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1、第十三章 细胞信号转导与信号 传递系统 信号细胞(signaling cell)：能产生信号分子的细胞. 靶细胞(target cell)：受到信号分子的作用发生反 应的细胞. 信号转导(signal transduction)：靶细胞依靠受体 识别专一的细胞外信号分子，并把细胞外信号转 变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。 细胞内的信号分子经连锁级联反应，进行细胞内 信号传递，引起细胞发生反应。 靶细胞的受体蛋白多种多样: 存在于质膜上，识别的分子是亲水性的； 存在于胞质溶质中，识别的分子是疏水性的。 受体蛋白分别与不同的信号分子发生结合各具有专 一性。 第一节 信号细胞与靶细胞 一、
2、信号分子与信号细胞 信号细胞通过外排分泌和穿膜扩散释放出信 号分子。有的信号分子可对远距离的靶细胞 发生作用；有的信号分子在释放后仍结合在 信号细胞表面，只能影响与之接触的细胞， 甚至信号细胞本身。 信号分子分类： 1、旁分泌信号：信号分子扩散不太远，只能影响 周围近邻细胞 2、突触信号：神经末梢与神经元或肌肉细胞之间 的连接称突触，神经末梢分泌神经递质，作用于突 触后靶细胞，传递信号。 3、内分泌信号：内分泌细胞分泌的信号分 子称为激素，可远距离传播，散布全身。 4、自分泌信号：细胞分泌的信号分子只作 用于同种细胞，甚至同自身的受体结合引起 反应，分泌信号分子的细胞既是信号细胞， 也是靶细胞
3、。 二、靶细胞 （一）靶细胞反应的特征 1、专一性地识别信号 细胞按发育编程，在不同 的分化阶段分别对专一的信号分子识别。 2、反应的差异性 一种信号分子对不同的靶细 胞常有不同的效应。这是由于1）细胞表面受体组 合不同，2）细胞内的装置对接收的信息在细胞内 进行不同的整合和译解。 （二）靶细胞中的受体种类 1、细胞内受体：存在于细胞质基质或核中，如 脂溶性信号分子的受体。 （类固醇、维生素D） 2、细胞表面受体：为跨膜整合蛋白，亲水性信 号分子的受体。（神经递质、蛋白质激素、蛋白质生长 因子） 细胞表面受体和细胞内受体 亲水性 细胞表面受体根据传导机制不同分三类 ： （1）离子通道关联受体
4、受体是多次穿膜的蛋白质，与电兴奋细胞之间突 触信号快速传递有关。受体与神经递质结合后构 象发生改变，通道瞬时打开或关闭，改变了质膜 的离子透性，使突触后细胞发生兴奋。 （2）G蛋白关联受体 可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性，靶蛋 白是酶或离子通道。受体与靶蛋白之间有第三种 蛋白质：G蛋白三体GTP结合调节蛋白。 （3）酶关联受体 受体多是一次穿膜的蛋白质，自身具酶的性质， 或与酶结合在一起。多为蛋白激酶或与蛋白激酶 结合在一起。被激活后，可使靶细胞中专一的一 组蛋白质发生磷酸化。 G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白 第二节 细胞内信号传递的基本 原理 一、细胞内信号传递的级联反应 信号传递级联
5、反应的概念：p382 1、构成信号传递级联反应链的蛋白种类： （1）可被蛋白激酶磷酸化的蛋白； （2）在信号诱导下同GTP结合的蛋白 2、参与磷酸化级联反应的蛋白激酶的种类 ： （1）丝氨酸/苏氨酸激酶； （2）酪氨酸激酶 蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基 上，使蛋白质磷酸化。 蛋白激酶在信号转导中的主要作用有两个方面： 其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和 去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共 同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些 则在去磷酸化后具有活性； 其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放 大，引起细胞反应。 二、
