第三章細胞概述

1、第 十 三 章細 胞 信 號 轉 導,細胞通訊：(cell communication)：一個細胞發(fā)出的信息通過介質傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應反應的過程。,細胞通訊的三種方式及其反應,1、信號分子；2、細胞表面分子粘著或連接；3細胞外基質,一、概 論,信號分子介導的細胞通訊,由細胞分泌的各種能夠調節(jié)機體功能的生理活性物質是一類重要的信號分子，它們通過與細胞膜上或胞內受體(recetpor)特異性結合，將信號轉換后傳給相應的細胞內反

2、應系統(tǒng)，使細胞對外界信號做出適當?shù)姆磻?信號轉導(signal transduction),信號傳導強調信號的產(chǎn)生、分泌與傳送,即信號分子從合成的細胞中釋放出來,然后進行傳遞信號轉導強調信號的接收與接收后信號轉換的方式(途徑)和結果, 包括配體與受體結合、第二信使的產(chǎn)生及其后的級聯(lián)反應等, 即信號的識別、轉移與轉換。,信號轉導(signal transduction)與信號傳導(cell signalling),第十三章 細胞信

3、號轉導,第一節(jié) 信號以及細胞傳遞信號的要素第二節(jié)　信號轉導系統(tǒng)的特征(略)第三節(jié)　信號轉導與醫(yī)學的關系(自學),第一節(jié) 信號及細胞傳遞信號的要素,作用于細胞的信號構成信號轉導系統(tǒng)的要素　受體　G蛋白　細胞內第二信使　蛋白質激酶,一、作用于細胞的信號,,包括物理、化學及生物信號最廣泛的為化學信號，分為：1、內分泌系統(tǒng)的激素(endocrine)特點：低濃度、長時效、全身性2、神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質突觸、突觸受體3

4、、旁分泌(paracrine)系統(tǒng)或自分泌(autocrine)系統(tǒng)的生長因子或細胞因子,三類信號分子及其信號傳導方式,信號分子舉例,二、構成信號系統(tǒng)的要素,,信號轉導途徑包括：將外部信號轉換成內部信號途徑；內部信號經(jīng)一定途徑(有多種信號途徑綜合形成網(wǎng)絡并可級聯(lián)放大)引起應答。包括受體、G蛋白、細胞內第二信使、蛋白質激酶等,兩類信號轉導途徑：1、通過G蛋白2、受體具有酶活性,第二信使的產(chǎn)生與作用,蛋白激酶和蛋白質磷酸酶構成的細胞內

5、信號途徑：蛋白質磷酸化與去磷酸化為基本途徑,,細胞對外部信號的應答是信號的不同組合產(chǎn)生的綜合性反應,,細胞內信號的級聯(lián)放大作用,,二、構成信號系統(tǒng)的要素,,1、受體(receptor) 一類存在于細胞膜或細胞內的特殊蛋白質，能特異性識別細胞外生物活性物質并與之結合，激活細胞內一系列的生物化學反應，進而使細胞對外界刺激產(chǎn)生相應的效應。 與受體結合的生物活性物質統(tǒng)稱為配體(ligand)。受體分為：膜受體與細胞內受體,,

6、膜受體與細胞內受體,三種類型的膜受體(細胞表面受體),,離子通道關聯(lián)受體,,G蛋白關聯(lián)受體,,無酪氨酸激酶活性的酶聯(lián)受體,,有細胞內催化結構域的酶聯(lián)受體,,細胞內受體,,,受體作用的特點A 受體分子的立體構型決定受體的特異性B 配體具備高度親和力C 受體被配體完全結合后呈現(xiàn)可飽和性 D 受體與配體的結合及解離在可逆的動態(tài)平衡中E 調節(jié)性基于受體的磷酸化與非磷酸,,膜受體與細胞識別概念：細胞識別指細胞對同種或異種細胞、同源

