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1、第十二章细胞通讯第一页，本课件共有33页第一节第一节 基本概念基本概念 一、细胞通讯一、细胞通讯 二、细胞信号分子二、细胞信号分子 三、信号分子与受体三、信号分子与受体 第二页，本课件共有33页一、细胞通讯一、细胞通讯 v细胞通讯指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一细胞通讯指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程个细胞产生相应反应的过程。v细胞通讯主要有以下三种方式细胞通讯主要有以下三种方式：1.细胞间隙连接细胞间隙连接 2.膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯 3.化学通讯化学通讯 第三页，本课件共有33页1.1.细胞间隙连接细胞间隙连接是细胞间的直接通讯方式是细胞间
2、的直接通讯方式，两个相邻的细胞以两个相邻的细胞以连接子相联系。连接子相联系。图图9-1 细胞间隙连接细胞间隙连接 第四页，本课件共有33页2.2.膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯是指细胞通过其表面信号分子（受体）与另是指细胞通过其表面信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程。胞应答的过程。图图9-2 9-2 膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯 第五页，本课件共有33页3.3.化学通讯化学通讯 v化学通讯化学通讯是间接的细胞通讯是间接的细胞通讯，指细胞分泌一些化学物质至细胞外，指细胞分泌
3、一些化学物质至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能。作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能。v根据化学信号分子可以作用的距离范围，可分为根据化学信号分子可以作用的距离范围，可分为4类类 内分泌内分泌：内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身，作内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身，作 用于靶细胞。用于靶细胞。旁分泌：旁分泌：细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。自分泌：自分泌：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞 化学化学突触：由神经细胞神经末梢释放突触：由神经细胞神经末梢释放第六页，本课件共有33页图
4、图9-3 9-3 化学通信的类型化学通信的类型 第七页，本课件共有33页二、细胞信号分子二、细胞信号分子v细胞外信号分子：细胞外信号分子：1.1.激激素素：由由内内分分泌泌细细胞胞分分泌泌，经经血血液液循循环环到到达达靶靶细细胞胞。如如类类固醇激素。固醇激素。2.2.神经递质：由神经末梢释放，如乙酰胆碱。神经递质：由神经末梢释放，如乙酰胆碱。3.3.细胞因子：即局部化学介导因子，如干扰素、白介素。细胞因子：即局部化学介导因子，如干扰素、白介素。4.4.气体分子：气体分子：NONO、CO CO v根据溶解性又可分为亲脂性和亲水性两类：根据溶解性又可分为亲脂性和亲水性两类：亲亲脂脂性性信信号号分分
5、子子：可可直直接接穿穿膜膜进进入入靶靶细细胞胞，与与胞胞内内受受体体结结合合形成激素形成激素-受体复合物受体复合物。亲亲水水性性信信号号分分子子：不不能能穿穿过过靶靶细细胞胞膜膜，只只能能与与膜膜受受体体结结合合，经经信号转换机制，通过胞内信使，引起细胞的应答反应。信号转换机制，通过胞内信使，引起细胞的应答反应。v细胞内信号分子细胞内信号分子-第二信使第二信使 cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（）和二酰基甘油（DAG）第八页，本课件共有33页三、信号分子受体三、信号分子受体 v受体（受体（receptor）：通常是指位于细胞膜表面或细胞内，通常是指位于细胞膜表
