第十三細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)演示文稿當(dāng)前1頁，總共42頁。（優(yōu)選）第十三細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前2頁，總共42頁。信號分子靶細(xì)胞受體接受信號靶細(xì)胞內(nèi)相關(guān)成分逐級傳遞、放大誘導(dǎo)靶細(xì)胞對信號產(chǎn)生應(yīng)答血液運輸或擴(kuò)散到達(dá)靶細(xì)胞當(dāng)前3頁，總共42頁。第一節(jié)

信號分子當(dāng)前4頁，總共42頁。一、信號分子的種類與化學(xué)本質(zhì)信號分子是指由特定的信號源（如信號細(xì)胞）產(chǎn)生的，可以通過擴(kuò)散或體液轉(zhuǎn)運等方式進(jìn)行傳遞，作用于靶細(xì)胞并產(chǎn)生特異應(yīng)答的一類化學(xué)物質(zhì)。信號分子根據(jù)其來源和作用機制可以分為：激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子、細(xì)胞因子、無機物等五類。當(dāng)前5頁，總共42頁。激素是由特殊分化細(xì)胞（內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞）合成并分泌的化學(xué)信號分子，通常借助于血液循環(huán)而傳遞至遠(yuǎn)處，與靶細(xì)胞的受體特異性結(jié)合，從而調(diào)節(jié)這些細(xì)胞的代謝和生理功能。按其化學(xué)本質(zhì)激素可分為：①類固醇衍生物類：腎上腺皮質(zhì)激素、性激素等；②氨基酸衍生物類：甲狀腺素、兒茶酚胺類激素等；③多肽和蛋白質(zhì)類：如胰島素、胰高血糖素等；④脂肪酸衍生物類：如前列腺素等。（一）激素當(dāng)前6頁，總共42頁。（二）神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)突觸所釋放的化學(xué)信號分子，它們只在突觸間隙將信號傳遞給突觸后的靶細(xì)胞。按化學(xué)本質(zhì)可分為：

①有機胺類：如乙酰膽堿、多巴胺等；②氨基酸類：如γ-氨基丁酸、谷氨酸等；③神經(jīng)肽類：如腦啡肽、內(nèi)啡肽等。當(dāng)前7頁，總共42頁。（三）生長因子生長因子是由普通細(xì)胞合成并分泌的化學(xué)信號分子，通常只作用于鄰近的靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的增殖與分化。目前發(fā)現(xiàn)的生長因子均為多肽或蛋白質(zhì)，主要有表皮生長因子（EGF）、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）、血小析衍生生長因子（PDGF）等。當(dāng)前8頁，總共42頁。（四）細(xì)胞因子細(xì)胞因子是由普通細(xì)胞合成并分泌的多肽或蛋白質(zhì)類化學(xué)信號分子，可將其與生長因子一起歸類于一個大的多肽調(diào)節(jié)分子功能家族。細(xì)胞因子在功能上通常與機體的防御介質(zhì)有關(guān)，主要介導(dǎo)和調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫功能，并刺激造血。常見的細(xì)胞因子包括：白介素（IL）、干擾素（IFN）、淋巴毒素（LT）、集落刺激因子（CSF）、腫瘤壞死因子（TNF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、趨化因子等。當(dāng)前9頁，總共42頁。（五）無機物與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的無機物包括：無機離子（Ca2+）、氣體分子（NO）等，這些物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)濃度的改變，也可以觸發(fā)特定的生理效應(yīng)。當(dāng)前10頁，總共42頁。二、信號分子的傳遞方式（一）內(nèi)分泌信號傳遞內(nèi)分泌信號傳遞是一種長距離的信號傳遞方式，絕大部分的激素是通過此方式進(jìn)行傳遞。信號分子由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞釋放后，經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至全身各自的靶細(xì)胞而發(fā)揮作用。