第三章(一)细胞信号转导途径(全)

细胞信号转导，是一门涉及到很大领域、很多分支学科的学术研究，包括了生物学、化学、物理学等多个领域的知识。

简单来说，它研究的是细胞接受到外部信号后如何将这些信息转化成细胞内的生物功能反应，从而达到对外部环境作出适应和反应的过程。

的过程可以分为三个主要的阶段：第一，信号的接受与识别。

细胞内的信号受体会接受到外部信号的刺激，比如光、化学物质、机械力等，进而将这样的外部信号转换成细胞内的信号形式。

第二，信号传递。

细胞内的信号形式通过分子的化学反应递传到下游的分子，进而形成一些生物功能反应。

这些反应形式各异，有的是酶活性的改变、蛋白质的翻译、细胞膜的变化等等。

在整个传递过程中，信号分子会寻找特定的反应物与相应的配对，从而完成特定的任务。

第三，信号的反应与效应。

细胞接收到信号后，会通过不同的反应途径发挥一些生物学效应，比如细胞的增殖、分化、凋亡、运动等。

这些生物学效应既受到信号分子和反应物的机能、数量限定，也受到各种生物学因素（比如细胞类型、代谢水平、环境中的化合物等）的影响。

总而言之，的最终效果与最终效应是多种因素的综合作用。

为了支持研究，科学家们已经开发出各种各样的方法、工具和技术。

比如，在植物学中，为了了解植物生长、发育与对外界因素的响应、生产等，的研究者可以将荧光蛋白、酶标记等基因表达素材注入到植物中，从而在细胞中检测到基因表达变化，进而推断出信号传导途径和生物效应的变化。

在医学研究领域中，也得到了广泛应用。

其中，化学疗法就是研究的一项重要领域。

通过药物激活或抑制特定的受体，可以在细胞内引起靶向的信号转导反应，从而对肿瘤细胞或其他致病原体施加控制作用。

但是，随着生命科学的深入发展，在研究中还存在着很多尚未解决的问题和挑战。

比如，如何研究细胞内的复杂信号传递网络？如何探索细胞接受和识别信号的机制？如何突破目前的技术瓶颈并开发新的研究手段和方法等等。

这些问题和挑战需要科学家们不断地探索和研究，并借助不同学科知识，不断地完善和提高研究的深度和广度。

细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。

这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。

以下是细胞信号转导的简要总结。

一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。

这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。

它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。

受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。

二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。

1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。

这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。

2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。

这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。

3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。

MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。

这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。

此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。

这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。

三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。

黑色基本掌握划线重点蓝色不要求，选看细胞的跨膜信号转导第一节概念以及一般特性细胞信号转导（ce11u1arsigna1transduction）：细胞感受外界环境的刺激并对刺激做出反应反攻卜界环境变化的信息跨越细胞膜进入细胞并引起内部代谢与功能变化的过程刺激来源：1、化学信号一一来自临近细胞（旁分泌、神经递质）或远隔部位（内分泌）穿过细胞膜或者为受体蛋白接收是主要的信号来源2、物理性刺激——温度、机械力、生物电（高等生物主要由膜感受细胞水平生物电，不感受外界电变化）、电磁波由高度特化的感受器接收种类数量不如化学刺激跨膜转导途径的三大特征：（经典放大通路）激活后续一系列信号分子（信号通路），以引起细胞功能变化转导途径具有很大同源性信息放大功能第二节主要途径化学门控离子通道（chemica11y-gatedionchanne1;1igand-gatedionchanne1;ionotropicreceptor）与配体结合开放离子通道，造成去极化或超极化，途径简单，传导速度快N2型ACh受体：位于骨骼肌细胞运动终板膜上与Aeh结合、通道放进Na、K离子，膜去极化产生终板电位，激活周围肌细胞A型Y-氨基丁酸受体：位于神经元细胞膜上与GABA结合，通道放进C1离子，产生抑制性突触后电位IPSP电压门控和机械门控离子通道1型Ca离子通道：心肌细胞T管膜上的电压门控通道动作电位传递，T管膜去极化，Ca内流并作为第二信使释放肌浆膜内的Ca离子此通道在心肌工作细胞中。

