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1、复习与巩固复习与巩固上节课的重点内容上节课的重点内容1.1.掌握基因工程和限制性内切酶的概念；掌握基因工程和限制性内切酶的概念；2.2.掌握限制性内切酶的识别序列的特点；掌握限制性内切酶的识别序列的特点；3.3.掌握重组掌握重组DNA技术的大致操作过程；技术的大致操作过程；4.4.掌握掌握PCR的原理和步骤。的原理和步骤。想测试下自己的想测试下自己的 和和 吗？吗？眼力眼力判断力判断力皮肤干皱无弹性皮肤干皱无弹性腹泻、呕吐腹泻、呕吐霍乱弧菌霍乱弧菌“洗衣工手洗衣工手”舟状腹舟状腹以上疾病的致病机理与细胞信息以上疾病的致病机理与细胞信息转导分子转导分子- - 有关！有关！G蛋白蛋白异常异常第十五
2、章第十五章细胞信息转导细胞信息转导Cellular Signal Transduction单细胞生物单细胞生物单细胞生物单细胞生物 直接直接直接直接作出反应作出反应多多多多细细细细胞胞胞胞生生生生物物物物 通通过过细细胞胞间间复复杂杂的的信信信信号号号号传传递递系统来系统来传递传递传递传递信息，从而信息，从而调控调控调控调控机体活动。机体活动。外界环境变化时外界环境变化时外界环境变化时外界环境变化时cellcellcellcellcellcells ss s第一节第一节细胞信号转导概述细胞信号转导概述The General Information of Signal Transduction
3、详解详解详解详解细胞信号转导的基本路线细胞信号转导的基本路线 排球排球排球排球一传手一传手一传手一传手二传手二传手二传手二传手扣球手扣球手扣球手扣球手扣球扣球扣球扣球细胞外信号细胞外信号受体受体细胞内多种分子变化细胞内多种分子变化细胞应答反应细胞应答反应(浓度、活性及位置的变化浓度、活性及位置的变化)1. 1.第一信使第一信使第一信使第一信使受体受体受体受体第二信使第二信使第二信使第二信使效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应2. 2. 第一信使第一信使第一信使第一信使 受体受体受体受体 效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白 细胞应答反应细胞应答反应细胞应
4、答反应细胞应答反应一、细胞外化学信号一、细胞外化学信号o生物体可感受任何物理、化学和生物学刺生物体可感受任何物理、化学和生物学刺激信号，但最终转换为细胞可直接感受的激信号，但最终转换为细胞可直接感受的化学信号化学信号。o化学信号化学信号: 可溶性的可溶性的 (细胞分泌的蛋白质或小分子有机化合物细胞分泌的蛋白质或小分子有机化合物) 膜结合形式的膜结合形式的(细胞表面分子细胞表面分子)细胞外信号细胞外信号 受体受体 细胞内多种分子变化细胞内多种分子变化 细胞应答反应细胞应答反应单细胞生物单细胞生物单细胞生物单细胞生物 直接直接直接直接作出反应作出反应多多多多细细细细胞胞胞胞生生生生物物物物 通通过
5、过细细胞胞间间复复杂杂的的信信信信号号号号传传递递系统来系统来传递传递传递传递信息，从而信息，从而调控调控调控调控机体活动。机体活动。外界环境变化时外界环境变化时（一）化学信号通讯存在从简单到复杂的进化过程（一）化学信号通讯存在从简单到复杂的进化过程cellcellcellcellcellcells ss s神神经分泌分泌内分泌内分泌自分泌及旁分泌自分泌及旁分泌化学信号的名称化学信号的名称神神经递质激素激素细胞因子胞因子作用距离作用距离nmmm受体位置受体位置膜受体膜受体膜或胞内受体膜或胞内受体膜受体膜受体举例例乙乙酰胆碱胆碱谷氨酸谷氨酸胰胰岛素素生生长激素激素表皮生表皮生长因子因子神神经生生