這種方式傳遞的信號，作用緩慢而持久，要求其受體的親和力較高。當(dāng)前11頁，總共42頁。由信號細(xì)胞釋放的信號分子經(jīng)細(xì)胞間液擴(kuò)散后，作用于鄰近的靶細(xì)胞，其擴(kuò)散距離小，迅速被靶細(xì)胞吸收或被酶降解，絕大部分的生長因子和細(xì)胞因子通過此方式進(jìn)行傳遞。神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)突觸間隙擴(kuò)散而作用于突觸后的靶細(xì)胞也屬于一種特殊的旁分泌傳遞方式。通過旁分泌信號傳遞的信號分子局部濃度高、作用快速而短暫。（二）旁分泌信號傳遞當(dāng)前12頁，總共42頁。（三）自分泌信號傳遞由信號細(xì)胞釋放的信號分子作用于細(xì)胞自身，稱為自分泌信號傳遞，許多生長因子以這種方式傳遞信號。在發(fā)育早期，自分泌信號傳遞方式常見于一組相同的細(xì)胞對分化誘導(dǎo)信號同時作出反應(yīng)，使之得以同步增殖和分化。腫瘤細(xì)胞也常常產(chǎn)生和釋放過量的生長因子，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞和鄰近的非腫瘤細(xì)胞無限制增殖。當(dāng)前13頁，總共42頁。第二節(jié)

受體當(dāng)前14頁，總共42頁。受體是指存在于靶細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的一類特殊蛋白質(zhì)分子，它們能夠識別與結(jié)合化學(xué)信號分子，并觸發(fā)靶細(xì)胞產(chǎn)生特異的生理效應(yīng)。受體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，大多數(shù)是糖蛋白，也可為脂蛋白。信號分子與受體之間存在特異的結(jié)合作用，故通常將這些信號分子稱為配體。當(dāng)前15頁，總共42頁。一、受體的種類、分子結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞膜受體（質(zhì)膜）細(xì)胞內(nèi)受體（胞漿或胞核）——又稱為轉(zhuǎn)錄因子型受體跨膜離子通道型G蛋白偶聯(lián)型催化型當(dāng)前16頁，總共42頁。（一）離子通道型受體此型受體本身就是位于細(xì)胞膜上的配體門控離子通道，其共同特點是由均一或非均一的亞基構(gòu)成寡聚體，并由這些亞基圍成一跨膜通道，故又稱為環(huán)狀受體。此型受體通過配體的結(jié)合與否來控制通道的開頭，選擇性地允許離子進(jìn)出細(xì)胞，引起細(xì)胞內(nèi)某種離子濃度的改變，從而觸發(fā)生理效應(yīng)。如煙堿型乙酰膽堿受體（NR）是跨膜陽離子通道（Na+/K+/Ca2+通道）。當(dāng)前17頁，總共42頁。配體結(jié)合煙堿型乙酰膽堿受體（NR）離子通道開放當(dāng)前18頁，總共42頁。（二）G蛋白偶聯(lián)型受體此型受體通常為單體或均一的亞基組成的寡聚體，其多肽鏈可分為細(xì)胞外區(qū)、跨膜區(qū)和細(xì)胞內(nèi)區(qū)三部分。大多數(shù)常見的神經(jīng)遞質(zhì)受體和激素受體是屬于此型受體。COOHH2NG蛋白結(jié)合部位胞內(nèi)區(qū)胞外區(qū)當(dāng)前19頁，總共42頁。（三）催化型受體此型受體一般是由均一或非均一多肽鏈構(gòu)成的單體或寡聚體，每個單位或亞基的跨膜α-螺旋只有一段，具有高度疏水性。當(dāng)前20頁，總共42頁。（四）胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子型受體此型受體分布于胞漿或胞核，類固醇激素、甲狀腺素等通過此型受體傳遞信號。此型激素受體的分子結(jié)構(gòu)有共同特征性結(jié)構(gòu)域，即從受體的N-端到C-端分別為高度可變區(qū)、核轉(zhuǎn)位及DNA結(jié)合區(qū)、激素結(jié)合區(qū)。H2NCOOH轉(zhuǎn)錄激活域（TAB）DNA結(jié)合域（DBD）鉸鏈區(qū)配體結(jié)合域（LBD）當(dāng)前21頁，總共42頁。高度的親和力高度的特異性可逆性可飽和性可調(diào)節(jié)性二、受體的作用特點當(dāng)前22頁，總共42頁。第三節(jié)

