《细胞信号转》PPT课件.ppt

第八章 细胞信号转导,细胞通讯的意义,通过细胞通讯使细胞对外界环境具备敏锐的感觉和反应，例如营养、信号分子、光暗、毒物、天敌等。细胞间通讯,交配因子、shmoos,信号转导指信号的转换过程。如文字声音电脉冲神经脉冲细胞间的信号转导相对简单，细胞外细胞内,细胞通讯的一般过程信号分子的产生信号分子细胞识别（Cell recognition）受体蛋白信号转导（Signal transduction）胞内信号特定基因表达应答反应,细胞通讯与信号传递引起的反应酶活性的变化细胞分化基因表达的变化细胞骨架构型通透性的变化DNA合成活性的变化细胞死亡程序的变化等,细胞信号的类型,一、通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯：内分泌激素（进入血液）旁分泌局部介质（如局部炎症和伤口愈合）自分泌细胞对自身分泌物产生反应化学突触神经递质（快速100m/s，信号转导）二、依赖接触与膜结合的信号分子（例如在胚胎发育中细胞的分化）三、间隙连接,细胞应答的复杂性1 每个细胞应答有限的一组信号（取决于受体）2 一个和同一类受体结合的信号能引起靶细胞的多种效应，如形状、代谢、基因表达等3 不同的细胞对同一信号的反应可能不同4 不同信号的组合效果,细胞内信号级联反应,又称信号通路，有以下特点：1 它们把信号从接受部位传递到应答部位2 它们把信号变换为能刺激细胞反应的某种分子形式3 大多数情况下，信号级联反应放大所接收的信号4 信号级联反应能分选信号，以至平行地影响几个过程5 信号级联反应的每一步易受到其他因素干扰,受体（receptor）概念:能够识别和选择结合信号分子并能引起一系列生物学效应的生物大分子.多为糖蛋白存在部位细胞表面（表面受体）细胞内（细胞内受体）,受体的作用特性:结合特异性-与信号分子空间结构的互补效应特异性受体交叉 糖皮质(激)素受体除同糖皮质(激)素结合以外,还可同其它甾类激素结合可逆性配体与受体的结合是可逆的。特定的组织定位受体在体内的分布、种类和数量均随组织的不同而不同。,第二信使,概念：大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过同膜受体结合后进行信息转换，通常把细胞外的信号称为第一信使，而把细胞内最早产生的信号物质称为第二信使。第二信息至少有两个特征:第一信息同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。目前公认的第二信息有cAMP、DG、IP3、cGMP,信号传导的分子开关,作为分子开关的两类蛋白1 磷酸化控制的开关蛋白，有很多本身就是蛋白激酶，从而组成磷酸化的级联反应，导致信号的放大、分流及调变2 GTP结合蛋白，如G蛋白,注意：有开必有关，激活与失活同样重要,通过细胞内受体介导的信号传递,多为基因调控蛋白如类固醇激素（包括皮质醇、雌二醇和睾酮）和甲状腺激素,当男性缺乏睾酮受体时，会全面表现出女性特征，这证明睾酮受体的关键作用，同时也说明该受体介导多种细胞的不同效应,NO介导的信号通路直接激活酶，较涉及基因表达变化的反应更为快速产自精氨酸，在许多组织中起局部介质的作用利用硝化甘油治疗心绞痛病人有几百年历史，N0松弛血管壁的作用揭示了硝化甘油作用的机制半衰期很短，510s靶分子：鸟苷酸环化酶，形成cGMP,通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递,细胞表面受体主要类型离子通道偶联受体G-蛋白偶联受体酶联受体许多细胞外信号分子具有一种类型以上的受体，如乙酰胆碱外源性物质也能通过和受体结合干扰生理功能和感觉，如海洛因、辣椒粉。它们模拟天然配体，大多数药物和毒素都是如此。,离子通道偶联受体,见于可兴奋细胞间的突触信号传递，产生一种电效应。常见于神经系统和其它电兴奋细胞如肌细胞受体本身就是形成通道的跨膜蛋白。如乙酰胆碱受体就是离子通道偶联受体。它们多为数个亚基组成的寡聚体蛋白,除有配体结合部位外,本身就是离子通道的一部分,并籍此将信号传递至细胞内。,G蛋白偶联受体,细胞表面受体的最大家族，其信号分子包括激素、局部介质、神经递质所有的G蛋白偶联受体都具有相似的结构，七次跨膜,G-蛋白,G蛋白:三聚体GTP结合调节蛋白.组成:一般由三个亚基组成,分别叫、，、两亚基通常紧密结合在一起，只有在蛋白构象改变时才分开功能位点:亚基具有三个功能位点：GTP结合位点;鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点;腺苷酸环化酶结合位点。,亚基具有内在的GTP水解酶活性，从而关闭信号，霍乱毒素能破坏该水解酶活性,G蛋白偶联受体介导的细胞信号通路，根据引起的级联反应的不同，分为：G蛋白调节的离子通道cAMP信号通路磷脂酰肌醇信号通路,G蛋白调节的离子通道,存在于心肌细胞中，使心搏减缓,cAMP信号通路,cAMP信号途径又称PKA系统，是蛋白激酶A系统的简称；在该系统中，细胞外信号要被转换成第二信息cAMP引起细胞反应cAMP的合成和降解，在细胞内的浓度迅速变化cAMP介导的细胞反应多是增加代谢燃料的消耗速度。例如人受惊吓或激动时，释放肾上腺素，其结合多种细胞的G蛋白偶联受体，导致cAMP浓度增加，在骨骼肌中，介导糖原分解，在脂肪细胞中，介导脂肪分解，在心脏，介导心率增加,cAMP的合成与降解,蛋白激酶A的作用机理被激活的蛋白激酶A可以以两种方式起作用:PKA 使其靶酶磷酸化：丝氨酸、苏氨酸残基直接激活特定的转录调控因子,对细胞外信号的快反应和慢反应,磷脂酰肌醇信号通路,激活膜结合酶磷脂酶C，其作用于膜肌醇磷脂，产生两种信使分子：肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DG）,Ca2+的一般功能：在受精卵中其浓度上升，触发胚胎发育；在肌细胞中引起收缩；在许多分泌细胞中启动分泌Ca2+对大部分蛋白的作用是间接的，它通过Ca2+结合蛋白来进行,0S 10S 20S 40S,海星卵子受精启动胞质溶胶 钙离子的增加,受体蛋白既是受体又是酶，一旦与配体结合即具有酶活性并将信号放大，又称催化受体结构上多为单次跨膜蛋白这类受体传导的信号主要与细胞生长、分裂有关，肿瘤相关,酶联受体,受体酪氨酸激酶,也能够激活磷脂酶C突变能导致肿瘤失活途径：1 通过蛋白酪氨酸磷酸酶终止激活2 通过胞吞作用被带入细胞内，随后在溶酶体体内经消化而被破坏,单体GTP结合蛋白Ras,所有受体酪氨酸激酶都与Ras相关联Ras的作用方式类似于G蛋白的亚基,Ras促进磷酸化的级联反应细胞增殖和细胞分化是Ras信号通路的典型结果突变的Ras基因导致癌变,蛋白激酶网络整合信息以控制复杂的细胞行为,人类基因中的2用来编码蛋白激酶,信号整合作用可能的两个简单机制,复杂的信息网络,我知道你有些头晕了，但不用担心，你回去后，大脑中信号转导系统工作几次，一切都会变得清楚。,