6、面或细胞内，能能够识别和选择性结够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物质。当合某种配体（信号分子）的大分子物质。当受体与配体结合后，通过信号转导作用将细胞外信号转换为细胞受体与配体结合后，通过信号转导作用将细胞外信号转换为细胞内的物理和化学信号，启动一系列过程，最终表现为生物学效应。内的物理和化学信号，启动一系列过程，最终表现为生物学效应。v受体与配体的作用特征：受体与配体的作用特征：特异性特异性饱和性饱和性高度的亲和力高度的亲和力 v根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为细胞内受体和细细胞内受体和细胞表面受体。胞表面受体。第九页，本课件共有
7、33页图图9-4 9-4 细胞表面受体和细胞内受体细胞表面受体和细胞内受体 第十页，本课件共有33页第二节第二节 细胞内受体介导的信号传导细胞内受体介导的信号传导 细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白。这类细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白。这类受体一般都有三个受体一般都有三个结构域结构域：位于：位于C端的激素结合位点，位端的激素结合位点，位于中部富含于中部富含Cys、具有锌指结构的、具有锌指结构的DNA或或Hsp90结合位点，结合位点，以及位于以及位于N端的转录激活结构域。端的转录激活结构域。甾类激素介导的甾类激素介导的信号通路信号通路 一氧化氮介导的信号通路一氧化氮介导的信号通路
8、第十一页，本课件共有33页图9-5 9-5 胞内受体胞内受体A A细胞内受体蛋白作用模型；胞内受体蛋白作用模型；B B几种胞内受体蛋白超家族成几种胞内受体蛋白超家族成员 第十二页，本课件共有33页甾类激素介导的信号通路甾类激素介导的信号通路 甾甾类类激激素素分分子子是是化化学学结结构构相相似似的的亲亲脂脂性性小小分分子子，可以通过简单扩散跨越质膜进入细胞内。可以通过简单扩散跨越质膜进入细胞内。甾甾类类激激素素与与细细胞胞质质内内各各自自的的受受体体蛋蛋白白结结合合，形形成成激激素素-受受体体复复合合物物，并并能能穿穿过过核核孔孔进进入入细细胞胞核核内内，激激素素和和受受体体的的结结合合导导致致
9、受受体体蛋蛋白白构构象象的的改改变变，提提高高了了受受体体与与DNA的的结结合合能能力力，激激活活的的受受体体通通过过结结合合于于特特异异的的DNA序序列列调调节节基因表达。基因表达。第十三页，本课件共有33页一氧化氮介导的一氧化氮介导的信号通路信号通路v血管内皮细胞和神经细胞是血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，的生成细胞，NO以以L精氨酸为底物精氨酸为底物由一氧化氮合酶催化生成由一氧化氮合酶催化生成NO和和L瓜氨酸。瓜氨酸。v血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高，浓度升高，NO合酶被合酶被Ca2+离子激活后可利用精氨酸生成离子激活后可利用
10、精氨酸生成NO。NO能够跨过细胞能够跨过细胞质膜扩散到邻近的平滑肌细胞，并将鸟苷酸环化酶激活，该酶催化质膜扩散到邻近的平滑肌细胞，并将鸟苷酸环化酶激活，该酶催化GTP生成生成cGMP。cGMP作为第二信使，可引起肌细胞松弛和血作为第二信使，可引起肌细胞松弛和血管舒张反应。管舒张反应。第十四页，本课件共有33页图9-6 NO和和cGMP的信号的信号转导途径途径第十五页，本课件共有33页第三节第三节 膜表面受体介导的信号转导膜表面受体介导的信号转导 膜表面受体主要有膜表面受体主要有三类三类：一、一、离子通道型受体离子通道型受体 二、二、G蛋白耦联型受体蛋白耦联型受体 三、三、酶耦联型受体酶耦联型受
11、体 第十六页，本课件共有33页图图9-7 9-7 膜表面受体主要有三类膜表面受体主要有三类 第十七页，本课件共有33页一、离子通道型受体一、离子通道型受体 v离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道。离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道。v存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，信号分子为神经递质。存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，信号分子为神经递质。v作用机理：神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构作用机理：神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，在瞬间将胞外化学信
