细胞信号转导

1. 细胞信号转导 Cellular Signal Transduction

2. 生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。 • 一方面生物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存； • 另一方面信息物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续。 • 生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信息系统的进化。

3. 单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。 多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除了反馈调节外， 更有赖于细胞间的通讯与信号传导，以协调不同细胞的行为，如： ①调节代谢: 通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质和能 量代谢； ②实现细胞功能：如肌肉的收缩和舒张，腺体分泌物的释放； ③调节细胞周期：使DNA复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖阶段； ④控制细胞分化：使基因有选择性地表达，细胞不可逆地分化为有特定功能的 成熟细胞； ⑤影响细胞的存活。

4. 信号传导系统的特异性

5. 细胞信号传导是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程。细胞信号传导是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程。

6. 细胞信号传导是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程。细胞信号传导是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程。 生命现象的重大活动，包括基因表达、分化、生长发育、细胞 增殖、细胞凋亡和免疫等都与信号传导有关。 细胞信号传导影响细胞各方面的功能： 影响酶活性——代谢过程。 影响细胞骨架的装配——细胞运动、细胞形态及物质运输 改变离子通道——改变膜电位 影响DNA合成起始(限速步骤） 影响基因表达——激活/阻遏 生存依赖精细调控的细胞间、细胞内分子通讯网络:内环境的恒稳态。

7. 研究细胞信号传导相关物质获得了很多诺贝尔奖研究细胞信号传导相关物质获得了很多诺贝尔奖

10. 细胞信号传导的基本路线

13. 高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协调统一要求有一个完善的，在细胞间反映和进行相互的机制，称为细胞通讯。在通讯过程中，细胞作为一个生命的独立单位和一个相对独立的系统，如何识别环境中的各种信号，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的各种代谢，影响细胞的生长，甚至诱导细胞的死亡，都是细胞信号传导研究的内容。高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协调统一要求有一个完善的，在细胞间反映和进行相互的机制，称为细胞通讯。在通讯过程中，细胞作为一个生命的独立单位和一个相对独立的系统，如何识别环境中的各种信号，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的各种代谢，影响细胞的生长，甚至诱导细胞的死亡，都是细胞信号传导研究的内容。

14. 细胞通讯的三种方式及其反应 概括地说：根据细胞通讯的特点可以分为三类： 1.直接接触：细胞与细胞之间通过质膜表面直接的粘合和附着实现信息的交流。 2.直接联系:相邻细胞之间形成细胞通道实现生物大分子的交流。如细胞间连丝，可以直接进行细胞质的直接交流。这对多细胞生物的发育和形态检查是非常重要的。 3.间接联系：真核细胞之间通讯的主要方式，主要方式是以配体和受体的结合起始信号的传递。

22. 膜受体与细胞内受体

23. 三种类型的膜受体(细胞表面受体)

24. 离子通道关联受体

25. G蛋白关联受体

26. 有细胞内催化结构域的酶联受体

27. 细胞内受体

28. 受体作用的特点 A 受体分子的立体构型决定受体的特异性 B 配体具备高度亲和力 C 受体被配体完全结合后呈现可饱和性 D 受体与配体的结合及解离在可逆的动态平衡中 E 调节性基于受体的磷酸化与非磷酸

33. 第二节细胞内信号转导相关分子 根据信号分子的作用部位可以将其分为三大类： 第一信使：细胞外的信号分子通过各自的特异受体 作用于 靶细胞。 第二信使：指受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转 导通路的活性物质。

34. 第二信使的3个特点： • ①受胞外信号作用后，发生迅速而短暂的增加或减少 ； • ②对胞外信号具有放大作用，以致微小的刺激就可以产生明显的生物学效应； • ③激活靶蛋白或酶，诱发细胞内相应的一组程序化反应。

35. 第三信使：负责细胞核内外信息传递的物质称为第三信第三信使：负责细胞核内外信息传递的物质称为第三信 使。是一类与靶基因特异性序列相结合的核 蛋白，可调控基因的转录水平。有以下特 点； ①受刺激后在数分钟内表达，是即刻早期基因产物； ②转录是短暂的，不依赖于新（de novo)蛋白质合成； ③表达产物的半衰期短； ④蛋白质产物受Ser/Thr蛋白激酶（PKA）等磷酸化修饰； ⑤成熟的蛋白质一旦成熟就进入核内，很难在细胞质中检测到。

