膜受体与细胞的信号转导-系统解剖-课件.ppt
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- 受体 细胞 信号 转导 系统 解剖 课件
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1、第九章第九章 细胞膜与细胞的信号转导细胞膜与细胞的信号转导信号转导(信号转导(signal transduction)化学信号分子化学信号分子通过与细胞膜上或细通过与细胞膜上或细胞内的胞内的受体受体特异性的结合,将信号转换后特异性的结合,将信号转换后传给相应的传给相应的胞内系统胞内系统,使细胞对外界信号,使细胞对外界信号做出适当的反应,这一过程称为信号转导。做出适当的反应,这一过程称为信号转导。1998年年RFurchgott等三位美国科学家因对等三位美国科学家因对NO信信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。Robert F.Furchgott
2、Louis J.Ignarro Ferid Murad 第一节第一节 细胞的化学信号分子及其受体细胞的化学信号分子及其受体第二节第二节 通过通过G蛋白偶联受体进行的信号转导蛋白偶联受体进行的信号转导第三节第三节 具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体信号通路具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体信号通路第一节第一节 细胞的化学信号分子及其受体细胞的化学信号分子及其受体第一信使第一信使(细胞外信号)(细胞外信号):由细胞:由细胞分泌的、能调节机体功能的一大类生物分泌的、能调节机体功能的一大类生物活性物质,他们是细胞间通讯的信号。活性物质,他们是细胞间通讯的信号。特点:特异性、高效性、可被灭活特点:特异性、高效性、可
3、被灭活一、信号分子一、信号分子根据溶解度信号分子可以分为:亲脂根据溶解度信号分子可以分为:亲脂性和亲水性。性和亲水性。亲脂性的如:甾醇类激素和甲状腺素。亲脂性的如:甾醇类激素和甲状腺素。亲水性的如:神经递质、生长因子、亲水性的如:神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数肽类激素。局部化学递质、大多数肽类激素。激激 素素:由内分泌细胞合成、经血液或淋巴循:由内分泌细胞合成、经血液或淋巴循环到达机体各部位,如环到达机体各部位,如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素。胰岛素、甲状腺素、肾上腺素。神经递质神经递质:由神经元的突触前膜释放,作用于突:由神经元的突触前膜释放,作用于突触后膜的受体,如触后膜的受体,如
4、乙酰胆碱、去甲肾上腺素乙酰胆碱、去甲肾上腺素。局部化学介质局部化学介质:细胞分泌后进入细胞外液,作用:细胞分泌后进入细胞外液,作用于附近的靶细胞,如于附近的靶细胞,如NO、生长因子、生长因子。根据第一信使的特点和作用方式的不同:根据第一信使的特点和作用方式的不同:旁分泌旁分泌突触分泌突触分泌内分泌内分泌自分泌自分泌第一信使主要是蛋白质、肽类、氨基酸及第一信使主要是蛋白质、肽类、氨基酸及其衍生物。其衍生物。蛋白质激素:蛋白质激素:腺垂体激素、胰岛素。腺垂体激素、胰岛素。肽类激素:肽类激素:下丘脑调节肽,神经垂体激素。下丘脑调节肽,神经垂体激素。氨基酸类激素氨基酸类激素:肾上腺素,甲状腺激素。:肾
5、上腺素,甲状腺激素。类固醇激素类固醇激素:肾上腺皮质醇、性激素。:肾上腺皮质醇、性激素。二、膜表面受体的分类二、膜表面受体的分类受体可分为膜受体和胞内受体两大类受体可分为膜受体和胞内受体两大类 膜受体膜受体是镶嵌在胞膜上的蛋白质,与不能穿是镶嵌在胞膜上的蛋白质,与不能穿膜的肽类激素等结合而传递信号。膜的肽类激素等结合而传递信号。胞内受体胞内受体与穿膜的甾体类激素等结合,再与与穿膜的甾体类激素等结合,再与DNA结合,调控基因表达。结合,调控基因表达。细胞膜受体有三种类型细胞膜受体有三种类型1、离子通道型受体、离子通道型受体2、G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体3、具备酶活性的受体、具备酶活性的受体 由
