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第 十 五 章

第 十 五 章. 细 胞 信 息 转 导. 概 述. 外界环境变化时. 单细胞生物 —— 直接作出反应. 多细胞生物 —— 通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。. 细胞信息转导方式. ① 通过相邻细胞的直接接触. ② 通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能. 具有调节细胞生命活动的化学物质称为 信息物质. 跨膜信号转导的一般步骤. 特定的细胞释放信息物质. 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞. 与靶细胞的受体特异性结合. 受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统. 靶细胞产生生物学效应. 第一节 信息物质.

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第 十 五 章

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  1. 第 十 五 章 细 胞 信 息 转 导

  2. 概 述 外界环境变化时 单细胞生物——直接作出反应 多细胞生物——通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。

  3. 细胞信息转导方式 ① 通过相邻细胞的直接接触 ② 通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能 具有调节细胞生命活动的化学物质称为信息物质

  4. 跨膜信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应

  5. 第一节 信息物质 一、细胞间信息物质 定义 细胞间信息物质 是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，又称作第一信使。

  6. 化学性质 • 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因 • 子、胰岛素等） • 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等） • 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） • 脂酸衍生物（如前列腺素） • 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等

  7. 分 类（根据细胞的分泌方式） （一）神经递质 又称突触分泌信号 特点 由神经元细胞分泌；（神经元突触前膜释放）通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。 例如： 乙酰胆碱、去甲肾上腺素等

  8. （二） 内分泌激素 又称内分泌信号 • 特点 • 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； • 通过血液循环到达靶细胞 ； • 大多数作用时间较长。 • 例如 • 胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等

  9. 按内分泌激素的化学组成分为 • 含氮激素 • 如肾上腺素、甲状腺素、 促甲状腺激素、胰高血糖素、胰岛素、生长激素等 • 类固醇激素 • 如性激素、皮质醇、醛固酮等 • 按激素受体的分布部位 胞内受体激素:甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素:除甲状腺素外其他的含氮 激素

  10. （三）局部化学介质 又称旁分泌信号 • 特点 • 由体内某些普通细胞分泌； • 不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞； • 一般作用时间较短。 • 例如 • 生长因子、前列腺素等。

  11. （四）气体信号 例如 * NO合酶（NOS）通过氧化L-精氨酸 的胍基而产生NO *血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO

  12. 其他 有些细胞间信息物质能对同种细胞或分泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号 有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息，如昆虫的性激素。

  13. 4.气体分子（扩散） 3.旁分泌 2.内分泌 1.神经传递 图15-1

  14. 无机离子：如Ca2+ 脂类衍生物：如DAG、Cer 核苷酸：如cAMP、cGMP 糖类衍生物：如IP3 信号蛋白分子 二、细胞内信息分子 细胞内信息物质 第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传递细胞调控信号的化学物质。 组成

  15. ※第二信使 在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP、花生四烯酸及其代谢产物等。 ※第三信使 负责细胞核内外信息传递的物质，又称为DNA结合蛋白，是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节基因的转录。如立早基因的编码蛋白质 。

  16. 细胞外信息物质影响细胞功能的途径

  17. 第 二 节 受 体 受体是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别是糖脂。 能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称为配体。

  18. 一、受体的分类、一般结构与功能 根据细胞定位 （一）膜受体 存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体，G蛋白偶联受体和单个跨膜螺旋受体。

  19. 1. 环状受体 —— 配体依赖性离子通道 乙酰胆碱受体

  20. 2. G 蛋白偶联受体 又称七个跨膜螺旋受体/蛇型受体 G蛋白偶联受体的结构

  21. 受体结构的特点 * 受体的N端可有不同的糖基化。 * 胞内的第二和第三个环能与G-蛋白相偶联 。 * 受体内有一些高度保守的半胱氨酸残基， 对维持受体的结构起到关键作用。