6、长因子因子可溶性化学信号的分类可溶性化学信号的分类可溶性化学信号的分类可溶性化学信号的分类（二）（二）可溶性分子信号可溶性分子信号作用距离不等作用距离不等属于这一类通讯的有：属于这一类通讯的有：相邻细胞间粘附因子相邻细胞间粘附因子的相互作用、的相互作用、T淋巴细淋巴细胞与胞与B淋巴细胞表面分淋巴细胞表面分子的相互作用等。子的相互作用等。 （三）（三）（三）（三）细胞表面分子细胞表面分子细胞表面分子细胞表面分子也是重要的细胞外信号也是重要的细胞外信号也是重要的细胞外信号也是重要的细胞外信号二、细胞经由二、细胞经由特异性受体特异性受体接接收细胞外信号收细胞外信号oo受体受体受体受体（recepto
7、r） 是是细细胞胞膜膜上上或或细细胞胞内内能能识识别别外外源源化化学学信信号号并并与与之结合的成分，化学本质是蛋白质，个别糖脂。之结合的成分，化学本质是蛋白质，个别糖脂。o受体的作用：受体的作用：识别外源信号分子，即识别外源信号分子，即配体（配体（ligand）；转转换换配配体体信信号号，使使之之成成为为细细胞胞内内分分子子可可识识别别 的信号，并传递至其他分子引起细胞应答。的信号，并传递至其他分子引起细胞应答。（一）（一）化学信号化学信号通过通过受体受体在细在细 胞内转换和传递胞内转换和传递细胞外信号细胞外信号 受体受体 细胞内多种分子变化细胞内多种分子变化 细胞应答反应细胞应答反应一传手一
8、传手一传手一传手受体与信号分子结合的特性受体与信号分子结合的特性配体配体- -受体结合曲线受体结合曲线高度专一性高度专一性高度亲和力高度亲和力可饱和性可饱和性特定的作用模式特定的作用模式可逆性可逆性（二）受体的种类：（二）受体的种类：l细胞表面受细胞表面受体体接收的是不能进入细胞的水溶性化学信号分子和其它细接收的是不能进入细胞的水溶性化学信号分子和其它细胞表面的信号分子，如生长因子、细胞因子、水溶性激素分胞表面的信号分子，如生长因子、细胞因子、水溶性激素分子、粘附分子等。子、粘附分子等。 接收的信号是可以直接通过脂双层胞膜进入细胞的脂接收的信号是可以直接通过脂双层胞膜进入细胞的脂溶性化学信号分
9、子，如类固醇激素、甲状腺素、维甲酸等。溶性化学信号分子，如类固醇激素、甲状腺素、维甲酸等。 l细胞内受体细胞内受体第二节第二节细胞内信号转导相关分子细胞内信号转导相关分子Intracellular Signal Molecules一、一、第二信使第二信使的浓度和分布变化是的浓度和分布变化是重要的信号转导方式重要的信号转导方式细胞信号转导的基本路线细胞信号转导的基本路线 2. 2. 第一信使第一信使第一信使第一信使 受体受体受体受体 效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白 细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应扣球扣球扣球扣球扣球手扣球手扣球手扣球手排球排球排球排球一传手一传手一传手一传手二
10、传手二传手二传手二传手细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白受体受体受体受体第二信使第二信使第二信使第二信使1. 1.第一信使第一信使第一信使第一信使第二信使的概念及特点第二信使的概念及特点定义定义定义定义: : 肽类激素等第一信使不能透过细胞膜，其信号通肽类激素等第一信使不能透过细胞膜，其信号通过过质膜受体质膜受体质膜受体质膜受体介导，能激活细胞内产生其它传递信介导，能激活细胞内产生其它传递信号的小分子，这些小分子信号物质称为号的小分子，这些小分子信号物质称为第二信使第二信使第二信使第二信使。特点特点特点特点: :能能转换、放大胞外、放大胞外调节信号
11、；信号；能在能在细胞内胞内扩散；散；其直接作用是改其直接作用是改变信号信号转导酶酶或离子通道活或离子通道活 性，可以最性，可以最终引起引起细胞生物效胞生物效应。 二传手二传手二传手二传手常见种类常见种类:气体分子：如气体分子：如 NO 无机离子：如无机离子：如 CaCa2+2+ 脂类衍生物：如脂类衍生物：如 DAGDAG，IPIP3 3环核苷酸：如环核苷酸：如 cAMPcAMP、cGMPcGMP( (一）一）环核苷酸环核苷酸是重要的细胞内第二信使是重要的细胞内第二信使o目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有cAMPcAMP和和cGMPcGMP两种。两种。o环核
