第八章 细胞信号转导
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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,最终表现为生物学效应。
两个区域:配体结合区、效应区。
受体主要有三类离子通道型受体、G蛋白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、IP3信号的终止是通过去磷酸化形成IP2,或被磷酸化形成IP4。
DG通过两种途径终止其信使作用:一是被DG-激酶磷酸化成为磷脂酸,进入磷脂酰肌醇循环;二是被DG酯酶水解成单脂酰甘油。
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。
简述细胞信号转导的过程细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程,通过这个过程,细胞可以感知和响应外界刺激,并调控细胞内的生物活动。
细胞信号转导过程复杂而精确,涉及多种分子信号、信号传递通路和调控机制。
本文将以简洁明了的语言,从信号的产生、传递和响应三个方面,详细介绍细胞信号转导的过程。
一、信号的产生细胞信号可以来自于细胞外部环境,如激素、神经递质、细胞外基质等,也可以来自于细胞内部,如细胞器的功能变化、代谢产物的积累等。
这些信号分为内源性信号和外源性信号。
内源性信号是由细胞内部的变化所产生的,如细胞内的离子浓度变化、代谢产物积累等。
外源性信号则是由细胞外部的刺激所引起的,如激素的结合、神经递质的释放等。
二、信号的传递细胞信号的传递主要通过信号分子在细胞内外之间的传递来实现。
细胞膜是信号传递的重要场所,其表面覆盖着许多受体分子,当外界信号分子与受体结合时,受体会发生构象变化,并激活下游的信号传递通路。
这些通路包括细胞内信号传导分子的激活、蛋白质的磷酸化和解磷酸化等一系列反应。
这些反应可以通过细胞内的信号传导通路来调控,形成一个复杂的信号网络。
三、信号的响应细胞信号的响应是指细胞对信号的感知和相应行为。
细胞可以通过调节基因表达、蛋白质合成、细胞骨架重组等方式,来实现对信号的响应。
基因表达调控是一种常见的信号响应方式,细胞可以通过转录因子的激活或抑制来改变基因的表达水平。
蛋白质合成则是通过信号传导通路内的蛋白质磷酸化或解磷酸化等酶促反应来实现。
细胞骨架重组是通过改变细胞内骨架蛋白的结构和功能,来调节细胞形态和运动。
细胞信号转导的过程是一个动态平衡的过程,信号的产生、传递和响应是相互关联的。
细胞通过调节信号分子、信号传导通路和调控机制的活性,来实现对外界刺激的感知和响应。
这个过程在细胞生理、发育和疾病中起着重要的作用。
例如,细胞信号转导的异常会导致癌症、心血管疾病等多种疾病的发生和发展。
总结起来,细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程,包括信号的产生、传递和响应三个方面。
第八章细胞信号转导1、名词解释细胞通讯: 指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与其受体相互作用,产生特异性生物学效应的过程。
受体: 指能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子。
多数为糖蛋白,少数为糖脂或二者复合物。
第一信使: 由信息细胞释放的,经细胞外液影响和作用其它信息接收细胞的细胞外信号分子第二信使: 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。
2、细胞信号分子分为哪两类?受体分为哪两类?细胞信号分子:亲脂性信号分子和亲水性信号分子;受体:细胞内受体:位于细胞质基质或核基质,主要识别和结合脂溶性信号分子;细胞表面受体:主要识别和结合亲水性信号分子(三大家族;G 蛋白耦联受体,酶联受体,离子通道耦联受体)3、两类分子开关蛋白的开关机制。
GTPase开关蛋白:结合GTP活化,结合GDP失活。
鸟苷酸交换因子GEF引起GDP从开关蛋白释放,继而结合GTP并引起G蛋白构象改变使其活化;随着结合GTP水解形成GDF和Pi,开关蛋白又恢复成失活的关闭状态。
GTP水解速率被GTPase促进蛋白GAP和G蛋白信号调节子RGS所促进,被鸟苷酸解离抑制物GDI所抑制。
