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第 五 章 细胞信号转导基础 第一节 细胞信号转导概述 学习要求 掌握：受体的分类及特性，信号转导级联反应系统的构成和基本过程 熟悉：第二信使及细胞内信号转导分子的特性及分类 细胞信号转导（signal transduction）。 细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程称为信号转导（signal transduction）。 外源信息（细胞外的信号分子）： 化学通讯的方式 自分泌 旁分泌 内分泌 化学突触传递神经递质 细胞表面分子也是重要的细胞外信号 细胞通过细胞膜表面的蛋白质、糖蛋白、蛋白聚糖与相邻细胞的膜表面分子特异性地识别和相互作用。 属于这一类通讯的有：相邻细胞间粘附因子的相互作用、T淋巴细胞与B淋巴细胞表面分子的相互作用等。 受体（receptor） 是一类存在于靶细胞膜上或细胞内可识别并结合外源信号分子（配体），进而引起靶细胞内产生相应的生物效应的分子。其化学本质是蛋白质，个别为糖脂 。 受体的作用： 　一是识别外源信号分子，即配体（ligand）； 　二是转换配体信号，使之成为细胞内分子可识别的信号，并传递至其他分子引起细胞应答。 可逆性 受体的分类 受体按照其在细胞内的位置分为： 膜受体（membrane receptor） 离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体 一、离子通道型膜受体是化学信号与电信号转换器 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，它们的开放或关闭直接受化学配体的控制，被称为配体-门控受体通道（ligand-gated receptor channel）。 配体主要为神经递质。 离子通道型受体可以是阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体；也可以是阴离子通道，如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受体。 离子通道受体信号转导的最终作用是导致了细胞膜电位改变，即通过将化学信号转变成为电信号而影响细胞功能的。 二、G蛋白偶联受体 G蛋白偶联受体（GPCR）得名于这类受体的细胞内部分总是与异源三聚体G蛋白结合，受体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白。 GPCR是七次跨膜受体（serpentine receptor） （一）G蛋白的活化启动信号转导 信号转导途径的基本模式 ： G蛋白循环 胞内受体 (intracellular receptor) 也称核受体（nuclear receptor, NR) 常为单体蛋白，多为反式作用因子。 结合脂溶性分子。 信号转导分子（signal transducer） 细胞内传递特定调控信号的化学物质。 第二信使的概念 第一信使：细胞外的亲水性信号分子，不能直接进入细胞内，只能与靶细胞的膜受体结合。 第二信使（second messenger)：在细胞内产生的小分子，其浓度变化应答于胞外信号与细胞表面受体的结合，并在细胞信号转导中行使功能。 第二信使的分类 环核苷酸：环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP） 脂类衍生物：二酰甘油（DG）、1, 4, 5-三磷酸肌醇（IP3）等 无机物：Ca2+、NO、CO和H2S 第二信使的特点 在完整细胞中，该分子的浓度或分布在外源信号的作用下发生迅速改变。 该分子类似物可模拟外源信号的作用。 阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应。 作为变构效应剂作用于细胞内相应的靶分子。 不应位于能量代谢途径的中心。 cAMP的发现 1957年，E. Sutherland在研究肾上腺素促进肝糖原分解的机制时发现，这些激素的作用依赖于细胞产生一种小分子化合物环腺苷酸（cyclic AMP，cAMP），从而提出了cAMP是激素在细胞内的第二信使这一著名的激素信号跨膜传递学说。 信号转导蛋白及分子开关 1. 核苷酸环化酶和磷酸二酯酶。 2. 蛋白激酶/蛋白磷酸酶。 3. G蛋白的GTP/GDP结合状态决定信号通路的开关。 4. 衔接蛋白和支架蛋白。 信号转导蛋白每经历一次“活化-失活”交换，就传 导一次信号。具有这种特征的信号转导蛋白就叫 做“分子开关”。 2. 蛋白激酶和蛋白磷酸酶 催化蛋白质的可逆性磷酸化修饰 通过磷酸化，改变蛋白质构象，调节其活性。 通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。 蛋白激酶的分类 1992年诺贝尔奖——蛋白质可逆磷酸化调节机制 3. G蛋白 1994年诺贝尔生理学和医学奖学金——G蛋白在信号转导中的作用 1977年发现G蛋白。 1981年提纯第一个G蛋白。 4. 衔接和支架蛋白（自学） 衔接蛋白也称接头蛋白，连接上游和下游信号转导分子。 结构基础是含有蛋白质相互作用结构域。 功能是募集和组织信号转导复合物。 常见结构域：SH2、SH3、PH、PTB 第二节 信号转导主要途径 信号转导的主要途径 G蛋白偶联受体信号转导途径 酶偶联受体信号转导途径 依赖