第一篇基础篇
第一章绪论
1．细胞信号转导研究的内容、任务和意义
生物体的生长发育主要受遗传信息及环境变化信息的调节控制。遗传基因决定个体发育的基本模式，其实现在很大程度上受控于环境的刺激或环境信息；其中，对于细胞而言，环境信息包括生物体的外界环境和体内环境信息两个方面。有人认为，在遗传密码破译及转录、翻译的基本规律获得突破之后，如何控制细胞的基因表达及增殖、分化、发育就成为生物学的最大挑战；环境刺激在此过程中起着重要的调节作用，这就是目前称之为“细胞信号转导”(singal transduction)研究的主要内容，它研究细脑感受、转导环境刺激的分子途径及其在生物个体发育过程中如何调节基因表达和代谢生理反应。
人们早巳开始意识到，生物体内存在调节物质和能量代谢的信号系统。生物细胞内进行着十分错综复杂的新陈代谢过程。有人曾将发生在细胞内的复杂代谢反应用电路形式显示出来，看起来就像一个迷官。如果细胞对复杂的代谢过程没有精巧的调节控制机制，那是不可思议的。100多年前，法国生理学家claude Bernard就对生理参数稳定性有深刻的理解，他认为“内环境的恒定性是有机体自出和独立生存的基本条件”。当外界环境改变和有机体本身状态改变时，内环境的恒定即可能遭到破坏，如果细胞本能进行调节控制，恢复恒定，生物体就不可能生存下去。1929年，美国生理学家w．B．Cannon提出体内“恒稳态”(homeostasis)的概念，来表示生物体内不断通过复杂的调节过程所建立起来的动态平衡。最初“恒稳态”是指人体中体温、血压、血统、血糖等参数的相对恒定状态。“恒稳态。的一个明显的例子是正常细胞在代谢过程中，其中间产物很少堆积，这种堆积常常是有害的，甚至是致命的。正常细胞代谢速率被调情控制在—个十分精密的范围内，使得各种物质浓度处于执行功能所需的最适状态。
生物细胞的信号系统，在代谢调节控制广起重要的作用，因为生物体内的大分子、细胞器、细胞、组织和器官在空间上是相互隔离的，生物体与环境之间更是如此。根据信息论的基本观点两个空间隔离的组分之间的相互影响和相互协调一致，不管是采取何种方式，都必须有信号的传输或信息的交流。因此，生物体在新陈代谢时，不但有物质与能量的变化，即存在物质流与能景流外，还存在信息流。我国著名生物学家贝时璋教授指出：“什么是生命活动?根据生物物理学的观点。无非是自然界三个量综合运动的表现，即物质、能量和信息在生命系统中无时无刻地在变化，这三个量有组织、有秩序的活动，是生命的基础”。而正是这个信息流，起着调控物质与能量代谢的做用。所以著名物理学家薛定谔在讨论“生命是什么”这个问题时，更进一步提出“生命的基本问题是信息问题”这一论点。
高等生物中的内分泌激素系统、神经系统、免疫系统等是人们早已认知的生物信号系统，并曾称之为“细胞通讯”。自本世纪下半叶以来，一方面受到信息论、控制论现代科学思想的影响；另一方面随着生物学本身对激素、神经递质等生物体内细胞间信号分子作用机理研究的深入，以及生物外环境——光、声、辐射、电磁场、温度、水分、气体、甚至病原微生物等对生物体及其细胞代谢、生长发育在细胞及分子水平作用机理研究的深入，人们对生物信息流认识有了长足的进步。究的深入，人们对生物信息流的认识有了长足的进步。如：1955年Sutherland提出cAMP为第二信使学说以来，揭开了胞间激素信使向胞内信使转导过程研究的新篇章；70年代初，Ca2+受体蛋白——钙调素(calmodulin)的发现及其功能研究使Rasmussen在1978年提出ca2+第二信使学说；而后，质膜肌醇磷脂代谢途径产生的另外两个胞内信使—一IP3与DG也在1983—1984年被Berridge等人阐明；在此期间，激素、生长因子、神经递质受体的研究，G蛋白的发现，依赖胞内信使的蛋白质磷酸化的研究及其
对基因表达调节作用等。可以说，“细胞信号转导”主要含义就是指胞间通讯的激素等，以及外界环境因子作用于细胞表面(或胞内受体)后，如何跨膜传递形成胞内第二信使，以及其后的信息分子级联传递、诱导基因表达和引起生理反应的过程。显然“细胞信号转导”的提出极大地深化了以往对生物信息流或细胞通讯的认识。在分子水平上提出在细胞内，除了物质和能量代谢的分子途径和网络之外，还存在对其调节控制作用的、自成体系的信号传递分子途径。当然，细胞信号转导在应答环境刺激和调节基因表达、生理反应的同时，不仅维持着细胞正常代谢，而且最终决定了细胞增殖、生长、分化、衰老和死亡等生命的基本现象。
近十余年来，细胞信号系统研究引起国内外生物学界极为广泛的关注。不仅细胞生物学、分子生物学、生物化学、生理学、免疫学等领域学者已积极投人此领域的研究，而且也引起医学、农学、环境科学等领域专家的高度重视。可以毫不夸张地说：信号转导的概念已开始深入到生物学的各个领域，成为解决许多重要理论及实践问题的基本思路和思想武器，它已经或必将极大地带动生命科学各学科的发展。正因为如此，有关细胞信号转导方面的研究成果，可谓之知识“爆炸”：大量研究论文出现在几乎所有生物学有关期刊中；许多大型期刊中都设有“signal Transduction”专栏；一些专门的期刊如“Cell Calcium”、“Cell Signalling”在不断出现；在许多分子细胞生物学新版教材中将其独立章节予以介绍；大量的科研究人员加入这一研究行列，许多学术会议没有专题讨论有关问题；不少科学奖励，包括诺贝尔奖授予在该领域中有贡献的科学家，如90年以来就有诺贝尔生理医学奖授予离子单通道研究(E．Nelzer和B．sokmann，1991)、糖原代谢中蛋白质的可逆磷酸化(Krebs和Fisher，1992)、G蛋白(Gilman和Rodbell，1994)。这一切使得今天已有可能将细胞信号系统的轮廓展示在人们面前。
2．细胞信号的主要种类
信息与信号是两个密切相关而又有区别的概念。信息论认为：信息与物质、能量一样、都属于这本概念，只能用“消息”、“情报”等同义同加以说明、无法用更基本的概念加以定义。但我们还是可以说明，信息总是与“不确定性”的消除联系在一起。例如掷一颗筛子，它可能有6种结局．如有人告诉你结果是偶数点时，这种个确定性减少了一半；如告诉你为两点时，这种不确定性就完全消除了，你获得一个明确的信息。信息一般要通过一定的物理量——信号体现出来，甚至要转换或编码为某种符号加以传输，如打电报时的电码——电波、打电话时送话者的声音——电流等。因此可以说，信号是信息的物质体现形式及物理过程。
细胞信号可分为下列几类。
2．1 生物大分子的结构信号
从广泛意义上讲，细胞信号可以包括生物大分子(蛋白质、多糖、核酸)的结构信号，这种信号包含在决定大分子三维外形的亚基结构顺序信息之中。亚基的结构顺序靠强大的共价键保持长期稳定；而大分子外形主要靠非共价弱键（氢键、离了键、范德华力和疏水键)维持相对稳定，而旦在分子内或分子间识别上起重要作用。
以生物大分子结构信号为基础的分子识别在细胞中有独持的功能。当结构信号在细
胞内部交流时，大分子识别负责细胞成分的组装，决定细胞的基本结构和基本的代谢形
式，指导着细胞代谢及其调节(如酶的催化反应及变构调节)。在细胞间交流时，大分子
识别决定同种细胞的粘连(adhesion)、聚集(aggregantion)及性细胞的融合等。而核酸的结构信号是在亲代细胞向子代细胞间传递遗传信息，并决定子代生长发育的最基本模式。2．1．1 蛋白质
蛋白质的结构信号在分子识别中起重要作用，它主要表现为形状和构象。蛋白质即
便经温和热处理，也可逆转而自发地形成原来的构象，说明其形状、构象信息决定于蛋
白质氨基酸序列本身。分子识别时，形状、构象的信息是由共价弱键表达的。一般非
共价健在水溶液中只比37℃热碰撞平均能量稍强，单个键不足以忍受热运动的冲击。因
而，两个分子如酶蛋白与底物或调节因子间的识别与结合，必须靠分子表面精确配合而
