《細(xì)胞生物學(xué)第八章細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《細(xì)胞生物學(xué)第八章細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,*,*,第一節(jié) 概述,講解者：戴金龍,PPT：張鑫,一、細(xì)胞通訊,（一）細(xì)胞通訊的方式,1、細(xì)胞通過分泌化學(xué)信號進行細(xì)胞間通訊。,（1）內(nèi)分泌：由內(nèi)分泌細(xì)胞分泌信號分子（激素）到血液中，通過血液循環(huán)運送到體內(nèi)各個部位，作用于靶細(xì)胞。,（2）旁分泌：細(xì)胞通過分泌局部化學(xué)介質(zhì)到細(xì)胞外液中，經(jīng)過局部擴散作用于鄰近靶細(xì)胞，起局部調(diào)節(jié)作用。（對創(chuàng)傷或感染組織刺激細(xì)胞增殖以及恢復(fù)功能也具有重要意義）,（3）自分泌：細(xì)胞對自身分泌的物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)。（常存在于病理條件下，如：腫瘤細(xì)胞合成并釋放生長因子刺激自身，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的持續(xù)增殖。）,（4）化學(xué)突觸

2、傳遞神經(jīng)信號：神經(jīng)元受刺激后，電信號以動作電位的形式，傳遞到神經(jīng)末梢，刺激電壓門控，Ca2+內(nèi)流，與突觸體素蛋白質(zhì)結(jié)合，刺激突觸前化學(xué)信號（神經(jīng)遞質(zhì)或神經(jīng)肽）小泡的分泌，到達后膜后，刺激化學(xué)和受體門控，Na+內(nèi)流轉(zhuǎn)換回電信號，實現(xiàn)信息傳遞。-分類中也可將化學(xué)突觸與電突觸一起分類于細(xì)胞間的間隙連接。,2、細(xì)胞間接觸依賴性的通訊,包括細(xì)胞細(xì)胞黏著、細(xì)胞基質(zhì)黏著兩種通訊方式。（具體區(qū)別不知）,3、動物相鄰細(xì)胞間隙連接和植物細(xì)胞間的胞間連絲的通訊方式,（1）間隙連接：間隙連接是動物細(xì)胞中通過連接子(connexons)進行的細(xì)胞間連接。,在連接點處由連接子造成間隙，允許小分子的物質(zhì)直接通過這種間隙從一

3、個細(xì)胞流向另一個細(xì)胞。由于cAMP和Ca2+信號分子能夠通過間隙連接從一個細(xì)胞進入到相鄰細(xì)胞，故具有通訊作用。,(a)間隙連接的結(jié)構(gòu)。(b)連接子的二維結(jié)構(gòu)。,在通道的細(xì)胞質(zhì)面有一個帽形的門，能夠開放或關(guān)閉，調(diào)節(jié)通道中物質(zhì)的移動。,a、連接子結(jié)構(gòu)：,連接子是間隙連接的基本結(jié)構(gòu)單位。連接子是一種跨膜蛋白。每個連接子由4個或6個相同或相似的連接蛋白(connexon)亞基環(huán)繞中央形成孔徑為1.52nm的水性通道；相鄰兩細(xì)胞分別用各自的連接子相互對接形成細(xì)胞間的通道，允許分子量在1200道爾頓以下的分子通過。不同組織來源的連接子的分子量大小有很大差別,最小的為24,000,最大的可達46,000道爾

4、頓。,連接子的相同之處：連接子的大小雖然不同,但所有的連接子結(jié)構(gòu)相同:都有4個螺旋的跨膜區(qū)和一個細(xì)胞質(zhì)連接環(huán)。一級結(jié)構(gòu)都比較保守，起氨基酸序列具有相似的親水性與疏水性分布，并有相似的抗原性。,b、間隙連接的功能：,間隙連接在代謝耦聯(lián)中的作用：,允許小分子代謝物和信號分子通過；,協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能；只要有部分細(xì)胞接收信號分子的作用后，便可使真?zhèn)€腺泡細(xì)胞幾乎同時向外分泌消化酶。P511，第四段,代謝耦聯(lián)對于保證營養(yǎng)物的分配與共享起著重要作用。,電耦聯(lián)例子：間隙連接在神經(jīng)元之間的通訊機中樞神經(jīng)系統(tǒng)的整合過程中也起重要作用，并以此調(diào)節(jié)和修飾相互獨立的神經(jīng)元群的行為,間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程