12、号转换为电信号，继而改变突触后细胞在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。的兴奋性。第十八页，本课件共有33页图图9-8 9-8 离子通道型受体离子通道型受体 第十九页，本课件共有33页二、二、G蛋白耦联型受体蛋白耦联型受体 vG G蛋白耦联型受体蛋白耦联型受体为为7 7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外信号次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外信号分子，胞内结构域与分子，胞内结构域与G G蛋白偶联。蛋白偶联。vG蛋白蛋白是指三聚体是指三聚体GTP结合调节蛋白，位于质膜胞质侧，由结合调节蛋白，位于质膜胞质侧，由、三个亚基组成三个亚基组成。G G蛋白在信号转导过程中起着蛋白在信
13、号转导过程中起着分子开关分子开关的作用。的作用。v由由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP信号途径信号途径 磷脂酰肌醇途径磷脂酰肌醇途径 第二十页，本课件共有33页9-9 G蛋白偶联型受体的结构蛋白偶联型受体的结构第二十一页，本课件共有33页cAMP信号途径信号途径 vcAMPcAMP信号的组分信号的组分 激活型激素受体（激活型激素受体（RsRs）或抑制型激素受体（）或抑制型激素受体（RiRi）；）；活化型调节蛋白（活化型调节蛋白（GsGs）或抑制型调节蛋白（）或抑制型调节蛋白（GiGi）；）；腺苷酸环化酶：腺苷酸环化酶：是跨膜是跨膜1
14、212次的糖蛋白，催化次的糖蛋白，催化ATPATP生成生成cAMPcAMP 蛋白激酶蛋白激酶A A（PKAPKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成 环腺苷酸磷酸二酯酶：可降解环腺苷酸磷酸二酯酶：可降解cAMPcAMP生成生成5 5-AMP-AMPvGsGs型型cAMPcAMP信号转导途径信号转导途径vcAMPcAMP信号通路的效应：信号通路的效应：激活靶酶、调节基因表达激活靶酶、调节基因表达第二十二页，本课件共有33页图9-10 Gs9-10 Gs和和GiGi调节途径途径第二十三页，本课件共有33页腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶第二十四页，本课件共有33页图图9
15、-11 cAMP9-11 cAMP激活蛋白激酶激活蛋白激酶A A 第二十五页，本课件共有33页图图9-12 G9-12 G蛋白偶联受体跨膜信号转导机理蛋白偶联受体跨膜信号转导机理 第二十六页，本课件共有33页图图9-14 cAMP信信号号与与基基因因表表达达第二十七页，本课件共有33页磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇途径途径 在在磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇信信号号通通路路中中胞胞外外信信号号分分子子与与细细胞胞表表面面G蛋蛋白白耦耦联联型型受受体体结结合合，通通过过G G蛋蛋白白开开关关机机制制激激活活质质膜膜上上的的磷磷脂脂酶酶C（PLC-），使使质质膜膜上上4，5-二二磷磷酸酸磷磷脂脂酰酰肌肌（PIP2）水
16、水解解成成1，4，5-三三磷磷酸酸肌肌醇醇（IP3）和和二二酰酰基基甘甘油油（DAG）两两个个第第二二信信使使，胞胞外外信信号号转转换为胞内信号。换为胞内信号。第二十八页，本课件共有33页图9-15 9-15 磷脂磷脂酰肌醇途径肌醇途径 第二十九页，本课件共有33页第三十页，本课件共有33页第三十一页，本课件共有33页三、酶耦联型受体三、酶耦联型受体 v酶耦联型受体分为两类：酶耦联型受体分为两类：一类是本身具有激酶活性，如肽类生长因子等受体。一类是本身具有激酶活性，如肽类生长因子等受体。另一类本身没有酶活性，但可以连接非受体酪氨酸激另一类本身没有酶活性，但可以连接非受体酪氨酸激 酶，如细胞因子
17、受体超家族。酶，如细胞因子受体超家族。v已知类型：已知类型：受体酪氨酸激酶、受体酪氨酸激酶、酪氨酸蛋白激酶联系的受酪氨酸蛋白激酶联系的受体、体、受体酪氨酸磷脂酶、受体酪氨酸磷脂酶、受体丝氨酸受体丝氨酸/苏氨酸激酶苏氨酸激酶受体受体鸟苷酸环化酶。鸟苷酸环化酶。第三十二页，本课件共有33页作业作业名词解释：细胞通讯、受体、化学通讯、内分泌、旁分泌、名词解释：细胞通讯、受体、化学通讯、内分泌、旁分泌、自分泌、化学突触、第二信使、离子通道耦联受体、自分泌、化学突触、第二信使、离子通道耦联受体、G蛋白耦联受体、酶连受体、蛋白耦联受体、酶连受体、简答题：简答题：1、试述细胞以哪些方式进行通讯，各种方式之间有何不同、试述细胞以哪些方式进行通讯，各种方式之间有何不同？2、比较、比较G蛋白耦连受体介导信号通路有何异同。蛋白耦连受体介导信号通路有何异同。3、试述细胞内和细胞表面受体介导的信号转导。、试述细胞内和细胞表面受体介导的信号转导。第三十三页，本课件共有33页