形成大量非共价键(如图1．1)。可见，蛋白质结构信号，通过分子识别在代谢生化反应
中，即酶的催化反应及其调资中起重要作用。
生物细胞的形态发生过程，从大分子水平来看是一个从一股不可见大分子组装为可
见生物结构，即超分于结构(supermo1ecular units)如酶复合物、生物膜、病毒、细胞器
的过程。这里以蛋白质为主的大分子自我组装起着重要作用。处于蛋白质和细胞器之间的超分子结构，几乎都含有多肤亚基，它们通过非共价键联合起来，如血红蛋白肖4条多肽链亚基，天冬氨酸转氨甲酰酶合有12个亚基，烟草花叶病毒(TMV)有一分子RNA和2200个多肽亚基。生物体由亚基组成超分子而不是靠共价键连接成单个巨大的超分子，其优点在于：第一，可以建造大结构而节省DNA；第二，可以减少蛋白质生物合成中的差错，因为可以在组装时将差错排除；第三，亚基组装时键多能量小，装卸容易．有利于完成快速生理反应。
图1.1 弱键在分子识别中的作用(据B.Alberts等)
许多超分子结构亚基可以白我组装，无需外界指导，其组装的信息主要存在于蛋白
质自身结构中。例如血红蛋白有α、β两种亚基，在亚基溶液中始终是组装成α
2β
2
血红蛋
白形式，不会组装成α
4、β
4
、αβ
3
或α
3
β等形式。即便亚基溶液中含有其它不同种蛋白质
亚基或不同物种血红蛋白亚基，它们也不会交换成杂种，说明α、β亚基具有十分专一的结构信息。这里，形状和空间结构精确的互补性，保证丁专一的组装。
TMV的自我组装是高一层次的例子，其中包括了蛋白质和RNA亚基装配。TMV颗粒分子量40000kD，长300nm，由2200条相同肤链及一条RNA分子组成(图1．2)1955年，H．Fraenkel-Conrat和R．C．Wlliams报道TMV颗粒经去垢剂处理解离为多肽链与RNA 后，只要简单地将其混合在一起就可以重新组装成有感染能力的TMV颗粒。
图1．2 烟草花叶病卷的自我组装(据De Rohertis等) 以上两个实例说明，多肽亚基的氨基酸序列含有两个水平的信息：其一，决定了肽链的三维空间构象(即三级结构)；其二，每个肽链的三级结构必然含有一个或一个以上的识别和结合位点，靠专一的几何形状形成特殊的四级结构以至超分子结构。
最近还发现微管、鞭毛、肌动球蛋白、多酶复合体、核糖体、膜系统及其结合的运输系统形成过程中都存在自我装配现象。但也不能说所有细胞结构都可以自我装配．因为有些复杂结构装配是在酶助或模板指导下完成的。
2．1．2 多糖及糖蛋白、糖脂类
细胞表面糖被结构可能在细胞识别(cell recognition)中起重要作用。其中，动物细胞直接相互作用、相互识别的—个典型例子是所谓“接触抑制”。正常细胞组织培养时，如生长在固体表面(如玻璃)的细胞开始可以自由分裂、增长，当长成单细胞层相互接触后，细胞分裂即受到抑制。这种抑制显然个是由于某种信号物质远距离扩散造成的，而是接触后传递了某种信息。癌细胞增殖时失去接触抑制，因而牛长堆积成数层细胞。
图1.3 多糖被的结构模式(据B.Alberts等)
已有不少证据认为这种识别信号可能存在于细胞质膜外表面的糖被(glycocalyx)结构之中。这种糖被由糖蛋白与糖脂组成，即由寡糖链与膜蛋白和膜脂相连而成，有时还包括吸附在表团的糖蛋白。这些寡糖链虽很短．常不到15个单糖残基，但往往具分支，其术端多为唾液酸残基，从而形成表面净负电荷(如图1．3)。糖被结构可用—些染料如钌红(rutheniun red)来显示。糖被结构信息可能与接触抑制有关的间接证据有：正常细胞被致癌病毒(如polyoma或SV49)感
染后转化为癌细胞，用钌红染色发现其表固糖被增加，细胞电泳迁移率也增加，这可能与糖被寡糖链终端唾液酸残基增加有关。当用分解唾液酸的酶——神经氨酸糖倍酶(neurominidase)处理后，糖被染色及电泌迁移率都减少了。目前这些问题因为实验技术限制仍未完个搞清楚。
2．1．3核酸
DNA中的线性核苷酸序列携带着遗传信息。每—个DNA分子含有两条互补的核甘酸链，通过G-C，A-T碱基对的氢键刚相互匹配。DNA的复制就是遗传信息复制，它是通过—条新的互补键聚合于一条母链上实现的。DNA复制庄细胞周期中的S期哭完成。通过细胞有丝分裂及减数分裂传递给子代细胞。遗传信息在子代细胞酌表达涉及DNA中线性核苦酸序列转泽成为蛋白质中线性氨基酸序列。此时细胞核内DNA的一个有限片断先被拷贝成mRNA，然后转移传递到细胞质的核糖体大型复合体上；用于蛋白质合成的氨基酸与一族小tRNA分子相连，每个tRNA通过互补碱基配对相互作用以识别mRNA的三联核苷酸密码，从而将特定氨基酸连接到延伸的多肽链上，最后翻译为蛋白质。以上过程就是遗传结构信息通过RNA转换为蛋白质结构的信息流，它是控制调节生物体生长发育、新陈代谢的员基本的信息流。从中，我们可以看出，这个过程已不仅仅包含简单的分子识别(如碱基配对)，实际上已形成了一个完整的遗传信号传递系统。
尽管生物大分子结构包含信息．但还不能说它们都是信号分子，因为它们之中许多是结构物质，并不专司信号功能。狭义的细胞信号是指后述的物理化学信号，在化学信号分子中有上述大分子物质，也有其它许多小分子物质。应指出：对于那些大分子信号分子来讲，上述结构信息往往正是其执行信号功能的基础。2．2 物理信号
电场、磁场、光、声、辐射等物理因素是可以影响生物生长发育的重要外界环境因子，但目前已知其中电、光、磁场等也可以在生物体内器官、组织、细胞之间或其内起信号分子的作用。
电信号是生物体内最重要的物理信号。它主要指细胞膜静息电位改变时所引起动作电位的定向传播，它在外界刺激一细胞反应偶联中起重要作用。如果把蛙的坐骨神经和腓肠肌剥离出来，当神经一端受到刺激时，可观察到另一端的肌肉出现一次快速的收缩，传递这种刺激的信号就是动作电位(图1．4)。
图1．4 动作电位的细胞内记录(仿尤复翰等) 当用一个微电极插入一个未受刺激的细胞内时，可以记录到细胞内外有一电位差，称为静怠电位。一般细胞中这种电位差为内负外正，在-100到-50mV之间，即正常细胞一般都处于极化状态。当给予一个刺激时，只要能引起静息电位发生一定程度的去极化、即膜电位能降低到一个临界水平，就会产生一次瞬息即逝的内正外负的电位变化。称为动作电位。一次动作电位变化包括去极化、超射、复极化、超极化的过程。这个过程包括了膜上刺激点局部电流的变化。这种局部电流变化产生的刺激足以使邻近膜的静息区达到临界点去极化，因此邻近区也产生动作电位。以此膜区被依次去极化而形成动作电位定向的传播(图1.5)。
图1．5 动作电位的传播(仿尤复翰等)
目前已了解，细胞膜内外静息电位与动作电位的产生是由于细胞内外离子浓度的差别以及各种电压门控的离子通道(ion channel)交互启闭所造成。对许多细胞来讲，K+浓度细胞内高于胞外，而Na+、Cl-则相反(表1．1)。这一梯度是由Na+、K+-A TP酶(钠钾泵)消耗代谢能量维持的，它将K+泵人胞内的同时将Na+泵出胞外。在细胞处于静息状态下，K+渗漏通道开放，Na+通道关闭、因此K+扩散出胞外，形成内负外正电位差，从而达到电位—化学乎衡。这种极化状态正是细胞感受外界刺激的基础。当细胞受到局部刺激，局部去极化达到一个临界水平时，电压门控Na+通道开放，造成Na+内流导致进一步去极化与超射。当电位变化到峰值时，Na+通道失活以至关闭，而K+通道继续开放，从而逐恢渐复到静息电位。
以电位传播这种物理信号并完成信号传递过程是神经细胞的主要特点，但其它动物细胞以至植物细胞中也可发生，如轮藻与拟轮藻。应指出，神经系统信息传递不仅需要物理信号，当信号在两个细胞(神经元)之间传递时，还需要化学信号——神经递质。
