医学生物化学信号转导

第四节信号转导的基本规律和复杂性2015-07-15 70967 0一、各种信号转导机制具有共同的基本规律（一）信号的传递和终止涉及许多双向反应信号的传递和终止实际上就是信号转导分子的数量、分布、活性转换的双向反应。

如AC催化生成。

AMP而传递信号，磷酸二酯酶则将cAMP迅速水解为5’-AMP而终止信号传递。

以Ca2+为细胞内信使时，Ca2+可以从其贮存部位迅速释放，然后又通过细胞Ca2+泵作用迅速恢复初始状态。

PLC催化PIP2分解成DAG和IP3而传递信号，DAG激酶和磷酸酶分别催化DAG和IP3转化而重新合成PIP2。

对于蛋白质信号转导分子，则是通过与上、下游分子的迅速结合与解离而传递信号或终止信号传递，或者通过磷酸化作用和去磷酸化作用在活性状态和无活性状态之间转换而传递信号或终止信号传递。

（二）细胞信号在转导过程中被逐级放大细胞在对外源信号进行转换和传递时，大都具有信号逐级放大的效应。

G 蛋白偶联受体介导的信号转导过程和蛋白激酶偶联受体介导的MAPK通路都是典型的级联反应过程。

（三）细胞信号转导通路既有通用性又有专一性细胞内许多信号转导分子和信号转导通路常常被不同的受体共用，而不是每一个受体都有专用的分子和通路。

换言之，细胞的信号转导系统对不同的受体具有通用性。

信号转导通路的通用性使得细胞内有限的信号转导分子可以满足多种受体信号转导的需求。

另一方面，不同的细胞具有不同的受体，而同样的受体在不同的细胞又可利用不同的信号转导通路，同一信号转导通路在不同细胞中的最终效应蛋白又有所不同。

因此，配体一受体一信号转导通路-效应蛋白可以有多种不同组合，而一种特定组合决定了一种细胞对特定的细胞外信号分子产生专一性应答。

二、细胞信号转导复杂且具有多样性配体-受体-信号转导分子-效应蛋白并不是以一成不变的固定组合构成信号转导通路，细胞信号转导是复杂酌，且具有多样性。

这种复杂性和多样性反映在以下几个方面。

（一）一种细胞外信号分子可通过不同信号转导通路影响不同的细胞白介素1β(IL-1β)是在局部和全身炎症反应中起核心作用的细胞因子。

生物化学中的代谢通路与信号转导生物化学是生物学中的一个重要分支，主要研究生命现象的化学基础。

在生物化学中，代谢通路和信号转导是两个非常重要的概念，它们对于生物体的正常生理和病理状态都有着至关重要的影响。

一、代谢通路代谢通路是指生物体内分子间相互转化的通路，包括有机物质利用和能量代谢两个方面。

有机物质利用通路是由多条代谢途径组成，包括糖类、脂类和蛋白质的代谢。

其中最重要的是糖类代谢通路，即糖酵解和三磷酸腺苷(ATP)的合成。

糖酵解是糖分解的过程，能产生大量的能量(ATP)，所以在机体中起到非常重要的作用。

ATP是许多生物化学反应的驱动力，也是细胞的能量来源。

此外，脂类和蛋白质代谢通路也具有重要的生理功能，它们能够提供动物体内的能量，并对生物体的生长和发育起到至关重要的作用。

二、信号转导信号转导是一种分子-细胞行为的过程，主要涉及到外源性和内源性信号分子与细胞表面、胞内受体的相互作用。

这些信号可以是激素、神经递质、细胞因子等，它们进入细胞后会与特定的受体结合，从而引起一系列的生理反应，包括细胞的增殖、分化和凋亡等。

信号转导通常可以分为三个阶段，第一阶段是信号分子与细胞表面受体的结合，第二阶段是细胞内信号通路的启动和传递，第三阶段是生理反应的表现。

信号转导对于生物体的维持、适应和发展都具有至关重要的作用。

不同的信号转导通路所引起的生物反应也是多种多样的。

例如免疫系统的信号转导通路对于机体的免疫应答和防御外来病原体具有非常重要的作用；神经系统的信号转导通路对于感知外界环境、控制行为和思维等方面的功能也是非常关键的。