期激活，二期复极化提供主要内向电流非选择性阳离子通道以及K选择性通道：血管内皮细胞上血流切应力刺激，两通道开放有助于Ca进入细胞，激活NOS,使精氨酸产生NO,使血管舒张G蛋白耦联受体介导的跨膜传导发现：肾上腺素与肝细胞膜碎片反应，再用反应物（cAMP）与肝细胞质作用可产生效果，说明肾上腺素与膜上某结构反应再引起胞内反应原癌基因oncogen：碱基排列顺序与一些能在动物内引起肿瘤的病毒DNA相同的基因本身为正常基因，转录产物是正常代谢所必须的，但过度表达时成为癌基因G蛋白通路主要构成：G蛋白耦联受体GPCR、G蛋白、效应器、第二信使、蛋白激酶G蛋白耦联受体：最大的细胞膜受体家族，接受儿茶酚胺、Ach、5-HT等多种激动剂7次跨膜、N外C内、外3环内3环G蛋白：异源三聚体、目前分为6个亚族反应过程见图中文书3-3注意α亚基同时具有结合GTP和激活下游蛋白的功能，另两亚基抑制作用GTP 取代GDP与α亚基结合，结合后GTP被水解为GDP和PiG蛋白效应器：1、下游酶催化生成（或分解）第二信使AC、P1C、PDE等2、离子通道第二信使：细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子CAMP、CGMP、IP3、DG、NO等蛋白激酶：按机制分类：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threoninekinase）可将底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸P化，占大多数酪氨酸蛋白激酶（tyrosinekinase）可将底物蛋白的酪氨酸P化，数量少，主要在酶耦联受体的信号转导按上游第二信使分类：PKC（Ca离子）、PKA（CAMP）、PKG（cGMP）经典通路：cAMP-PKAB型肾上腺素能受体、促肾上腺皮质激素、胰高血糖素等一一G蛋白激活一AC激活--- cAMP上升 --- PKA ------- 多种作用IP3-CaG蛋白——P1C分解PIP2为IP3和DGIP3——结合肌浆网上的受体，释放Ca离子入细胞质DG ------ 与phosphatidy1serine结合，激活PKC -------- 多种作用第二信使Ca的部分作用回顾：1、在骨骼肌细胞中与troponin结合，使tropomyosin移位，露出actin与myosin的结合位点，开始收缩2、在平滑肌中与一种受体钙调蛋白Camodu1in结合，激活肌球蛋白轻链激酶M1CK,开始收缩3、在血管内皮中与CamOdU1in结合，激活NoS,分解精氨酸生成NO,舒张血管（老师上课说的Viagra的作用机理）G蛋白（及下游第二信使）介导的离子通道举例KaCh通道一一迷走狸经兴奋时释放Ach,通过G蛋白激活此通道，K离子外流,使心肌静息电位增大（超级化），兴奋性降低Kca通道一一高钙（第二信使）时激活，酸思期使心肌超极峪2M⅛Jk≡鱼通道内向电流，使平台期延长酶耦联受体介导的跨膜信号转导包括酪氨酸激酶受体、酪氨酸磷酸酶受体、鸟甘环化酶受体、S/T蛋白激酶受体受体本身具有激酶、环化酶、磷酸酶的作用，不需要与膜耦联的G蛋白和第二信使酪氨酸激酶受体：1、同时具有受体和酪氨酸激酶的功能单肽链蛋白，膜外链与受体结合，膜内链发挥激酶作用与受体结合后P化鹿内链和靶蛋自的酪氨酸通路中RAS为单体G蛋白，不与膜耦联，所以不和定义违背2、受体与激酶分离S/T蛋白激酶受体（RSTK）：接受TGF-B超家族（与细胞周期有调节相关）受体结合RSTKII,RSTKII结合并激活RSTKI鸟昔环化酶受体RGC受体结合后不需要G蛋白直接激活GC,合成CGMP,激活PKG,产生多种效应心房钠尿肽、NO（胞质内的可溶性GC）。

细胞信号转导途径总结细胞就像一个小小的王国，里面有着各种各样复杂而有序的活动。

而细胞信号转导途径就像是这个王国里的通讯网络，传递着各种重要的信息，指挥着细胞的各种行为。

1. 细胞外信号分子的多样角色细胞外存在着众多的信号分子，它们就像不同的信使。

比如说激素，像胰岛素就是一种很重要的激素信号分子。

它就像一个勤劳的小邮差，在血液这个大通道里游走，当它到达细胞表面的时候，就像是把信件送到了目的地。

还有神经递质，它更像是一个在神经细胞和其他细胞之间传递紧急消息的快递员。

这些细胞外信号分子有着不同的化学结构，有的是蛋白质类的，有的是小分子的化学物质，它们各自带着独特的“信息密码”。

2. 受体：细胞的信息接收器细胞表面有着各种各样的受体，它们就像一个个小耳朵或者小天线。

这些受体有着特异性，就像每一把锁只能被特定的钥匙打开一样。

例如G蛋白偶联受体，它长得像是一条弯曲的蛇，有多个跨膜结构域。

当细胞外的信号分子与它结合的时候，就像是钥匙插入了锁孔，然后它就会启动一系列的反应。

还有离子通道型受体，当特定的信号分子结合后，它就像一道门被打开，离子就可以进出细胞了，这就像是给细胞内的小世界带来了新的客人或者让一些成员离开。

3. 信号转导通路的精彩旅程一旦受体接收到信号，就会开启信号转导通路。

其中比较著名的是MAPK信号通路。

它就像一条由多个小站点组成的铁路线。

从受体激活开始，就像是火车从起始站出发，然后经过一系列的激酶的磷酸化反应，一个激酶激活下一个激酶，就像火车在各个站点停靠和交接货物一样。

这个过程中，会有一些蛋白分子像接力赛中的接力棒一样传递信号，而且这个通路会影响到细胞的很多功能，比如细胞的增殖、分化等。

还有PI3K - AKT信号通路，它在细胞的存活和代谢调节方面起着至关重要的作用。

这个通路中的PI3K就像一个能量启动器，一旦被激活，它会产生一些特殊的脂质分子，这些分子就像是给AKT这个小助手发送信号，然后AKT就会去调节细胞内的各种代谢活动，像是控制细胞内的营养物质的吸收和利用等。