6、几个亚基组成的多聚体,亚基在胞膜由几个亚基组成的多聚体,亚基在胞膜上组装成环状的、中间可供上组装成环状的、中间可供离子离子通过的孔道。通过的孔道。是一种快速的反应,主要在神经系统的是一种快速的反应,主要在神经系统的突触反应中起控制作用突触反应中起控制作用。1、离子通道型受体、离子通道型受体 I 型受体超家族型受体超家族:以乙酰胆碱受体为代表,:以乙酰胆碱受体为代表,存在于肌肉存在于肌肉-神经肌肉接头处。由神经肌肉接头处。由 2、等五个亚单位构成。等五个亚单位构成。I I 型受体超家族型受体超家族:组成受体的亚基有组成受体的亚基有六个跨膜区域。如光受体、嗅神经受体。六个跨膜区域。如光受体、嗅神经
7、受体。I I I 型受体超家族型受体超家族:斯里兰卡肉桂碱受体斯里兰卡肉桂碱受体亚基亚基乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体2、G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体配体的类型:配体的类型:多种神经递质、肽类激素多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体和趋化因子的受体 味觉、视觉感受器。味觉、视觉感受器。信号途径:信号途径:cAMP途径、磷脂酰肌醇途径途径、磷脂酰肌醇途径七次跨膜七次跨膜能被能被G蛋白蛋白识别的区域识别的区域具备酶活性的受体具备酶活性的受体这类受体如这类受体如酪氨酪氨酸蛋白激酶型受体酸蛋白激酶型受体。其配体:。其配体:胰岛素生胰岛素生长因子、长因子、PDGF、EGF,参与细胞生长、参与细胞生长、分化,
8、引起细胞产生效应的过程较缓慢。分化,引起细胞产生效应的过程较缓慢。3、具备酶活性的受体、具备酶活性的受体胞内受体是多个氨基酸组成的单体蛋白胞内受体是多个氨基酸组成的单体蛋白配体有:类固醇类激素、甲状腺类激素、配体有:类固醇类激素、甲状腺类激素、维生素维生素D、雌激素、雄激素、雌激素、雄激素配体接合区配体接合区起着受体的作用,与配体接合跨膜区跨膜区单次跨膜,疏水激酶活性区激酶活性区具有酪氨酸激酶的活性结构域结构域自身磷酸化,形成SH2结合位点,可与具有SH2结构域的蛋白质结合,使之激活配体主要有:胰岛素生长因子 PDGF M-csf EGF细胞内受体细胞内受体 配体为脂溶性的小分子甾体类激素,它
9、跨膜进入胞内,与受体结合后,受体活化,导致转录因子与DNA结合,基因表达。受体的功能受体的功能受体受体和特异的配体结合后将和特异的配体结合后将相应的信号传入细胞内。相应的信号传入细胞内。受体与配体结合的特点受体与配体结合的特点 选择性:能选择性地与特异性的配体结合。选择性:能选择性地与特异性的配体结合。高亲和性:受体与配体的结合力极强。高亲和性:受体与配体的结合力极强。可饱和性:配体可将所有受体结合。可饱和性:配体可将所有受体结合。可逆性:受体与配体结合处于动态平衡。可逆性:受体与配体结合处于动态平衡。特定的组织定位特定的组织定位 受体受体-配体的结合:通过受体的磷酸化和去配体的结合:通过受体
10、的磷酸化和去磷酸化进行调节。磷酸化进行调节。三、第二信使三、第二信使第二信使第二信使指受体被激活后在指受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导细胞内产生的、能介导信号转导通路的活性物质。通路的活性物质。第二信使主要有第二信使主要有:cAMP、cGMP、钙离子、甘油二酯、三磷、钙离子、甘油二酯、三磷酸肌醇、酸肌醇、NO等。等。第二节第二节 通过通过G蛋白偶联受体进行的信号转导蛋白偶联受体进行的信号转导一、一、G蛋白偶联受体信号转导的几个要素蛋白偶联受体信号转导的几个要素(一)G蛋白偶联受体的结蛋白偶联受体的结构构(二)(二)G 蛋白蛋白(三)(三)G 蛋白效应器蛋白效应器(四)第二信使(四)第