除细胞膜上动作电位外，目前已在动物和植物中部发现，两个相隔一定距离的细胞，当其中之一给以电刺激，可在另一个细胞产生电响应，这种高阻抗电信号传播现象可能与电场效应有关。此外，相隔离的两个细脑间还发现存在光通讯现象：用一片玻璃片的两面培养细胞，发现其中一面细胞生氏受另—面细胞的影响，将其挡光后，相互影响便个存在(A1brcht—Buehler等．1992)。这些物理信号传播现象的本质都有待深入研究。
2．3 化学信号
生物体内有许多化学物质，它们的主要作用既非营养，又非能源物质，也不是结构成分，其主要功能是在细胞间和细胞内传递信息。它们可以分为：2．3．1 细胞间通讯的信号分子
最主要的有内分泌激素、神经递质与神经肽、局部化学介导因子(如旁分泌激素、神经生长因子)等。
免疫系统中的淋巴细胞在受到外界异物——抗原刺激后，分泌抗体及淋巴因子，然后经体液传送到靶细胞引起免疫反应。因此抗体与淋巴因子也可以说是一类传递胞间作息的化学信号物质。
2．3．2 细胞内通讯的信号分子
这方面的研究近二三十年进展迅速。—般公认环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸(cGMP)、钙离子(ca2+)、肌醇三磷酸(1P3)及甘油二脂(DG)等为脑内信使，也有人认为质子(H+)、花生四烯酸等也是细胞内通讯的化学信号分子。
胞问通讯的化学信号与胞内通讯化学信号在功能上是密切合作的。多细胞生物体受到刺激后，先产生胞间化学信号。到达细胞表面或胞内受体部位后，通过脑内信号将信息传递到胞内的特定效应部位而起作用，从而完成整个通讯过程。因此胞间信号分子又称第一信使，胞内信号分子又称第二信使。化学信号，特别
是胞内信号及其依赖的可逆蛋白磷酸化传递过程是本书介绍的主要内容。
细胞信号的上述分类，自然也是人为的。生物体的个体发育，既受到遗传基因的调节控制．又受到环境因子的影响．因此我们也可以将细胞信号分为遗传基因信号系统及环境刺激-偶联细胞反应信号系统两大类。前者届丁分子遗传学的范畴，后者是本书拟介绍的内容，并且这正是近些年来细胞生物学前沿研究领域取得巨大进展的部分。通过学习我们可以了解当代生物学家如何理解细胞信息流火信号系统,并弄清楚信号传递过程中的分支级联反映中的主要环节。图1．6显示了多细胞生物环境刺激-细胞偶联反应过程中的主要化学治号通路，其中每个环节都将成为本书介绍的各章内容。
细胞信号转导 李婧 2015212351 一、名词解释 内分泌 接触依赖性通讯 受体 G蛋白 第二信使 二、单项选择题 1、下列不属于信号分子的是 A.K+ B.cAMP C. cGMP D.Ca2+ 2、下列那个不是信号转导系统的主要特性 A.特异性 B.放大效应 C.整合作用 D.传递作用 3、（）是细胞表面受体中最大的多样性家族 A.G蛋白偶联受体 B.RTK C.Notch D.细胞因子 4、G蛋白偶联受体中（）是分子开关蛋白 A.G α B.Gβ C.GΘ D.Gγ 5、G蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发（）的关闭 A.cAMP–PKA信号通路 B.Notch信号通路 C.JAK-STAT信号通路 D. cGMP门控阳离子通道 6、（）信号对细胞内糖原代谢起关键调控作用 -Ca2+ B.DAG-PKC C. cAMP–PKA D.RTK-Ras A.IP 3 7、（）的主要功能是引发贮存在内质网中的Ca2+转移到细胞质基质中，使 胞质中游离Ca2+浓度提高 B.PIP2 C.DAG D.PKC A. IP 3 8、（）主要功能是控制细胞生长、分化，而不是调控细胞中间代谢 A.RTK B. PKC C.PKB D.Wnt 9、Hedgehog信号通路控制 A.糖原代谢 B.细胞凋亡 C.细胞分化 D.氨基酸代谢 10、细胞通过配体依赖性的受体介导的（）减少细胞表面可利用受体数目。 A. 抑制性蛋白产生 B.内吞作用 C.敏感性下调 D.消化降解 三、多项选择题 1、细胞分泌化学信号可长距离或短距离发挥作用，其作用方式分为 A.内分泌 B.旁分泌 C.通过化学突出传递神经信号 D.外分泌 2、下列（）是糖脂 A.霍乱毒素受体 B.百日咳的毒素受体 C.甲状腺受体 D.胰岛素受体 3、下面关于受体酪氨酸激酶的说法正确的是 A.是一种生长因子类受体 B.受体蛋白只有一次跨膜 C.与配体结合后两个受体相互靠近，相互激活 D.具有SH2结构域
细胞信号转导途径研究方法 一、蛋白质表达水平和细胞内定位研究 1、信号蛋白分子表达水平及分子量检测: Western blot analysis. 蛋白质印迹法是将蛋白质混合样品经SDS-PAGE后,分离为不同条带，其中含有能与特异性抗体(或McAb)相应的待检测的蛋白质(抗原蛋白)，将PAGE胶上的蛋白条带转移到NC膜上此过程称为blotting，以利于随后的检测能够的进行，随后,将NC膜与抗血清一起孵育，使第一抗体与待检的抗原决定簇结合(特异大蛋白条带)，再与酶标的第二抗体反应,即检测样品的待测抗原并可对其定量。 基本流程： 检测示意图：
2、免疫荧光技术 Immunofluorescence （IF） 免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，再用这种荧光抗体（或抗原）作为分子探针检查细胞或组织内的相应抗原（或抗体）。在细胞或组织中形成的抗原抗体复合物上含有荧光素，利用荧光显微镜观察标本，荧光素受激发光的照射而发出明亮的荧光（黄绿色或桔红色），可以看见荧光所在的细胞或组织，从而确定抗原或抗体的性质、定位，以及利用定量技术测定含量。 采用流式细胞免疫荧光技术（FCM）可从单细胞水平检测不同细胞亚群中的蛋白质分子，用两种不同的荧光素分别标记抗不同蛋白质分子的抗体，可在同一细胞内同时检测两种不同的分子（Double IF），也可用多参数流式细胞术对胞内多种分子进行检测。 二、蛋白质与蛋白质相互作用的研究技术 1、免疫共沉淀（Co- Immunoprecipitation, Co-IP）
Co-IP是利用抗原蛋白质和抗体的特异性结合以及细菌蛋白质的“protein A”能特异性地结合到免疫球蛋白的FC片段的现象而开发出来的方法。目前多用精制的protein A预先结合固化在agarose的beads 上，使之与含有抗原的溶液及抗体反应后，beads上的prorein A就能吸附抗原抗体达到沉淀抗原的目的。 当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质－蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质X的抗体免疫沉淀X，那么与X在体内结合的蛋白质Y也能沉淀下来。进一步进行Western Blot 和质谱分析。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合，也可用于确定一种特定蛋白质的新的作用搭档。缺点：可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用。 2、GST pull-down assay GST pull-down assay是将谷胱甘肽巯基转移酶（GST）融合蛋白（标记蛋白或者饵蛋白，GST, His6, Flag, biotin …）作为探针，与溶液中的特异性搭档蛋白(test protein或者prey被扑获蛋白)结合，然后根据谷胱甘肽琼脂糖球珠能够沉淀GST融合蛋白的能力来确定相互作用的蛋白。一般在发现抗体干扰蛋白质－蛋白质之间的相互作用时，可以启用GST沉降技术。该方法只是用于确定体外的相互作用。
