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1、第一节第一节 概述概述讲解者：戴金龙讲解者：戴金龙PPTPPT：张鑫：张鑫一、细胞通讯一、细胞通讯u（一）细胞通讯的方式（一）细胞通讯的方式 1 1、细细胞胞通通过过分分泌泌化化学学信信号号进进行行细细胞胞间通讯。间通讯。（1 1）内内分分泌泌：由由内内分分泌泌细细胞胞分分泌泌信信号号分分子子（激激素素）到到血血液液中中，通通过过血血液液循循环环运运送送到到体体内内各各个个部部位位，作作用用于于靶细胞。靶细胞。（2 2）旁旁分分泌泌：细细胞胞通通过过分分泌泌局局部部化化学学介介质质到到细细胞胞外外液液中中，经经过过局局部部扩扩散散作作用用于于邻邻近近靶靶细细胞胞，起起局局部部调调节节作作用用。
2、（对对创创伤伤或或感感染染组组织织刺刺激激细细胞胞增增殖殖以以及及恢恢复复功功能能也也具具有有重重要意义）要意义）（3 3）自自分分泌泌：细细胞胞对对自自身身分分泌泌的的物物质质产产生生反反应应。（常常存存在在于于病病理理条条件件下下，如如：肿肿瘤瘤细细胞胞合合成成并并释释放放生生长长因因子子刺刺激激自自身身，导导致致肿肿瘤瘤细细胞胞的的持持续续增增殖。）殖。）（4 4）化化学学突突触触传传递递神神经经信信号号：神神经经元元受受刺刺激激后后，电电信信号号以以动动作作电电位位的的形形式式，传传递递到到神神经经末末梢梢，刺刺激激电电压压门门控控，Ca2+Ca2+内内流流，与与突突触触体体素素蛋蛋白
3、白质质结结合合，刺刺激激突突触触前前化化学学信信号号（神神经经递递质质或或神神经经肽肽）小小泡泡的的分分泌泌，到到达达后后膜膜后后，刺刺激激化化学学和和受受体体门门控控，Na+Na+内内流流转转换换回回电电信信号号，实实现现信信息息传传递递。-分分类类中中也也可可将将化化学学突突触触与与电电突突触触一一起起分分类类于细胞间的间隙连接。于细胞间的间隙连接。2 2、细胞间接触依赖性的通讯、细胞间接触依赖性的通讯包包括括细细胞胞细细胞胞黏黏着着、细细胞胞基基质质黏黏着着两两种种通通讯讯方方式式。（具具体体区区别别不知）不知）3 3、动物相邻细胞间隙连接和植物细胞间的胞间连丝、动物相邻细胞间隙连接和植
4、物细胞间的胞间连丝的通讯方式的通讯方式（1 1）间间隙隙连连接接：间间隙隙连连接接是是动动物物细细胞胞中中通通过过连连接接子子(connexons)(connexons)进进行行的的细细胞间连接。胞间连接。在在连连接接点点处处由由连连接接子子造造成成间间隙隙，允允许许小小分分子子的的物物质质直直接接通通过过这这种种间间隙隙从从一一个个细细胞胞流流向向另另一一个个细细胞胞。由由于于cAMPcAMP和和Ca2+Ca2+信信号号分分子子能能够够通通过过间间隙隙连连接接从从一一个个细细胞胞进进入入到到相相邻邻细细胞，故具有通讯作用。胞，故具有通讯作用。(a)间隙连接的结构。(b)连接子的二维结构。在通
5、道的细胞质面有一个帽形的门，能够开放或关闭，调节通道中物质的移动。a a、连接子结构：、连接子结构：u连连接接子子是是间间隙隙连连接接的的基基本本结结构构单单位位。连连接接子子是是一一种种跨跨膜膜蛋蛋白白。每每个个连连接接子子由由4 4个个或或6 6个个相相同同或或相相似似的的连连接接蛋蛋白白(connexon)(connexon)亚亚基基环环绕绕中中央央形形成成孔孔径径为为1.51.52nm2nm的的水水性性通通道道；相相邻邻两两细细胞胞分分别别用用各各自自的的连连接接子子相相互互对对接接形形成成细细胞胞间间的的通通道道，允允许许分分子子量量在在12001200道道尔尔顿顿以以下下的的分分子
6、子通通过过。不不同同组组织织来来源源的的连连接接子子的的分分子子量量大大小小有有很很大大差差别别,最最小小的的为为24,000,24,000,最大的可达最大的可达46,00046,000道尔顿。道尔顿。u连连接接子子的的相相同同之之处处：连连接接子子的的大大小小虽虽然然不不同同,但但所所有有的的连连接接子子结结构构相相同同:都都有有4 4个个螺螺旋旋的的跨跨膜膜区区和和一一个个细细胞胞质质连连接接环环。一一级级结结构构都都比比较较保保守守，起起氨氨基基酸酸序序列列具具有有相相似似的的亲亲水水性与疏水性分布，并有相似的抗原性。性与疏水性分布，并有相似的抗原性。b b、间隙连接的功能：、间隙连接的