11、二信使(一)(一)G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体类型:类型:多种神经递质神经递质、肽类激素肽类激素和趋化因子趋化因子的受体,味觉味觉、视觉视觉和嗅觉嗅觉感受器。相关信号途径:cAMP途径途径、磷脂酰肌醇途径磷脂酰肌醇途径 一条肽链,七次跨膜 氨基端朝向细胞外,羧基端朝向细胞内基质 在氨基端带有一些糖基化位点,而在细胞质的第三袢和羧基端各有一个磷酸化位点。胞外结构域识别信号分子,胞内结构域与G蛋白耦联,调节相关酶活性,在细胞内产生第二信使。糖基化位点糖基化位点七次跨膜七次跨膜各有一个磷酸化位点各有一个磷酸化位点第第 1 袢袢第第 2 袢袢第第 3 袢袢细胞对信号的反应不仅取决于其受体的细胞对信号的
12、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。特异性,而且与细胞的固有特征有关。有时相同的信号可产生不同的效应有时相同的信号可产生不同的效应,如,如Ach可引起骨骼肌收缩、降低心肌收缩频率,可引起骨骼肌收缩、降低心肌收缩频率,引起唾腺细胞分泌。引起唾腺细胞分泌。有时不同信号产生相同的效应有时不同信号产生相同的效应,如肾上,如肾上腺素、胰高血糖素,都能促进肝糖原降解而腺素、胰高血糖素,都能促进肝糖原降解而升高血糖升高血糖(二)(二)G 蛋白蛋白G 蛋白蛋白(G-protein):鸟苷酸结合蛋白鸟苷酸结合蛋白(guanine nucleotidguanine nucleotid-bind
13、ing protein-binding protein),),指在信号转导过程中,与受体偶联的、能与鸟指在信号转导过程中,与受体偶联的、能与鸟苷酸结合的一类蛋白,是位于细胞膜胞质面的苷酸结合的一类蛋白,是位于细胞膜胞质面的膜外周,由膜外周,由、构成的异三聚体。构成的异三聚体。1、G 蛋白的分子组成蛋白的分子组成G 蛋白(G-protein)全称为鸟苷酸接合蛋白guanine nucleotid-binding proteinG蛋白共同特点蛋白共同特点1、由、由、构成的异三聚体。构成的异三聚体。2、具有、具有GTP、GDP结合能力。结合能力。3、本身的构想改变可以激活效、本身的构想改变可以激活效
14、应蛋白。应蛋白。G 蛋白可以分为三类蛋白可以分为三类Gs 家族Gi 家族Gq 家族2、G 蛋白的类型蛋白的类型嗅细胞视神经细 胞嗅上皮细胞激活腺苷酸激活腺苷酸环化酶分子环化酶分子抑制腺苷酸环化抑制腺苷酸环化酶分子酶分子或间接作用离子或间接作用离子通道通道或激活磷脂酶或激活磷脂酶C3、G蛋白的作用机制蛋白的作用机制静息状态静息状态受体配体接合受体配体接合 与与、分离,暴分离,暴露于露于AC的结合部的结合部位,激活效应蛋白位,激活效应蛋白恢复静息状态恢复静息状态 亚单位调解着G蛋白的作用强度。亚单位浓度越高越趋向于形成静息状态的G蛋白异三聚体,因而G蛋白的作用越小,反之亦然。(三)(三)G 蛋白效
15、应器蛋白效应器(四)第二信使(四)第二信使二、跨膜信号转导的主要途径二、跨膜信号转导的主要途径(一)cAMP信号途径(二)磷脂酰肌醇和 Ca 2+信号体系信号途径(三)cGMP途径(四)N0信号途径(一)(一)cAMP信号途径信号途径cAMP信号途径又称为腺苷酸环化酶与信号途径又称为腺苷酸环化酶与 cAMP腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)是位于细胞膜上的G蛋白的效应蛋白之一,是 cAMP 信号传递系统的关键酶。多肽疏水多肽疏水跨跨 膜膜 区区C1,C2 胞质胞质区(高度保守)区(高度保守)N-,C-端均端均在胞质区在胞质区PDE(环核苷酸磷酸二脂酶)(环核苷酸磷酸二脂酶
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