簡介:第十三章細胞信號轉導與信號傳遞系統(tǒng),信號細胞SIGNALINGCELL能產生信號分子的細胞靶細胞TARGETCELL受到信號分子的作用發(fā)生反應的細胞信號轉導SIGNALTRANSDUCTION靶細胞依靠受體識別專一的細胞外信號分子,并把細胞外信號轉變?yōu)榧毎麅刃盘?,這一轉變過程稱為信號轉導。細胞內的信號分子經連鎖級聯(lián)反應,進行細胞內信號傳遞,引起細胞發(fā)生反應。,靶細胞的受體蛋白多種多樣存在于質膜上,識別的分子是親水性的;存在于胞質溶質中,識別的分子是疏水性的。受體蛋白分別與不同的信號分子發(fā)生結合各具有專一性。,第一節(jié)信號細胞與靶細胞,一、信號分子與信號細胞信號細胞通過外排分泌和穿膜擴散釋放出信號分子。有的信號分子可對遠距離的靶細胞發(fā)生作用;有的信號分子在釋放后仍結合在信號細胞表面,只能影響與之接觸的細胞,甚至信號細胞本身。,信號分子分類1、旁分泌信號信號分子擴散不太遠,只能影響周圍近鄰細胞2、突觸信號神經末梢與神經元或肌肉細胞之間的連接稱突觸,神經末梢分泌神經遞質,作用于突觸后靶細胞,傳遞信號。,3、內分泌信號內分泌細胞分泌的信號分子稱為激素,可遠距離傳播,散布全身。4、自分泌信號細胞分泌的信號分子只作用于同種細胞,甚至同自身的受體結合引起反應,分泌信號分子的細胞既是信號細胞,也是靶細胞。,二、靶細胞(一)靶細胞反應的特征1、專一性地識別信號細胞按發(fā)育編程,在不同的分化階段分別對專一的信號分子識別。2、反應的差異性一種信號分子對不同的靶細胞常有不同的效應。這是由于1)細胞表面受體組合不同,2)細胞內的裝置對接收的信息在細胞內進行不同的整合和譯解。,(二)靶細胞中的受體種類1、細胞內受體存在于細胞質基質或核中,如脂溶性信號分子的受體。(類固醇、維生素D)2、細胞表面受體為跨膜整合蛋白,親水性信號分子的受體。(神經遞質、蛋白質激素、蛋白質生長因子),,細胞表面受體和細胞內受體,親水性,細胞表面受體根據傳導機制不同分三類(1)離子通道關聯(lián)受體受體是多次穿膜的蛋白質,與電興奮細胞之間突觸信號快速傳遞有關。受體與神經遞質結合后構象發(fā)生改變,通道瞬時打開或關閉,改變了質膜的離子透性,使突觸后細胞發(fā)生興奮。,(2)G蛋白關聯(lián)受體可間接調節(jié)結合在質膜上的靶蛋白的活性,靶蛋白是酶或離子通道。受體與靶蛋白之間有第三種蛋白質G蛋白三體GTP結合調節(jié)蛋白。(3)酶關聯(lián)受體受體多是一次穿膜的蛋白質,自身具酶的性質,或與酶結合在一起。多為蛋白激酶或與蛋白激酶結合在一起。被激活后,可使靶細胞中專一的一組蛋白質發(fā)生磷酸化。,,,G蛋白耦聯(lián)型受體為7次跨膜蛋白,第二節(jié)細胞內信號傳遞的基本原理一、細胞內信號傳遞的級聯(lián)反應信號傳遞級聯(lián)反應的概念P3821、構成信號傳遞級聯(lián)反應鏈的蛋白種類(1)可被蛋白激酶磷酸化的蛋白;(2)在信號誘導下同GTP結合的蛋白,2、參與磷酸化級聯(lián)反應的蛋白激酶的種類(1)絲氨酸/蘇氨酸激酶;(2)酪氨酸激酶蛋白激酶是一類磷酸轉移酶,其作用是將ATP的Γ磷酸基轉移到底物特定的氨基酸殘基上,使蛋白質磷酸化。,蛋白激酶在信號轉導中的主要作用有兩個方面其一是通過磷酸化調節(jié)蛋白質的活性,磷酸化和去磷酸化是絕大多數(shù)信號通路組分可逆激活的共同機制,有些蛋白質在磷酸化后具有活性,有些則在去磷酸化后具有活性;其二是通過蛋白質的逐級磷酸化,使信號逐級放大,引起細胞反應。,二、細胞對細胞外的信號有不同的反應速率1、快速反應通過磷酸化級聯(lián)反應鏈進行,不涉及基因表達。2、慢速反應涉及基因表達的調節(jié)。激素受體G蛋白ACADENYLATECYCLASE,ACCAMP蛋白激酶A基因調節(jié)蛋白基因表達。,第三節(jié)G蛋白關聯(lián)受體與G蛋白一、G蛋白的結構和活性變化1、G蛋白的結構ΑΒΓ三個亞基組成,不受刺激無活性。