6、细胞对细胞外的信号有不同的 反应速率 1、快速反应：通过磷酸化级联反应链进行， 不涉及基因表达。 2、慢速反应：涉及基因表达的调节。 激素受体G蛋白AC(adenylate cyclase,AC)cAMP蛋白激酶A基因调 节蛋白基因表达。 第三节 G蛋白关联受体与G蛋白 一、G蛋白的结构和活性变化 1、G蛋白的结构 三个亚基组成，不受刺激无活性。 配体+受体 受体激活 G蛋白+受体 G蛋白激活 G蛋白 +GTP 2、GTP和GDP对G蛋白活性的影响 结合GTP时处于活性状态，结合GDP时处 于失活状态。 激活，亚基与复合物分离，沿质膜内 表面散开，分别与各自靶蛋白结合。 3、G蛋白激活靶蛋白的
7、作用机制： G蛋白亚基具有GTP酶活性，亚基与其靶 蛋白相互作用后，几秒钟后把GTP水解成了 GDP，亚基便与复合物重新结合成无活 性的G蛋白。 4、信号转导中G蛋白活性变化过程： （1）受体激活；（2）G蛋白激活； （3）G蛋白复原失活。 5、刺激性G蛋白和抑制性G蛋白（Gs 和Gi） G蛋白激活后有激活酶蛋白的能力刺 激性G蛋白； 活化后对腺苷酸环化酶有抑制作用的G蛋 白抑制性G蛋白。 二者亚基不同。 二、 G蛋白在信号转导中的功能 （一）调节离子通道，如钾离子通道 乙酰胆碱+G蛋白关联受体 G蛋白分解成 亚基、复合物 复合物+ K+通道蛋白 K+进入细胞 亚基（GDP）与复合物 重新结合
8、成无活性的G蛋白 （二）激活AC 腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase）：是分子 量为150KD的糖蛋白，跨膜12次。在Mg2+或 Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成 cAMP 。 许多细胞外信号分子主要通过改变AC的活性 来调控cAMP的含量水平。P387 （三）激活磷脂酶C 三、细胞内信号传递与第二信使 （一）cAMP信号传递途径 1细胞内cAMP浓度升高所起的作用： 糖原降解； 激活特定基因的转录。 2cAMP发生作用的过程（机制）： cAMP依赖蛋白质激酶A激酶。 cAMP PKA下游蛋白的丝氨酸/苏氨酸 磷酸化激活基因调控蛋白基因表达。 cAMP 信号与 基因表
9、达 （二）细胞内的钙信号传递途径 1钙离子产生调控作用的两种基本过程 ： （1）钙离子钙调素靶蛋白（直接作用形式） （2）钙离子钙调素钙离子/钙调素依赖的蛋白 激酶使下游蛋白或自身磷酸化产生生理效应 （间接作用方式）。 2、cAMP途径与钙离子途径之间的交互作用 （1）与cAMP合成和降解有关的酶可受到钙离子/钙 调素复合物的调节，反过来，PKA也影响钙通道和 钙泵的活性。 （2）直接受钙离子和cAMP调节的酶可相互影响。 （3）PKA和钙离子/钙调素依赖的蛋白激酶(CaM激 酶)可以使同一种蛋白的不同位点发生磷酸化。 （三） 肌醇磷脂信号传递途径 1、IP3和DAG（DG）第二信使的产生：
10、质膜脂双层内层的PI，有两个衍生物， PIP，PIP2 PLC （磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C) PIP2IP3+DAG（两者均为第二信使）。 在磷脂酰肌醇信号通路中，胞外信号分子 与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质 膜上的磷脂酶C（PLC-），使质膜上4，5- 二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5- 三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两 个第二信使，胞外信号转换为胞内信号，这 一信号系统又称为“双信使系统”（double messenger system）。 磷脂酰肌醇途径 2、磷脂酶C激活的信号传递途径： IP3的作用：提高胞质中Ca2+浓度 DAG的作用：激活蛋白激酶C。 3、激活的PKC通过两条途径促进基因转录 （1）MAPK：激活基因调节蛋白 （2）NFb：激活基因调节蛋白的抑制蛋白 第四节 酶关联受体信号传递途径 一、鸟苷酸环化酶性受体：cGMP 二、酪氨酸激酶性受体: 酪氨酸激酶性受体的活化过程：图1318，1319。 三、酪氨酸激酶关联性受体 四、酪氨酸磷酸酶性受体 五、丝氨酸/苏氨酸激酶性受体 六、细胞内4条主要信号传递途径