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1、目目 录录二、信号转导功能二、信号转导功能一、物质跨膜转运功能一、物质跨膜转运功能三、生物电现象三、生物电现象四、肌细胞的收缩四、肌细胞的收缩第二节第二节 细胞的信号转导细胞的信号转导第二节第二节 细胞的信号转导细胞的信号转导信号转导信号转导信号转导信号转导v体内不同种类的细胞受到多种多样的体内不同种类的细胞受到多种多样的体内不同种类的细胞受到多种多样的体内不同种类的细胞受到多种多样的刺激刺激刺激刺激时,时,时,时,能产生相应的能产生相应的能产生相应的能产生相应的反应反应反应反应。 如如如如 腺体分泌腺体分泌腺体分泌腺体分泌 肌肉收缩肌肉收缩肌肉收缩肌肉收缩跨膜信号转导:跨膜信号转导:刺激信号
2、作用于细胞时,不进入细胞、也不直刺激信号作用于细胞时,不进入细胞、也不直刺激信号作用于细胞时,不进入细胞、也不直刺激信号作用于细胞时,不进入细胞、也不直接影响细胞内的过程,而是作用于细胞(核)膜的接影响细胞内的过程,而是作用于细胞(核)膜的接影响细胞内的过程,而是作用于细胞(核)膜的接影响细胞内的过程,而是作用于细胞(核)膜的特殊蛋白质分子(受体),将外界环境变化信息以特殊蛋白质分子(受体),将外界环境变化信息以特殊蛋白质分子(受体),将外界环境变化信息以特殊蛋白质分子(受体),将外界环境变化信息以新的信号形式传到细胞内,再引发一系列反应,调新的信号形式传到细胞内,再引发一系列反应,调新的信号
3、形式传到细胞内,再引发一系列反应,调新的信号形式传到细胞内,再引发一系列反应,调控细胞功能活动。控细胞功能活动。控细胞功能活动。控细胞功能活动。根据受体的类型和功能特性,跨膜信号转导分为根据受体的类型和功能特性,跨膜信号转导分为根据受体的类型和功能特性,跨膜信号转导分为根据受体的类型和功能特性,跨膜信号转导分为: 离子通道型受体介导的信号转导离子通道型受体介导的信号转导离子通道型受体介导的信号转导离子通道型受体介导的信号转导 G G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导 酶联型受体介导的信号转导酶联型受体介导的信号转导酶联型受体
4、介导的信号转导酶联型受体介导的信号转导跨膜信号转导的基本要素跨膜信号转导的基本要素跨膜信号转导的基本要素跨膜信号转导的基本要素: 胞胞胞胞外外外外刺刺刺刺激激激激信信信信号号号号 第第第第一一一一信信信信使使使使 膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白分分分分子子子子 通通通通道道道道或或或或受受受受体体体体 胞胞胞胞内内内内信信信信号号号号 分分分分子子子子 第第第第二二二二信信信信使使使使 效效效效应应应应器器器器肌肉收缩肌肉收缩肌肉收缩肌肉收缩腺体分泌腺体分泌腺体分泌腺体分泌基因表达基因表达基因表达基因表达细胞外刺激信号细胞外刺激信号1. 1. 体外刺激信号体外刺激信号 物理性:光、声、电、温度物理性
5、:光、声、电、温度 化学性:空气、环境中的各种化学物质化学性:空气、环境中的各种化学物质2. 2. 体内刺激信号体内刺激信号 激素、激素、 神经递质、神经递质、 细胞因子、细胞因子、 生长因子、生长因子、 气体分子(气体分子(NONO、COCO、H H2 2S S)等)等受体的特征受体的特征 (1 1)特异性)特异性 (2 2)饱和性)饱和性 (3 3)高亲和力)高亲和力第二信使第二信使 指第一信使(激素、递质、细胞因子等)作用指第一信使(激素、递质、细胞因子等)作用于细胞膜以后产生的细胞内信号分子。于细胞膜以后产生的细胞内信号分子。环环- -磷酸腺苷(磷酸腺苷(cAMPcAMP)环环- -磷
6、酸鸟苷(磷酸鸟苷(cGMPcGMP)三磷酸肌醇(三磷酸肌醇(IPIP3 3)二酰甘油(二酰甘油(DGDG)CaCa2+2+第二信使的发现第二信使的发现此学说来源于此学说来源于6060年代研究肾上腺素对肝细胞糖代谢的实验。年代研究肾上腺素对肝细胞糖代谢的实验。A A实验:实验:肾上腺素肾上腺素 肝糖原磷酸化酶活性肝糖原磷酸化酶活性 肝糖原分解肝糖原分解B B实验:实验:肾上腺素肾上腺素 糖原磷酸化酶活性糖原磷酸化酶活性C C实验:实验:在在B B实验再加入肝细胞匀浆,糖原磷酸化酸被激活;实验再加入肝细胞匀浆,糖原磷酸化酸被激活;D D实验:实验:肾上腺素肾上腺素 细胞膜细胞膜 cAMPcAMP;
7、E E实验:实验:cAMPcAMP单独单独 糖原磷酸化酶活性糖原磷酸化酶活性v1971197119711971年,年,年,年,Sutherland Sutherland Sutherland Sutherland 因发现因发现因发现因发现cGMP,cGMP,cGMP,cGMP,而获得而获得而获得而获得 诺贝尔生理学与医学奖诺贝尔生理学与医学奖诺贝尔生理学与医学奖诺贝尔生理学与医学奖离子通道型受体介导的信号转导离子通道型受体介导的信号转导通道耦联受体的结构特性:通道耦联受体的结构特性:v既是受体,又是通道既是受体,又是通道 能与特异性配体结合能与特异性配体结合 同时介导离子的流动同时介导离子的流
