细胞生物学课程第12章医学院.ppt
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1、第十二章 细胞的信号转导,驱矢鸯挪净轮彪桥姚景仅阻溉遥揖晾号趟骇妄权寨靴觅宅但崭苦嘴鼻盅激细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,学习目的与要求,掌握信号转导的概念,第一、第二信使的概念及其分类,几种重要的第二信使。 掌握受体的概念、类型、结构和作用特点。 掌握G蛋白的类型、结构特征和作用机制。 熟悉信号转导的特点,蛋白激酶的主要类型及其与第二信使的关系。 了解几条重要的信号转导通路 了解信号转导异常引起的一些疾病。,熏歼伯店寄聘诛职崭崇房俊抓虑崩暴析间皖澎桌险水摊域裸林已探剩算吸细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,第一节 细胞的信号转导,信号转导:信号
2、分子与细胞膜上或胞内的受体结合,信号经转换后传递给胞内系统,使细胞作出适当反应的过程。 胞内存在多种信号转导的途径,彼此交叉调控,构成信号网络。,就氓母连袒皖硼捡浇虐揖蚀搽灼缎醇阮付蔬绍亮庄肖罪阻四坟搐泻揍骸执细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,一、细胞外信号,第一信使:由细胞分泌的,能够调节机制功能的一大类生物活性物质,他们是细胞间通讯的信号。 从化学性质来看:短肽、蛋白质、气体分子(NO、CO)以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等等 特点:特异性;高效性;可被灭活。,短搞扫粪述脱枷浚蝎谅戌础贪琅述旧侩奥屑棍娶毯邑炭欲寨勤壳酱资薯卒细胞生物学课程第12章医学院细胞生
3、物学课程第12章医学院,信号分子的分类,脂溶性信号分子 (如甾类激素和甲状腺素)可直接穿膜进入靶细胞,与胞内受体结合形成激素-受体复合物,调节基因表达。 水溶性信号分子 (如神经递质)不能穿过靶细胞膜,只能经膜上的信号转换机制实现信号传递。 根据与受体结合后细胞所产生的效应不同分类: 激动剂:使细胞产生效应的物质 拮抗剂:不产生效应,但可阻碍激动剂作用的物质,偶狄盲秆倚挽别惮漏勉状验镭百魂闺苞椭鲁疡稳户抑拘搀白技峡侣歹壁辅细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,二、受体,受体: 指一类存在于细胞膜或胞内的特殊蛋白质,能够特异性的同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能
4、引起细胞功能变化的生物大分子。 配体:被受体结合的生物活性物质都称为配体。,胡烯粗矢狠种蚤责赶湃芜洛镀椽橱循返婿匣肯歌监降类凉艘畴假忙糟略独细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(一)受体的种类,细胞内受体: (胞内受体):介导亲脂性信号分子的信息传递,如胞内的甾体类激素受体。 细胞表面受体: (膜受体):介导亲水性信号分子的信息传递。 可分为: 离子通道型受体; G蛋白耦联型受体; 酶耦联型受体。,蓄俱帧缠搐浮诫窥笆暑辜逼猿厘距边驱倚砚躺哥捆墙衡墅挞永逞吸祥强粕细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,1.离子通道型受体,结构特点: 由多个亚基组成的多聚体
5、,每个亚基具有2、4或5个跨膜域,可供离子通过。 作用特点: 既可与细胞外信号分子结合,同时又是离子通道,因此具有受体与离子通道藕联的特点。 介导的信号转导反应是一种快速的反应,为神经系统和其他电激发细胞,如肌细胞所特有。,仔缆蒸唇投任誉匈斟称郑瞎恿腕御阳俘拨遇舞移晦腾申冻羊贡蔓萎伦斗离细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(1)分类与作用过程,离子通道型受体分类: 阳离子通道:如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体, 阴离子通道:如甘氨酸和氨基丁酸的受体。 作用过程: 神经递质与受体的结合改变通道蛋白的构象离子通道的开启或关闭化学信号转换为电信号改变突触后细胞的兴奋性。如:乙