5、中的作用：,電突觸：是指細(xì)胞間形成間隙連接，電信號可直接通過間隙連接從突觸前向突觸后傳導(dǎo)。,化學(xué)突觸：化學(xué)突觸傳遞信號時，神經(jīng)沖動傳遞到軸突末梢，引起神經(jīng)遞質(zhì)小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)，然后神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后細(xì)胞，引起新的神經(jīng)沖動。,間隙耦聯(lián)在卵泡和早期胚胎發(fā)育過程中的作用：,c、間隙連接通透性的調(diào)節(jié)：,意義：間隙連接對小分子的通透能力具有底物選擇性。因此通過掌握調(diào)節(jié)間隙連接通透性的途徑有助于對信號分子的傳遞調(diào)控。,特性：,1、電荷選擇性：間隙連接的通透能力與底物所帶電荷有關(guān)。,2、組織特異性：由不同連接蛋白所構(gòu)成的連接子，在導(dǎo)電率、通透性和可調(diào)控方面是不同的。由不同連接蛋白組成的異聚體連接子一般具有

6、通透功能，但在有些情況下卻沒有通透功能。如：Cx43與Cx40連接蛋白形成間隙連接時，連接子沒有通透功能。,3、動態(tài)結(jié)構(gòu)：Ca2+濃度和pH調(diào)節(jié)對通透性的調(diào)節(jié)作用，是改變連接蛋白的構(gòu)象，是可逆的變化，是一種及時調(diào)控的變化，故是動態(tài)結(jié)構(gòu)（本人是這么理解的，見于P513第三段）,調(diào)節(jié)方式：,1、Ca2+濃度和pH調(diào)節(jié)：降低胞質(zhì)中的pH和提高胞質(zhì)的自由Ca2+的濃度都會導(dǎo)致通透性的降低。,2、胞外化學(xué)信號的調(diào)節(jié)：有助于細(xì)胞間的代謝耦聯(lián)。（輔助內(nèi)分泌。）,（2）胞間連絲：,將該圖描述下，再介紹下兩個實驗即可。,實驗一：,（P514，第二段6行）實驗表明某些細(xì)胞蛋白與核算等生物大分子均可通過胞間連絲進入

7、相鄰細(xì)胞，因此植物細(xì)胞胞間連絲在協(xié)調(diào)器基因表達與生理功能中起重要作用。,實驗二：,（P514，第二段11行）實驗表明在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以了解植物細(xì)胞間的物質(zhì)運輸。,（二）信號分子與受體,1、信號分子：是細(xì)胞的信息載體，種類繁多，包括化學(xué)信號諸如各類激素、局部介質(zhì)和神經(jīng)遞質(zhì)等，以及物理信號諸如聲、光、電和溫度變化等。,親水性和親脂性信號分子,根據(jù)信號分子的溶解性可分為親水性和親脂性兩類。親水性信號分子的主要代表是神經(jīng)遞質(zhì)、含氮類激素(除甲狀腺激素)、局部介質(zhì)等，它們不能穿過靶細(xì)胞膜，只能通過與細(xì)胞表面受體結(jié)合，再經(jīng)信號轉(zhuǎn)換機制，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生“第二信使”(如cAMP)或激活膜受體的

8、激酶活性(如蛋白激酶)，跨膜傳遞信息，以啟動一系列反應(yīng)而產(chǎn)生特定的生物學(xué)效應(yīng)。,親脂性信號分子要穿過細(xì)胞質(zhì)膜作用于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中的受體，與胞內(nèi)受體結(jié)合形成激素-受體復(fù)合物，成為轉(zhuǎn)錄促進因子，作用于特異的基因調(diào)控序列，啟動基因的轉(zhuǎn)錄和表達，主要代表是類固醇激素、甲狀腺激素等。,2、受體,受體：受體是一種能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體（信號分子）的大分子，絕大多數(shù)都是蛋白質(zhì)且多為但蛋白，少數(shù)受體是糖脂，有的受體是糖蛋白和糖脂組成的復(fù)合物。,（1）根據(jù)靶細(xì)胞上受體存在的部位，可將手提取分為,細(xì)胞內(nèi)受體：位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或核基質(zhì)中，主要是別和結(jié)合小的脂溶性信號分子。,細(xì)胞表面受體：主要識別和結(jié)合親水性信