12、苷酸在细胞内调节蛋白激酶活性。环核苷酸在细胞内调节蛋白激酶活性。cAMP激活激活 蛋白激酶蛋白激酶A(PKA)cGMP激活激活 蛋白激酶蛋白激酶G（PKG）cAMP激活激活 PKA影响糖代谢示意图影响糖代谢示意图cGMP激活激活PKG示意图示意图（二）（二）脂类脂类也可作为胞内第二信使也可作为胞内第二信使o具有第二信使特征的脂类衍生物具有第二信使特征的脂类衍生物:二脂酰甘油（二脂酰甘油（diacylglycerol，DAGDAG）肌醇肌醇-1,4,5-三磷酸（三磷酸（Inositol-1,4,5-triphosphate，IP3） o这些脂类衍生物都是由体内磷脂代谢产生的。这些脂类衍生物都是由
13、体内磷脂代谢产生的。 1.磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化脂类第二信使脂类第二信使生成生成PIP2甘油二酯（甘油二酯（DAGDAG）+ 肌醇三磷酸（肌醇三磷酸（IPIP3 3） PLC磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸二磷酸磷脂酰肌醇特磷脂酰肌醇特异性磷脂酶异性磷脂酶C2）DAG和钙离子的靶分子是蛋白激酶和钙离子的靶分子是蛋白激酶C(PKC)PKC作用的底物包括质膜受体、膜蛋白、多种作用的底物包括质膜受体、膜蛋白、多种酶和转录因子等，参与多种生理功能的调节。酶和转录因子等，参与多种生理功能的调节。IP3 IP3受体受体钙离子通道开放，细胞内钙释放钙离子通道开放，细胞内钙释
14、放细胞内钙离子浓度迅速增加细胞内钙离子浓度迅速增加2 2脂类第二信使脂类第二信使作用于相应的靶蛋白分子作用于相应的靶蛋白分子 1）IP3的靶分子是钙离子通道的靶分子是钙离子通道2钙离子钙离子的信号功能主要是通过钙调蛋白实现的信号功能主要是通过钙调蛋白实现钙调蛋白钙调蛋白（CaM）可看作是细胞内）可看作是细胞内Ca2+的受体。的受体。乙酰胆碱、儿茶酚胺、乙酰胆碱、儿茶酚胺、加压素、血管紧张素加压素、血管紧张素和胰高血糖素等和胰高血糖素等 胞液胞液Ca2+浓度升高浓度升高 CaMCaMCa2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ 1钙离子钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征在细胞中的分布具有明显的区域
15、特征 （三）（三）钙离子钙离子可以激活信号转导有关酶类可以激活信号转导有关酶类NO与可溶性鸟苷酸环化酶分子中的血红素铁结合与可溶性鸟苷酸环化酶分子中的血红素铁结合生成的生成的cGMP引起鸟苷酸环化酶构象改变、引起鸟苷酸环化酶构象改变、酶活性增高酶活性增高cGMP作为第二信使，产生生理效应作为第二信使，产生生理效应GTP（四）（四）NONO的信使功能与的信使功能与cGMP相关相关 二、二、蛋白质蛋白质作为细胞内信号转导分子作为细胞内信号转导分子 2. 2. 第一信使第一信使第一信使第一信使 受体受体受体受体 效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白 细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应扣球扣
16、球扣球扣球扣球手扣球手扣球手扣球手排球排球排球排球一传手一传手一传手一传手二传手二传手二传手二传手细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白受体受体受体受体第二信使第二信使第二信使第二信使1. 1.第一信使第一信使第一信使第一信使 蛋白质信号转导分子（蛋白质信号转导分子（蛋白质信号转导分子（蛋白质信号转导分子（酶分子、调节蛋白和转录因子等），它们构成信号转导通路上的各种），它们构成信号转导通路上的各种），它们构成信号转导通路上的各种），它们构成信号转导通路上的各种开关和接头开关和接头开关和接头开关和接头。（说明：这部分内容单独讲，比较抽象，所以我们将分散在