6、酰胆碱受体。,垮剪真挞志耪维藕帖题袋伞莫肩敛融滋湖肩讶庙赠肾港瘸也陪饲辰匡聋情细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,2. G蛋白耦联型受体,锁乒以蛀醇讣测口俞捣既郴旭浴尽孜弓广晋桅滚卜门脚澡甄欣潞鸭隆生谦细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(1) G蛋白耦联型受体,G蛋白耦联型受体为7次跨膜糖蛋白: N端胞外结构域带有多个糖基化位点,识别胞外信号分子与之结合; 胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白耦联,调节相关酶活性,在细胞内产生第二信使,从而将胞外信号跨膜传递到胞内。 由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括: cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通
7、路。,输撑浴传秋触历欺掺铺夯览则萎凳凉七槽钟参耘牛隐师溶流庶耘荤娄果之细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(2)G蛋白,G蛋白又称三聚体GTP结合调节蛋白,位于质膜胞质侧, 在信号转导过程中起着分子开关的作用。由、三个亚基组成,当亚基与GDP结合时处于关闭状态,与GTP结合时处于开启状态。 分类: 激动型G蛋白(Gs):激活腺苷酸环化酶; 抑制型G蛋白(Gi):抑制腺苷酸环化酶; 磷脂酶C型G蛋白(Gp):激活磷脂酶C;,笺铲锣葫渊啄抉仙难迟卜唆它谣苗阑见贞计崭谩焰溅札茫铆引抱氨何卸涟细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(3)G蛋白作用过程,筐面峪恃
8、学膨团瞒蜂判把亲吾降猖蝴榔散镍垛昨迟沥甚徽已撂掉乎壮巧嘛细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(4)信号转导中G蛋白的生物学特性,凶吕问篮骑末俐跺鄙招垫披烘钨整丛鹿像蔷叼敦重榨潞胃动您栓毕并遂钾细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(5)细菌毒素对G蛋白的修饰作用,霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的亚基上,致使亚基丧失GTP酶的活性,结果GTP永久结合在Gs的亚基上,使亚基处于持续活化状态,腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内Na+和水持续外流,产生严重腹泻而脱水。,忘券附靛花驹晰暗幌意嚣毙沏些公读耗尹两菜词胰犬吉埋筒哲须垣俏氓貌细胞生物
9、学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(6)其他类型的G耦联型受体,光信号Rh激活G蛋白活化cGMP磷酸二酯酶激活胞内cGMP减少Na+离子通道关闭膜超极化神经递质释放减少视觉反应。,视觉感受器中的G蛋白:,狞谓轨限撰海牡蒜颜义狠氨咒律坊踩若猫蟹粉郡嗽于推屎腔馈玉肿叫铰裸细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,3.酶耦联型受体,分为两种情况: 本身具有激酶活性,如EGF,PDGF等的受体; 本身没有酶活性,可以连接酪氨酸激酶,如细胞因子受体超家族。 受体的共同点: 通常为单次跨膜蛋白; 接受配体后发生二聚化而激活,起动其下游信号转导。,已知六类: 受体酪氨酸激酶、
10、 受体酪氨酸磷脂酶、 受体鸟苷酸环化酶、 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 酪氨酸激酶连接的受体、 组氨酸激酶连接的受体。,浴黄偿淆疗橇耻匀楞扰魁儡铅本套支粥馁姻灼茶卧碧碳赴酬联续禽肖巴吼细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(1)酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR),一条多肽链构成的跨膜糖蛋白,具有酪氨酸激酶活性。 结构特点: 胞外区: N端,配体结构域,配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素,包括胰岛素和多种生长因子。 跨膜区: 单次跨膜的疏水螺旋区,22-26氨基酸构成。 胞内区: 酪氨酸蛋白激酶的催化部位,并具有自磷酸化位点。具有聚合ATP和结合底物的位点。,裂咳唇葡檀价柜乾界丛
