《細(xì)胞信息轉(zhuǎn)導(dǎo)》課件

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1、Chapter15CellularSignalTransduction第十五章細(xì)胞信息轉(zhuǎn)導(dǎo)對于多細(xì)胞生物來說，為了協(xié)調(diào)和配合各組織細(xì)胞之間得功能活動(dòng)，需要對各組織細(xì)胞的物質(zhì)代謝或生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)也需通過細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)傳遞系統(tǒng)來傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動(dòng)。細(xì)胞信息的傳遞是由許多不同的信息物質(zhì)所組成的信息傳遞鏈來完成的。細(xì)胞信息傳遞方式①通過相鄰細(xì)胞的直接接觸；②通過細(xì)胞分泌各種化學(xué)物質(zhì)來調(diào)節(jié)其他細(xì)胞的代謝和功能。具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)稱為信息物質(zhì)。跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的一般步驟特定的細(xì)胞釋放信息物質(zhì)信息物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散或血循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞與

2、靶細(xì)胞的受體特異性結(jié)合受體對信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信使系統(tǒng)靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)第一節(jié)信息物質(zhì)Section1SignalMolecules凡是由細(xì)胞分泌的、能夠調(diào)節(jié)特定靶細(xì)胞生理活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)都稱為細(xì)胞間信息物質(zhì)(extracellularsignalmolecules），或稱為第一信使（firstmessenger）。一、細(xì)胞間信息物質(zhì)①類固醇衍生物：如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素等；②氨基酸衍生物：如甲狀腺激素，兒茶酚胺類激素；③多肽及蛋白質(zhì)：如生長因子、細(xì)胞因子、胰島素、下丘腦激素、垂體激素、甲狀旁腺素、胃腸激素等；④脂類衍生物：如前列腺素。⑤氣體分子

3、：如NO，CO等。細(xì)胞間信息物質(zhì)可按照其化學(xué)本質(zhì)的不同分為五類：根據(jù)細(xì)胞分泌和傳遞信息物質(zhì)方式的不同，又可將細(xì)胞間信息物質(zhì)分為：神經(jīng)遞質(zhì)；內(nèi)分泌激素；局部化學(xué)介質(zhì)；氣體信號(hào)。1．神經(jīng)遞質(zhì)：由神經(jīng)元突觸前膜釋放的信息物質(zhì)，可作用于突觸后膜上的受體，傳遞神經(jīng)沖動(dòng)信號(hào)。如乙酰膽堿、去甲腎上腺素等。激素（hormone）是由特殊分化細(xì)胞合成并分泌的一類生理活性物質(zhì)，這些物質(zhì)通過體液進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，作用于特定的靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)細(xì)胞的物質(zhì)代謝或生理活動(dòng)。在體內(nèi)，有些能夠分泌激素的特殊分化細(xì)胞集中在一起構(gòu)成內(nèi)分泌腺；有些細(xì)胞則分散存在；有些細(xì)胞兼具其他功能。2．內(nèi)分泌激素：激素

4、被分泌后，可以三種不同的方式作用于靶細(xì)胞：①內(nèi)分泌（endocrine）：激素分泌后作用較遠(yuǎn)的靶細(xì)胞，其傳遞介質(zhì)為血液。②旁分泌（paracrine）：激素分泌釋放后作用于鄰近的靶細(xì)胞，其傳遞介質(zhì)為細(xì)胞間液。③自分泌（autocrine）：激素分泌釋放后仍作用于自身細(xì)胞，其傳遞介質(zhì)為胞液。激素的作用方式局部化學(xué)介質(zhì)又稱為旁分泌信號(hào)，指由細(xì)胞分泌的信息分子通過擴(kuò)散而作用于鄰近的靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理功能。體內(nèi)的局部化學(xué)介質(zhì)包括組胺、花生四烯酸（AA）、生長因子等。3．局部化學(xué)介質(zhì)：4.氣體信號(hào)：NO合酶（NOS）通過氧化L-精氨酸的胍基而產(chǎn)生NO；血紅素單

5、加氧酶氧化血紅素產(chǎn)生CO。二、細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)傳遞特定調(diào)控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)稱為細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)（intracellularsignalmolecules）。細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)主要包括：第二信使、第三信使、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白或酶等。1．第二信使：在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的小分子化學(xué)物質(zhì)稱為第二信使（secondarymessenger）。第二信使主要包括：環(huán)核苷酸類：如cAMP和cGMP；脂類衍生物：如甘油二酯（DAG）；神經(jīng)酰胺，花生四烯酸；無機(jī)物：如Ca2+、NO；糖類衍生物：1,4,5-三磷酸肌醇（IP3）。細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能夠傳遞特定信號(hào)的蛋白質(zhì)或酶分子，常與其他

6、蛋白質(zhì)或酶構(gòu)成復(fù)合體以傳遞信息。主要包括：G蛋白及其調(diào)節(jié)蛋白，如GEF、GAP等；信號(hào)連接蛋白，如SOS，GRB2等；具有酪氨酸激酶活性的胰島素受體底物-1/2（IRS1/2）；各種蛋白激酶和磷蛋白磷酸酶等。2．信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白或酶：3.第三信使：負(fù)責(zé)細(xì)胞核內(nèi)、外信息傳遞的物質(zhì)稱為第三信使（thirdmessenger），又稱為DNA結(jié)合蛋白。第三信使是一類可與靶基因特異序列結(jié)合的核蛋白，能調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。如立早基因（immediate-earlygene）的編碼蛋白質(zhì)。細(xì)胞間信息物質(zhì)影響細(xì)胞功能的途徑第二節(jié)受體Section2Receptors受體（rec

7、eptor）是指存在于靶細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能特異識(shí)別與結(jié)合生物活性分子（配體），進(jìn)而引起靶細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)的分子。絕大部分受體為蛋白質(zhì)，少數(shù)為糖脂。能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子則稱配體（ligand）。受體的生物學(xué)功能有三個(gè)方面：識(shí)別與結(jié)合；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。一、受體的分類、結(jié)構(gòu)與功能（一）膜受體這類受體是細(xì)胞膜上的結(jié)構(gòu)成分，一般是糖蛋白、脂蛋白或糖脂蛋白。多肽及蛋白質(zhì)類激素、兒茶酚胺類激素、前列腺素以及細(xì)胞因子通過這類受體進(jìn)行跨膜信號(hào)傳遞。當(dāng)配體與受體結(jié)合后，往往引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的改變，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)某種化學(xué)物質(zhì)的濃度改變，由此觸發(fā)一系

8、列的化學(xué)和生理變化。根據(jù)受體的分子結(jié)構(gòu)可將膜受體分為：即配體依賴性離子通道，主要