细胞生物学--细胞信号转导与信号传递系统.ppt

第十三章 细胞信号转导与信号传递系统 信号细胞(signaling cell)：能产生信号分子的细胞. 靶细胞(target cell)：受到信号分子的作用发生反应的细胞. 信号转导(signal transduction)：靶细胞依靠受体识别专一的细胞外信号分子，并把细胞外信号转变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。 细胞内的信号分子经连锁级联反应，进行细胞内信号传递，引起细胞发生反应。 靶细胞的受体蛋白多种多样: 存在于质膜上，识别的分子是亲水性的； 存在于胞质溶质中，识别的分子是疏水性的。 受体蛋白分别与不同的信号分子发生结合各具有专一性。 第一节 信号细胞与靶细胞 一、信号分子与信号细胞 信号细胞通过外排分泌和穿膜扩散释放出信号分子。有的信号分子可对远距离的靶细胞发生作用；有的信号分子在释放后仍结合在信号细胞表面，只能影响与之接触的细胞，甚至信号细胞本身。 信号分子分类： 1、旁分泌信号：信号分子扩散不太远，只能影响周围近邻细胞 2、突触信号：神经末梢与神经元或肌肉细胞之间的连接称突触，神经末梢分泌神经递质，作用于突触后靶细胞，传递信号。 二、靶细胞 （一）靶细胞反应的特征 1、专一性地识别信号 细胞按发育编程，在不同的分化阶段分别对专一的信号分子识别。 2、反应的差异性 一种信号分子对不同的靶细胞常有不同的效应。这是由于1）细胞表面受体组合不同，2）细胞内的装置对接收的信息在细胞内进行不同的整合和译解。 （二）靶细胞中的受体种类 1、细胞内受体：存在于细胞质基质或核中，如脂溶性信号分子的受体。 （类固醇、维生素D） 2、细胞表面受体：为跨膜整合蛋白，亲水性信号分子的受体。（神经递质、蛋白质激素、蛋白质生长因子） 细胞表面受体根据传导机制不同分三类： （1）离子通道关联受体 受体是多次穿膜的蛋白质，与电兴奋细胞之间突触信号快速传递有关。受体与神经递质结合后构象发生改变，通道瞬时打开或关闭，改变了质膜的离子透性，使突触后细胞发生兴奋。 第二节?细胞内信号传递的基本 原理 一、细胞内信号传递的级联反应 信号传递级联反应的概念：p382 1、构成信号传递级联反应链的蛋白种类： （1）可被蛋白激酶磷酸化的蛋白； （2）在信号诱导下同GTP结合的蛋白 蛋白激酶在信号转导中的主要作用有两个方面： 其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有活性； 其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。 二、细胞对细胞外的信号有不同的 反应速率 1、快速反应：通过磷酸化级联反应链进行，不涉及基因表达。 2、慢速反应：涉及基因表达的调节。 激素—受体—G蛋白—AC(adenylate cyclase,AC)—cAMP—蛋白激酶A—基因调节蛋白—基因表达。 第三节 G蛋白关联受体与G蛋白 一、G蛋白的结构和活性变化 1、G蛋白的结构 αβγ三个亚基组成，不受刺激无活性。 配体+受体 受体激活 G蛋白+受体 G蛋白激活 G蛋白 α+GTP 3、G蛋白激活靶蛋白的作用机制： G蛋白α亚基具有GTP酶活性，α亚基与其靶蛋白相互作用后，几秒钟后把GTP水解成了GDP，α亚基便与βγ复合物重新结合成无活性的G蛋白。 4、信号转导中G蛋白活性变化过程： （1）受体激活；（2）G蛋白激活； （3）G蛋白复原失活。 5、刺激性G蛋白和抑制性G蛋白（Gs和Gi） G蛋白激活后有激活酶蛋白的能力——刺激性G蛋白； 活化后对腺苷酸环化酶有抑制作用的G蛋白——抑制性G蛋白。 二者α亚基不同。 二、 G蛋白在信号转导中的功能 （一）调节离子通道，如钾离子通道 乙酰胆碱+G蛋白关联受体 G蛋白分解成α亚基、βγ复合物 βγ复合物+ K+通道蛋白 K+进入细胞 α亚基（GDP）与βγ复合物重新结合成无活性的G蛋白  （二）激活AC 腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase）：是分子量为150KD的糖蛋白，跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP 。 许多细胞外信号分子主要通过改变AC的活性来调控cAMP的含量水平。P387 （三）激活磷脂酶C 三、细胞内信号传递与第二信使 （一）cAMP信号传递途径 1．细胞内cAMP浓度升高