2生理学细胞转导.pptVIP

第二节 细胞的信号转导 多细胞生物体为适应内、外环境变化所进行的任何一种生命活动，都需要许多细胞的相互协调和相互配合，这就要求在不同细胞之间建立起信号交流机制，而信号转导（signal transduction）就是细胞实现彼此之间信息交流和功能协调的手段，也是细胞最基本和最重要的功能之一。 信号转导的本质是：细胞受到来自于其周围环境的不同理、化刺激（信号）之后，通过质膜上和胞浆内某些特定蛋白的介导，从而触发了细胞内一系列生物化学级联反应或生物电反应的过程。 信号转导的最终结果是：引起细胞的代谢、功能、生长、分化、形态结构或生存状态等方面改变，从而适应了机体内、外环境的变化。 信号转导是一个复杂的过程：涉及细胞外各种理、化和机械的信号（如神经递质、激素、电、光、压力、牵张）、细胞的信号接受装置（如受体）、细胞内的信号分子（如cAMP）和转导途径（如受体-G蛋白-AC途径） ，以及细胞内反应系统（如各种效应蛋白和靶基因）等多个环节。 * 疏水性： 类固醇激素 电 光 压力 机械牵张 细胞外 细胞内 细胞膜 离子通道受体 G蛋白耦联受体 酶联受体 亲水性： 神经递质 神经调质 激素 细胞因子 胞内受体 信号转导机制 激素-胞内受体复合物生成并进入细胞核、基因转录激活或抑制 信号分子生成、生物化学级联反应、蛋白质磷酸化 胞浆内激酶激活、蛋白质磷酸化 离子通道开放或关闭、离子跨膜流动 化学信号 物理和机械信号 生物学效应 细胞代谢变化 细胞功能变化 细胞生长、分化变化 细胞结构变化 细胞的信号转导概观 ) * 离子通道型受体是一种同时具有受体和离子通道功能的蛋白分子，属于化学门控通道。由于它们接受的化学信号绝大多数是神经递质，也称递质门控通道（transmitter-gated ion channel）；又由于激活后可引起离子的跨膜流动，所以又称为促离子型受体（iontropic receptor）。 一、离子通道型受体介导的信号转导 这类受体与神经递质结合后，引起突触后膜离子通道的快速开放和离子的跨膜流动，导致突触后神经元或效应器细胞膜电位和兴奋性的改变，从而实现神经信号快速的跨膜转导。 离子通道型受体介导信号转导的特点是信号转导路径简单、速度快，从递质结合至产生电效应的时间仅0.5 ms左右，这与神经电信号的快速传导是相适应的。 离子通道型受体 * 骨骼肌终板膜上的ACh受体是一种离子通道型受体，它被脊髓?运动神经元末梢释放的ACh激活后，引起Na+和K+的跨膜流动，使膜两侧离子浓度和电位发生变化（终板电位），并进一步引发骨骼肌细胞的兴奋和收缩。 * 电压门控通道和机械门控通道虽然不称为受体，但它们实际上是接受电信号和机械信号的“受体”，通过通道的开放、关闭和离子跨膜流动把信号转导到细胞内部，即这两种通道不仅是离子的跨膜转运的通路，也在实现各种电信号和机械信号的跨膜转导中起着重要作用。 心肌细胞T管膜上的L型钙通道是一种电压门控通道。动作电位发生时，T管膜的去极化可激活这种钙通道，它的开放不仅引起Ca2+内流，而内流的Ca2+又作为细胞内信号，进一步激活肌质网的钙释放通道，引起胞质Ca2+浓度的升高（钙触发钙释放）和肌细胞的收缩，从而实现动作电位（电信号）的信号转导。 * 二、G蛋白耦联受体介导的信号转导 G蛋白耦联受体介导的信号转导是由一系列信号蛋白相继作用完成的，这些信号蛋白包括：G蛋白耦联受体、G蛋白、G蛋白效应器、第二信使、蛋白激酶等。 （一）主要的信号蛋白 1、G蛋白耦联受体 G蛋白耦联受体分布于所有的真核细胞，种类繁多，构成细胞膜上最大的受体分子超家族；由于其激活后可引起细胞内一系列生物化学反应，故也称促代谢型受体（metabotropic receptor）。 能与受体发生特异性结合的活性物质称为配体（ligand）。G蛋白耦联受体的配体包括：① 神经递质（乙酰胆碱、谷氨酸、?-氨基丁酸、肾上腺素、去甲肾上腺素、组胺、5-羟色胺等），② 多肽和蛋白类激素（缓激肽、促甲状腺激素、黄体生成素、甲状旁腺激素等），③ 其他物质（光子、气味物质、味觉等）。 * 所有的G蛋白耦联受体分子都由一条包含了7次跨膜α螺旋的肽链构成，故也称7次跨膜受体（7-transmembrane receptor）；受体的N端在胞外，C端在胞质侧；受体蛋白的胞外侧有配体结合部位，膜内胞质侧有G蛋白结合部位。当与配体结合后，受体分子发生构象变化，引起对G蛋白的结合和激活。 G蛋白耦联受体的分子结构 受体与G蛋白的结合和G蛋白激活 * 2、G蛋白 鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein），简称G蛋白（G protein），是耦联膜受体与下