普遍的分子开关蛋白:通过蛋白激酶使靶蛋白磷酸化和蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化活性调节蛋白质活性。
4、三类细胞表面受体介导的信号通路各有何特点?(1)离子通道耦联受体介导的信号通路特点:自身为离子通道的受体,有组织分布特异性,主要存在与神经、肌肉等可兴奋细胞,对配体具有特异性选择,其跨膜信号转导无需中间步骤,其信号分子是神经递质。
(2)G蛋白耦联受体介导的信号通路特点:信号需与G蛋白偶联,其受体在膜上具有相同的取向,G蛋白耦联受体一般为7次跨膜蛋白,会产生第二信使,G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用。
(3)酶连受体信号转导特点:a.不需G蛋白,而是通过受体自身的蛋白酶的活性来完成信号跨膜转换; b.对信号的反应较慢,且需要许多细胞内的转换步骤;c. 通常与细胞生长、分裂、分化、生存相关。
p216第八章细胞信号转导与遗传毒物作用机制在多细胞生物体内细胞通过相互间的信息交流以调节它们的发育和组合,控制它们的生长和增殖,协调它们的代谢和功能。
细胞接受细胞内外的生理性和非生理性信号而产生应答和反应,以调节它们的行为和命运。
近年来,有关细胞间的通讯和细胞信号转导通路的研究有长足发展,已知细胞信号转导紊乱和障碍是许多病理状态和疾病的重要发病机制。
越来越多的研究结果证明,细胞信号转导也是许多遗传毒物作用的切入部位。
自遗传毒物接触细胞开始,细胞信号转导通路即被卷入。
紫外线可诱发细胞表面受体的聚簇和内吞,激活SRC和应激信号通路。
我们的实验室也证明,烷化剂甲基硝基亚硝胍可诱发细胞表皮生长因子受体和肿瘤坏死因子受体的细胞表面受体的聚簇和内吞,激活细胞应激信号通路和cAMP一蛋白激酶A一转录因子CREB通路。
虽然这些改变在遗传毒物引起的细胞突变形成的作用目前还不能作出结论,但无疑是非常值得探索的课题;大部分遗传毒物在体内都需经代谢活化,而这些有关的药物代谢酶的表达受外来化合物的影响。
目前所知,与之有关信号通路与核受体如多环芳烃受体(AhR)和某些孤儿受体(orphan receptor)有关;经典的认识认为,遗传毒物的作用主要是通过它对细胞DNA的攻击而最终诱发细胞突变。
不仅现已知晓DNA损伤本身就是激活有关细胞信号转导通路的信号,而且也知晓突变并不是全部起源于直接的DNA损伤。
体细胞超突变(somatic hyper—mutation)就是通过细胞表面免疫球蛋白构成的受体而驱动基因突变的一个最明确的例子。
即使在DNA受攻击过的细胞(在细菌也如此)中,突变还可发生在未直接受攻击的碱基部位,即非定标性突变(non—targeted mutation)。
已经证明,它的发生依赖于由细胞信号转导通路介导的基因表达改变;遗传毒物引发的基因突变构成它的致癌活性的基础,细胞的恶性转化是癌基因和肿瘤抑制基因突变积累的结果。
第八章细胞信号转导一、填空题1.生物体内的化学信号分子一般可以分为____和____两类。
2.受体多为糖蛋白,一般至少包括两个功能区域,一是____,二是____。
3.列举细胞内的第二信使____、____、____和____。
4.一般将胞外的信号分子称为____,将细胞内最早产生的信号分子称为____。
5.介导跨膜信号转导的细胞表面受体可以分为____、____和____3类。
6.由G-蛋白耦联型受体所介导的细胞信号通路主要包括____和____。
7.磷脂酰肌醇信使系统,由分解PIP2产生的两个第二信使是____和____。
8.cAMP信号通路的效应酶是____,磷脂酰肌醇信号通路的效应酶是____。
9.与酶连接的催化性受体至少包括5类:____、____、____、____和____。
10.Ras蛋自在RTKs介导的信号通路中起着关键作用,具有____活性,当结合____时为活化状态,当结合____时为失活状态。
GAP增强Ras的____。
11.细胞通讯的方式有:————、————、————。
12.细胞表面受体的三大家族:————、————、————。
13.酶联受体包括————、————、————、————、————。
14.硝酸甘油之所以能治疗心绞痛是因为在体内能转化为————引起血管————。
15.确定蛋白质寿命的信号通常存在于、————,若为含有不稳定氨基酸的蛋白,则该蛋白通过————降解。
16.表皮生长因子(EGF)的跨膜信号转导是通过————方式实现的。
17.细胞信号分子根据其溶解性通常可分为————和————两类。