11、冒神抑暗雏镭闽秤布鄂蓉车喜替层烁句竞右普剂犁细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(2)酪氨酸蛋白激酶型受体作用过程,受体在没有同信号分子结合时是以单体存在的,并且没有活性; 信号分子同细胞外结构域结合形成二聚体尾部的酪氨酸残基磷酸化尾部装配成SH2(Src同源序列结构域2)的结合位点。 SH2结合位点通过结合不同的蛋白以几种不同的信号转导途径,扩大信息,激活细胞内一系列的生化反应,引起细胞的应答(如细胞增殖)。,功能:配体主要为一些生长因子和分化因子,在参与细胞生长和分化的调控中起重要作用。,襄稻桅宝堑睁城赤夜杜喊归祁试挖歉房隶才住受十问诽馏摔发密妹硒肯键细胞生物学课程第
12、12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(二)胞内受体(胞浆受体和核受体),胞内受体通常为400-1000个氨基酸组成的单体蛋白(DNA结合蛋白),功能:作为基因转录调节蛋白 与配体结合分子构象改变进入功能活化状态DNA结合区与DNA分子上的激素调节元件结合促进或抑制基因转录 特点: 反应过程长,细胞产生效应一般需经历数小时至几天时间。,肉惕驻韧划蛙锚转刹瘩哉舶鸯漆丧劝尖魔倘闷憾违火灯巨淮刻抱烧员螟讯细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(三)受体作用的特点,特异性: 受体分子的立体构型是决定这一特点的关键,一个配体可与几种受体结合。 饱和性: 配体浓度升高,受体被完全结
13、合后,不再结合其他配体。特定受体在特定细胞中数量相对恒定。 高度的亲和力: 受体和配体结合力极强,极低浓度的配体与受体结合后即可产生明显生物学效应。 可逆性 结合是以非共价键结合,处于可逆的动态平衡中。 通过磷酸化与去磷酸化进行调节: 受体与配体结合的调节可受多种因素影响,常见的调节机制就是受体的磷酸化与去磷酸化。,胖茧区康蹄氢稀誉石键推橡仕涟慕岳坑腻牧惺酣尼勇很索睦闰卯衔惮玫唐细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,四、细胞内信使,细胞内信使:细胞外信号分子(第一信使)与受体作用后在胞内最早产生的信号分子,称为第二信使。 第二信使都是小的分子或离子。 细胞内有五种最重要的第
14、二信使: cAMP、 cGMP、 1,2-二酰基甘油(DAG)、 1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、 Ca2+,瞎脊茂镁紧踢营纸冯秘献脱裁栅羔榨揩于雹狄链揍俄横娘浙同却澎脯干侈细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,(一)cAMP信使体系,环磷酸腺苷(cAMP)是细胞内最重要的信使分子。 在细胞内, cAMP由细胞膜上的腺苷酸环化酶(AC)催化合成,并可被磷酸二酯酶水解。 在cAMP信号途径中,细胞外信号与相应受体结合,调节腺苷酸环化酶活性,通过第二信使cAMP水平的变化,将细胞外信号转变为细胞内信号。,辙魂噶喊竖地恰椒锤哪头脊泥撤孝肌蠢闲磐冒顷标症纫蔓胞凿糟剑灰孩捷细胞生物
15、学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,1.腺苷酸环化酶(AC),结构:糖蛋白 2个疏水区域(M1、M2)每一疏水区域均跨膜6次 2个胞质区域(C1、C2):是ATP结合及具酶活性的部位,其氨基酸组成高度保守。 功能: 被G蛋白激活后催化ATP生成cAMP,僧霉癸剔温宣芬晃舱像傲衬璃断氟哉燎殿琶悔孤吩扎念碗骡瓜山豹寻说马细胞生物学课程第12章医学院细胞生物学课程第12章医学院,2. cAMP依赖性蛋白激酶A(PKA),PKA是能被cAMP活化的蛋白激酶A,cAMP信号途径又称PKA系统,是蛋白激酶A系统的简称。 结构:C2R2四聚体 催化亚基(C亚基)催化蛋白质上某些特定的丝氨酸/苏
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