细胞信号转导1

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1、第八章细胞信号转导第一节基本概念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。GenetranscriptionCellproliferationCellsurvivalCelldeathCelldifferentiationCellfunctionCellmoti

2、lityImmuneresponsesFUNCTIONSOFCELLCOMMUNICATION一、几个容易混淆的概念细胞信号发放（cellsignaling）：细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞。细胞通讯（cellcommunication）：细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。细胞识别（cellrecognition）：细胞之间通过细胞表面的信息分子相互作用，引起细胞反应的现象。信号转导（signaltransduction）：指外界信号（如光、电、化学分子）作用于细

3、胞表面受体，引起胞内信使的浓度变化，进而导致细胞应答反应的一系列过程。二、细胞信号分子种类：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）、氨基酸、核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。脂溶性信号分子（如甾类激素和甲状腺素）可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递，所以这类信号分子又称为第一信使（primarymessenger）。第二信使（secondarymes

4、senger）主要有：cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+。第二信使的作用：信号转换、信号放大。三、受体（receptor）能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域和产生效应的区域。受体的特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。分为：细胞内受体（intracellularreceptor）、细胞表面受体（cellsurfacereceptor）。细胞对信号的反应不仅取决于其受体的特异性，而且与细胞的固有特征有关。有时相同的信号可

5、产生不同的效应，如Ach可引起骨骼肌收缩、降低心肌收缩频率，引起唾腺细胞分泌。有时不同信号产生相同的效应，如肾上腺素、胰高血糖素，都能促进肝糖原降解而升高血糖。四、第二信使与分子开关第二信使：将作用于细胞膜的信息传递到细胞内，使之产生生理效应的细胞内信使，称为第二信使。E.W.Sutherland：1965年首先提出第二信使学说。他认为人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都是通过细胞内的环磷酸腺苷(cAMP)而发挥作用的。首次把cAMP叫做第二信使，激素等为第一信使。类型：cAMP、

6、cGMP、1,2-DAG、1,4,5-IP3、Ca2+分子开关及类型molecularswitches：通过激活机制或失活机制精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的蛋白质。类型：一类开关蛋白（switchprotein）的活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭，许多由可逆磷酸化控制的开关蛋白是蛋白激酶本身，在细胞内构成信号传递的磷酸化级联反应；另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活，如G蛋白。五、蛋白激酶是一类磷酸转移酶，能将ATP

7、的γ磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。分为5类，其中了解较多的是蛋白酪氨酸激酶、蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶。作用：通过磷酸化调节蛋白质的活性；通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。Proteinkinases五、细胞通讯的主要类型三种主要方式：细胞间隙连接、膜表面分子接触通讯、化学通讯。（一）细胞间隙连接两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。允许小分子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞对外界信号的协同

8、反应，如可兴奋细胞的电耦联现象（电紧张突触）。connexon（二）膜表面分子接触通讯即细胞识别（cellrecognition）。如：精子和卵子之间的识别，T与B淋巴细胞间的识别。（三）化学通讯细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能，可分为4类。内分泌（endocrine）：内分泌激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。特点：①低浓度10-8-10-12M，②全身性，③长时效。旁分泌（paracrine）：信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞因