细胞通讯与信号转导.ppt
第九章 细胞通讯与信号转导,第一节 细胞识别,第二节 信号的跨膜传递通路,第三节 第二信使及其功能,思考题,细胞通讯(cell communication)是指一个细胞发出的信息可通过介质传递到另一个细胞，通过受体的识别和信号传递作用引起细胞产生相应的生物效应。,细胞通讯,细胞通讯有三种方式：（1）细胞通过信号分子进行相互通讯；（2）细胞间直接接触相互通讯；（3）细胞间通过间隙连接相互通讯。,细胞通讯的路径,细胞通讯通过：细胞识别 信号跨膜传递 生物效应。可见，细胞识别是细胞通讯的一个首要环节，其分子基础是膜受体。,受体是细胞膜或细胞内的功能性糖蛋白，可特异地识别配体并与之结合，引起相应的生物效应。,配体是细胞外的信号分子，如：激素、药物、神经递质、毒素等。,膜受体：细胞膜上特异性的蛋白质或脂类分子。,受体：膜受体 胞内受体,（一）膜受体的概念,（二）膜受体的特性,特异性高亲和性可饱和性可逆性,调节部位 催化单位 转换单位,（三）膜受体的分子结构,（四）膜受体类型,离子通道受体：如N-AchR为Na+通道，r-氨基丁酸受体的 Cl-通道催化受体：有 TPK 活性，如EGFR、PDGFR 等。偶联G蛋白受体：有G蛋白介导，如 多巴胺受体等。,单体型受体：一个蛋白分子复合型受体：两个或多个蛋白分子,膜受体类型:,离子通道受体,摧化受体,偶联G蛋白受体,图示 细胞表面信号三类受体模式图,（五）膜受体的功能,膜受体的分布：同一个细胞上有不同的受体 不同的细胞上有相同和不同的受体,膜受体的功能：信号跨膜传递 细胞识别,细胞与细胞之间的识别 白细胞吞噬细菌等异物 精卵结合而不与其他细胞结合；巨噬细胞吞噬衰老红细胞,细胞识别：细胞与细胞之间或细胞与分子之间的认识和鉴别。,细胞与分子之间的识别：与大分子如LDL识别，介导内吞 与细胞膜上分子识别，介导粘附 与激素、神经递质分子识别，介导信号传导,细胞识别的方式：受体与其识别的配体间有互补的结构关系，可识别并互补结合。,信号的跨膜传递,（一）离子通道受体的信息传导机制：受体自身为离子通道，信号（神经递质）与受体识别结合，开闭通道，离子流动，改变细胞膜的兴奋性。（二）催化受体的信息传导机制：自身是酶，具有TPK活性，主要是一些生长因子的受体，与配体结合即活化，使靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，引起细胞反应。（三）偶联G蛋白受体的信息传导机制：由G蛋白介导,将信息传递给第二信使,引起一系列胞内生物效应。,G蛋白：鸟苷酸结合蛋白的总称，其共同特征是：由三个亚单位组成；位于细胞膜受体与效应器之间的转导蛋白；具有结合GDP或GTP的能力，有GTP酶活性；可激活效应蛋白，实现信息转导功能。,偶联G蛋白受体的信息传导途径：,CAMP信号途径 CGMP信号途径 IP3信号途径 DG信号途径 Ca2+信号途径,1、CAMP信号途径：,信号与受体结合，受体活化，构象改变，暴露与G蛋白的结合部位。配体受体复合物与G蛋白结合，G活化，Gs构象改变，结合GTPGs-GTP复合物与分离，暴露与AC的结合部位。Gs-GTP与 AC结合，AC活化，分解 ATP为CAMPGs分解GTP为 GDP，构型改变，与 AC分离，AC失活，Gs与结合，恢复静息状态。,信号（配体）,图示 GS信号转导过程模式图,CAMP信号途径,CAMP信号途径,2、CGMP信号途径与CAMP途径相似，比较如下：,CAMP途径 CGMP途径效应型 AC GC分布 AC在膜上 GC在膜或细胞质中第二信使 CAMP CGMP含量 多 少，为 CAMP的1/10功能 分化 分裂 举例 肝细胞上肾上腺素受体 视杆细胞的光感效应 介导的糖元分解,CGMP信号途径,3、甘油二酯和三磷酸肌醇途径,细胞膜中约5%的肌醇磷脂（PI），分布于膜内层，在ATP作用下，PI磷酸化形成PIP2（4，5二磷酸肌醇）。受体+配体 活化Gp Gp+磷脂酶C 磷脂酶C活化 P1P2 IP3+DAG（第二信使）,甘油二酯和三磷酸肌醇途径的模式图,甘油二酯和三磷酸肌醇途径与CAMP途径比较：,CAMP途径 甘油二酯和三磷酸肌醇途径 G蛋白 Gs Gi Gp 效应器 AC 磷脂酶C 底物 ATP P1P2 第二信使 CAMP IP3 DAG,4、Ca2+信号途径,Ca2+进入胞质的两种途径：通过膜Ca2+通道胞外胞质内通过ER上Ca2+通道内质网库胞质内,Ca2+进入胞质的过程：,Ca2+受体激活 G蛋白活化 打开细胞膜Ca2+通道 IP3 打开细胞内钙库膜Ca2+通道 导致胞质内Ca2+上升,导致胞内Ca2+上升,信使分为三大类：,第一信使：配体，如激素、药物、神经递质等第二信使：胞质中的信号物质 CAMP、CGMP、Ca2+、IP3、DG第三信使：细胞核中的信号物质,第一信使通过膜受体的转导作用将信息指令传给第二信使，由第二信使启动并指导完成胞内一系列生物效应。第二信使的作用：直接作用于效应蛋白如离子通道，产生相应的生物效应或激活细胞内的蛋白激酶系统，引起级联反应，产生生物效应。第三信使直接调节基因的活动。,第二信使的作用 cAMP的作用,cAMP PKA（绝大多数细胞），调节代谢，促进细胞分化。离子通道（嗅上皮细胞），调节离子通道的通透性。,cGMP的作用,cGMP PKG（绝大多数细胞），调节代谢，促进细胞分裂。离子能道（视网膜光感受器），调节离子通透性。,IP3 ER上 IP3受体钙库释放Ca2+胞内Ca2+上升级联反应 生物效应；DAG 蛋白激酶 C 蛋白酶的磷酸化生物效应；Ca2+CaM，Ca2+的作用广泛，如肌肉收缩、Ach释放等。,IP3、DAG、Ca2+的作用：,例如：肾上腺素引起肝细胞糖元分解,在信号转导过程中，信号逐级放大,信号与细胞效应总结,图示 第一信号、第二信号与细胞效应,思考题,1、解释下列名词：细胞通讯 细胞识别膜受体 配体第二信使 G蛋白2、简述膜受体的类型、特性和功能。3、以肾上腺素引起肝糖原分解为例，说明细胞通讯的过程。4、试比较cAMP、cGMP、DG和IP3信号途径的差别。,
