第二十六章 信号转导.pdf

第二十六章 信号传导 质膜使细胞与其外环境隔离开来，仅允许脂溶性小分子通过，比如内固醇类激(Steroid hormone)素能通过 膜进入细胞 内。但不允许水溶性的物 ，如离子、小的无机分子、 多肽或蛋白 自由通过 膜。亲水性物 跨膜依赖于细胞外侧与 膜蛋白 成分之间的反 应，这谢胞外分子通常称为配体(Ligand)， 而与其结合的 膜蛋白 称为受体(Receptor) 。 细胞对外部刺激分子的应答可分为两个基本类型，如图26.1 所示： 物 -分子或大分子——实际上由脂质双分子层 胞外转移到胞内。 外界信号的传导是通过改变质膜蛋白质的性质激活其胞质结构域(Cytosolic domain)。 物理性转移的物 离子到小分子，如糖类，一直到大分子如蛋白质。主要有三条由 质膜蛋白 控制的运输路线，如图26.2 所示。 图 26.1 纵览：外界信息或通过配体的移动传到 图26.2 不同大小的信号递 进入细胞的途径有 胞内，或通过信号传达到胞内。 三种：离子通道；受体介导的配体转运；受体 本身进入细胞。 通道(Channel)控制离子的运输：细胞中存在钾、钠、钙离子等不同离子通道。通过应答 适当信号关闭和启开通道， 而决定细胞内的离子水平(这是神经系统细胞的一个非常重要 的特点) 。 另一种转运小分子的方式是通过受体本身将分子 膜的一侧运输到另一侧。运输体 (Transportor)对糖类等重要小分子进行运输。目标分子在 膜外侧与受体结合，然后在内 膜侧释放出来。 配体结合可能激活内吞(Endocytosis)过程，在此过程中，配体-受体复合体一起通过内吞进 细胞内。最后，配体和受体分开，受体回到细胞外表面准备下一循环或会被分解 。如同 二十五章描述的那样，内吞作用是通过外被膜泡 膜的一侧运输至另一侧实现的。 1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 信号传导涉及到细胞外配体与跨膜蛋白 之间的相互作用。跨膜蛋白 在膜内和膜外 都有结构域。配体结合使受体 非活性状态变成活性状态。这种相互作用的基本原理是受 体在胞外结构域与配体的结合改变了胞质结构域的活性。通过此过程将信号有效地传导过 膜，这个过程称为信号传导(Signal transduction) 。信号传导提供了一种放大(Amplification) 原始信号的有效方法。 信号传导的基本原理在于受体的活性形式能够激发细胞内酶的活性。这种内移胞 信 号比胞外的原始信号(如配体)要强很多，能直接活化一系列蛋白质或者伴随着细胞内小分 子数量的增加。对胞外信号的传导应答而产生的分子称为第二信使(Second messenger) 。与 之相对的是第一信使(First messenger)，即细胞外的配体。 两种主要的信号传导方式如图26.3 所示。 受体胞内结构域具有蛋白质激酶(Protein kinase)活性。当配体结合到受体胞外结构域上时， 激酶活性就被激活，磷酸化自己的胞质结构域。这种自动磷酸化(Autophosphorylation)使受 体能够结合并活化靶蛋白质。活化的靶蛋白 又与细胞内其它底物发生反应。最普遍的激 酶受体是酪氨酸激酶(Tyrosine kinase)，但是也有一些丝氨酸/色氨酸激酶受体。 受体能与内膜表面相连的G 蛋白相互作用。G 蛋白的名字是由于它们能与鸟苷酸结合而 来。G 蛋白的非活性形式是与GDP 结合的三亚基复合物。由于配体的结合，作用于G 蛋 白的受体会使GDP 被GTP 代替，并且使G 蛋白9 解聚成带有GTP 的一个单独亚基和其 余两个亚