36. 细胞信号转导主要途径模式图 IP3:三磷酸肌醇；DG：二酰甘油；PKA：依赖cAMP的蛋白激酶；PKC：依赖Ca与磷脂的蛋白激酶；CaM.PK：依赖Ca. CaM.d 蛋白激酶；CDPK：依赖Ca的蛋白激酶；MAPK：有丝分裂原蛋白激酶；JAK；另一种蛋白激酶；TF：转录因子

37. 这个大大简化了的模式图中，每种信号看来都是从上游到下游线性传递，彼此间似乎并无联系。实际上细胞信号传递途径是一个复杂的网络系统。这个大大简化了的模式图中，每种信号看来都是从上游到下游线性传递，彼此间似乎并无联系。实际上细胞信号传递途径是一个复杂的网络系统。 多数信号分子可激活不同的信号途径，如溶血磷脂酸受体至少与3种不同的G蛋白和4条信号通路相连。 几个不同的信号途径可激活同一蛋白激酶，不同蛋白激酶的靶蛋白以及不同转录因子调控的靶基因发生重叠的情况更是屡见不鲜。通过这些共同作用的效应分子，不同的信号途径交织整合成一个错综复杂的网络系统。 图中信号的线性传递只是为了便于初学者了解信息流动中的传承关系而采用的权宜之法。

38. 细胞信号传导的一般过程 1、启动 配体与受体结合，启动膜内侧级联反应，将信号传给第二信使分子。 2、放大和整合 多种信使分子通过不同通路激活一系列蛋白激酶传递信息，实现信号的放大与整合。 3、效应 信号分子或转录因子进入细胞核，与基因相互作用，调节蛋白质合成或细胞分泌、运动、形态变化和凋亡。 4、终止 通过负反馈途径，活化抑制因子或灭活因子，终止信号的启动作用。 第二信使 蛋白激酶 转录因子 酶蛋白 DNA mRNA 细胞生理功能的调节

39. 图7-2 细胞信号传导的主要分子途径

40. 一. 促使第二信使产生的G 蛋白： G 蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanosine nucleotide-binding protein）的简称。 G 蛋白是一类能与膜受体偶联而具有信号转导作用的蛋白质。 G 蛋白通过与 GTP结合激活效应器 产生第二信使或 与GDP 结合而丧失激活效应器的功能。， 　

41. （细胞表面受体） G蛋白 1971年，Rodbell发现胰高血糖素激活大鼠cAMP需要GTP存在，提出受体与效应器之间应存在一个转换器。 1977年，Ross和Gilman证实此转换器为G蛋白。 1980年，Gilman和他的同事纯化了Gs蛋白。此后十多年，G蛋白及其偶联受体以及其介导的信号转导通路迅速发展。 Rodbell和Gilman获得1994年诺贝尔医学和生理学奖。

42. 吉尔曼（Alfred G. Gilman） 1941.7.1~ 德克萨斯大学西南医学中心药学系

43. 德克萨斯大学西南医学中心药学 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994 “for their discoveries of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells”

44. 　发现G 蛋白的意义： 通过G蛋白介导，将受体接受的信号传递给效应物， 产生第二信使，在细胞内将信号放大。 它揭示了细胞外信号如何转换为细胞内信号的真正机制，从而开辟了细胞信号跨膜转导研究的新时代。

46. G蛋白由三个亚基组成, 100kD左右： G：39~46kD，20多种，有GTP或GDP结合位点、GTP酶活性、ADP核糖基化位点、毒素修饰位点及受体和效应器结合位点等。 G：36kD，6种。 G ：7~8kD，10多种。 可以有上千种组合。 • 在天然电泳中β与γ仍紧密结合在一起。

47. G蛋白有两种构象形式： 　　活化型：G与GTP结合，与G 分离。 　　非活化型：G与GDP结合，与G 结合成三聚体。

48. G蛋白基本结构 　　　位于细胞膜的胞浆侧。

49. G蛋白介导的跨膜信号转导模型 ①当异三聚体型G蛋白的α亚基与GDP结合，并构成αβγ三聚体时呈无活性 状态。 ②当配体与膜受体结合后，受体的构象发生变化，与Gα相互作用，GDP从Gα 脱落而与GTP结合，G蛋白被激活。 ③Gα与βγ亚基分离，分别与效应蛋白（酶）发生作用。 ④Gα的GTPase将GTP水解为GDP，Gα重新与βγ亚基结合而失活。

50. 活化型 非活化型 在这个模型中，Gs穿梭于膜上两个蛋白质--受体与腺苷酸环化酶之间，起了一个信号传递者的作用，而Gs上结合GTP-GDP循环在激活-灭活环化酶中起了关键作用。