第十五章细胞信号转导 复习测试 （一）名词解释 1. 受体 2. 激素 3. 信号分子 4. G蛋白 5. 细胞因子 6. 自分泌信号传递 7. 蛋白激酶 8. 钙调蛋白 9. G蛋白偶联型受体 10. 向上调节 11. 细胞信号转导途径 12. 第二信使 （二）选择题 A型题： 1. 关于激素描述错误的是： A. 由内分泌腺/细胞合成并分泌 B. 经血液循环转运 C. 与相应的受体共价结合 D. 作用的强弱与其浓度相关 E. 可在靶细胞膜表面或细胞内发挥作用 2. 下列哪种激素属于多肽及蛋白质类： A. 糖皮质激素 B. 胰岛素 C. 肾上腺素 D. 前列腺素 E. 甲状腺激素 3. 生长因子的特点不包括： A. 是一类信号分子 B. 由特殊分化的内分泌腺所分泌 C. 作用于特定的靶细胞 D. 主要以旁分泌和自分泌方式发挥作用 E. 其化学本质为蛋白质或多肽 4. 根据经典的定义，细胞因子与激素的主要区别是： A. 是一类信号分子 B. 作用于特定的靶细胞 C. 由普通细胞合成并分泌 D. 可调节靶细胞的生长、分化 E. 以内分泌、旁分泌和自分泌方式发挥作用 5. 神经递质、激素、生长因子和细胞因子可通过下列哪一条共同途径传递信号：
A. 形成动作电位 B. 使离子通道开放 C. 与受体结合 D. 通过胞饮进入细胞 E. 自由进出细胞 6. 受体的化学本质是： A. 多糖 B. 长链不饱和脂肪酸 C. 生物碱 D. 蛋白质 E. 类固醇 7. 受体的特异性取决于： A. 活性中心的构象 B. 配体结合域的构象 C. 细胞膜的流动性 D. 信号转导功能域的构象 E. G蛋白的构象 8. 关于受体的作用特点，下列哪项是错误的： A. 特异性较高 B. 是可逆的 C. 其解离常数越大，产生的生物效应越大 D. 是可饱和的 E. 结合后受体可发生变构 9. 下列哪项与受体的性质不符： A. 各类激素有其特异性的受体 B. 各类生长因子有其特异性的受体 C. 神经递质有其特异性的受体 D. 受体的本质是蛋白质 E. 受体只存在于细胞膜上 10. 下列哪种受体是催化型受体： A. 胰岛素受体 B. 甲状腺激素受体 C. 糖皮质激素受体 受体 D. 肾上腺素能受体 E. 活性维生素D 3 11. 酪氨酸蛋白激酶的作用是： A. 使蛋白质结合上酪氨酸 B. 使含有酪氨酸的蛋白质激活 C. 使蛋白质中的酪氨酸激活 D. 使效应蛋白中的酪氨酸残基磷酸化 E. 使蛋白质中的酪氨酸分解 12. 下列哪种激素的受体属于胞内转录因子型： A. 肾上腺素 B. 甲状腺激素 C. 胰岛素 D. 促甲状腺素 E. 胰高血糖素
第十五章细胞信号转导 复习测试（一）名词解释 1. 受体 2. 激素 3. 信号分子 4. G蛋白 5. 细胞因子 6. 自分泌信号传递 7. 蛋白激酶 8. 钙调蛋白 9. G蛋白偶联型受体 10. 向上调节 11. 细胞信号转导途径 12. 第二信使 （二）选择题 A型题： 1. 关于激素描述错误的是： A. 由内分泌腺/细胞合成并分泌 B. 经血液循环转运 C. 与相应的受体共价结合 D. 作用的强弱与其浓度相关 E. 可在靶细胞膜表面或细胞内发挥作用 2. 下列哪种激素属于多肽及蛋白质类： A. 糖皮质激素 B. 胰岛素 C. 肾上腺素 D. 前列腺素 E. 甲状腺激素 3. 生长因子的特点不包括： A. 是一类信号分子 B. 由特殊分化的内分泌腺所分泌 C. 作用于特定的靶细胞 D. 主要以旁分泌和自分泌方式发挥作用
E. 其化学本质为蛋白质或多肽 4. 根据经典的定义，细胞因子与激素的主要区别是： A. 是一类信号分子 B. 作用于特定的靶细胞 C. 由普通细胞合成并分泌 D. 可调节靶细胞的生长、分化 E. 以内分泌、旁分泌和自分泌方式发挥作用 5. 神经递质、激素、生长因子和细胞因子可通过下列哪一条共同途径传递信号： A. 形成动作电位 B. 使离子通道开放 C. 与受体结合 D. 通过胞饮进入细胞 E. 自由进出细胞 6. 受体的化学本质是： A. 多糖 B. 长链不饱和脂肪酸 C. 生物碱 D. 蛋白质 E. 类固醇 7. 受体的特异性取决于： A. 活性中心的构象 B. 配体结合域的构象 C. 细胞膜的流动性 D. 信号转导功能域的构象 E. G蛋白的构象 8. 关于受体的作用特点，下列哪项是错误的： A. 特异性较高 B. 是可逆的 C. 其解离常数越大，产生的生物效应越大 D. 是可饱和的 E. 结合后受体可发生变构 9. 下列哪项与受体的性质不符： A. 各类激素有其特异性的受体 B. 各类生长因子有其特异性的受体 C. 神经递质有其特异性的受体 D. 受体的本质是蛋白质
第十一章细胞的信号转导 一、名词解释 1、细胞通讯 2、受体 3、第一信使 4、第二信使 5、G 蛋白 6、蛋白激酶A 二、填空题 1、细胞膜表面受体主要有三类即、、和。 2、在细胞的信号转导中，第二信使主要有、、、和。 3、硝酸甘油之所以能治疗心绞痛是因为它在体内能转化为，引起血管，从而减轻的负荷和的需氧量。 三、选择题 1、能与胞外信号特异识别和结合，介导胞内信使生成，引起细胞产生效应的是( )。 A、载体蛋白 B、通道蛋白 C、受体 D、配体 2、下列不属于第二信使的是（）。 A、cAMP B、cGMP C、DG D、CO 3、下列关于信号分子的描述中，不正确的一项是（）。 A、本身不参与催化反应 B、本身不具有酶的活性 C、能够传递信息 D、可作为酶作用的底物 4、生长因子是细胞内的（）。 A、结构物质 B、能源物质 C、信息分子 D、酶 5、肾上腺素可诱导一些酶将储藏在肝细胞和肌细胞中的糖原水解，第一个被激活的酶是（）。 A、蛋白激酶A B、糖原合成酶 C、糖原磷酸化酶 D、腺苷酸环化酶 6、（）不是细胞表面受体。 A、离子通道 B、酶连受体 C、G蛋白偶联受体 D、核受体 7、动物细胞中cAMP的主要生物学功能是活化（）。 A、蛋白激酶C B、蛋白激酶A C、蛋白激酶K D、Ca2+激酶 8、在G蛋白中，α亚基的活性状态是（）。 A、与GTP结合，与βγ分离 B、与GTP结合，与βγ聚合 C、与GDP结合，与βγ分离 D、与GDP结合，与βγ聚合
9、下面关于受体酪氨酸激酶的说法哪一个是错误的 A、是一种生长因子类受体 B、受体蛋白只有一次跨膜 C、与配体结合后两个受体相互靠近，相互激活 D、具有SH2结构域 10、在与配体结合后直接行使酶功能的受体是 A、生长因子受体 B、配体闸门离子通道 C、G蛋白偶联受体 D、细胞核受体 11、硝酸甘油治疗心脏病的原理在于 A、激活腺苷酸环化酶，生成cAMP B、激活细胞膜上的GC，生成cGMP C、分解生成NO，生成cGMP D、激活PLC，生成DAG 12、霍乱杆菌引起急性腹泻是由于 A、G蛋白持续激活 B、G蛋白不能被激活 C、受体封闭 D、蛋白激酶PKC功能异常 13下面由cAMP激活的酶是 A、PTK B、PKA C、PKC D、PKG 14下列物质是第二信使的是 A、G蛋白 B、NO C、GTP D、PKC 15下面关于钙调蛋白（CaM）的说法错误的是 A、是Ca2+信号系统中起重要作用 B、必须与Ca2+结合才能发挥作用 C、能使蛋白磷酸化 D、CaM激酶是它的靶酶之一16间接激活或抑制细胞膜表面结合的酶或离子通道的受体是 A、生长因子受体 B、配体闸门离子通道 C、G蛋白偶联受体 D、细胞核受体 17重症肌无力是由于 A、G蛋白功能下降
细胞信号转导练习题 选择题：正确答案可能不止一个 1. NO直接作用于(B) A.腺苷酸环化酶 B.鸟苷酸环化酶 C.钙离子门控通道D．PKC 2.以下哪一类细胞可释放NO( B) A.心肌细胞 B.血管皮细胞 C.血管平滑肌细胞 3.硝酸甘油作为治疗心绞痛的药物是因为它 ( C) A.具有镇痛作用 B.抗乙酰胆碱 C.能在体转换为NO 4.胞受体 (A B) A.是一类基因调控蛋白 B.可结合到转录增强子上 C.是一类蛋白激酶 D.是一类第二信使 5.受体酪氨酸激酶RPTK( A B C D) A.为单次跨膜蛋白 B.接受配体后发生二聚化 C.能自磷 酸化胞段 D.可激活Ras 6. Sos属于 (B) A.接头蛋白（adaptor protein） B.Ras的鸟苷酸交换因子（GEF） C.Ras的GTP酶活化蛋白（GAP） D：胞受体 7.以下哪些不属于G蛋白 (C) A.Ras B.微管蛋白β亚基 C.视蛋白 D. Rho
