细胞通讯和细胞信号转导

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1、细胞通讯和细胞信号转导的分子机制MolecularMechanismofCellCommunicationandSignalTransduction1.什么是细胞通讯细胞通讯(cellcommunication)是指在多细胞生物的细胞社会中,细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细胞生理反应，或者引起基因活动,尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之成为生命的统一整体对多变的外界环境做出综合反应。2.细胞通讯的方式与反应细胞有三种通讯方式：①通过信号分子②通过相邻细胞间表面分子的粘着或连接③通过细胞与细胞外基质的粘着3.信号传导与信号转导

2、信号传导（cellsignaling）：强调信号的产生、分泌与传送,即信号分子从合成的细胞中释放出来,然后进行传递。信号转导（celltransduction）：强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径)和结果,包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等,即信号的识别、转移与转换。4.细胞信号的主要类型有三种类型的信号分子：激素局部介质（localmediators）神经递质（neurotransmitters）表1.某些激素的性质与功能名称合成部位化学特性主要作用肾上腺素肾上腺酪氨酸衍生物提高血压、心率、增强代谢皮质醇肾上腺类固醇在大多数组织中影响蛋白、糖、脂肪的代谢雌二醇卵

3、巢类固醇诱导和保持雌性副性征胰高血糖素胰α细胞肽在肝、脂肪细胞刺激葡萄糖合成、糖原断裂、脂断裂胰岛素胰β细胞蛋白质刺激肝细胞等葡萄糖吸收、蛋白质及脂的合成睾酮睾丸类固醇诱导和保持雄性副性征甲状腺素甲状腺酪氨酸衍生物刺激多种类型细胞的代谢5.受体与信号的接受信号分子识别并结合的受体通常位于细胞质或细胞内，所以有两类受体：细胞表面受体细胞内受体细胞表面受体细胞内受体细胞内受体结构示意图6.信号转导与第二信使两种信号转导途径G蛋白偶联方式结合配体激活受体的酶活性细胞应答与信号级联放大1.细胞应答细胞对外部信号的应答通常是综合性反应，包括基因表达的变化、酶活性的变化、细胞骨架构型的变化、通透

4、性的变化、DNA合成的变化、细胞死亡程序的变化等。这些变化并非都是由一种信号引起的，通常要几种信号结合起来才能产生较复杂的反应，而且通过信号的不同组合产生不同的反应。多种细胞外信号引起动物细胞的应答2.信号级联放大从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合性应答是一个将信号逐步放大的过程，称为信号的级联放大反应。组成级联反应的各个成员称为一个级联(cascade),主要是由磷酸化和去磷酸化的酶组成。信号的级联放大作用对细胞来说至少有两个优越性:第一,同一级联中所有具有催化活性的酶受同一分子调控,第二:通过级联放大作用,使引起同一级联反应的信号得到最大限度的放大。第二信使（secondmes

5、senger）细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使,而将细胞外的信号称为第一信使(firstmessengers)。第二信使的产生及作用第二信使至少有两个基本特性:①是第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现、仅在细胞内部起作用的信号分子；②能启动或调节细胞内稍晚出现的反应信号应答。第二信使都是小的分子或离子。细胞内有五种最重要的第二信使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油(diacylglycerol,DAG)、1,4,5-三磷酸肌醇(inosositol1,4,5-trisphosphate,IP3)、Ca2+等。细胞内5种第二信使的结构7.G蛋白

6、偶联受体及信号转导细胞质膜上最多，也是最重要的信号转导系统是由G-蛋白介导的信号转导。这种信号转导系统有两个重要的特点:①系统由三个部分组成:7次跨膜的受体、G蛋白和效应物(酶);②产生第二信使。G蛋白，即GTP结合蛋白(GTPbindingprotein)，又叫鸟苷酸结合调节蛋白，参与细胞的多种生命活动,如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、微管组装、蛋白质合成等。从组成上看,有单体G蛋白(一条多肽链)和多亚基G蛋白(多条多肽链组成)。G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源三体,三个亚基分别是α、β、γ,总相对分子质量在100kDa左右,β亚基为36kDa左右,γ亚基为

7、8-11kDa左右。β、γ两亚基通常紧密结合在一起,只有在蛋白变性时才分开,鸟苷结合位点位于α亚基上。此外,α亚基还具有GTPase的活性结构域和ADP核糖化位点。G蛋白属外周蛋白,它们在膜的细胞质面通过脂肪酸链锚定在质膜上。G蛋白是一个大家族,目前研究得较多的是Gs(转导激素对腺苷酸环化酶的活化过程)、Gi(转导激素对腺苷酸环化酶的抑制作用),另外还有其他的一些三体G蛋白。G蛋白有多种调节功能,包括Gs和Gi对腺苷酸环