华东理工大学-过程分子生物学1

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1、过程分子生物学523416基因的表达与调控细胞通讯的分子机制免疫多样性的分子识别胚胎发育的基因表达谱肿瘤发生的分子机制基因组学与系统生物学细胞通讯的分子机制EBCDAFG细胞通讯的基本概念水溶性物质的跨膜运输-物理传送信号分子的跨膜传递-信号转导G蛋白信号转导途径JAK-STAT信号转导途径TNF信号转导途径TGF信号转导途径HPI3K信号转导途径I细胞分裂素信号转导途径J信使系统的偶联与启动2A细胞通讯的基本概念外界信号如何进入细胞，细胞又如何应答，这是分子生物学的一个基本命题，正在受到越来越多的重视。1992年的诺贝尔生理学奖授予了蛋白

2、质可逆磷酸化的奠基人；1994年则授予了GTP结合蛋白的发现者。响应环境并控制分子跨细胞质膜进出，是所有细胞的重要特征这一过程依靠定位于细胞质膜上的蛋白质。细胞质膜对水溶性的物质是不容渗透的，这些物质包括离子、无机物、多肽等。为了进入和影响细胞，亲水性的物质或者通过胞饮的方式进入细胞，或者与定位在细胞质膜上的蛋白质发生相互作用。2A细胞通讯的基本概念配体与受体、抗原与抗体，酶与底物是蛋白质之间特异性结合的三大系统。a配体与受体配体（Ligand）通常是指细胞外物质，不管是无机分子还是多肽，它们的共同特征是通过细胞质膜上的蛋白组分传递信号，故

3、亦称为信号分子。受体（Receptor）是指细胞质膜上与配体特异性结合的靶蛋白分子，有些受体本身还具有酶的催化功能。2A细胞通讯的基本概念物理扩散：脂溶性信号分子（脂溶性激素如甾体激素），可通过简单的物理扩散作用穿透质膜进入细胞内，并在细胞内或核内与其靶蛋白结合，发挥功能，无需细胞膜专一性受体。b信号分子传递的基本形式物理传送：水溶性信号分子，通过与细胞膜上的特异性受体系统结合，将之物理传送至细胞内。信号转导：大部分的水溶性信号分子，与细胞膜上的特异性受体结合，并触发细胞内的一系列响应过程。信号分子本身不进入细胞内，但在其与受体结合过程中产

4、生的信号已进入胞内，并得以倍增，同时产生出新的信号分子，后者称为第二信使和第三信使。2B水溶性物质的跨膜运输-物理传送小分子糖类物质与细胞质膜上的特异性受体结合，导致受体蛋白的构象发生改变，变构的受体蛋白将糖翻入细胞内。然后，配体脱离后的受体又转换成原来的构象。这一过程属于主动运输，需要消耗能量。a翻转作用（糖）水溶性分子的主动运输糖分子糖分子翻转作用细胞膜细胞内细胞外细胞膜细胞内细胞外2B水溶性物质的跨膜运输-物理传送当配体与受体结合后，胞内的包含素蛋白分子便结合在受体附近的胞膜内侧，胞膜在包含素的作用下形成微囊泡结构，将配体受体复合物包

5、裹起来并运至靶部位膜（如核膜等）。b胞饮作用（受体介导的蛋白质胞饮）蛋白质分子的胞饮过程蛋白分子胞饮作用微囊泡包含素细胞膜细胞膜细胞膜受体配体复合物进入细胞后的命运受体循环配体降解配体从微囊泡中被释放到核内体，发挥功能后，在溶酶体中被降解；受体则由微囊泡带到胞膜上循环使用。一个受体循环大约需1-20分钟，在细胞20小时的生命周期中可重复循环上百次。这一途径的经典例子是LDL受体，其配体为血浆低密度脂蛋白（LDL），它携带胆固醇或胆固醇酯。胆固醇从LDL上释放出来供细胞使用，LDL则被送到溶酶体中降解，而LDL受体则随微囊泡重新回到细胞膜上。

6、受体配体复合物进入细胞后的命运受体配体双循环铁传递蛋白受体是这一途径的一个经典案例。配体受体复合物进入核内体，酸性环境使铁传递蛋白释放出铁离子，这时配体仍与受体结合在一起，并双双随微囊泡传至胞膜上重复使用。配体一旦回到膜上，遇到胞外的中性环境，便从受体上释放下来，重新进入循环，周期为15-20分钟，而受体的半衰期则大于30小时。受体配体复合物进入细胞后的命运受体配体双降解这一途径的案例是表皮生长因子受体系统（EGF）。表皮生长因子系一小分子多肽，它与受体复合物被运至核内体中，EGF发挥功能后，与其受体双双进入溶酶体中被降解。受体配体复合物进

7、入细胞后的命运受体配体被转移受体与配体复合物被送至核内体中，配体释放，发挥功能后，又与其受体重新形成复合物（此时两者的空间结构已发生改变），该复合物再被转移至细胞膜的另一处。免疫球蛋白由受体横跨上皮胞细胞膜的传递即属此例。上述受体迅速循环机制一般只用于配体运输，而不发生信号转导作用。用于信号转导的受体一般被降解。2B水溶性物质的跨膜运输-物理传送受体直接构成离子通道c通道作用（离子通道）受体直接构成离子通道，而配体则控制离子通道的孔径及选择性。受体直接构成离子通道钠离子通道乙酰胆碱是一种神经信号分子，它参与肌肉延伸收缩的调节作用。乙酰胆碱受

8、体由五个亚基组成，形成配体控制的Na+通道。乙酰胆碱与受体结合后，受体a亚基构象改变，Na+迅速流入细胞内，导致细胞内外电压降减小在数微秒的时间内，肌肉细胞便会响应神经细胞的电压