第七章 细胞通讯与信号转导

上页下页返回结束细胞通讯(cellcommunication)是指一个细胞发出的信息可通过介质传递到另一个细胞，通过受体的识别和信号传递作用引起细胞产生相应的生物效应。细胞通讯细胞通讯有三种方式：（1）细胞通过信号分子进行相互通讯；（2）细胞间直接接触相互通讯；（3）细胞间通过间隙连接相互通讯。上页下页返回结束细胞通讯的路径细胞通讯通过：细胞识别信号跨膜传递生物效应。可见，细胞识别是细胞通讯的一个首要环节，其分子基础是膜受体。上页下页返回结束受体是细胞膜或细胞内的功能性糖蛋白，可特异地识别配体并与之结合，引起相应的生物效应。配体是细胞外的信号分子，如：激素、药物、神经递质、毒素等。膜受体：细胞膜上特异性的蛋白质或脂类分子。受体：膜受体胞内受体（一）膜受体的概念上页下页返回结束（二）膜受体的特性特异性高亲和性可饱和性可逆性上页下页返回结束调节部位催化单位转换单位（三）膜受体的分子结构上页下页返回结束（四）膜受体类型离子通道受体：如N-AchR为Na+通道，r-氨基丁酸受体的Cl-通道催化受体：有TPK活性，如EGFR、PDGFR等。偶联G蛋白受体：有G蛋白介导，如多巴胺受体等。单体型受体：一个蛋白分子复合型受体：两个或多个蛋白分子上页下页返回结束膜受体类型:离子通道受体摧化受体偶联G蛋白受体图示细胞表面信号三类受体模式图上页下页返回结束（五）膜受体的功能膜受体的分布：同一个细胞上有不同的受体不同的细胞上有相同和不同的受体膜受体的功能：信号跨膜传递细胞识别上页下页返回结束细胞与细胞之间的识别白细胞吞噬细菌等异物精卵结合而不与其他细胞结合；巨噬细胞吞噬衰老红细胞细胞识别：细胞与细胞之间或细胞与分子之间的认识和鉴别。细胞与分子之间的识别：与大分子如LDL识别，介导内吞与细胞膜上分子识别，介导粘附与激素、神经递质分子识别，介导信号传导上页下页返回结束细胞识别的方式：受体与其识别的配体间有互补的结构关系，可识别并互补结合。上页下页返回结束信号的跨膜传递（一）离子通道受体的信息传导机制：受体自身为离子通道，信号（神经递质）与受体识别结合，开闭通道，离子流动，改变细胞膜的兴奋性。（二）催化受体的信息传导机制：自身是酶，具有TPK活性，主要是一些生长因子的受体，与配体结合即活化，使靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，引起细胞反应。（三）偶联G蛋白受体的信息传导机制：由G蛋白介导,将信息传递给第二信使,引起一系列胞内生物效应。上页下页返回结束G蛋白：鸟苷酸结合蛋白的总称，其共同特征是：由三个亚单位组成；位于细胞膜受体与效应器之间的转导蛋白；具有结合GDP或GTP的能力，有GTP酶活性；可激活效应蛋白，实现信息转导功能。上页下页返回结束偶联G蛋白受体的信息传导途径：CAMP信号途径CGMP信号途径IP3信号途径DG信号途径Ca2+信号途径上页下页返回结束1、CAMP信号途径：信号与受体结合，受体活化，构象改变，暴露与G蛋白的结合部位。配体－受体复合物与G蛋白结合，G活化，Gsα构象改变，结合GTPGsα-GTP复合物与βγ分离，暴露与AC的结合部位。Gsα-GTP与AC结合，AC活化，分解ATP为CAMPGsα分解GTP为GDP，构型改变，与AC分离，AC失活，Gsα与βγ结合，恢复静息状态。信号（配体）图示GS信号转导过程模式图上页下页返回结束CAMP信号途径刺激型信号途径抑制型信号途径刺激型信号抑制型信号RsRiGsGiACATP→CAMP抑制被磷酸二酯酶降解上页下页返回结束上页下页返回结束2、CGMP信号途径与CAMP途径相似，比较如下：CAMP途径CGMP途径效应型ACGC分布AC在膜上GC在膜或细胞质中第二信使CAMPCGMP含量多少，为CAMP的1/10功能分化分裂举例肝细胞上β肾上腺素受体视杆细胞的光感效应介导的糖元分解上页下页返回结束CGMP信号途径上页下页返回结束3、甘油二酯和三磷酸肌醇途径细胞膜中约5%的肌醇磷脂（PI），分布于膜内层，在ATP作用下，PI磷酸化形成PIP2（4，5二磷酸肌醇）。受体+配体活化GpGp+磷脂酶C磷脂酶C活化P1P2IP3+DAG（第二信使）上页下页返回结束甘油二酯和三磷酸肌醇途径的模式图上页下页返回结束甘油二酯和三磷酸肌醇途径与CAMP途径比较：CAMP途径甘油二酯和三磷酸肌醇途径G蛋白GsGiGp效应器AC磷脂酶C底物ATPP1P2第二信使CAMPIP3DAG上页下页返回结束4、Ca2+信号途径Ca2+进入胞质的两种途径：通过膜Ca2+通道胞外胞质内通过ER上Ca2+通道内质网库胞质内上页下页返回结束Ca2+进入胞质的过程：Ca2+受体激活G蛋白活化打开细胞膜Ca2+通道IP3打开细胞内钙库膜Ca2+通道导致胞质内[Ca2+]上升导致胞内[Ca2+]上升上页下页返回结束信使分为三大类：第一信使：配体，如激素、药物、神经递质等第二信使：胞质中的信号物质CAMP、CGMP、Ca2+、IP3、DG第三信使：细胞核中的信号物质上页下页返回结束第一信使通过膜受体的转导作用将信息指令传给第二信使，由第二信使启动并指导完成胞内一系列生物效应。第二信使的作用：直接作用于效应蛋白如离子通道，产生相应的生物效应或激活细胞内的蛋白激酶系统，引起级联反应，产生生物效应。第三信使直接调节基因的活动。上页下页返回结束第二信使的作用cAMP的作用cAMPPKA（绝大多数细胞），调节代谢，促进细胞分化。离子通道（嗅上皮细胞），调节离子通道的通透性。上页下页返回结束cGMP的作用cGMPPKG（绝大多数细胞），调节代谢，促进细胞分裂。离子能道（视网膜光感受器），调节离子通透性。上页下页返回结束IP3ER上IP3受体钙库释放Ca2+胞内Ca2+上升级联反应生物效应；DAG蛋白激酶C蛋白酶的磷酸化生物效应；Ca2+CaM，Ca2+的作用广泛，如肌肉收缩、Ach释放等。IP3、DAG、Ca2+的作用：上页下页返回结束例如：肾上腺素引起肝细胞糖元分解上页下页返回结束在信号转导过程中，信号逐级放大上页下页返回结束信号与细胞效应总结图示第一信号、第二信号与细胞效应上页下页返回结束思考题1、解释下列名词：细胞通讯细胞识别膜受体配体第二信使G蛋白2、简述膜受体的类型、特性和功能。3、以肾上腺素引起肝糖原分解为例，说明细胞通讯的过程。4、试比较cAMP、cGMP、DG和IP3信号途径的差别。