18.表皮生长因子(EGF)受体的下游信号传递分子是___。
19.酶连受体都是___次跨膜结构的。
20.只有一个单体分子起作用的是___。
21.细胞间的识别依赖于___。
22.微丝踏车运动发生在正端的聚合速率___负端的解聚速率。
23.受体的跨膜区通常是___结构。
24.酶偶连受体的下游一般是————、————。
第五章物质的跨膜运输+第八章细胞信号转导一、名词解释1、主动运输2、被动运输3、细胞通讯4、简单扩散5、协助扩散(促进扩散)6、协同运输7、分子开关8、胞吞作用9、胞吐作用10、吞噬作用11、胞饮作用12、信号分子13、信号通路14、受体15、第一信使16、第二信使17、G—蛋白偶联受体18、双信使系统二、填空题1、根据胞吞的物质是否有专一性,将胞吞作用分为的胞吞作用和的胞吞作用。
2、细胞的化学信号可分为、、、等四类。
3、细胞膜表面受体主要有三类即、和。
4、细胞之间以三种方式进行通讯,细胞间,通过与质膜的影响其他细胞;细胞间形成连接,通过交换使细胞质相互沟通;细胞通过分泌进行相互通讯,是细胞间通讯的途径。
5、根据物质运输方向与离子沿梯度的转移方向,协同运输又可分为协同与协同。
6、在细胞的信号转导中,第二信使主要有、、和。
7、Ca2+泵主要存在于膜和膜上,其功能是将Ca2+输出或泵入中储存起来,维持内低浓度的Ca2+。
8、小分子物质通过、、等方式进入细胞内,而大分子物质则通过或作用进入细胞内。
9、H+泵存在于细菌、真菌、细胞的细胞膜、及上,将H+泵出细胞外或细胞器内,使周转环境和细胞器呈性。
10、IP3信号的终止是通过形成IP2,或被形成IP4。
DG通过两种途径终止其信使作用:一是被成为磷脂酸,进入磷脂酰肌醇循环;二是被水解成单脂酰甘油。
11、在磷酰③脂醇信号通路中胞外信号分子与细胞表面受体结合,质膜上的磷脂酶C,使质膜上水解成1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DG)两个第二信使,胞外信号转换为胞内信号,这一信号系统又称为。
12、酶偶联受体通常是指与酶连接的细胞表面受体又称,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。
至少包括五类即:、、、和。
13、门通道对离子的通透有高度的不是连续开放而是开放,门的开关在于孔道蛋白的变化,根据控制门开关的影响因子的不同,可进一步区分为门通道、门通道、门通道。
第五章 物质的跨膜运输一、跨膜运输方式细胞质膜是选择性透性膜,是能调控物质进出的精致装臵。
除脂溶性分子和不带电荷的小分子能以简单扩散方式过膜之外,水溶性分子和离子都是不能自行穿越脂双层的。
几乎所有的有机小分子和带电荷的无机离子都需要由膜转运蛋白来跨膜转运。
总之,跨膜的物质运输方式有:被动运transport 胞能量,顺浓度梯1、简单扩散 小分子物质(水、尿素、甘油、葡萄糖、O 2、N 2等)能自由扩散过膜,不须膜蛋白协助 2、协助扩散小分子及离子在膜转运蛋白协助下,会增快跨膜转运速率 (1)葡萄糖、氨基酸、乳糖、核糖等由载体蛋白选择性结合转运过膜 (2)离子由通道蛋白选择性开启离子通道转运 主动运输active transport (消耗细胞能量,运输方向是逆浓度梯度或逆电化学梯度) 1、主动运输:靠离子泵(钠钾泵、钙泵)或质子泵(H +泵)直接消耗细胞的ATP 进行运输。
2、协同运输:待运物质在载体蛋白上与某种离子伴跨膜转运,由钠钾泵(或H +泵)所维持的离子浓度梯度所驱动,∴是间接消耗细胞内的ATP 。
⑴同向转运:例如肠上皮细胞摄取葡萄糖、氨基酸需伴Na +过膜;而细菌吸收乳糖是伴H +过膜。
⑵反向转运:动物细胞靠Na +-H +交换载体,由Na +驱动H +反向输出胞外,以调节细胞内 pH 值。
吞排作用 胞吞作用胞吐作用(消耗细胞能量,将大分子和颗粒物泡来跨膜运输) 1、吞噬作用:吞食大的颗粒物质2、胞饮作用:吞饮液态物质(微胞饮作用)3、跨细胞转运: 由胞吞和胞吐相结合,组成穿胞吞排物质转运方式,其过程中不涉及溶酶体消化。
例如母体中的抗体由血液穿过上皮细胞进入乳汁,而婴儿肠上皮细胞再将母乳中的抗体摄入其血液。
二、各类跨膜运输的特点(一)被动运输1、简单扩散:由小分子自行热运动,顺浓度梯度过膜,其通透性主要取决于分子的大小和极性,凡带电荷的离子皆不能简单扩散;2、协助扩散:由膜转运蛋白促使被动运输的转运速率增快,可分为两种类型:①载体蛋白与其特定溶质分子相结合来转运;②离子通道蛋白能对离子选择转运。