细胞的跨膜信号转导(I)

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1、第二节细胞的跨膜信号转导功能主要的跨膜信号转导方式(1)由特异性膜通道完成的跨膜信号转导；(2)由受体‐G‐蛋白‐第二信使系统完成的跨膜信号转导；(3)由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导。一、由特异性膜通道完成的跨膜信号转导(一)化学门控通道当运动神经兴奋时，其神经末梢释放的递质乙酰胆碱如何引起它所支配的骨骼肌细胞收缩的？N‐型ACh门控通道（图P19）(二)电压门控通道在20世纪80年代已陆续克隆出Na+、K+、Ca2+等重要离子的电压门控通道，它们主要分布在神经和肌肉细胞的表面膜中。它们具

2、有同化学门控通道类似的分子结构，但控制这类通道开放与否的因素，是通道所在膜两侧的跨膜电位的改变。目前已经证实，在这类通道蛋白质的分子结构中，有一些对细胞膜两侧的跨膜电位改变敏感的基团或亚单位，由后者诱发通道的开放，进而使细胞膜两侧相应的离子流动，引起细胞功能的改变。(三)机械门控通道体内许多细胞的表面膜上存在能感受机械性刺激并引起细胞功能改变的通道样结构，例如，内耳毛细胞顶部膜中的听毛在受到一个剪切力（shearingforce）的作用产生弯曲时，会导致听毛根部所在膜的变形，从而激活了膜中的机械

3、门控通道，引起膜两侧相应的离子流动，产生感受器电位。这也是一种跨膜信号转导，即外来的机械性刺激信号通过膜结构内的某种过程，引起细胞的跨膜电位变化。此外，肌梭、螯虾的牵张感受器等也都有机械门控通道。化学门控通道主要分布在肌细胞终板膜、神经细胞的突触后膜以及某些嗅、味感受细胞的膜中，使所在膜产生终板电位以及感受器电位等局部电反应；电压门控通道主要分布在神经轴突和肌细胞膜中，使之产生动作电位；机械门控通道的存在则使各种机械感受器细胞能对机械刺激发生反应。二、由受体‐G‐蛋白‐第二信使系统完成的跨膜信号

4、转导在研究激素作用机制的过程中，发现许多化学物质(如神经递质、激素)与细胞膜受体结合后，通过受体变构激活了膜中的另一种蛋白质即G‐蛋白，后者的激活又导致膜结构中靠近膜内侧面的第三类蛋白质，即膜的效应器酶（如腺苷酸环化酶）的激活（或被抑制），由此而引起胞浆中被称为第二信使（如环一磷酸腺苷，即cAMP）的生成量改变（增加或减少），进而使蛋白激酶的活性改变，以调节细胞的各种生物效应（图2-7）。从而完成了受体‐G‐蛋白‐第二信使的跨膜信号转导过程。G‐蛋白是鸟苷酸结合蛋白的简称,当受体结合了特定化学信

5、号而激活时，对细胞膜中的G‐蛋白发生作用，使之激活。在这一跨膜信号转导系统中，把外来的化学信号（如激素分子）看作第一信使，由它引起细胞内有关酶系和功能改变而产生的物质（如cAMP）就称为第二信使（secondmessenger）。第二信使主要有cAMP、环一磷酸鸟苷（cGMP）、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DG）和Ca2+等。第二信使的产生至少与膜中三类特殊的蛋白质有关，即受体、G‐蛋白和效应器酶。三、由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导近年来发现，胰岛素等一些肽类激素和其他与机体生长、发育等

6、有关的细胞因子，如神经生长因子、表皮生长因子、血小板源生长因子、成纤维细胞生长因子等，当它们作用于相应的靶细胞时，都是通过细胞膜中的一些被称为酪氨酸激酶受体的特殊蛋白质完成跨膜信号转导的。由于这种受体本身就有磷酸激酶的活性，因而当这类受体膜外侧的肽链部分与相应的化学信号结合时，可以直接激活膜内侧肽链的蛋白激酶活性，使该肽链中的酪氨酸残基发生磷酸化，同时还可以促进别的蛋白质底物中的酪氨酸残基发生磷酸化，由此再引发细胞的生理效应。从而实现了酪氨酸蛋白激酶的跨膜信号转导功能。在这一跨膜信号转导过程中，

7、既没有G-蛋白的参与，也没有第二信使的产生。但是，只要特定的化学信号同受体膜外侧的肽链结合，就能直接激活膜内侧的蛋白激酶活性，并由此实现细胞外信号对细胞功能的调节。