8.PKC以非活性形式分布于细胞溶质中，当细胞之中的哪一种离子浓度升高时，PKC转位到质膜表面 (B) A.镁离子 B.钙离子 C.钾离子 D.钠离子 9. Ca2+载体——离子霉素（ionomycin）能够模拟哪一种第二信使的作用 (A) A.IP3 B.IP2 C.DAG D.cAMP 10.在磷脂酰肌醇信号通路中，质膜上的磷脂酶C（PLC-β）水解4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2），产生哪两个两个第二信使 (A B) A.1，4，5-三磷酸肌醇（IP3） B.DAG C.4，5-二磷酸肌醇（IP2） 11.在磷脂酰肌醇信号通路中，G蛋白的直接效应酶是 (B) A.腺苷酸环化酶 B.磷脂酶C-β C.蛋白激酶C D. 鸟苷酸环化酶 12.蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）由两个催化亚基和两个调节亚基组成，cAMP能够与酶的哪一部分结合？(B) A.催化亚基 B.调节亚基 13.在cAMP信号途径中，环腺苷酸磷酸二酯酶（PDE）的作用是 (C) A.催化ATP生成cAMP B.催化ADP生成cAMP C.降解cAMP 生成5’-AMP 14.在cAMP信号途径中，G蛋白的直接效应酶是 (B) A.蛋白激酶A B.腺苷酸环化酶 C.蛋白激酶C D．鸟苷酸环化酶
第九章细胞信号转导 细胞通讯：一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应。 信号传导：是指信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。信号传导强调信号的产生、分泌与传送。 信号转导：是指信号的识别、转移与转换，包括配体与受体的结合、第二信使的产生及其后的级联反应等。信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式与结果。 受体：是一类能够结合细胞外特异性信号分子并启动细胞反应的蛋白质。 第二信使：细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。 分子开关：细胞信号传递级联中，具有关闭和开启信号传递功能的分子。 信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。 G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为的受体。 cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体结合，导致细胞内第二信使cAMP 水平的变化而引起细胞反应的信号通路。 （磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这种信号通路称为“双信使系统”。 钙调蛋白：真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白。 Ras蛋白：Ras基因的产物，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。
第八章细胞信号转导 名词解释 1、蛋白激酶protein kinase 将磷酸基团转移到其他蛋白质上的酶，通常对其他蛋白质的活性具有调节作用。 2、蛋白激酶C protein kinase C 一类多功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，可磷酸化多种不同的蛋白质底物。 3、第二信使second messenger 第一信使分子（激素或其他配体）与细胞表面受体结合后，在细胞内产生或释放到细胞内的小分子物质，如cAMP，IP3，钙离子等，有助于信号向胞内进行传递。 4、分子开关molecular switch 细胞信号转导过程中，通过结合GTP与水解GTP，或者通过蛋白质磷酸化与去磷酸化而开启或关闭蛋白质的活性。 5、磷脂酶C phospholipid C 催化PIP2分解产生1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油(DAG)两个第二信使分子。 6、门控通道gated channel 一种离子通道，通过构象改变使溶液中的离子通过或阻止通过。依据引发构象改变的机制的不同，门控通道包括电位门通道和配体门通道两类。 7、神经递质neurotransmitter 突触前端释放的一种化学物质，与突触后靶细胞结合，并改变靶细胞的膜电位。 8、神经生长因子nerves growth factor，NGF 神经元存活所必需的细胞因子 9、受体receptor 任何能与特定信号分子结合的膜蛋白分子，通常导致细胞摄取反应或细胞信号转导。10、受体介导的胞吞作用receptor mediated endocytosis 通过网格蛋白有被小泡从胞外基质摄取特定大分子的途径。被转运的大分子物质与细胞表面互补性的受体结合，形成受体-配体复合物并引发细胞质膜局部内化作用，然后小窝脱离质膜形成有被小泡而将物质吞入细胞内。 11、受体酪氨酸激酶receptor tyrosine kinase，RTK 能将自身或胞质中底物上的酪氨酸残基磷酸化的细胞表面受体。主要参与细胞生长和分化的调控。 12、调节型分泌regulated secretion 细胞中已合成的分泌物质先储存在细胞质周边的分泌泡中，在受到适宜的信号刺激后，才与质膜融合将内容物分泌到细胞表面。 13、细胞通讯cell communication 信号细胞发出的信息传递到靶细胞并与受体相互作用，引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。 14、细胞信号传递cell signaling 通过信号分子与受体的相互作用，将外界信号经细胞质膜传递到细胞内部，通常传递至细胞核，并引发特异性生物学效应的过程。 15、信号转导signal transduction 细胞将外部信号转变为自身应答反应的过程。 16、组成型分泌constitutivesecretion
细胞信号转导 第一套 一、选择题（共10题，每题1分） 1、Ca2+在细胞信号通路中是（） A. 胞外信号分子 C. 第二信使 B. 第一信使 D. 第三信使 2、动员细胞内源性Ca2+释放的第二信使分子是（）。 A. cAMP C. IP3 B. DAG D. cGMP 3、细胞通讯是通过（）进行的。 A. 分泌化学信号分子 C. 间隙连接或胞间连丝 B. 与质膜相结合的信号分子 D. 三种都包括在内 4、Ras蛋白由活化态转变为失活态需要( )的帮助。 A. GTP酶活化蛋白（GAP） C. 生长因子受体结合蛋白2（GRB2） B. 鸟苷酸交换因子（GEF） D. 磷脂酶C-γ(PLCγ) 5、PKC在没有被激活时，游离于细胞质中，一旦被激活就成为膜结合蛋白，这种变化依赖于（）。 A. 磷脂和Ca2+ C. DAG和 Ca2+ B. IP3和 Ca2+ D. DAG和磷脂 6、鸟苷酸交换因子（GEF）的作用是（）。 A. 抑制Ras蛋白 C. 抑制G蛋白 B. 激活Ras蛋白 D. 激活G蛋白 7、cAMP依赖的蛋白激酶是（）。 A. 蛋白激酶G（PKG） C. 蛋白激酶C（PKC） B. 蛋白激酶A（PKA） D. MAPK 8、NO信号分子进行的信号转导通路中的第二信使分子是（）。 A. cAMP C. IP3 B. DAG D. cGMP 9、在下列蛋白激酶中，受第二信使DAG激活的是（）。 A. PKA C. MAPK B. PKC D. 受体酪氨酸激酶 10、在RTK－Ras蛋白信号通路中，磷酸化的（）残基可被细胞内的含有SH2结构域的信号蛋 白所识别并与之结合。 A. Tyr C. Ser B. Thr D. Pro 二、判断题（共10题，每题1分） 11、生成NO的细胞是血管平滑肌细胞。（） 12、上皮生长因子（EGF）受体分子具酪氨酸激酶活性位点。（）