7、功能：u间隙连接在代谢耦联中的作用：间隙连接在代谢耦联中的作用：u允许小分子代谢物和信号分子通过；允许小分子代谢物和信号分子通过；u协协调调细细胞胞群群体体的的生生物物学学功功能能；只只要要有有部部分分细细胞胞接接收收信信号号分分子子的的作作用用后后，便便可可使真个腺泡细胞几乎同时向外分泌消化酶。使真个腺泡细胞几乎同时向外分泌消化酶。P511 P511，第四段，第四段u代谢耦联对于保证营养物的分配与共享起着重要作用。代谢耦联对于保证营养物的分配与共享起着重要作用。u电电耦耦联联例例子子：间间隙隙连连接接在在神神经经元元之之间间的的通通讯讯机机中中枢枢神神经经系系统统的的整整合合过过程程中中也起
8、重要作用，并以此调节和修饰相互独立的神经元群的行为也起重要作用，并以此调节和修饰相互独立的神经元群的行为u间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用：间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用：u电电突突触触：是是指指细细胞胞间间形形成成间间隙隙连连接接，电电信信号号可可直直接接通通过过间间隙隙连连接接从从突突触触前前向向突触后传导。突触后传导。u化化学学突突触触：化化学学突突触触传传递递信信号号时时，神神经经冲冲动动传传递递到到轴轴突突末末梢梢，引引起起神神经经递递质质小泡释放神经递质，然后神经递质作用于突触后细胞，引起新的神经冲动。小泡释放神经递质，然后神经递质作用于突触后细胞，引起新的神经冲动。
9、u间隙耦联在卵泡和早期胚胎发育过程中的作用：间隙耦联在卵泡和早期胚胎发育过程中的作用：c c、间隙连接通透性的调节：、间隙连接通透性的调节：意意义义：间间隙隙连连接接对对小小分分子子的的通通透透能能力力具具有有底底物物选选择择性性。因因此此通通过过掌掌握握调调节节间间隙连接通透性的途径有助于对信号分子的传递调控。隙连接通透性的途径有助于对信号分子的传递调控。特性：特性：1 1、电荷选择性：、电荷选择性：间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。2 2、组组织织特特异异性性：由由不不同同连连接接蛋蛋白白所所构构成成的的连连接接子子，在在导导电电率率、通通透透性性
10、和和可可调调控控方方面面是是不不同同的的。由由不不同同连连接接蛋蛋白白组组成成的的异异聚聚体体连连接接子子一一般般具具有有通通透透功功能能，但但在在有有些些情情况况下下却却没没有有通通透透功功能能。如如：Cx43Cx43与与Cx40Cx40连连接接蛋蛋白白形形成成间间隙隙连连接时，连接子没有通透功能。接时，连接子没有通透功能。3 3、动动态态结结构构：Ca2+Ca2+浓浓度度和和pHpH调调节节对对通通透透性性的的调调节节作作用用，是是改改变变连连接接蛋蛋白白的的构构象象，是是可可逆逆的的变变化化，是是一一种种及及时时调调控控的的变变化化，故故是是动动态态结结构构（本本人人是是这么理解的，见于
11、这么理解的，见于P513P513第三段）第三段）调节方式：调节方式：1 1、Ca2+Ca2+浓浓度度和和pHpH调调节节：降降低低胞胞质质中中的的pHpH和和提提高高胞胞质质的的自自由由Ca2+Ca2+的的浓浓度度都都会会导导致通透性的降低。致通透性的降低。2 2、胞外化学信号的调节：有助于细胞间的代谢耦联。（辅助内分泌。）、胞外化学信号的调节：有助于细胞间的代谢耦联。（辅助内分泌。）（2 2）胞间连丝：）胞间连丝：将该图描述下，再介绍下两个实验即可。实验一：（P514，第二段6行）实验表明某些细胞蛋白与核算等生物大分子均可通过胞间连丝进入相邻细胞，因此植物细胞胞间连丝在协调器基因表达与生理功