三、代谢通路与信号转导的相互联系代谢通路和信号转导在生物体内是相互联系、相互作用的。

很多代谢通路的实现是依赖于信号分子的作用的。

例如，一些代谢酶的表达受到内源性激素的控制，例如糖皮质激素可以促进肝脏中糖原合成酶的合成，从而增加糖原的合成。

此外，许多代谢产物也是信号分子，可以对其他的代谢通路和生理过程产生影响。

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）。

细胞生物学中的信号转导途径一、信号转导的基本概念细胞是生命的基本单位，而细胞内的各种生命活动需要通过信号传递来进行调节和协调。

信号转导是指外部信号通过特定的信号分子在细胞内传递，触发一系列生物化学反应，并最终引发细胞内的特定生理或生化效应的过程。

信号转导途径是细胞通过一系列的蛋白质交互作用和调控网络来传递信号的机制。

二、经典信号转导途径1. G蛋白偶联受体（GPCR）信号转导途径GPCR是一类位于细胞膜上的受体，通过与G蛋白结合并激活，进而调控一系列下游效应。

例如，肌酸激酶受体可激活腺苷酸酶，从而降低细胞内的环磷酸腺苷水平，影响细胞的生理过程。

2. 酪氨酸激酶受体（RTK）信号转导途径RTK是一类激活的胞内酪氨酸激酶，通过磷酸化并激活一系列下游分子，如细胞内二磷酸鸟苷酸酶和磷脂酰肌醇激酶，进而参与细胞的增殖、分化和生存等过程。

3. G蛋白调节的细胞内信号传导途径G蛋白调节的细胞内信号传导途径包括细胞内Ca2+信号的传导、蛋白激酶C（PKC）信号传导和小GTP酶信号传导等。

这些途径主要通过激活细胞内的关键调节蛋白和激酶来调控细胞生理过程。

三、细胞外信号传感器细胞外信号传感器是外部信号对细胞外受体的特异识别和结合，从而引起受体构象的转变，并将信号传递至细胞内的蛋白质分子。

细胞外信号传感器包括离子通道、酪氨酸激酶和GPCR等。

细胞外信号传感器识别信号的机制多样，对不同类型的信号具有高度的选择性。

四、信号转导中的重要蛋白质1. 激酶激酶是信号转导中重要的蛋白质，包括酪氨酸激酶、丝氨酸/苏氨酸激酶和蛋白酪酸激酶等。

这些激酶通过磷酸化调节下游分子的活性，从而传递信号。

2. 磷脂酰肌醇激酶（PI3K）PI3K是信号传导中的关键调节因子，可以通过磷酸化产生磷脂酰肌醇三磷酸（PIP3）。

PIP3参与细胞信号传导的多个途径，并与许多细胞生理过程密切相关。

3. 细胞骨架蛋白细胞骨架蛋白参与了细胞的形态维持、细胞运动和细胞分裂等过程。

生物化学中的分子识别和信号转导机制生物化学是一门研究生物体内各种化合物的形成、结构、功能和代谢的学科，其中分子识别和信号转导机制是其研究的热点和难点之一。

本文将从分子识别和信号转导的概念、实现方式、影响因素等多个角度出发，深入探讨其在生物化学中的意义和应用。

一、概念分子识别是指生物体内各种分子之间通过一系列的物理、化学、生物学反应，发挥各自的特定功能的过程。

这个过程可以在细胞内发生，也可以在细胞间发生。

而信号转导是指一系列的化学反应和生物反应机制，从一个分子的变化到另一个分子的变化中传递信号和产生特定的生物效应。

信号转导往往与分子识别相关，协同完成复杂的生物过程。

二、实现方式分子识别和信号转导的实现方式多种多样。

例如，通过蛋白质-蛋白质相互作用的方式，分子可以发挥各自的生物学功能。

而蛋白质-蛋白质相互作用也可以通过蛋白质分子间的结合来实现。

此外，还有蛋白质-核酸相互作用等方式。

信号转导的实现方式更加多样。

常见的信号转导方式包括酶链反应、细胞外受体和细胞内信号传导、细胞质信号传导等等。

每种信号转导方式都对应着不同的信号传递通路和信号传递机制。

三、影响因素生物体内分子识别和信号转导的成败，受到多种因素的影响。

其中最重要的因素之一是环境因素。

包括温度、氧气含量、pH值等环境因素都可以影响分子之间的相互作用和信号传递的效果。

此外，细胞内外的化学物质的浓度、分子之间的距离等因素也会影响分子识别和信号转导的效果。

除了环境因素外，生物体内分子的种类、浓度、活性等也会影响分子识别和信号转导的效果。

其中重要的是蛋白质的种类、结构和数量，以及各种生物分子之间的复杂相互作用。

四、生物化学中的应用和意义分子识别和信号转导机制在生物化学中的应用和意义十分广泛。

例如，在生理学、病理学等方面的研究中，分子的相互作用和信号传递是非常重要的。

同时，在药物研究和开发方面，了解分子的相互作用和信号传递机制，是药物研究和开发的重要基础。

第十二单元信息物质、受体与信号转导本章考点1.细胞信息物质（1）概念（2）分类2.受体（1）受体分类和作用特点（2）G蛋白3.膜受体介导的信号转导机制（1）蛋白激酶A通路（2）蛋白激酶C通路（3）酪氨酸蛋白激酶通路4.胞内受体介导的信号转导机制类固醇激素和甲状腺素的作用机制当外界环境变化时单细胞生物——直接作出反应，多细胞生物——通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。