配體受體受體激活G蛋白受體G蛋白激活G蛋白ΑGTP,,,,,,2、GTP和GDP對G蛋白活性的影響結合GTP時處于活性狀態(tài),結合GDP時處于失活狀態(tài)。激活,Α亞基與ΒΓ復合物分離,沿質膜內表面散開,分別與各自靶蛋白結合。,3、G蛋白激活靶蛋白的作用機制G蛋白Α亞基具有GTP酶活性,Α亞基與其靶蛋白相互作用后,幾秒鐘后把GTP水解成了GDP,Α亞基便與ΒΓ復合物重新結合成無活性的G蛋白。4、信號轉導中G蛋白活性變化過程(1)受體激活;(2)G蛋白激活;(3)G蛋白復原失活。,,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;活化后對腺苷酸環(huán)化酶有抑制作用的G蛋白抑制性G蛋白。二者Α亞基不同。,二、G蛋白在信號轉導中的功能(一)調節(jié)離子通道,如鉀離子通道乙酰膽堿G蛋白關聯(lián)受體G蛋白分解成Α亞基、ΒΓ復合物ΒΓ復合物K通道蛋白K進入細胞Α亞基(GDP)與ΒΓ復合物重新結合成無活性的G蛋白,,,,,(二)激活AC腺苷酸環(huán)化酶(ADENYLYLCYCLASE)是分子量為150KD的糖蛋白,跨膜12次。在MG2或MN2的存在下,腺苷酸環(huán)化酶催化ATP生成CAMP。許多細胞外信號分子主要通過改變AC的活性來調控CAMP的含量水平。P387,,(三)激活磷脂酶C,三、細胞內信號傳遞與第二信使(一)CAMP信號傳遞途徑1.細胞內CAMP濃度升高所起的作用糖原降解;激活特定基因的轉錄。,,2.CAMP發(fā)生作用的過程(機制)CAMP依賴蛋白質激酶A激酶。CAMP-PKA下游蛋白的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化激活基因調控蛋白基因表達。,,CAMP信號與基因表達,(二)細胞內的鈣信號傳遞途徑1.鈣離子產生調控作用的兩種基本過程(1)鈣離子鈣調素靶蛋白(直接作用形式)(2)鈣離子鈣調素鈣離子/鈣調素依賴的蛋白激酶使下游蛋白或自身磷酸化產生生理效應(間接作用方式)。,2、CAMP途徑與鈣離子途徑之間的交互作用(1)與CAMP合成和降解有關的酶可受到鈣離子/鈣調素復合物的調節(jié),反過來,PKA也影響鈣通道和鈣泵的活性。(2)直接受鈣離子和CAMP調節(jié)的酶可相互影響。(3)PKA和鈣離子/鈣調素依賴的蛋白激酶CAM激酶可以使同一種蛋白的不同位點發(fā)生磷酸化。,(三)肌醇磷脂信號傳遞途徑1、IP3和DAG(DG)第二信使的產生質膜脂雙層內層的PI,有兩個衍生物,PIP,PIP2PLCΒ(磷脂酰肌醇專一性磷脂酶CΒPIP2IP3DAG(兩者均為第二信使)。,在磷脂酰肌醇信號通路中,胞外信號分子與細胞表面G蛋白耦聯(lián)型受體結合,激活質膜上的磷脂酶C(PLCΒ),使質膜上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?;视停―G)兩個第二信使,胞外信號轉換為胞內信號,這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”(DOUBLEMESSENGERSYSTEM)。,,磷脂酰肌醇途徑,2、磷脂酶C激活的信號傳遞途徑IP3的作用提高胞質中CA2濃度DAG的作用激活蛋白激酶C。3、激活的PKC通過兩條途徑促進基因轉錄(1)MAPK激活基因調節(jié)蛋白(2)NFΚB激活基因調節(jié)蛋白的抑制蛋白,,第四節(jié)酶關聯(lián)受體信號傳遞途徑一、鳥苷酸環(huán)化酶性受體CGMP二、酪氨酸激酶性受體酪氨酸激酶性受體的活化過程圖1318,1319。三、酪氨酸激酶關聯(lián)性受體四、酪氨酸磷酸酶性受體五、絲氨酸/蘇氨酸激酶性受體六、細胞內4條主要信號傳遞途徑,
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