9、號分子。,（2）根據(jù)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制和受體蛋白類型的不同，細(xì)胞報名受體分屬三大家族（尤凱他們詳細(xì)講述）,離子通道耦聯(lián)受體,G蛋白耦聯(lián)受體,酶連受體,（3）結(jié)合特異性和效應(yīng)特異性：不管哪種類型的受體，一般至少有兩個功能域，結(jié)合配體的功能域及產(chǎn)生效應(yīng)的功能域，分別具有結(jié)合特異性和效應(yīng)特異性。,受體與配體（信號分子）特異性結(jié)合后被激活，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)化學(xué)信號或物理信號，引發(fā)兩種主要的細(xì)胞反應(yīng)：一：細(xì)胞內(nèi)預(yù)存蛋白活性或功能的改變，進而影響細(xì)胞功能和代謝；二是影響細(xì)胞內(nèi)特殊蛋白的表達量，最常見的方式是通過轉(zhuǎn)錄因子的修飾激活或抑制基因表達。,不同細(xì)胞對同一種化學(xué)信號分子可能具有不同的受體

10、，因此，不同的靶細(xì)胞以不同的方式應(yīng)答于相同的化學(xué)信號。,與同一種信號分子結(jié)合時，不同細(xì)胞對同一信號產(chǎn)生不同的反應(yīng)；或同意細(xì)胞上不同的受體應(yīng)答于不同的胞外信號產(chǎn)生相同的效應(yīng)。,再有就是一種細(xì)胞具有一套多種類型的受體，應(yīng)答多種不同的胞外信號從而啟動細(xì)胞不同生物學(xué)效應(yīng)。,（4）第二信使和分子開關(guān),第二信使：是指在胞內(nèi)產(chǎn)生的小分子，其濃度變化應(yīng)應(yīng)答胞外信號與細(xì)胞表面受體的結(jié)合，并在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中行使功能。（cAMP、cGMP、Ca2+、二酰甘油DAG、1,4,5肌醇三磷酸 IP3）,分子開關(guān)：一類是GTPase開關(guān)。構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)超家族包括三聚體G蛋白和單體G蛋白，如Ras和類Ras蛋白。另一類普遍的分子

11、開關(guān)機制是通過蛋白激酶使靶蛋白磷酸化，通過蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性。,二、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及其特性,（一）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的基本組成與信號蛋白,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)：,1、不同形式的胞外的信號刺激首先被細(xì)胞表面特異性受體所識別。,2、胞外信息通過適當(dāng)?shù)姆肿娱_關(guān)機制實現(xiàn)信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)，產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)第二信使或活化的信號蛋白。,3、信號放大：信號傳遞至胞內(nèi)效應(yīng)器蛋白，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號放大的級聯(lián)反應(yīng)，使信號逐級放大。,4、啟動反饋機制從而終止或降低細(xì)胞反應(yīng)。,信號蛋白：,轉(zhuǎn)承蛋白：負(fù)責(zé)將信息傳給信號鏈的下一組分。,信使蛋白：攜帶信息從一部分傳遞到另一部分。,接頭蛋白：起連接信號蛋白的作用。,放大和轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白：通常由酶或離子通道蛋白組成，介導(dǎo)產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)。,傳感蛋白：負(fù)責(zé)信號不同形式的轉(zhuǎn)換。,分歧蛋白：將信號從一條途徑傳播到另外途徑。,整合蛋白：從2條或多條信號途徑接受信號，并在向下傳遞之前進行整合。,潛在基因調(diào)控蛋白：這類蛋白在細(xì)胞表面被活化受體激活，然后遷移到細(xì)胞核刺激基因轉(zhuǎn)錄。,（二）細(xì)胞內(nèi)信號蛋白的相互作用,見書上P27,（三）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性,特異性,放大作用,信號終止或下調(diào),整合作用,Thank you for everything！,