物类激素质膜受体同上类固醇激素、甲状腺素胞内受体调节转录维生素维生素A、维生素D胞内受体同上2.受体 受体是一种能够识别和选择结合某种配体（信号分子），并能引起细胞功能变化的生物大分子。绝大多数受体是糖蛋白，少数是糖脂。 一般有两个区域：配体结合区和效应区。 受体特点：能识别配体并与之特异性结合；能启动级联反应，将信号扩大，将信号转至效应器。 分为两类： （1）细胞内受体：位于细胞核和胞质溶胶，主要识别能够穿过细胞质膜的小的脂溶性的信号分子。 （2）细胞表面受体：位于细胞质膜上，主要与大的信号分子或小的亲水性信号分子作用。这种受体共分为三类：离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶联受体。 3.第二信使与分子开关 20世纪50年代，E.W.Sutherland在研究肝组织中糖原是如何分解时发现了cAMP。其后提出激素作用的第二信使学说，1971年获诺贝尔生理和医学奖。 第一信使：细胞外信号分子。 第二信使：第一信使与受体作用后在细胞内最早产生的信号分子。 目前公认的第二信使包括cAMP、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰基甘油(DAG)、Ca2+等。 功能:启动和协助细胞内信号的逐级放大。 特性：①由第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现；②仅在细胞内起作用；③能启动或调节细胞内稍晚出现的信号应答；④对信号的转导起到逐级放大和终止的作用。 分子开关：对信号转导进行精确调控 通过GTP结合蛋白传递信号 通过磷酸化传递信号 （三）信号转导系统的基本组成和信号蛋白 细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信号分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。  组成从细胞表面到细胞核的信号途径的各类信号蛋白组分 详细见P226： ①转承蛋白 ②信使蛋白 ③接头蛋白 ④放大和转导蛋白 ⑤传感蛋白 ⑥分歧蛋白 ⑦整合蛋白 ⑧潜在基因调控蛋白 （四）信号转导系统的主要特性 细胞信号转导的特点： 特异性、信号转换、逐级放大、信号终止或下调、对信号具有整合作用、细胞的信号转导对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和死亡是必须的。 在信号转导途径中，上游蛋白对下游蛋白活性的改变主要是通过添加或除去磷酸集团进行的。 二、细胞内受体介导的信号转导 （一）细胞内核受体对基因表达的调控 细胞内受体超家族的本质是依赖激素激活的基因调控蛋白，有3个功能结构域： 细胞内受体蛋白作用模型 甾类激素介导的信号通路 类固醇激素诱导的基因活化通常分为两个阶段 初级反应阶段：直接活化少数特殊基因的转录，发生迅速 次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用 （二）NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合 NO的作用机理： 乙酰胆碱→血管内皮细胞→Ca2+浓度升高→一氧化氮合酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶→cGMP→血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降→平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，其作用机理是在体内转化为NO。 由于NO的半衰期很短(5-10秒钟)，所以它只能作用于相邻细胞。 1998年三位美国科学家因对NO??号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。 三、G蛋白偶联受体介导的信号转导 （一）G蛋白偶联受体的结构与激活 G蛋白（GTP结合蛋白）：参与细胞的多种生命活动：细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、微管组装、蛋白质