第二节细胞跨膜信号转课件.ppt

1、第二节第二节 细胞的跨膜信号转导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信号的类型v 化学信号 激素,递质,细胞因子v 机械信号 声音v 电磁信号 光v 电信号 电流跨膜信号转导跨膜信号转导(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二、

2、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成的跨膜信号转导 由膜的特异受体蛋白质、由膜的特异受体蛋白质、G-蛋白和膜的蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导系统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（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道蛋白质完成的跨膜信号转导1.化学信号化学信号化学门控离子通道化学门控离子通道 化学物质控

3、制：化学物质控制：递质、递质、激素等激素等主要分布：肌细胞的终板膜、神经细胞的突触主要分布：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。后膜及某些嗅、味感受细胞的膜中。作用：产生局部电位作用：产生局部电位例：例：终板膜化学门控通道终板膜化学门控通道运动神经末梢运动神经末梢 Ach Ach 门控通道门控通道蛋白（蛋白（a亚单位）亚单位）通道开放通道开放 大量大量Na+流入胞内流入胞内 胞膜去极化产生终板电位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完成化学信号向生物电信号的转换 (1)(1)特点特点：v 化学门控通道具有受体功能，可化学门控通道具有受体功能，可 称为

4、通道型受体，它们被激活时称为通道型受体，它们被激活时 能引起跨膜离子流动，也称为促能引起跨膜离子流动，也称为促 离子型受体离子型受体(2)(2)分布：分布：神经肌接头信息传递神经肌接头信息传递 神经细胞之间的突触传递神经细胞之间的突触传递2.电信号电信号电压门控离子通道电压门控离子通道 2.电压门控通道电压门控通道主要分布：主要分布：神经轴突、骨骼肌、神经轴突、骨骼肌、心肌细心肌细 胞的一般细胞膜上。胞的一般细胞膜上。作用：作用：产生动作电位产生动作电位跨膜电位控制跨膜电位控制 例：钠通道例：钠通道 (1)Na+(1)Na+通道通道电信号 膜内负电荷消失 Na+通道突然开放 胞外Na+涌入胞内

5、 膜电位变化(2)K+(2)K+通道通道膜内形成正电荷膜内形成正电荷 K+通道开放通道开放胞内胞内K+流出胞外流出胞外 膜电位变化膜电位变化 3.机械门控通道机械门控通道机械刺激通过某种机制使机械感受器细胞膜上的机械刺激通过某种机制使机械感受器细胞膜上的通道开放，产生感受器电位。通道开放，产生感受器电位。例：听觉毛细胞、肌梭等例：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：各种门控通道完成的跨膜信号转导特点：（1）速度相对较快）速度相对较快 （2）对外界作用出现反应的位点较局限。）对外界作用出现反应的位点较局限。3 机械信号机械信号-机械门控通道机械门控通道机械信号（声）机械信号（

6、声）耳蜗毛细胞纤毛弯曲耳蜗毛细胞纤毛弯曲毛细胞上机械门控离子通道开放毛细胞上机械门控离子通道开放 离子跨离子跨膜流动膜流动 耳蜗微音器电位耳蜗微音器电位（二）由膜的特异受体蛋白质、（二）由膜的特异受体蛋白质、G-蛋白和蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导系统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）蛋白耦联受体介导的信号转导）G蛋白耦联的膜受体有蛋白耦联的膜受体有 500 个以上，个以上，包括包括-和和-肾上腺素受体，乙酰胆碱肾上腺素受体，乙酰胆碱 M受体，受体，5-羟色胺受体，腺苷受体，羟色胺受体，腺苷受体，嗅受体嗅受体,视紫红质受体和肽类受体等。视紫红质受体和肽类受

7、体等。（1）G蛋白蛋白（A）G蛋白的组成：蛋白的组成：1 亚单位，亚单位，1 单位和单位和1 亚单位。亚单位。紧密结合在一起。紧密结合在一起。失活的失活的G蛋白以蛋白以GDP-异三聚体形式存在。异三聚体形式存在。G蛋白激活：激动剂与受体蛋白激活：激动剂与受体结合，使结合，使G蛋白的蛋白的 与与分离，分离，GDP-变为变为GTP-。G蛋白失活：蛋白失活：G蛋白有内在的蛋白有内在的GTP酶活性，水解酶活性，水解GTP,使使GTP-变成变成GDP-。（B）G蛋白介导的信号途径蛋白介导的信号途径 （a）c-AMP-蛋白激酶蛋白激酶A途径途径 （b）c-GMP-蛋白激酶蛋白激酶G途径途径 （c）磷酸肌醇

8、途径）磷酸肌醇途径 （d）细胞内钙信号途径）细胞内钙信号途径 （e）MAPK途径途径 3 第二信使第二信使定义定义 外来刺激通过膜受体蛋白、外来刺激通过膜受体蛋白、G蛋白和效应器蛋白和效应器酶系统酶系统 使使 胞浆内一种含有第一信使信息内容的一种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化学物质增多或减少种类种类 环磷酸腺苷环磷酸腺苷(cAMP)、环磷酸鸟苷、环磷酸鸟苷(cGMP)三磷酸肌醇三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油二酰甘油(DG)1 第一信使：激素、递质等第一信使：激素、递质等2 效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯酶效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯酶C等等第二信使学说第二信使学说 G蛋白

9、蛋白-GDP第一信使第一信使+R G蛋白蛋白-GTP 效应器酶效应器酶 蛋白激酶蛋白激酶 第二信使第二信使及其他及其他 第二信使前体第二信使前体细胞功能改变细胞功能改变二、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）激素（第一信使）结合结合G蛋白偶联受体蛋白偶联受体激活激活G蛋白蛋白(与与、亚单位分离亚单位分离

10、)膜外膜外N N端：识别、结合第一信使端：识别、结合第一信使膜内膜内C C端：激活端：激活G G蛋白蛋白兴奋性兴奋性G蛋白蛋白(GS)(GS)激活磷脂酶激活磷脂酶C C(PLC)(PLC)二磷酸磷脂酰二磷酸磷脂酰肌醇肌醇(PIP(PIP2 2)(第二信使）第二信使）IPIP3 3 和和 DGDG内质网内质网 释放释放CaCa2+2+激激 活活 蛋白激酶蛋白激酶C C细胞内生物效应细胞内生物效应三、酶耦联受体介导的信号转导三、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（如肽类激素（如胰岛素）、细胞因子（如NGF）细胞膜上细胞膜上酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体 膜内侧肽段的蛋白激酶被激活膜内侧肽段的蛋白激酶被激活 酪氨酸残基酪氨酸残基磷酸化磷酸化 细胞功能改变细胞功能改变 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：GTPcGMPPKG配体ANP