17、后面的信 号转导通路中讲解）第三节第三节各种受体介导的基本信号各种受体介导的基本信号转导通路转导通路 Signal Pathways Mediated by Different Receptors 离子通道受体离子通道受体G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体单次跨膜受体单次跨膜受体 细胞内受体细胞内受体细胞膜受体细胞膜受体受体受体第一信使第一信使第一信使第一信使 受体受体受体受体 第二信使第二信使第二信使第二信使 效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白 细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应 效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白 细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应信号转导的基本路线信号转
18、导的基本路线信号转导的基本路线信号转导的基本路线一一. 细胞内受体细胞内受体及其介导的信号转导及其介导的信号转导o受体的功能：受体的功能： 受受体体多多为为转转转转录录录录因因因因子子子子，与与相相应应配配配配体体体体结结合合后后，能能与与DNA的的顺顺顺顺式式式式作作作作用用用用元元元元件件件件结结合合，在在转转录录水水平平调调节节基因表达。基因表达。 o配体的种类配体的种类: 类固醇激素、甲状腺素、维甲酸、维生素类固醇激素、甲状腺素、维甲酸、维生素D等。等。 核受体结构及作用机制示意图核受体结构及作用机制示意图特性特性离子通离子通道受体道受体G-蛋白偶蛋白偶联受体受体单次跨膜受体次跨膜受体
19、内源性内源性配体配体神神经递质神神经递质、激素、激素、趋化因子、化因子、外源刺激（味，光）外源刺激（味，光）生生长因子因子细胞因子胞因子结构构寡聚体形寡聚体形成的孔道成的孔道单体体具有或不具有催化活具有或不具有催化活性的性的单体体跨膜区跨膜区段数目段数目4个个7个个1个个功能功能离子通道离子通道激活激活G蛋白蛋白激活蛋白酪氨酸激激活蛋白酪氨酸激酶酶三种膜受体的特点三种膜受体的特点三种膜受体的特点三种膜受体的特点二、二、细胞膜受体细胞膜受体及其介导的信号转导及其介导的信号转导乙乙酰酰胆胆碱碱受受体体的的结结构构与与功功能能o离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，它们的离子通道型受体是一类自身
20、为离子通道的受体，它们的开放或关闭直接受化学配体的控制。开放或关闭直接受化学配体的控制。o配体主要为配体主要为神经递质神经递质。（一）（一）离子通道型膜受体离子通道型膜受体是化学信号是化学信号与电信号转换器与电信号转换器（二）（二）G蛋白偶联受体蛋白偶联受体通过通过G蛋白蛋白-第二信使第二信使-靶分子发挥作用靶分子发挥作用oG蛋白偶联受体（蛋白偶联受体（GPCR）得名于这类受体的）得名于这类受体的细胞内部分总是与异源三聚体细胞内部分总是与异源三聚体G蛋白结合，受蛋白结合，受体信号转导的第一步反应都是活化体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白。蛋白。oGPCR是七跨膜受体（是七跨膜受体（serpe
21、ntine receptor）1、G蛋白的活化蛋白的活化启动信号转导启动信号转导信号转导途径的基本模式信号转导途径的基本模式 ：配体配体+受体受体G蛋白蛋白效应分子效应分子第二信使第二信使靶分子靶分子生物学效应生物学效应G蛋白循环蛋白循环蛋白循环蛋白循环可以激活可以激活可以激活可以激活ACAC的的的的GG蛋白的蛋白的蛋白的蛋白的 亚基称为亚基称为亚基称为亚基称为 s s（s s 代表代表代表代表stimulatestimulate）；反之，称为）；反之，称为）；反之，称为）；反之，称为 i i（i i代表代表代表代表inhibitinhibit） 1) 胰高血糖素受体胰高血糖素受体通过通过AC