第一篇基础篇 第一章绪论 1．细胞信号转导研究的内容、任务和意义 生物体的生长发育主要受遗传信息及环境变化信息的调节控制。遗传基因决定个体发育的基本模式，其实现在很大程度上受控于环境的刺激或环境信息；其中，对于细胞而言，环境信息包括生物体的外界环境和体内环境信息两个方面。有人认为，在遗传密码破译及转录、翻译的基本规律获得突破之后，如何控制细胞的基因表达及增殖、分化、发育就成为生物学的最大挑战；环境刺激在此过程中起着重要的调节作用，这就是目前称之为“细胞信号转导”(singal transduction)研究的主要内容，它研究细脑感受、转导环境刺激的分子途径及其在生物个体发育过程中如何调节基因表达和代谢生理反应。 人们早巳开始意识到，生物体内存在调节物质和能量代谢的信号系统。生物细胞内进行着十分错综复杂的新陈代谢过程。有人曾将发生在细胞内的复杂代谢反应用电路形式显示出来，看起来就像一个迷官。如果细胞对复杂的代谢过程没有精巧的调节控制机制，那是不可思议的。100多年前，法国生理学家claude Bernard就对生理参数稳定性有深刻的理解，他认为“内环境的恒定性是有机体自出和独立生存的基本条件”。当外界环境改变和有机体本身状态改变时，内环境的恒定即可能遭到破坏，如果细胞本能进行调节控制，恢复恒定，生物体就不可能生存下去。1929年，美国生理学家w．B．Cannon提出体内“恒稳态”(homeostasis)的概念，来表示生物体内不断通过复杂的调节过程所建立起来的动态平衡。最初“恒稳态”是指人体中体温、血压、血统、血糖等参数的相对恒定状态。“恒稳态。的一个明显的例子是正常细胞在代谢过程中，其中间产物很少堆积，这种堆积常常是有害的，甚至是致命的。正常细胞代谢速率被调情控制在—个十分精密的范围内，使得各种物质浓度处于执行功能所需的最适状态。 生物细胞的信号系统，在代谢调节控制广起重要的作用，因为生物体内的大分子、细胞器、细胞、组织和器官在空间上是相互隔离的，生物体与环境之间更是如此。根据信息论的基本观点两个空间隔离的组分之间的相互影响和相互协调一致，不管是采取何种方式，都必须有信号的传输或信息的交流。因此，生物体在新陈代谢时，不但有物质与能量的变化，即存在物质流与能景流外，还存在信息流。我国著名生物学家贝时璋教授指出：“什么是生命活动?根据生物物理学的观点。无非是自然界三个量综合运动的表现，即物质、能量和信息在生命系统中无时无刻地在变化，这三个量有组织、有秩序的活动，是生命的基础”。而正是这个信息流，起着调控物质与能量代谢的做用。所以著名物理学家薛定谔在讨论“生命是什么”这个问题时，更进一步提出“生命的基本问题是信息问题”这一论点。 高等生物中的内分泌激素系统、神经系统、免疫系统等是人们早已认知的生物信号系统，并曾称之为“细胞通讯”。自本世纪下半叶以来，一方面受到信息论、控制论现代科学思想的影响；另一方面随着生物学本身对激素、神经递质等生物体内细胞间信号分子作用机理研究的深入，以及生物外环境——光、声、辐射、电磁场、温度、水分、气体、甚至病原微生物等对生物体及其细胞代谢、生长发育在细胞及分子水平作用机理研究的深入，人们对生物信息流认识有了长足的进步。究的深入，人们对生物信息流的认识有了长足的进步。如：1955年Sutherland提出cAMP为第二信使学说以来，揭开了胞间激素信使向胞内信使转导过程研究的新篇章；70年代初，Ca2+受体蛋白——钙调素(calmodulin)的发现及其功能研究使Rasmussen在1978年提出ca2+第二信使学说；而后，质膜肌醇磷脂代谢途径产生的另外两个胞内信使—一IP3与DG也在1983—1984年被Berridge等人阐明；在此期间，激素、生长因子、神经递质受体的研究，G蛋白的发现，依赖胞内信使的蛋白质磷酸化的研究及其
第15章细胞信息转导 学习要求 １.掌握细胞信息传递得概念、方式与通路；信息物质分类;七跨膜受体与单跨膜受体得结构；ＡC—cAＭP-PＫA通路、PLC-ＩP3/DAG-PKC通路与Raｓ—MAＰＫ途径得特点. ２。熟悉信息分子、受体等物质得特点与作用机制；JAK—STAＴ途径与核因子κB 途径得参与成分及调节机制。 3．了解信息途径得交互联系,细胞信息转导与医学得关系。 基本知识点 一、细胞信号转导概述 细胞信号转导就是多细胞生物对环境应答引起生物学效应得重要过程。信号转导过程包括：特定得细胞释放信息物质→信息物质经扩散或血液循环到达靶细胞→与靶细胞得受体特异性结合→受体对信号进行转换并启动靶细胞信使系统→靶细胞产生生物学效应。目前已知得细胞间信息物质得化学本质有蛋白质与肽类、氨基酸及其衍生物、类固醇激素、脂酸衍生物与气体分子等. 细胞膜与细胞内存在细胞间化学信号得受体，分别接受水溶性与脂溶性化学信号。受体与配体结合具有高度专一性、高度亲与力、可饱与性、可逆性及特定得作用模式等特点。 二、细胞内信号转导相关分子 细胞内众多分子参与信号转导。主要得细胞内生物化学变化就是小分子第二信使得浓度与分布得变化及蛋白质构象得变化。蛋白激酶与蛋白磷酸酶、GTP结合蛋白就是两大类最重要得信号转导通路开关分子。细胞信号转导通路得结构基础就是蛋白质复合 、SH3等蛋白质相互作用结构域,多种衔接蛋物，蛋白质相互作用得结构基础就是SH ２ 白与支架蛋白就是构成蛋白质复合物得重要分子。 三、各种受体介导得细胞内基本信号转导通路 细胞膜受体介导得信号转导就是本章讨论得重点内容。离子通道型膜受体就是化学信号与电信号转换器,介导多种神经递质信号.七跨膜受体通过G蛋白得活化传递信号,故又称为Ｇ蛋白偶联受体(GPCＲ)。重要得ＧPCR信号通路有AC-cAMP-ＰＫＡ与PLC—IP3/DAＧ—ＰKC等,第二信使得变化就是GPＣR信号通路得共同特征.单跨膜受体依赖于酶得催化作用传递信号，酶活性可以存在于受体本身，也可以存在于直接与受
4、细胞通讯：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的反应。对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。包括分泌化学信号（内、旁、自、化学突触）、细胞间接触、和相邻细胞间间隙连接。 5、细胞识别：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，进而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 20、信号分子：生物体内的某些化学分子，如激素、神经递质、生长因子、气体分子等，在细胞间和细胞内传递信息，特称为信号分子。 21、信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套的特定机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。 22、受体：一种能够识别和选择性地结合某种配体（信号分子）的大分子，当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转导为胞内化学或物理的信号，以启动一系列过程，最终表现 偶联型受体和酶偶联的受体。 