细胞的信号转导信号转导(signal transduction):指在信号传递中,细胞将细胞外的信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程完整的信号传递程序:1、合成信号分子;2、细胞释放信号分子;3、信号分子向靶细胞转运;4、信号分子与特异受体结合;5、转化为细胞内的信号,以完成其生理作用;6、终止信号分子的作用;第一节、细胞外信号1、由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质。

如：配体2、配体的概念：指细胞外的信号分子，或凡能与受体结合并产生效应的物质。

3、配体的类型：1）水溶性配体：N递质、生长因子、肽类激素2）脂溶性配体：甲状腺素、性激素、肾上腺激素4、第一信使：指配体，即细胞外来的信号分子。

第二节、受体一、受体的概念：细胞膜上或细胞内一类特殊的蛋白质，能选择性地和细胞外环境中特定的活性物质结合，从而引起细胞内的一系列效应。

二、受体的类型：细胞表面受体胞内受体（胞浆和核内）1、细胞表面受体类型1）离子通道偶联受体：特点：本身既有信号结合位点又是离子通道组成：几个亚单位组成的多聚体，亚单位上配体的结合部位，中间围成离子通道，通道的“开”关受细胞外配体的调节。

2）酶偶联受体：或称催化受体、生长因子类受体，既是受体，又是“酶”。

特点：N端细胞外区有配体结合部，C端细胞质区含特异酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性。

组成：一条肽链一次跨膜的糖蛋白。

3、 G蛋白偶联受体：是N递质、激素、肽类配体的受体。

1）特点：指配体与细胞表面受体结合后激活偶联的G蛋白，活化的G蛋白再激活第二信使的酶类。

通过第二信使引起生物学效应。

2）组成：由一条350-400个氨基酸残基组成的多肽链组成，具有高度的同源性和保守性。

3）G蛋白偶联受体作用特点:分布广，转导慢，敏感，灵活，类型多。

G蛋白偶联受体:G蛋白（由G蛋白偶联受体介导的信号转导）1）、G蛋白的概念：指鸟苷酸结合蛋白配体—G蛋白偶联受体—G蛋白2）、G蛋白的结构特征：①由α、β、γ3个不同的亚单位构成异三聚体（异聚体），β、γ二个亚单位极为相似且结合为二聚体，共同发挥作用。

（完整版）细胞信号转导研究⽅法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。

细胞信号转导的分子途径一、细胞信号转导的概述在生物体内，细胞间的通讯是通过细胞信号传递来实现的，细胞信号转导是将外界刺激转化为细胞内的响应的过程。

细胞信号转导涉及到多种分子途径，其中包括细胞膜受体介导的信号转导、细胞内受体介导的信号转导以及细胞间的直接联系。

二、细胞膜受体介导的信号转导1. 激素受体介导的信号转导•激素受体的结构和功能•激素受体介导的信号转导机制•原位信号放大和信号适应机制2. 离子通道介导的信号转导•离子通道的分类和特点•离子通道介导的信号转导机制•离子通道的调节和功能3. 酪氨酸激酶介导的信号转导•酪氨酸激酶的结构和功能•酪氨酸激酶介导的信号转导机制•酪氨酸激酶与疾病的关联三、细胞内受体介导的信号转导1. 核受体介导的信号转导•核受体的结构和功能•核受体介导的信号转导机制•核受体与基因表达的调控2. 细胞质受体介导的信号转导•细胞质受体的结构和功能•细胞质受体介导的信号转导机制•细胞质受体与细胞周期调控的关系3. 细胞核内受体介导的信号转导•细胞核受体的结构和功能•细胞核受体介导的信号转导机制•细胞核受体与细胞分化的关系四、细胞间的直接联系1. 紧密连接介导的信号转导•紧密连接的结构和功能•紧密连接介导的信号转导机制•紧密连接与细胞极性的调控2. 锚定连接介导的信号转导•锚定连接的结构和功能•锚定连接介导的信号转导机制•锚定连接与细胞迁移的关系3. 通道介导的信号转导•通道的结构和功能•通道介导的信号转导机制•通道与细胞间物质运输的调控细胞信号转导的分子途径涵盖了多个层次和机制，通过对这些途径的深入研究，我们可以更好地理解细胞间的通讯和调节，并为疾病的治疗提供新的思路和方法。

对于细胞信号转导的研究还有很多未知之处，需要我们不断地探索和发现。