12、能中起重要作用。实验二：（P514，第二段11行）实验表明在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以了解植物细胞间的物质运输。（二）信号分子与受体（二）信号分子与受体 1 1、信信号号分分子子：是是细细胞胞的的信信息息载载体体，种种类类繁繁多多，包包括括化化学学信信号号诸诸如如各各类类激激素素、局局部部介介质质和和神神经经递递质质等等，以以及及物物理理信信号号诸诸如如声声、光光、电电和和温温度变化等。度变化等。亲水性和亲脂性信号分子亲水性和亲脂性信号分子u根根据据信信号号分分子子的的溶溶解解性性可可分分为为亲亲水水性性和和亲亲脂脂性性两两类类。亲亲水水性性信信号号分分子子的的主主要要代代表表是是神神
13、经经递递质质、含含氮氮类类激激素素(除除甲甲状状腺腺激激素素)、局局部部介介质质等等，它它们们不不能能穿穿过过靶靶细细胞胞膜膜，只只能能通通过过与与细细胞胞表表面面受受体体结结合合，再再经经信信号号转转换换机机制制，在在细细胞胞内内产产生生“第第二二信信使使”(”(如如cAMP)cAMP)或或激激活活膜膜受受体体的的激激酶酶活活性性(如如蛋蛋白白激激酶酶)，跨跨膜膜传传递递信信息息，以以启启动动一一系系列列反反应应而而产产生生特特定定的的生生物学效应。物学效应。u亲亲脂脂性性信信号号分分子子要要穿穿过过细细胞胞质质膜膜作作用用于于细细胞胞质质或或细细胞胞核核中中的的受受体体，与与胞胞内内受受体
14、体结结合合形形成成激激素素-受受体体复复合合物物，成成为为转转录录促促进进因因子子，作作用用于于特特异异的的基基因因调调控控序序列列，启启动动基基因因的的转转录录和和表表达达，主主要要代代表表是是类类固固醇醇激激素素、甲状腺激素等。甲状腺激素等。2 2、受体、受体u受受体体：受受体体是是一一种种能能够够识识别别和和选选择择性性结结合合某某种种配配体体（信信号号分分子子）的的大大分分子子，绝绝大大多多数数都都是是蛋蛋白白质质且且多多为为但但蛋蛋白白，少少数数受受体体是是糖糖脂脂，有有的的受受体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。u（1 1）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手
15、提取分为）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手提取分为u 细细胞胞内内受受体体：位位于于细细胞胞质质基基质质或或核核基基质质中中，主主要要是是别别和和结结合合小小的脂溶性信号分子。的脂溶性信号分子。u 细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子。细胞表面受体：主要识别和结合亲水性信号分子。u（2 2）根根据据信信号号转转导导机机制制和和受受体体蛋蛋白白类类型型的的不不同同，细细胞胞报报名名受受体体分分属属三大家族（尤凯他们详细讲述）三大家族（尤凯他们详细讲述）u离子通道耦联受体离子通道耦联受体uG G蛋白耦联受体蛋白耦联受体u酶连受体酶连受体 （3 3）结结合合特特异异性性和和效效应应特特异异性
16、性：不不管管哪哪种种类类型型的的受受体体，一一般般至至少少有有两两个个功功能能域域，结结合合配配体体的的功功能能域域及及产产生生效效应应的的功功能能域域，分分别别具具有有结结合合特特异性和效应特异性。异性和效应特异性。受受体体与与配配体体（信信号号分分子子）特特异异性性结结合合后后被被激激活活，通通过过信信号号转转导导途途径径将将胞胞外外信信号号转转换换为为胞胞内内化化学学信信号号或或物物理理信信号号，引引发发两两种种主主要要的的细细胞胞反反应应：一一：细细胞胞内内预预存存蛋蛋白白活活性性或或功功能能的的改改变变，进进而而影影响响细细胞胞功功能能和和代代谢谢；二二是是影影响响细细胞胞内内特特殊
17、殊蛋蛋白白的的表表达达量量，最最常常见见的的方方式式是是通通过转录因子的修饰激活或抑制基因表达。过转录因子的修饰激活或抑制基因表达。不不同同细细胞胞对对同同一一种种化化学学信信号号分分子子可可能能具具有有不不同同的的受受体体，因因此此，不不同的靶细胞以不同的方式应答于相同的化学信号。同的靶细胞以不同的方式应答于相同的化学信号。与与同同一一种种信信号号分分子子结结合合时时，不不同同细细胞胞对对同同一一信信号号产产生生不不同同的的反反应应；或同意细胞上不同的受体应答于不同的胞外信号产生相同的效应。或同意细胞上不同的受体应答于不同的胞外信号产生相同的效应。再再有有就就是是一一种种细细胞胞具具有有一一
