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1、第二节 细胞的跨膜信号转导 signal transmembrane tranduction of cell,一、细胞跨膜信号转导的概念,信号:含有信息内容的一种物质或刺激人体内的信号:存在于细胞外液中含有信息内容的化学物质,或机械的、电的、电磁波等刺激,信号的类型,化学信号 激素,递质,细胞因子 机械信号 声音 电磁信号 光 电信号 电流,跨膜信号转导(transmembrane tranduction),外界信号 细胞膜表面 一种或几种膜蛋白分子构象改变 胞内信号分子变化 引起相应的效应,二、细胞跨膜信号转导的方式,通过具有特异感受结构的通道蛋白质完成的跨膜信号转导由膜的特异受体蛋白质、G
2、-蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导系统由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导,信号 胞膜上的通道蛋白 离子通道打开或关闭 离子跨膜流动 膜电位变化（去极化、超极化）细胞功能改变,（一）通过具有特异感受结构的通道蛋白质完成的跨膜信号转导,1.化学信号化学门控离子通道,神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸,化学物质控制：递质、激素等主要分布：肌细胞的终板膜、神经细胞的突触 后膜及某些嗅、味感受细胞的膜中。作用：产生局部电位,例：终板膜化学门控通道,运动神经末梢 Ach Ach 门控通道蛋白（a亚单位）通道开放 大量Na+流入胞内 胞膜去极化产生终板电位完成化学信号向生物电信号的转换,(1)特点：,化
3、学门控通道具有受体功能，可 称为通道型受体，它们被激活时 能引起跨膜离子流动，也称为促 离子型受体(2)分布：神经肌接头信息传递 神经细胞之间的突触传递,2.电信号电压门控离子通道,刺激 细胞膜电位的变化 电 压门控离子通道开放或关闭 离子内流或外流 新信号形成,2.电压门控通道主要分布：神经轴突、骨骼肌、心肌细 胞的一般细胞膜上。作用：产生动作电位,跨膜电位控制 例：钠通道,(1)Na+通道,电信号 膜内负电荷消失 Na+通道突然开放 胞外Na+涌入胞内 膜电位变化,(2)K+通道,膜内形成正电荷 K+通道开放胞内K+流出胞外 膜电位变化,3.机械门控通道,机械刺激通过某种机制使机械感受器细
4、胞膜上的通道开放，产生感受器电位。例：听觉毛细胞、肌梭等 各种门控通道完成的跨膜信号转导特点：（1）速度相对较快（2）对外界作用出现反应的位点较局限。,3 机械信号-机械门控通道,机械信号（声）耳蜗毛细胞纤毛弯曲毛细胞上机械门控离子通道开放 离子跨膜流动 耳蜗微音器电位,（二）由膜的特异受体蛋白质、G-蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导系统（G蛋白耦联受体介导的信号转导）,G蛋白耦联的膜受体有 500 个以上，包括-和-肾上腺素受体，乙酰胆碱 M受体，5-羟色胺受体，腺苷受体，嗅受体,视紫红质受体和肽类受体等。,（1）G蛋白（A）G蛋白的组成：1亚单位，1单位和1亚单位。紧密结合在一起。失活
5、的G蛋白以GDP-异三聚体形式存在。G蛋白激活：激动剂与受体结合，使G蛋白的与分离，GDP-变为GTP-。G蛋白失活：G蛋白有内在的GTP酶活性，水解GTP,使GTP-变成GDP-。,（B）G蛋白介导的信号途径（a）c-AMP-蛋白激酶A途径（b）c-GMP-蛋白激酶G途径（c）磷酸肌醇途径（d）细胞内钙信号途径（e）MAPK途径,3 第二信使定义 外来刺激通过膜受体蛋白、G蛋白和效应器酶系统 使 胞浆内一种含有第一信使信息内容的一种化学物质增多或减少种类 环磷酸腺苷(cAMP)、环磷酸鸟苷(cGMP)三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG),1 第一信使：激素、递质等2 效应器酶：腺苷酸环化酶、
6、磷酯酶C等,第二信使学说,G蛋白-GDP第一信使+R G蛋白-GTP 效应器酶 蛋白激酶 第二信使及其他 第二信使前体细胞功能改变,二、G蛋白偶联受体介导的信号转导,(一)cAMP信号通路神经递质、激素等（第一信使）结合G蛋白偶联受体(膜外N端：识别、结合第一信使膜内C端：激活G蛋白)激活G蛋白(与、亚单位分离)兴奋性G蛋白(GS)激活腺苷酸环化酶(AC)ATP-cAMP（第二信使）激活cAMP依赖的蛋白激酶A细胞内生物效应,(二)磷脂酰肌醇信号通路,激素（第一信使）,结合G蛋白偶联受体,激活G蛋白(与、亚单位分离),膜外N端：识别、结合第一信使,膜内C端：激活G蛋白,兴奋性G蛋白(GS),激
7、活磷脂酶C(PLC),二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2),(第二信使）IP3 和 DG,内质网 释放Ca2+,激 活 蛋白激酶C,细胞内生物效应,三、酶耦联受体介导的信号转导,酪氨酸激酶受体,特点：酶与受体是同一膜蛋白 这类受体一般只有一个-螺旋，膜外 侧肽链有与配体结合位点，膜内侧肽链有 蛋白激酶的活性。受体本身没有酶的活性，当它与配体结合后，就可与酪氨酸激酶结合，并激活酪氨酸激酶,肽类激素（如胰岛素）、细胞因子（如NGF）细胞膜上酪氨酸激酶受体 膜内侧肽段的蛋白激酶被激活 酪氨酸残基磷酸化 细胞功能改变,鸟苷酸环化酶的受体,特点：只有一个跨膜-螺旋，膜外侧肽链（N端）有与配体结合位点，而膜内侧肽链（C端）有鸟苷酸环化酶（guanylyl cyclase,GC），,受体 GC,信号转导过程：,GTP,cGMP,PKG,配体,ANP,