細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑當(dāng)前23頁，總共42頁。信號分子與靶細(xì)胞膜表面或細(xì)胞內(nèi)的特異受體結(jié)合以后，引起受體的構(gòu)象或/和酶活性的改變，即可將信號傳遞給細(xì)胞內(nèi)的各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，通過一系列的級聯(lián)反應(yīng)，最后產(chǎn)生特定的生理效應(yīng)。由細(xì)胞內(nèi)若干信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子所構(gòu)成的級聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)就被稱為細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。當(dāng)前24頁，總共42頁。一、膜受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑膜受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的共同特征，是通過存在于細(xì)胞外信號分子與靶細(xì)胞膜表面受體的特異結(jié)合來觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，信號分子本身并不進(jìn)入細(xì)胞。在這種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制中，常將在細(xì)胞外傳遞特異信號的信號分子稱為第一信使，而將細(xì)胞內(nèi)傳遞特異信號的小分子物質(zhì)（如cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3等）以及TPK稱為第二信使。當(dāng)前25頁，總共42頁。（一）環(huán)核苷酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑1.cAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑cAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是一條經(jīng)典的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，信號分子通常與G蛋白偶聯(lián)型受體相結(jié)合而激活此途徑。cAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的級聯(lián)反應(yīng)為：信號分子→膜受體→G蛋白→AC→cAMP→PKA→效應(yīng)蛋白（酶）→生理效應(yīng)。當(dāng)前26頁，總共42頁。（1）G蛋白及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制G蛋白是一類存在于靶細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)面或胞漿中的特殊信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，其分子中均帶有一分子鳥苷酸（GTP或GDP）。G蛋白按分子結(jié)構(gòu)的不同分為兩類：一類是由α、β和γ三種不同的亞基構(gòu)成的異三聚體；另一類則為單體蛋白質(zhì)（與異三聚體G蛋白的α亞基高度同源，也稱為小分子G蛋白）。當(dāng)前27頁，總共42頁。不同的G蛋白偶聯(lián)型受體所能激活的G蛋白不盡相同：如β-腎上腺素能受體、胰高血糖素受體等屬于激動型受體；而α-腎上腺素能受體、阿片肽受體則屬于抑制型受體。當(dāng)前28頁，總共42頁。（2）AC與cAMP的生成AC存在于除成熟紅細(xì)胞以外的幾乎所有組織細(xì)胞中，其同工酶有9種，其分布具有組織特異性。按照AC亞細(xì)胞定位的不同，可分為膜結(jié)合型和可溶型兩大類。ATPACMg2+PPicAMPcAMP-PDEH2OCa2+或Mg2+5′-AMP當(dāng)前29頁，總共42頁。（3）依賴cAMP的酶或蛋白及其生理作用cAMP的生物效應(yīng)主要是通過激活PKA而實現(xiàn)的。PKA由2個催化亞基（C）和2個調(diào)節(jié)亞基（R）構(gòu)成的四聚體。PKA的R亞基有cAMP的結(jié)合域，當(dāng)cAMP與R亞基結(jié)合后，使R亞基對C亞基的抑制作用消除，C亞基才有活性。4cAMP4cAMP+CCRRRRCC當(dāng)前30頁，總共42頁。AC細(xì)胞膜ATPcAMPG蛋白介導(dǎo)的cAMP-PKA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程核膜GsProPiProCREBCRRC+RRCCRR結(jié)構(gòu)基因ＣＲＥDNACREBPiPiCC（2）PKA對基因表達(dá)的調(diào)控當(dāng)前31頁，總共42頁。