第三章細(xì)胞概述

1、第 十 三 章細(xì) 胞 信 號 轉(zhuǎn) 導(dǎo),細(xì)胞通訊：(cell communication)：一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的過程。,細(xì)胞通訊的三種方式及其反應(yīng),1、信號分子；2、細(xì)胞表面分子粘著或連接；3細(xì)胞外基質(zhì),一、概 論,信號分子介導(dǎo)的細(xì)胞通訊,由細(xì)胞分泌的各種能夠調(diào)節(jié)機(jī)體功能的生理活性物質(zhì)是一類重要的信號分子，它們通過與細(xì)胞膜上或胞內(nèi)受體(recetpor)特異性結(jié)合，將信號轉(zhuǎn)換后傳給相應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)反

2、應(yīng)系統(tǒng)，使細(xì)胞對外界信號做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction),信號傳導(dǎo)強(qiáng)調(diào)信號的產(chǎn)生、分泌與傳送,即信號分子從合成的細(xì)胞中釋放出來,然后進(jìn)行傳遞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)強(qiáng)調(diào)信號的接收與接收后信號轉(zhuǎn)換的方式(途徑)和結(jié)果, 包括配體與受體結(jié)合、第二信使的產(chǎn)生及其后的級聯(lián)反應(yīng)等, 即信號的識別、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)與信號傳導(dǎo)(cell signalling),第十三章 細(xì)胞信

3、號轉(zhuǎn)導(dǎo),第一節(jié) 信號以及細(xì)胞傳遞信號的要素第二節(jié)　信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的特征(略)第三節(jié)　信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系(自學(xué)),第一節(jié) 信號及細(xì)胞傳遞信號的要素,作用于細(xì)胞的信號構(gòu)成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的要素　受體　G蛋白　細(xì)胞內(nèi)第二信使　蛋白質(zhì)激酶,一、作用于細(xì)胞的信號,,包括物理、化學(xué)及生物信號最廣泛的為化學(xué)信號，分為：1、內(nèi)分泌系統(tǒng)的激素(endocrine)特點(diǎn)：低濃度、長時效、全身性2、神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)突觸、突觸受體3

4、、旁分泌(paracrine)系統(tǒng)或自分泌(autocrine)系統(tǒng)的生長因子或細(xì)胞因子,三類信號分子及其信號傳導(dǎo)方式,信號分子舉例,二、構(gòu)成信號系統(tǒng)的要素,,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑包括：將外部信號轉(zhuǎn)換成內(nèi)部信號途徑；內(nèi)部信號經(jīng)一定途徑(有多種信號途徑綜合形成網(wǎng)絡(luò)并可級聯(lián)放大)引起應(yīng)答。包括受體、G蛋白、細(xì)胞內(nèi)第二信使、蛋白質(zhì)激酶等,兩類信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：1、通過G蛋白2、受體具有酶活性,第二信使的產(chǎn)生與作用,蛋白激酶和蛋白質(zhì)磷酸酶構(gòu)成的細(xì)胞內(nèi)

5、信號途徑：蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化為基本途徑,,細(xì)胞對外部信號的應(yīng)答是信號的不同組合產(chǎn)生的綜合性反應(yīng),,細(xì)胞內(nèi)信號的級聯(lián)放大作用,,二、構(gòu)成信號系統(tǒng)的要素,,1、受體(receptor) 一類存在于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的特殊蛋白質(zhì)，能特異性識別細(xì)胞外生物活性物質(zhì)并與之結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使細(xì)胞對外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)。 與受體結(jié)合的生物活性物質(zhì)統(tǒng)稱為配體(ligand)。受體分為：膜受體與細(xì)胞內(nèi)受體,,

6、膜受體與細(xì)胞內(nèi)受體,三種類型的膜受體(細(xì)胞表面受體),,離子通道關(guān)聯(lián)受體,,G蛋白關(guān)聯(lián)受體,,無酪氨酸激酶活性的酶聯(lián)受體,,有細(xì)胞內(nèi)催化結(jié)構(gòu)域的酶聯(lián)受體,,細(xì)胞內(nèi)受體,,,受體作用的特點(diǎn)A 受體分子的立體構(gòu)型決定受體的特異性B 配體具備高度親和力C 受體被配體完全結(jié)合后呈現(xiàn)可飽和性 D 受體與配體的結(jié)合及解離在可逆的動態(tài)平衡中E 調(diào)節(jié)性基于受體的磷酸化與非磷酸,,膜受體與細(xì)胞識別概念：細(xì)胞識別指細(xì)胞對同種或異種細(xì)胞、同源