23、第一信使：一般将胞外信号分子称为第一信使。 24、第二信使：细胞表面受体接受胞外信号后最早在胞内产生的信号分子。细胞内重要的第二信使有：cAMP、cGMP、DAG、IP3等。第二信使在细胞信号转导中起重要作用，能够激活级联系统中酶的活性以及非酶蛋白的活性，也控制着细胞的增殖、分化和生存，并参与基因转录的调节。 10、IP3IP2IP4。DG通过两种途径终止 其信使作用：一是被 水解成单脂酰甘油。 13、分子开关：在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制精确调控，也即对每一步反应既要求有激活机制，又必然要求有相应的失活机制，使细胞内一系列信号传递的级联反应能在正、负反馈两个方面得到精确控制的蛋白质分子称为分子开关。 25、G—蛋白：由GTP控制活性的蛋白，当与GTP结合时具有活性，当与GDP结合时没有活性。既有单体形式（ras蛋白），也有三聚体形式（Gs活Gi抑）。在信号转导过程中起着分子开关的作用。 28、蛋白激酶A：称为依赖于cAMP的蛋白激酶A，是由四个亚基组成的复合物，其中两个是调节亚基，两个是催化亚基；PKA的功能是将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上，使蛋白质被磷酸化，被磷酸化的蛋白质可以调节下游靶蛋白的活性。29、双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联的受体结合后，激活质膜上的磷脂酶C（PLC），使质膜上的二磷酸磷脂酰肌醇分解成三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激动两个信号传递途径即IP3—Ca+和DG—PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这一信号系统称为“双信使系统”。 12、目前已知的这类受体都 是跨膜蛋白，当胞外配体与受体结合即激活受体胞内段的酶活性。 个氨基酸残基组成，分布于质膜胞质侧，结合GTP 时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。
第十九章细胞信息转导得分子机制一、A型选择题 １.不作用于质膜受体得信息物质就是 A。乙酰胆碱D。甲状腺素 2.能激活PKG得就是 A。cAMP A.脂类质 4.下列哪种物质能使蛋白质得酪氨酸残基发生磷酸化A。PKＡB。PKＣ C.生长激素受体 D。类固醇激素受体 A。1个 A。1个 E.糖皮质激素受体 C.3个 C。３个Ｄ.4个 Ｄ.4个 E.5个 Ｅ。５个 Ｅ．失活 B。cGMＰ B．糖类Ｃ.Ｃa2+ D。DＡG Ｄ。多肽Ｅ。GTP E。蛋白 3.细胞膜受体得本质就是C。核酸 Ｂ.谷氨酸 Ｅ.神经酰胺C.表皮生长因子 5。PKA中得每个调节亚基可结合cAMP得分子数为Ｂ.２个 B。2个
6。PKＡ所含得亚基数为 7。蛋白激酶得作用就是使蛋白质或酶 A。磷酸化 B。脱磷酸化 C.水解 8。通过膜受体起调节作用得激素就是 Ａ．性激素 B．糖皮质激素Ｃ。甲状腺素 ９。下列关于GTP结合蛋白（G蛋白）得叙述,错误得就是 (2００7年全国硕士研究生入学考试西医综合科目试题） A.膜受体通过Ｇ蛋白与腺苷酸环化酶偶联 Ｂ.可催化ＧTP水解为GDP C。霍乱毒素可使其失活 D.有三种亚基α、β、γ D.激活 D。肾上腺素 E.活性维生素 E。G蛋白具有内源ＧＴＰ酶活性 １0.下列哪种酶激活后会直接引起cAＭP浓度降低 (200６年全国硕士研究生入学考试西医综合科目试题) A.蛋白激酶A B。蛋白激酶Ｃ Ｄ.磷脂酶C E．蛋白激酶Ｇ１1。ｃAMP能别构激活下列哪种酶(２005年全国硕士研究生入学考试西医综合科目试题) A.磷脂酶AＢ。蛋白激酶A D。蛋白激酶G E。酪氨酸蛋白激酶 １2。细胞膜内外正常Ｎａ+与K+浓度差得形成与维持就是由于 (200４年全国硕士研究生入学考试西医综合科目试题) A。膜安静时K+通透性大 Ｃ．Na+易化扩散得结果Ｃ。磷酸二酯酶 Ｃ.蛋白激酶C B.膜兴奋时Ｎa+通透性增加 D。膜上Ｎa＋泵得作用E.膜上Ca２+泵得作用
1基本概念 信号转导signal transduction——细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。 化学信号chemical signals——细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。 物理信号physical signal——细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号等物理性因子。 G蛋白G protein——全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。 第二信使second messenger——能被胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。第二信使亦称细胞信号传导过程中的次级信号。在植物细胞中的第二信使系统主要是钙信号系统、肌醇磷脂信号系统和环核苷酸信号系统等。 动作电波action potential，AP——也叫动作电位，指细胞和组织中发生的相对于空间和时间的快速变化的一类生物电位，它是植物的一种物理信号，可通过输导组织传递。 钙调素calmodulin，CaM——是最重要的多功能Ca2+信号受体，为单链的小分子酸性蛋白。当外界信号刺激引起胞内Ca2＋浓度上升到一定阈值后，Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI——亦称肌醇磷脂(lipositol)，即其肌醇分子六碳环上的羟基被不同数目的磷酸酯化，PI为磷脂酰肌醇；PIP为磷脂酰肌醇-4-磷酸；PIP2为磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸。肌醇磷脂参与细胞胞内的信号转导。 肌醇-1，4，5-三磷酸inositol-1，4，5-triphosphate，IP3——植物细胞内信号分子，通过调节Ca2+浓度来传递信息。 二酰甘油diacylglycerol，DG——或DAG，植物细胞内信号分子，通过激活蛋白激酶C(PKC)来传递信息。 磷酸脂酶C phospholip C PLC——存在于质膜中催化水解PIP2生成肌醇-1，4，5-三磷酸(IP3)和二酰甘油(diacylglycerol，DG，DAG)两种信号分子。 蛋白激酶protein kinase，PK——此酶的催化作用是将A TP或GTP的磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸的残基上，从而引起相应的生理反应，以完成信号转导过程。 蛋白磷酸酯酶protein phosphatase，PP——或称蛋白磷酸酶，催化底物蛋白质的氨基酸的残基上的脱磷酸化作用，从而引起相应的生理反应，以完成信号转导过程。 蛋白激酶Cprotein kinase C，PKC——DAG的受体，当质膜上的DAG与PKC分子相结合并使之激活，激活的PKC进一步使其他激酶磷酸化，导致细胞产生相应的反应。
