第八章细胞信号转导
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第八章细胞信号转导一、细胞通讯1、细胞通讯1)定义:是指一个细胞发出的信息通过介质(配体)传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用,然后通过细胞信号转导产生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。
2)细胞通讯方式:a分泌化学信号进行通讯(大多数)b 接触性依赖的通讯——细胞直接接触,通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞c间隙连接(动物间)或胞间连丝(植物间)通过交换小分子实现代谢偶联或电偶联3) 细胞分泌化学信号的作用方式:内分泌:由内分泌细胞分泌信号分子到血液中,通过血液循环运送到体内各个部位,作用于靶细胞。
(激素)旁分泌:细胞通过分泌局部化学递质到细胞外液中,经过局部扩散,作用于邻近靶细胞。
(生长因子)自分泌:细胞对自身分泌的物质产生反应。
(癌变细胞)化学突触:神经递质由突触前膜释放,经突触间隙扩散到突触后膜,实现电信号-化学信号-电信号的转换和传导。
细胞通过胞外信号介导的细胞通讯通常涉及如下步骤:①产生信号的细胞合成并释放信号分子;②运送信号分子到靶细胞;③信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受体激活④活化受体启动胞内一种或多种信号转导途径;⑤引发细胞功能、代谢或发育的改变;⑥信号的解除并导致细胞反应终止。
2、细胞的信号分子与受体1)细胞的信号分子①亲脂性信号分子:分子小,疏水性强,可进入细胞,形成激素—受体复合物调节基因表达(甾类激素和甲状腺素)②亲水性信号分子:不能穿过膜,仅能与细胞表面上的特殊受体结合,通过信号转导机制,在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的活性,引起细胞应答反应(神经递质、生长因子、细胞因子、局部化学递质和大多数激素)③气体性信号分子(NO):能进入细胞直接激活效应酶2)受体①定义:受体是一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子物质,当与配体结合后,通过信号转导作用将胞外信号转换为胞内化学或物理信号,以启动一系列过程,最终表现为生物学效应。
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。