22、-cAMP-PKA通路通路转导信号转导信号 2、常见、常见G蛋白偶联受体介导的信号转导途径蛋白偶联受体介导的信号转导途径2、血管紧张素血管紧张素II 受体受体通过通过PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导通路介导信号转导1、RasMAPK途径是途径是EGFR的主要信号通路的主要信号通路（三）单跨膜受体（三）单跨膜受体依赖酶的催化作用传递信号依赖酶的催化作用传递信号2、JAK-STAT通路转导白细胞介素受体信号通路转导白细胞介素受体信号3、NF- B是重要的炎症和应激反应信号分子是重要的炎症和应激反应信号分子4、TGF 受体介导的信号转导通受体介导的信号转导通路路1、RasMAPK途径是
23、途径是EGFR的主要信号通路的主要信号通路2、JAK-STAT通路转导白细胞介素受体信号通路转导白细胞介素受体信号3、NF- B是重要的炎症和应激反应信号分子是重要的炎症和应激反应信号分子4、TGF 受体介导的信号转导通受体介导的信号转导通路路细胞信号转导与医学细胞信号转导与医学The Relation Between Cellular Signal Transduction and Medicine第四节第四节一、信号转导分子的结构改变是一、信号转导分子的结构改变是许多疾病发生发展的基础许多疾病发生发展的基础 与与GPCR信号通路密切相关的信号通路密切相关的G蛋白基因突蛋白基因突变变可以导致
24、一些遗传性疾病，如色盲、色素性视可以导致一些遗传性疾病，如色盲、色素性视网膜炎、家族性网膜炎、家族性ACTH抗性综合征、侏儒症、先抗性综合征、侏儒症、先天性甲状旁腺功能低下、先天性甲状腺功能低下天性甲状旁腺功能低下、先天性甲状腺功能低下或功能亢进等。或功能亢进等。皮肤干皱无弹性皮肤干皱无弹性腹泻、呕吐腹泻、呕吐霍乱弧菌霍乱弧菌“洗衣工手洗衣工手”舟状腹舟状腹G蛋白蛋白在细菌毒素的作用下发在细菌毒素的作用下发生生化学修饰化学修饰而导致功能异常是一些而导致功能异常是一些细菌感染致病的分子机制。这些疾细菌感染致病的分子机制。这些疾病包括霍乱、破伤风等等。病包括霍乱、破伤风等等。 二、细胞信号转导分子
25、是重要的二、细胞信号转导分子是重要的药物作用靶位药物作用靶位信号转导分子信号转导分子的的激动剂激动剂和和抑制剂抑制剂是信号转导药物是信号转导药物研究的出发点研究的出发点 扣球扣球扣球扣球扣球手扣球手扣球手扣球手排球排球排球排球一传手一传手一传手一传手二传手二传手二传手二传手细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应细胞应答反应效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白受体受体受体受体第二信使第二信使第二信使第二信使第一信使第一信使第一信使第一信使本次课的重点内容本次课的重点内容1.1.1.1.细胞信号转导的基本路线；细胞信号转导的基本路线；细胞信号转导的基本路线；细胞信号转导的基本路线；2.2.2.2.细胞外化学信号、受体、第二信使的概念；细胞外化学信号、受体、第二信使的概念；细胞外化学信号、受体、第二信使的概念；细胞外化学信号、受体、第二信使的概念；3.3.3.3.受体与信号分子结合的特点；受体与信号分子结合的特点；受体与信号分子结合的特点；受体与信号分子结合的特点；4.4.4.4.第二信使的常见种类；第二信使的常见种类；第二信使的常见种类；第二信使的常见种类；5.5.5.5.GG蛋白偶联受体介导的信号转导途径的基本模式。蛋白偶联受体介导的信号转导途径的基本模式。蛋白偶联受体介导的信号转导途径的基本模式。蛋白偶联受体介导的信号转导途径的基本模式。