第十五章 细胞信号转导 教材精要与重点解析 一、 信息物质的定义与分类 细胞间信息物质：凡由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质，又称为第一信使 细胞内信息分子：细胞内传递细胞调控信号的化学物质 第二信使：Ca ++ 、cAMP 、cGMP 、DAG 、IP 3、Cer 、花生四烯酸及其代谢产物等小分子化合物 第三信使：负责细胞核内外信息传递的物质，又称为DNA 结合蛋白 二、 受体的定义、分类、作用特点及调节 受体：细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之结合的成分，能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应。本质是蛋白质，个别是糖脂 配体：能与受体呈特异性结合的生物活性分子，细胞间信息物质就是最常见的配体 膜受体 ? 环状受体：配体依赖性离子通道 ? G 蛋白偶联受体（GPCRs ）：又称七个跨膜螺旋受体 ? 信息转导：激素→受体→G 蛋白→酶（腺苷酸环化酶AC 或磷脂酶C ）→第二信使→ 蛋白激酶→ 酶或功能蛋白→生物学效应 ? G 蛋白：鸟苷酸结合蛋白，和GTP 或GDP 结合的位于细胞膜胞液面的外周蛋白，由三个亚基组成。 活化型为α亚基与GTP 结合并导致βγ二聚体脱落时 ? 单个跨膜α螺旋受体：三型 ? 酪氨酸蛋白激酶受体型
?非酪氨酸蛋白激酶受体型 ?转化生长因子β（TGFβ）受体 ?具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的受体 ?膜受体：配体包括心钠素和鸟苷蛋白 ?可溶性受体：配体为NO和CO 胞内受体： ?多为反式作用因子 ?配体为类固醇激素、甲状腺素和维甲酸 ?四个结构区域：高度可变区、DNA结合区、铰链区、激素结合区 表15-3 膜受体与胞内受体的比较 受体作用的特点 ①高度专一性②高度亲和力③可饱和性④可逆性⑤特定的作用模式 受体活性的调节机制有： ①磷酸化与去磷酸化②膜磷脂代谢的影响③酶促水解作用④G蛋白调节 三、膜受体介导的信息转导 cAMP-蛋白激酶途径 ?激素调节物质代谢的主要途径 ?PKA是四聚体组成的别构酶，共有四个cAMP结合位点 ?配体为：胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素 ?作用机制：受体＋配体→腺苷酸环化酶AC激活→cAMP浓度升高→激活PKA（蛋白激酶A）→使 许多蛋白质的特定的组氨酸残基或苏氨酸残基磷酸化，调节细胞内代谢 Ca++-依赖性蛋白激酶途径 ?以靶细胞内Ca++-浓度变化为特征，激活PKC（蛋白激酶C） ?PKC有12种同工酶 ?配体为：促甲状腺素释放激素、去甲肾上腺素和抗利尿激素 ?作用机制：受体＋配体→激活磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（PI-PLC）→DAG＋IP3→激活PKC（蛋白 激酶C）→引起一系列靶蛋白的组氨酸残基或苏氨酸残基磷酸化，调节细胞内代谢 cGMP-蛋白激酶系统 ?配体是：心钠素（ANP）、NO、CO ?PKG是单体酶，分子中有一个cGMP结合位点 ?作用机制：受体＋配体→激活鸟苷酸环化酶→cGMP浓度升高→激活PKG（蛋白激酶G）→特定蛋 白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，产生生物学效应 酪氨酸蛋白激酶体系 ?没有第二信使的参与，但都涉及TPK（酪氨酸蛋白激酶）的激活 ?质膜上的受体型TPK，如胰岛素受体、表皮生长因子受体及某些原癌基因（erb-B、kit、fms等）编码的受体，属催化型受体。产生受体型TPK-Ras-MAPK途径
第八章细胞信号转导测试题（满分：30） 一、选择题（共10题，每题1分） 1、Ca2+在细胞信号通路中是（） A. 胞外信号分子 C. 第二信使 B. 第一信使 D. 第三信使 2、动员细胞内源性Ca2+释放的第二信使分子是（）。 A. cAMP C. IP3 B. DAG D. cGMP 3、细胞通讯是通过（）进行的。 A. 分泌化学信号分子 C. 间隙连接或胞间连丝 B. 与质膜相结合的信号分子 D. 三种都包括在内 4、Ras蛋白由活化态转变为失活态需要( )的帮助。 A. GTP酶活化蛋白（GAP） C. 生长因子受体结合蛋白2（GRB2） B. 鸟苷酸交换因子（GEF） D. 磷脂酶C-γ(PLCγ) 5、PKC在没有被激活时，游离于细胞质中，一旦被激活就成为膜结合蛋白，这种变化依赖 于（）。 A. 磷脂和Ca2+ C. DAG和Ca2+ B. IP3和Ca2+ D. DAG和磷脂 6、鸟苷酸交换因子（GEF）的作用是（）。 A. 抑制Ras蛋白 C. 抑制G蛋白 B. 激活Ras蛋白 D. 激活G蛋白 7、cAMP依赖的蛋白激酶是（）。 A. 蛋白激酶G（PKG） C. 蛋白激酶C（PKC） B. 蛋白激酶A（PKA） D. MAPK 8、NO信号分子进行的信号转导通路中的第二信使分子是（）。 A. cAMP C. IP3 B. DAG D. cGMP 9、在下列蛋白激酶中，受第二信使DAG激活的是（）。 A. PKA C. MAPK B. PKC D. 受体酪氨酸激酶 10、在RTK－Ras蛋白信号通路中，磷酸化的（）残基可被细胞内的含有SH2结构 域的信号蛋白所识别并与之结合。 A. Tyr C. Ser B. Thr D. Pro 二、判断题（共10题，每题1分） 11、生成NO的细胞是血管平滑肌细胞。（） 12、上皮生长因子（EGF）受体分子具酪氨酸激酶活性位点。（） 13、Ras蛋白在cAMP信号通路中起着分子开关的作用。（） 14、Ras蛋白结合GTP时才能导致Raf蛋白的活化。（） 15、在磷脂酰肌醇双信使信号通路中，IP3的下游成分是PKC。（） 16、在cAMP信号通路中，霍乱毒素能使G蛋白α亚基持续活化。（） 17、G蛋白的磷酸化与否控制着下游靶蛋白的活性。（） 18、参与细胞信号转导中所有的受体都是跨膜蛋白质。（） 19、cAMP 、DAG、IP3都是细胞内的第二信使，它们的产生都与G蛋白有关。（）
第二章胞间信号 单细胞生物之间的社会性联系对其形态、功能、代谢、增殖与分化、存活都有重要影响，这种社会性联系的基础是肥间通讯。多细胞生物体由亿万个细胞组成具有不同功能的组织与器官，细胞间更精密的分工就要求有更紧密的联系，以便协调整体生命活动，因此胞间通讯尤为重要。 1．胞间通讯的类型 胞间通讯可分为以下三种类型：第—，通过质膜结合分子的直接接触型；第二，通过问隙连接的直接联系型；第三，通过分泌化学信号分子的向接联系型(图2．1)。第三种是本章主要内容，第—、二种类型仅在此作一简单介绍。 图2．1 细胞间通讯的三种不同类型（据B.Alberts等) 1．1直接接触型：识别与粘合 此类细胞间通讯的特点是借助细胞质膜表面结合的分子直接进行胞间联系。但由于细胞质膜上结合分子与其它胞外分子没有明显的界限，而且要把质膜结合分子从膜上溶解下来纯化它在技术上很不容易，因此要区别细胞接触后到底是通过结合在细胞膜外侧分子传递信息，还是通过分泌化学物质在小范围内介导，就很困难。 细胞识别及粘合的工作与此有关。细胞识别指邻近细胞之间通过质膜表面特性而相互接受或排斥，相识的细胞可发生进一步的粘合。识别与粘合的细胞可以是同种同类(如低等生物细胞聚集、高等生物血小板聚集)，或同种异类(如动植物性细胞受粉、受精)，或异种同类(如输血与器官移植时)，或异种异类(如病源微生物对寄主细胞的侵染)。细胞的识别与粘合无论对单细胞生物的摄食、性行为等，还是对多细胞生物的精卵结合、胚胎分化发育、形态发生。器官组织形成及功能都有重要的意义。绪论中我们巳提到细胞增殖的接触抑制。它可能与细胞质膜表面糖被结构接触后识别有关。1973年Roseman提出的细胞表面糖基转移酶参与细胞识别假说认为：存在于一个细脑表面的糖基转移酶，可与存在于另一个