18、套套多多种种类类型型的的受受体体，应应答答多多种种不不同同的的胞胞外信号从而启动细胞不同生物学效应。外信号从而启动细胞不同生物学效应。（4 4）第二信使和分子开关）第二信使和分子开关 第第二二信信使使：是是指指在在胞胞内内产产生生的的小小分分子子，其其浓浓度度变变化化应应应应答答胞胞外外信信号号与与细细胞胞表表面面受受体体的的结结合合，并并在在细细胞胞信信号号转转导导中中行行使使功功能能。（cAMPcAMP、cGMPcGMP、Ca2+Ca2+、二酰甘油、二酰甘油DAGDAG、1,4,51,4,5肌醇三磷酸肌醇三磷酸 IP3 IP3）分分子子开开关关：一一类类是是GTPaseGTPase开开关关
19、。构构成成细细胞胞内内超超家家族族包包括括三三聚聚体体G G蛋蛋白白和和单单体体G G蛋蛋白白，如如RasRas和和类类RasRas蛋蛋白白。另另一一类类普普遍遍的的分分子子开开关关机机制制是是通通过过蛋蛋白白激激酶酶使使靶靶蛋蛋白白磷磷酸酸化化，通通过过蛋蛋白白磷磷酸酸酶酶使使靶靶蛋蛋白白去去磷磷酸酸化化，从而调节蛋白质的活性。从而调节蛋白质的活性。二、信号转导系统及其特性二、信号转导系统及其特性（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白信号转导系统：信号转导系统：1 1、不同形式的胞外的信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别。、不同形式的胞外的信号刺激首先
20、被细胞表面特异性受体所识别。2 2、胞胞外外信信息息通通过过适适当当的的分分子子开开关关机机制制实实现现信信号号的的跨跨膜膜转转导导，产产生生细胞内第二信使或活化的信号蛋白。细胞内第二信使或活化的信号蛋白。3 3、信信号号放放大大：信信号号传传递递至至胞胞内内效效应应器器蛋蛋白白，引引发发细细胞胞内内信信号号放放大大的级联反应，使信号逐级放大。的级联反应，使信号逐级放大。4 4、启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。、启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。信号蛋白：信号蛋白：转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分。转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分。信使蛋白：携带信息从一部分传递到另一部分
21、。信使蛋白：携带信息从一部分传递到另一部分。接头蛋白：起连接信号蛋白的作用。接头蛋白：起连接信号蛋白的作用。放放大大和和转转导导蛋蛋白白：通通常常由由酶酶或或离离子子通通道道蛋蛋白白组组成成，介介导导产产生生级级联联反反应。应。传感蛋白：负责信号不同形式的转换。传感蛋白：负责信号不同形式的转换。分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径。分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径。整整合合蛋蛋白白：从从2 2条条或或多多条条信信号号途途径径接接受受信信号号，并并在在向向下下传传递递之之前前进进行行整合。整合。潜潜在在基基因因调调控控蛋蛋白白：这这类类蛋蛋白白在在细细胞胞表表面面被被活活化化受受体体激激活活，然然后后迁迁移到细胞核刺激基因转录。移到细胞核刺激基因转录。（二）细胞内信号蛋白的相互作用（二）细胞内信号蛋白的相互作用 见书上见书上P27P27（三）信号转导系统的主要特性（三）信号转导系统的主要特性 特异性特异性 放大作用放大作用 信号终止或下调信号终止或下调 整合作用整合作用Thank you for everythingThank you for everything！