對物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)對離子通道的調(diào)節(jié)（磷酸化質(zhì)膜Ca2+通道）對細(xì)胞骨架蛋白的調(diào)節(jié)（通過微絲、微管蛋白磷酸化，調(diào)節(jié)細(xì)胞分泌）PKA的生理作用：當(dāng)前32頁，總共42頁。2.cGMP信號途徑cGMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以GC催化GTP生成第二信使cGMP為特征，即通過改變胞漿中cGMP的濃度來完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。cGMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑級聯(lián)反應(yīng)包括：信號分子→膜受體/GC→cGMP→PKG→底物蛋白（酶）→生理效應(yīng)。GTPGCMg2+PPicGMPcGMP-PDEH2OCa2+或Mg2+5′-GMP當(dāng)前33頁，總共42頁。（1）GC與cGMP的生成膜結(jié)合性GC（心鈉素、腦鈉肽等）：主要存在于心血管組織、小腸、精子和視網(wǎng)膜桿狀細(xì)胞，具有受體作用的跨膜蛋白，分子結(jié)構(gòu)與催化型受體類似。可溶性GC（NO等）：主要分布于腦、肝、腎、肺等組織，是由α及β兩個亞基構(gòu)成的二聚體。當(dāng)前34頁，總共42頁。（2）PKG及其生理作用cGMP的生理效應(yīng)幾乎都是通過激活PKG實現(xiàn)的，PKG在細(xì)胞中的活性較低，僅占細(xì)胞總蛋白激酶活性的2%。調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝（cGMP-PDE、磷酸化酶激酶、脂肪細(xì)胞激素敏感脂肪酶等）引起血管平滑肌細(xì)胞質(zhì)膜和肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵磷酸化，攝取Ca2+增多，導(dǎo)致平滑肌舒張。當(dāng)前35頁，總共42頁。NOPKGGTPcGMP胞膜受體結(jié)構(gòu)域GC活性域精氨酸心鈉素NOS（Ca2+）GCGC受體型GC可溶性GCPiProProGCG蛋白介導(dǎo)的cGMP-PKG信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程當(dāng)前36頁，總共42頁。（二）脂類衍生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑1.DAG/IP3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑DAG/IP3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以生成脂類衍生物第二信使DAG和IP3為特征。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的級聯(lián)反應(yīng)包括：信號分子→膜受體→Gq蛋白或TPK→PI→PLC→DAG/IP3→PKC→底物蛋白（酶）→生理效應(yīng)。當(dāng)前37頁，總共42頁。（1）PI-PLC與DAG/IP3的生成

乙酰膽堿、腎上遙素及組胺、5-羥色胺等激素、神經(jīng)遞質(zhì)等通過此途徑傳遞信息。IP3和DAG均為重要的第二信使，分別通過兩條獨立的而又互相協(xié)調(diào)的途徑參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。PIP2PI-PLCH2OIP3+DAG當(dāng)前38頁，總共42頁。βγαGDPPLCPIP2IP3Ca2+-CaMCaMPKCDAGProPiProCaM激酶CaM激酶(活化)ProPiPro生物效應(yīng)ATPADPPSCa2+Ca2+當(dāng)前39頁，總共42頁。PKC也是一種Ser/Thr蛋白激酶，廣泛分布于哺乳動物的組織細(xì)胞胞漿中。PKC按其分子結(jié)構(gòu)和對激活劑依賴分為三型：經(jīng)典PKC，需DAG和Ca2+激活；新PKC，僅需DAG激活；非典型PKC，激活時需IP3。除此之外，所有PKC的激活都需要PS的參與。（2）PKC及其生理作用當(dāng)前40頁，總共42頁。