7、或異源細胞以及對自己和異己物質分子的認識和鑒別。某些細胞識別現(xiàn)象：1907年H.V.Wilson紅色、黃色海綿實驗；巨噬細胞、中性粒細胞吞噬病菌；受精過程精卵識別。機制：膜糖蛋白、凝集素,應用抗體研究細胞識別,海綿細胞聚集的機制,中性粒細胞表面糖蛋白與細胞識別,,細胞識別的幾種方式,2 、G蛋白,,全稱鳥苷酸結合蛋白(guanine nucleotide-binding protein)特點：① 由a、b、g亞基組成的異聚體；②具有

8、GTP酶(GTPase)的活性，能結合GTP或GDP；③ 其本身的構象改變可活化效應蛋白。分類：刺激性G蛋白Gs、抑制性G蛋白Gi,Alfred G. Gilman,Martin Rodbell,1994 年醫(yī)學和生理學諾貝爾獎獲得者,G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)(膜結合機器) ：表面受體(七次跨膜)、G蛋白和效應物,受體、G蛋白、效應蛋白和細胞效應,,G蛋白作用機制,G蛋白作用機制,某些G蛋白的功能效應物 G蛋白 作

9、用腺苷酸環(huán)化酶 Gs 激活酶活性 Gi 抑制酶活性K+離子通道 Gi 打開離子通道磷脂酶C Gp 激活酶活性cGMP磷酸二脂酶 Gt 激活酶活性,,3 、細胞內第二信使,,第二信使(second messenger)指受體被激活后在細胞內產(chǎn)生的、能介導信號轉導通路的活性物質。包括：3’, 5’-環(huán)腺苷酸(cAM

10、P)、3’, 5’-環(huán)鳥苷酸(cGMP)、鈣離子、DAG、IP3及一氧化氮(NO)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)等,sutherland,發(fā)現(xiàn)第二信使而獲得1971諾貝爾獎,(1)、cAMP,G蛋白作用于腺苷酸環(huán)化酶AC,腺苷酸環(huán)化酶AC催化ATP生成第二信使cAMP,,cAMP激活蛋白激酶A,,蛋白質磷酸與去磷酸化在激素應答中的作用,Edwin G. Krebs,Edmond H. Fischer

11、,1992年醫(yī)學和生理學諾貝爾獎獲得者發(fā)現(xiàn)可逆性蛋白磷酸化,cAMP作用的靶分子,,,cAMP-PKA通路調節(jié)基因轉錄,,,cAMP與蛋白激酶對細胞活性的影響,cAMP信號的終止：cAMP磷酸二酯酶(PDE),,cAMP信號傳遞模型,,(2)鈣離子：細胞中鈣濃度的調節(jié),鈣-鈣調蛋白(calmodulin,CaM)復合體的分子結構及對酶的調節(jié),,CaM-蛋白激酶II的激活,,鈣信號的消除,,(3)、cGMP,兩種鳥苷酸環(huán)化酶：mGC、

12、sGC,鳥苷酸環(huán)化酶GC及其配體,,cGMP作用的的靶分子,,,(4) DAG與IP3：磷脂酰肌醇信號通路,,磷脂酶C-β催化PIP2水解生成DAG和IP3,蛋白激酶C的激活過程及將要引起的應答,蛋白激酶C激活特定基因的兩種途徑,(5) NONO合酶催化NO形成,,NO與cGMP信號轉導途徑,,4 、蛋白質激酶,,蛋白質激酶是一類磷酸轉移酶，其作用是將 ATP 的 g 磷酸基轉移到它們的底物上特定氨基酸殘基上去。分為：蛋白質酪氨酸激

13、酶(tyrosine protein-specific kinase, PTK)：又可分為受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase , RTK)與非受體酪氨酸激酶蛋白質絲氨酸/蘇氨酸激酶其他激酶：PLC、磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3-K),(1)受體酪氨酸激酶幾種主要的酪氨酸激酶受體,,受體酪氨酸激酶激活后形成胞內信號傳遞復合物,,(2)非受體酪氨酸激酶有

14、SRC 、Tec 、Csk 、Fes 、Abl 、Syk / ZAP-70、Fak和JAK等亞類。有SH2和SH3等同源結構域，常與一些非催化型受體偶聯(lián)，在信號轉導中發(fā)揮作用。,,干擾素誘導JAK、STAT復合體及調節(jié)基因轉錄機制,,,(3)絲\蘇氨酸激酶 通過變構而激活蛋白，催化底物蛋白絲\蘇氨酸殘基磷酸化，PKA、蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)、 PKC、PKG、CaMK和絲裂原激的蛋白激酶