8、动v如如 神经兴奋神经兴奋- -肌肉收缩肌肉收缩 ACh ACh受体(受体(N N)Na+离子通道类型:离子通道类型:离子通道类型:离子通道类型: 化学化学化学化学 电压电压电压电压 机械机械机械机械G G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导v最大的膜表面受体家族,已有最大的膜表面受体家族,已有300300多种被克隆多种被克隆 如如 肾上腺素能肾上腺素能、受体受体 5-HT 5-HT受体受体 促甲状腺激素释放激素受体促甲状腺激素释放激素受体vG G蛋白的结合部位在蛋白的结合部位在胞浆侧胞浆侧v作用作用:与配体结合后激活与配体结合后激活G G蛋白蛋白G G蛋白的结构蛋白的结构vv
9、由由由由、三个亚单位组成三个亚单位组成三个亚单位组成三个亚单位组成vv催化作用,有鸟苷酸结合位点和催化作用,有鸟苷酸结合位点和催化作用,有鸟苷酸结合位点和催化作用,有鸟苷酸结合位点和GTPGTPGTPGTP酶活性酶活性酶活性酶活性G G G G蛋白的激活过程蛋白的激活过程蛋白的激活过程蛋白的激活过程G G G G蛋白效应器蛋白效应器蛋白效应器蛋白效应器v作用:作用: 生成第二信使生成第二信使v分类:分类: 膜上的酶:膜上的酶: 腺苷酸环化酶(腺苷酸环化酶(ACAC) 磷脂酶磷脂酶C C(PLCPLC) 磷酸酶磷酸酶A A2 2 (PLAPLA2 2 ) 磷酸二酯酶(磷酸二酯酶(PDEPDE)
10、调控离子通道调控离子通道:直接:直接/ /间接(通过第二信使)间接(通过第二信使)蛋白激酶蛋白激酶:能催化蛋白质磷酸化的酶系统,能催化蛋白质磷酸化的酶系统,与与磷酸酶磷酸酶作用相反作用相反丝丝/ /苏氨酸蛋白激酶(占绝大多数)苏氨酸蛋白激酶(占绝大多数)酪氨酸蛋白激酶(少数)酪氨酸蛋白激酶(少数)依赖依赖cAMPcAMP的蛋白激酶又称蛋白激酶的蛋白激酶又称蛋白激酶A A(PKAPKA)依赖依赖CaCa2+2+的蛋白激酶又称蛋白激酶的蛋白激酶又称蛋白激酶C C (PKCPKC)蛋白质磷酸化的作用蛋白质磷酸化的作用蛋白质磷酸化的作用蛋白质磷酸化的作用: 使酶活性改变使酶活性改变代谢改变代谢改变 通
11、道开放通道开放膜电位改变膜电位改变兴奋性改变兴奋性改变 收缩蛋白收缩或舒张收缩蛋白收缩或舒张 转录因子活性改变转录因子活性改变受体受体受体受体-G-G-G-G蛋白蛋白蛋白蛋白-AC-AC-AC-AC途径途径途径途径GsACGsACGsACGsACGiACGiACGiACGiAC肝糖原分解肝糖原分解心肌收缩心肌收缩胃酸分泌胃酸分泌海马锥体神经元放电海马锥体神经元放电受体受体受体受体-G-G-G-G蛋白蛋白蛋白蛋白-PLC-PLC-PLC-PLC途径途径途径途径pH值值Ca2+稳态稳态酶联型受体介导的信号转导酶联型受体介导的信号转导酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体鸟苷酸环化
12、酶受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体,受体本身具有酶活性受体本身具有酶活性生长因子与酪氨酸激酶受体结合生长因子与酪氨酸激酶受体结合受体自身的酪氨酸残基磷受体自身的酪氨酸残基磷酸化酸化激活激活Ras-Ras-丝裂原激活的蛋白激酶(丝裂原激活的蛋白激酶(MAPKMAPK)信号通)信号通路路蛋白激酶及核转录因子蛋白激酶及核转录因子影响细胞生长、增殖影响细胞生长、增殖 如如 生长激素生长激素 白细胞介素白细胞介素 促红细胞生成素促红细胞生成素酪氨酸激酶受体介导的信号转导酪氨酸激酶受体介导的信号转导特征:特征:特征:特征:简单快捷
13、,不需要简单快捷,不需要G G蛋白和第二信使参与蛋白和第二信使参与受体的配体是生长因子和细胞因子受体的配体是生长因子和细胞因子产生的生物效应主要是基因转录调节产生的生物效应主要是基因转录调节鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体ViagraViagra的作用的作用MAPKMAPK信号通路信号通路核受体:存在胞浆或核内核受体:存在胞浆或核内分类:分类:分类:分类:v类固醇激素受体类固醇激素受体v甲状腺激素受体家族甲状腺激素受体家族v维生素维生素D受体家族受体家族v维甲酸受体家族维甲酸受体家族状态:状态:状态:状态:v活化状态活化状态v非活化状态非活化状态信号网络信号网络信号网络信号网络- - - -交互对话交互对话交互对话交互对话 各条信号转导途径相互之间存在复杂联系各条信号转导途径相互之间存在复杂联系如如 胞浆胞浆cAMPcAMP和和CaCa2 2可相互影响可相互影响: Ca Ca2+2+浓度可调节浓度可调节ACAC活性,活性, cAMP-PKA cAMP-PKA又可使又可使CaCa2+2+通道和通道和CaCa2+2+泵磷酸化泵磷酸化