第一节细胞信息物质一、信息物质的概念具有调节细胞生命活动的化学物质称信息物质。

即在细胞间或细胞内进行信息传递的化学物质。

细胞间信息物质：凡是由细胞分泌的调解靶细胞生命活动的化学物质称之。

又称第一信使。

细胞内信息物质：在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称之，也叫第二信使。

如cAMP、cGMP、Ca2+、DG、IP3等二、信息物质的分类（一）细胞间信息物质分为神经递质、内分泌激素、局部化学介质和气体信号（NO）1.神经递质由神经元细胞分泌；通过突触间隙到达下一个神经细胞；作用时间较短。

乙酰胆碱、去甲肾上腺素等。

2.内分泌激素由内分泌细胞分泌；通过血液循环到达靶细胞；大多数作用时间较长。

按化学组成分为含氮激素：蛋白多肽类、氨基酸衍生物类固醇激素：由胆固醇转化生成3.局部化学介质由体内某些普通细胞分泌；不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞；一般作用时间较短。

生长因子、前列腺素等。

体内还有一类气体信号如NO等。

（二）细胞内信息物质包括无机离子（Ca2+）、脂类衍生物（DAG）、糖类衍生物（IP3）、核苷酸类化合物（cAMP、cGMP）。

第二节受体受体是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，它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。

其化学本质是蛋白质，个别是糖脂。

能与受体呈特异性结合的生物活性分子称为配体（1igand）。

受体在细胞信息转导过程中起着极为重要的作用。

受体根据细胞定位可分为膜受体和细胞内受体存在于细胞质膜上的受体则称为膜受体，他们绝大部分是镶嵌糖蛋白。

生物信号转导途径及其在药物研究中的应用生物信号转导途径是一种重要的生物学现象，在细胞生物学领域中，它被定义为一种生物分子与普通分子之间信息传递的生物学过程。

对于药物研究方面，生物信号转导途径是一种非常重要的发现途径，它提供了一种了解和研究细胞功能变化的新方法。

1. 信号转导途径信号转导途径是一种生物学过程，它主要是指生物分子间发生的信息传递过程。

生物分子主要包括蛋白质、核酸、糖类等等，它们之间相互作用形成的信息传递过程就叫做信号转导途径。

这些生物分子的互动方式主要由化学反应产生，并且可以通过不同的途径进行转导。

最终，所有这些转导途径都会在细胞内部或外部引起某种生物学功能的改变。

2. 生物信号转导途径生物信号转导途径是指生物分子之间信息传递发生的一种细胞过程。

对于生物信号转导途径，一般都是由信号分子（如激素、神经递质等）与受体分子（如位于细胞表面的转导途径或细胞内的受体）间相互作用形成的。

这种相互作用可以引起一个细胞内部的反应，最终导致某种生物学的功能变化。

以细胞外信号途径为例，一般情况下，细胞表面的受体与激素之间发生的相互作用会激活受体蛋白，从而启动细胞内信号传递途径。

这个信号经过一系列生物化学反应将细胞内其它蛋白质激活或抑制，最终导致细胞中某种生物学功能的改变。

例如，内分泌激素会在细胞内部，通过杀死细胞或防止细胞分裂等手段来调节细胞活性。

3. 药物研究中的应用信号转导途径在药物研究中的应用较为广泛，是目前生命科学中的一项热门研究领域。

在药物研究中，销售商为了使其药物具有更好的疗效，通常会试图利用信号分子-受体之间相互作用的信息传递来达到调节体内药物浓度的目的。

这种技术被称为“靶向调节技术”。

短信号转导途径是目前药物研究领域中非常受关注的一种途径。

短信号转导途径指的是微量的信号，它可以通过受体与信号蛋白相互作用来调节细胞内的生物行为，进而影响药物反应。

在短信号转导途径中，各种体内药物的效应主要是通过激活几种不同的受体进行的。