7、或異源細(xì)胞以及對自己和異己物質(zhì)分子的認(rèn)識和鑒別。某些細(xì)胞識別現(xiàn)象：1907年H.V.Wilson紅色、黃色海綿實(shí)驗；巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞吞噬病菌；受精過程精卵識別。機(jī)制：膜糖蛋白、凝集素,應(yīng)用抗體研究細(xì)胞識別,海綿細(xì)胞聚集的機(jī)制,中性粒細(xì)胞表面糖蛋白與細(xì)胞識別,,細(xì)胞識別的幾種方式,2 、G蛋白,,全稱鳥苷酸結(jié)合蛋白(guanine nucleotide-binding protein)特點(diǎn)：① 由a、b、g亞基組成的異聚體；②具有

8、GTP酶(GTPase)的活性，能結(jié)合GTP或GDP；③ 其本身的構(gòu)象改變可活化效應(yīng)蛋白。分類：刺激性G蛋白Gs、抑制性G蛋白Gi,Alfred G. Gilman,Martin Rodbell,1994 年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者,G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)(膜結(jié)合機(jī)器) ：表面受體(七次跨膜)、G蛋白和效應(yīng)物,受體、G蛋白、效應(yīng)蛋白和細(xì)胞效應(yīng),,G蛋白作用機(jī)制,G蛋白作用機(jī)制,某些G蛋白的功能效應(yīng)物 G蛋白 作

9、用腺苷酸環(huán)化酶 Gs 激活酶活性 Gi 抑制酶活性K+離子通道 Gi 打開離子通道磷脂酶C Gp 激活酶活性cGMP磷酸二脂酶 Gt 激活酶活性,,3 、細(xì)胞內(nèi)第二信使,,第二信使(second messenger)指受體被激活后在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的、能介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活性物質(zhì)。包括：3’, 5’-環(huán)腺苷酸(cAM

10、P)、3’, 5’-環(huán)鳥苷酸(cGMP)、鈣離子、DAG、IP3及一氧化氮(NO)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)等,sutherland,發(fā)現(xiàn)第二信使而獲得1971諾貝爾獎,(1)、cAMP,G蛋白作用于腺苷酸環(huán)化酶AC,腺苷酸環(huán)化酶AC催化ATP生成第二信使cAMP,,cAMP激活蛋白激酶A,,蛋白質(zhì)磷酸與去磷酸化在激素應(yīng)答中的作用,Edwin G. Krebs,Edmond H. Fischer

11、,1992年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者發(fā)現(xiàn)可逆性蛋白磷酸化,cAMP作用的靶分子,,,cAMP-PKA通路調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄,,,cAMP與蛋白激酶對細(xì)胞活性的影響,cAMP信號的終止：cAMP磷酸二酯酶(PDE),,cAMP信號傳遞模型,,(2)鈣離子：細(xì)胞中鈣濃度的調(diào)節(jié),鈣-鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)復(fù)合體的分子結(jié)構(gòu)及對酶的調(diào)節(jié),,CaM-蛋白激酶II的激活,,鈣信號的消除,,(3)、cGMP,兩種鳥苷酸環(huán)化酶：mGC、

12、sGC,鳥苷酸環(huán)化酶GC及其配體,,cGMP作用的的靶分子,,,(4) DAG與IP3：磷脂酰肌醇信號通路,,磷脂酶C-β催化PIP2水解生成DAG和IP3,蛋白激酶C的激活過程及將要引起的應(yīng)答,蛋白激酶C激活特定基因的兩種途徑,(5) NONO合酶催化NO形成,,NO與cGMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,,4 、蛋白質(zhì)激酶,,蛋白質(zhì)激酶是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將 ATP 的 g 磷酸基轉(zhuǎn)移到它們的底物上特定氨基酸殘基上去。分為：蛋白質(zhì)酪氨酸激

13、酶(tyrosine protein-specific kinase, PTK)：又可分為受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase , RTK)與非受體酪氨酸激酶蛋白質(zhì)絲氨酸/蘇氨酸激酶其他激酶：PLC、磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3-K),(1)受體酪氨酸激酶幾種主要的酪氨酸激酶受體,,受體酪氨酸激酶激活后形成胞內(nèi)信號傳遞復(fù)合物,,(2)非受體酪氨酸激酶有

