第二節(jié) 細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)

1、第二節(jié) 細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo) signal transmembrane tranduction of cell,一、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念,信號: 含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激人體內(nèi)的信號: 存在于細胞外液中含有信息內(nèi)容的化學(xué)物質(zhì), 或機械的、電的、電磁波等刺激,信號的類型,化學(xué)信號 激素, 遞質(zhì), 細胞因子 機械信號 聲音 電磁信號 光 電信號

2、 電流,跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(transmembrane tranduction),外界信號 細胞膜表面 一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變 胞內(nèi)信號分子變化 引起相應(yīng)的效應(yīng),,,,,,二、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式,通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白質(zhì)完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)由膜的特異受體蛋白質(zhì)、G-蛋白和膜的效應(yīng)器酶組成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)

3、由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo),信號 胞膜上的通道蛋白 離子通道打開或關(guān)閉 離子跨膜流動 膜電位變化（去極化、超極化） 細胞功能改變,,,,,,（一）通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白質(zhì)完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo),1. 化學(xué)信號—化學(xué)門控離子通道,,神經(jīng)突觸 谷氨酸，門冬氨酸，甘氨酸,化學(xué)物質(zhì)控制： 遞質(zhì)、 激素等主要

4、分布：肌細胞的終板膜、神經(jīng)細胞的突觸 后膜及某些嗅、味感受細胞的膜中。作用：產(chǎn)生局部電位,例：終板膜化學(xué)門控通道,運動神經(jīng)末梢 Ach Ach 門控通道蛋白（a亞單位） 通道開放 大量Na+流入胞內(nèi) 胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學(xué)信號向生物電信號的轉(zhuǎn)換,,,,,,(1)

5、特點：,化學(xué)門控通道具有受體功能，可 稱為通道型受體，它們被激活時 能引起跨膜離子流動，也稱為促 離子型受體(2) 分布： 神經(jīng)肌接頭信息傳遞 神經(jīng)細胞之間的突觸傳遞,2 . 電信號—電壓門控離子通道,,刺激 細胞膜電位的變化 電 壓門控離子通道開放或關(guān)閉 離子內(nèi)流或外流 新信號形成,,,,,2

6、.電壓門控通道主要分布： 神經(jīng)軸突、骨骼肌、 心肌細 胞的一般細胞膜上。作用： 產(chǎn)生動作電位,跨膜電位控制 例：鈉通道,,(1) Na+通道,電信號 膜內(nèi)負電荷消失 Na+通道突然開放 胞外Na+涌入胞內(nèi) 膜電位變化,,,,,,(2) K+通道,膜內(nèi)形成正電荷 K+通道開放胞內(nèi)K+流出胞外

7、 膜電位變化,,,,,3. 機械門控通道,機械刺激通過某種機制使機械感受器細胞膜上的通道開放，產(chǎn)生感受器電位。 例：聽覺毛細胞、肌梭等 各種門控通道完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)特點： （1）速度相對較快 （2）對外界作用出現(xiàn)反應(yīng)的位點較局限。,3 機械信號-機械門控通道,機械信號（聲） 耳蝸毛細胞纖毛彎曲毛細胞上機械門控離子通道開放 離子跨

8、膜流動 耳蝸微音器電位,,,,,（二）由膜的特異受體蛋白質(zhì)、G-蛋白和膜的效應(yīng)器酶組成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)（G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)）,,,G蛋白耦聯(lián)的膜受體有 500 個以上， 包括?-和?-腎上腺素受體，乙酰膽堿 M受體，5-羥色胺受體，腺苷受體， 嗅受體,視紫紅質(zhì)受體和肽類受體等。,（1）G蛋白（A）G蛋白的組成：1?亞單位，1?單位和1?亞單位。 ??緊密

9、結(jié)合在一起。失活的G蛋白以GDP-???異三聚體形式存在。G蛋白激活：激動劑與受體結(jié)合，使G蛋白的?與??分離，GDP-???變?yōu)镚TP-?＋??。G蛋白失活：G蛋白有內(nèi)在的GTP酶活性，水解GTP, 使GTP-?變成GDP-???。,,（B）G蛋白介導(dǎo)的信號途徑  （a）c-AMP-蛋白激酶A途徑 （b）c-GMP-蛋白激酶G途徑 （c）磷酸肌醇途徑 （d）細胞內(nèi)鈣信號途徑

10、（e）MAPK途徑,3 第二信使定義 外來刺激通過膜受體蛋白、G蛋白和效應(yīng)器酶系統(tǒng) 使 胞漿內(nèi)一種含有第一信使信息內(nèi)容的一種化學(xué)物質(zhì)增多或減少種類 環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、環(huán)磷酸鳥苷(cGMP) 三磷酸肌醇 （IP3） 二酰甘油 ( DG),1 第一信使：激素、遞質(zhì)等2 效應(yīng)器酶：腺苷酸環(huán)化酶、磷酯酶C等,第二信使學(xué)說,G蛋白-GDP第一信使+R

11、 G蛋白-GTP 效應(yīng)器酶 蛋白激酶 第二信使及其他 第二信使前體細胞功能改變,,,,,,,,二、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),(一) cAMP信號通路神

12、經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）→結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體( 膜外N端：識別、結(jié)合第一信使膜內(nèi)C端：激活G蛋白)→激活G蛋白(與β、γ亞單位分離) →興奮性G蛋白(GS) →激活腺苷酸環(huán)化酶(AC) →ATP--cAMP（第二信使）→激活cAMP依賴的蛋白激酶A→細胞內(nèi)生物效應(yīng),(二) 磷脂酰肌醇信號通路,激素（第一信使）,,結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體,激活G蛋白(與β、γ亞單位分離),,,膜外N端：識別、結(jié)合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,,,,興奮性G

13、蛋白(GS),激活磷脂酶C(PLC),二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2 ),,(第二信使） IP3 和 DG,內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 釋放Ca2+,,,激 活 蛋白激酶C,,,細胞內(nèi)生物效應(yīng),三、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),,,酪氨酸激酶受體,特點： 酶與受體是同一膜蛋白 這類受體一般只有一個α-螺旋，膜外 側(cè)肽鏈有與配體結(jié)合位點， 膜內(nèi)側(cè)肽鏈有 蛋白激酶的活性。受體本身沒有酶的活性，當(dāng)它與配體結(jié)合后，就可與酪氨酸激酶結(jié)合

14、，并激活酪氨酸激酶,肽類激素（如胰島素）、細胞因子（如NGF） 細胞膜上酪氨酸激酶受體 膜內(nèi)側(cè)肽段的蛋白激酶被激活 酪氨酸殘基磷酸化 細胞功能改變,,,,,鳥苷酸環(huán)化酶的受體,特點： 只有一個跨膜α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈（N端）有與配體結(jié)合位點，而膜內(nèi)側(cè)肽鏈（C端）有鳥苷酸環(huán)化酶（guanylyl cyclase,