  22. * C-末端的高度保守的Cys残基在肾上腺素能α受体、肾上腺素能β受体和视紫质受体中可被棕榈酰化，可稳定受体胞内部分的三级结构。 * 受体的C-末端和胞内第三环含有多个Thr和Ser残基可被磷酸化，与抑制蛋白—β-视紫红质抑制蛋白结合 ，使受体不能再活化G蛋白而失活。

  23. 激素 受体 Ｇ蛋白 酶 第二信使 蛋白激酶 酶或其他功能蛋白 生物学效应 此类受体的信息转导可归纳为

  24. ※ G蛋白 是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由、、 三个亚基组成。 有两种构象：非活化型；活化型

  25. 两种G蛋白的活性型和非活性型的互变

  26. α α β γ H 腺苷酸环化酶 Ｒ R AC AC cAMP GDP β γ GTP ATP

  27. 信息传递过程中的Ｇ蛋白

  28. 3. 单个跨膜螺旋受体 酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体） 与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，既可导致受体自身磷酸化,又可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化，如胰岛素受体IGF-R 表皮生长因子受体(EGF-R)。 非酪氨酸蛋白激酶受体型 与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。

  29. 自身磷酸化 当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型受体大多数发生二聚化，二聚体的酪氨酸蛋白激酶(TPK)被激活，彼此使对方的某些酪氨酸残基磷酸化，这一过程称为自身磷酸化。 该型受体与细胞的增殖、分化、分裂及癌变有关。

  30. 受体结构 *胞外区为配体结合部位。 *受体跨膜区由22～26个氨基酸残基构成一个α-螺旋，高度疏水。 * 胞内区为酪氨酸蛋白激酶功能区（又称SH1, 与Src的酪氨酸蛋白激酶区同源） 位于C末端，包括ATP结合和底物结合两个功能区。

  31. *该受体的下游常含有 • SH2结构域 • 能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合 • SH3结构域 • 能与富含脯氨酸的肽段结合 • PH结构域(pleckstrin homology domain) • 识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽，并能与G蛋白的βγ复合物结合 ,还能与带电的磷脂结合。

  32. 含TPK结构域的受体 EGF:表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子 PDGF:血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子

  33. TGFβ的Ⅰ型和Ⅱ型受体

  34. 膜受体 可溶性受体 胞外　 胞内 PKH GC GC 4. 具有鸟苷酸环化酶活性的受体 具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构 PKH：激酶样结构域 GC： 鸟苷酸环化酶结构域

  35. （二）胞内受体 位于细胞浆和细胞核中的受体，全部为DNA结合蛋白。 ⑴ 受体的结构 高度可变区 位于N端，具有转录激活功能 含有两个锌指结构 DNA结合区 激素结合区 位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录 铰链区

  36. 核受体结构示意图

  37. ⑵ 相关配体 • 类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等 • ⑶ 功能 • 多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。

  38. 二、受体作用的特点 • 高度专一性：受体选择性地与特定配体 • 结合。 • 高亲和力：亲和常数Ka=[LR]/[L][R]， • Ka一般在108～1010L/mol • 可逆性:属非共价结合 • 可饱和性：反应服从质量作用定律，结 • 合曲线呈可饱和状态 • 特定的作用模式

  39. 三、受体活性的调节 （一）类型： 1. 受体下调：受体的数目减少（或）对配体的结合能力降低与失敏。 2. 受体上调：受体的数目增加和（或）对配体的结合能力增强与敏感。

  40. （二）受体活性的调节的机制 1. 磷酸化和脱磷酸化作用 2. 膜磷脂代谢的影响 3. 酶促水解作用 4. G蛋白的调节

  41. 第三节 信息的转导途径 一、膜受体介导的信息转导 • cAMP- 蛋白激酶途径 – Ca2+- 依赖性蛋白激酶途径 • cGMP- 蛋白激酶途径 • 酪氨酸蛋白激酶途径 • 核因子 途径 • TGF-β途径

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