14、SRC 、Tec 、Csk 、Fes 、Abl 、Syk / ZAP-70、Fak和JAK等亞類。有SH2和SH3等同源結(jié)構(gòu)域，常與一些非催化型受體偶聯(lián)，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。,,干擾素誘導(dǎo)JAK、STAT復(fù)合體及調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制,,,(3)絲\蘇氨酸激酶 通過變構(gòu)而激活蛋白，催化底物蛋白絲\蘇氨酸殘基磷酸化，PKA、蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)、 PKC、PKG、CaMK和絲裂原激的蛋白激酶

15、(mitogen-activated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均屬此類。,,生長因子介導(dǎo)的信號途徑中，有多種酪氨酸激酶、接頭蛋白及絲/蘇氨酸激酶通過級聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。,,第二節(jié) 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的特征,信號分子存在的暫時性 信號分子活性的可逆性變化蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化是信號分子激活的共同機(jī)制二聚作用是調(diào)節(jié)信號通路的一個重要機(jī)制信號通路的連貫性與放大作用 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的專一性與通用性 多途徑

16、、多層次的細(xì)胞信號傳遞通路具有收斂或發(fā)散)的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化,cAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的放大作用,,,來自G蛋白偶聯(lián)受體、整聯(lián)蛋白和RTK所轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號都收斂到Ras蛋白,,,兩類受體所介導(dǎo)的信號通路形成的信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了信號通路的收斂、發(fā)散與交談,,,兩個主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑間的信息交談(cross talk),,來自于EGF受體的信號能夠分成幾個不同的途徑進(jìn)行傳遞,,四條平行的胞內(nèi)信號通路與它們之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,,,練習(xí),判斷1、激

17、素作為信號分子,只作用于膜受體。2、“Cell signalling”與“ Signal transduction”在意義上是相同的 3、細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是細(xì)胞接收信號,并對信號作出綜合性反應(yīng)的過程, 它的復(fù)雜性表現(xiàn)在細(xì)胞外信號的多樣性和細(xì)胞內(nèi)各信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的整合 4、親脂性信號分子的受體通常位于細(xì)胞核內(nèi),5、胞內(nèi)受體一般處于受抑制狀態(tài), 細(xì)胞內(nèi)信號的作用是解除抑制 6、Ca2+ 激酶同PKA、PKC、酪氨酸蛋白激酶一樣,都是使靶

18、蛋白的絲氨酸和蘇氨酸磷酸化。 7、cAMP、cGMP、DG、IP3都是細(xì)胞內(nèi)第二信使, 它們的產(chǎn)生都同G蛋白有關(guān)。8、通常將受體上同信號分子結(jié)合的部位稱作效應(yīng)器。,選擇,1、乙酰膽堿受體屬于(　　　 )系統(tǒng)。a．酶聯(lián)受體 b．酶聯(lián)受體c．通道偶聯(lián)受體 d. 以上都不是2、心鈉肽是心房肌細(xì)胞產(chǎn)生的肽激素,對血壓具有調(diào)節(jié)作用。心鈉肽作為第一信使作用于受體, 并在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使, 下面四種第二信使中哪一種對于心鈉肽具有應(yīng)答作用

19、?a. cAMP b. cGMP c. Ca2+ d. DAG,3、下列關(guān)于信息分子的描述中,不正確的一項是(　　　) 。a. 本身不介于催化反應(yīng)b. 本身不具有酶的活性c. 能夠傳遞信息d. 可作為作用底物4、下列通訊系統(tǒng)中, 受體可進(jìn)行自我磷酸化的是(　　 )。a. 鳥苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)b. 酪氨酸蛋白激酶系統(tǒng)c. 腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)d. 肌醇磷脂系統(tǒng),5、表皮生長因子(EGF)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過(　　 )的方式實(shí)現(xiàn)

20、的。a. 活化酪氨酸激酶b. 活化腺苷酸環(huán)化酶c. 活化磷酸二酯酶d. 抑制腺苷酸環(huán)化酶6、動物細(xì)胞間信息的傳遞主要是通過 (　　 )。a. 緊密連接b. 間隙連接c. 橋粒d. 胞間連絲,7、在下列激酶中, 除( 　　　)外, 都是使靶蛋白的絲氨酸或蘇氨酸磷酸化。a. 蛋白激酶Cb. 鈣激酶c. 酪氨酸蛋白激酶d. 蛋白激酶G8、鈣調(diào)素是一種鈣結(jié)合蛋白, 含有( 　　　)結(jié)構(gòu)域, 每個結(jié)構(gòu)域可結(jié)合一個Ca2