15、(mitogen-activated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均屬此類。,,生長因子介導的信號途徑中，有多種酪氨酸激酶、接頭蛋白及絲/蘇氨酸激酶通過級聯(lián)反應進行信號轉導。,,第二節(jié) 信號轉導系統(tǒng)的特征,信號分子存在的暫時性 信號分子活性的可逆性變化蛋白質的磷酸化與去磷酸化是信號分子激活的共同機制二聚作用是調節(jié)信號通路的一個重要機制信號通路的連貫性與放大作用 信號轉導途徑的專一性與通用性 多途徑

16、、多層次的細胞信號傳遞通路具有收斂或發(fā)散)的特點。網(wǎng)絡化,cAMP信號轉導過程中的放大作用,,,來自G蛋白偶聯(lián)受體、整聯(lián)蛋白和RTK所轉導的信號都收斂到Ras蛋白,,,兩類受體所介導的信號通路形成的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了信號通路的收斂、發(fā)散與交談,,,兩個主要信號轉導途徑間的信息交談(cross talk),,來自于EGF受體的信號能夠分成幾個不同的途徑進行傳遞,,四條平行的胞內信號通路與它們之間的網(wǎng)絡關系,,,練習,判斷1、激

17、素作為信號分子,只作用于膜受體。2、“Cell signalling”與“ Signal transduction”在意義上是相同的 3、細胞的信號轉導是細胞接收信號,并對信號作出綜合性反應的過程, 它的復雜性表現(xiàn)在細胞外信號的多樣性和細胞內各信號轉導途徑的整合 4、親脂性信號分子的受體通常位于細胞核內,5、胞內受體一般處于受抑制狀態(tài), 細胞內信號的作用是解除抑制 6、Ca2+ 激酶同PKA、PKC、酪氨酸蛋白激酶一樣,都是使靶

18、蛋白的絲氨酸和蘇氨酸磷酸化。 7、cAMP、cGMP、DG、IP3都是細胞內第二信使, 它們的產(chǎn)生都同G蛋白有關。8、通常將受體上同信號分子結合的部位稱作效應器。,選擇,1、乙酰膽堿受體屬于(　　　 )系統(tǒng)。a．酶聯(lián)受體 b．酶聯(lián)受體c．通道偶聯(lián)受體 d. 以上都不是2、心鈉肽是心房肌細胞產(chǎn)生的肽激素,對血壓具有調節(jié)作用。心鈉肽作為第一信使作用于受體, 并在細胞內產(chǎn)生第二信使, 下面四種第二信使中哪一種對于心鈉肽具有應答作用

19、?a. cAMP b. cGMP c. Ca2+ d. DAG,3、下列關于信息分子的描述中,不正確的一項是(　　　) 。a. 本身不介于催化反應b. 本身不具有酶的活性c. 能夠傳遞信息d. 可作為作用底物4、下列通訊系統(tǒng)中, 受體可進行自我磷酸化的是(　　 )。a. 鳥苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)b. 酪氨酸蛋白激酶系統(tǒng)c. 腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)d. 肌醇磷脂系統(tǒng),5、表皮生長因子(EGF)的跨膜信號轉導是通過(　　 )的方式實現(xiàn)

20、的。a. 活化酪氨酸激酶b. 活化腺苷酸環(huán)化酶c. 活化磷酸二酯酶d. 抑制腺苷酸環(huán)化酶6、動物細胞間信息的傳遞主要是通過 (　　 )。a. 緊密連接b. 間隙連接c. 橋粒d. 胞間連絲,7、在下列激酶中, 除( 　　　)外, 都是使靶蛋白的絲氨酸或蘇氨酸磷酸化。a. 蛋白激酶Cb. 鈣激酶c. 酪氨酸蛋白激酶d. 蛋白激酶G8、鈣調素是一種鈣結合蛋白, 含有( 　　　)結構域, 每個結構域可結合一個Ca2