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第十五章 细胞信息转导 Cell Communication and Signal Transduction 细胞通讯（cell communication）是体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将器转变为细胞功能变化的过程。 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）。 细胞信号转导概述 Introduction of cell signaling 发展史 细胞信息转导的产生 外界环境变化时： 单细胞生物 ——直接作出反应； 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。 化学信号通讯（chemical signaling）的建立是生物为适应环境而不断变异、进化的结果。 第一节 细胞外信号及受体 Extra cellular signal Receptor 一、细胞外化学信号 细胞外化学信号是在细胞产生的，能调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，又称作第一信使。 基于不同的标准，可将细胞外化学信号进行分类。 （一）按化学本质分类： 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等）； 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等）； 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）； 脂酸衍生物（如前列腺素）； 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等。 （二）按进入细胞的方式分类： 常见的可溶性和膜结合型化学信号 可溶性化学信号：类固醇类激素、甲状腺素、维生素D3、气体及脂类衍生物。 膜结合型化学信号：大部分的蛋白质、肽类及氨基酸衍生物类激素（甲状腺素除外）。 （三）按作用距离分类： 内分泌（endocrine）信号； 旁分泌（paracrine）信号； 神经递质（neurotransmitter）； 有些旁分泌信号还作用于发出信号的细胞自身，称为自分泌（autocrine）。 接触通讯（contact communication）。 1. 内分泌信号 例如：胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等 特点： 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； 通过血液循环到达靶细胞 ； 大多数作用时间较长。 2. 旁分泌信号 例如：生长因子、前列腺素等 特点： 由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞； 一般作用时间较短。 3. 神经递质 例如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等 特点： 由神经元细胞分泌； 通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。 4. 细胞间的接触通讯 细胞表面分子作为细胞的“触角”，与相邻细胞的膜表面分子特异性的识别和相互作用，到达功能上的相互协调，称为膜表面分子接触通讯 例如：T淋巴细胞与B淋巴细胞表面分子的相互作用等 二、受体 受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的成分，其化学本质是蛋白质，个别糖脂也具有受体作用。 能够与受体特异性结合的分子称为配体（ligand）。 受体与配体结合的特点 高度专一性 高度亲和力 可饱和性 可逆性 特定的作用模式 （一） 细胞内受体 位于细胞浆和细胞核中的受体，全部为DNA结合蛋白。 胞内受体通常为转录因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。 能与胞内受体结合的信息物质有类固醇激素、甲状腺素、维生素D3和维甲酸等。 细胞内受体结构 高度可变区:位于N端，具有转录激活功能 DNA结合区:位于中部，含有锌指结构 铰链区:含有核定位信号 激素结合区:位于C端，结合配体或热休克蛋白，含有核定位信号，使受体二聚化，激活转录 （二）离子通道型膜受体 （三） 七跨膜受体 该型受体由七个跨膜α-螺旋组成又称蛇型受体。G蛋白与受体的胞内第2、3个环结合，可以感受膜外的信号，传递细胞外信息，因此又称G蛋白偶联型受体（GPCR）。 七跨膜受体结构的特点 受体的N端可有不同的糖基化。 胞内的第二和第三个环能与G-蛋白相偶联 。 受体内有一些高度保守的半胱氨酸（Cys）残基，对维持受体的结构起到关键作用。 受体的C-末端和胞内第三环含有多个Thr和Ser残基可被磷酸化，与抑制蛋白——β-视紫红质抑制蛋白（arrestin）结合 ，使受体不能再活化G蛋白而失活。 （四） 单跨膜受体 第二节 细胞内信号转导相关分子 intracellular signal molecules 细胞内信号转导相关分子 第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传递细胞调控信号的化学物质。是一些蛋白质分子和小分子活性物质，其中蛋白质分子称为信号转导分子（signal transducer），小分子物质亦被称为第二信使。 包括：G蛋白、第二信使、蛋白激酶/蛋白磷酸酶等。 细胞转导信号