第6章 细胞信号转导

4.当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？
? 染色体DNA与非组蛋白的相互作用关系
? 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控
? 细胞信号转导研究
? 细胞结构体系的装配
第二章
1.根据你所掌握的知识,如何理解”细胞是生命活动的基本单位”这一概念?
> 一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位
应用举例：见基因的分子生物学
2.光学显微镜技术有哪些新发展?它们各有哪些突出优点?
为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜?
相差微分干涉显微镜技术：
观察活细胞成为可能，增加的光程差使图像立体感更强
荧光显微技术：其特异性检测所需的观察物质，能排除其他环境干扰，精确定位
激光扫描共焦显微镜技术：改变纵向分辨率，不同切面构成的图像，经叠加形成三维结构
5、细胞表面有哪几种常见的特化结构？红细胞膜骨架的基本结构与功能是什么？
1）细胞表面特化结构主要包括：膜骨架、鞭毛、纤毛、变形足和微绒毛，都是细胞膜与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构，分别与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞与环境的物质交换等功能有关。
2）红细胞膜骨架的构成：
血影蛋白四聚体游离端与短肌动蛋白纤维（约13~15单体）相连，形成血影蛋白网络。通过两个锚定点固定在质膜下方：①通过带4.1蛋白与血型糖蛋白连结；②通过锚蛋白与带3蛋白相连。
细胞学说的建立（1838-1858）
1838-1839年，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺两人共同提出细胞学说，1858年Virchow对细胞学说进行了补充。
细胞学的经典时期
各种主要的细胞分裂形式和细胞器被相继发现，构成了细胞学的经典时期。

受 体
G 蛋 白
效 应 器
第 二 信 使
靶 酶 或 调 节 因 子
基因 表达 调控
长期 生理 效应
短期 生理 效应
跨膜信号传导
胞内信号传导
二、跨膜信号转换机制
1、受体（receptor）
2、G蛋白 偶联蛋白或信号转换蛋白接受 传导 反应 Nhomakorabea受体
激素 细胞壁
胞质 质膜
1、受体与信号的感受
• 受体(receptor) 是指在细胞质膜上或亚细胞组分中能与
……
生理反应
研究第二信使的方法
药理学实验
清除剂/抑制剂 激活剂
生理学实验
信号分子
水平测定
功能分析
分子遗传学
定性/定位 定量
三、胞内信号的转换
第二信使系统(second messengers)
将胞外刺激信号称作第一信使，由胞外信号激活或抑 制、具有生理调节活性的细胞内因子称第二信使。 （1）. 钙信号系统 （2）. 肌醇磷脂信号系统 （3）. 环核苷酸 cAMP信号系统
保卫细胞中的细胞骨架
1 →3: from open to close 5 →7: from close to open
知识拓展---气孔运动信号转导
Munemasa S, Hauser F, Park J, Waadt R, Brandt B, Schroeder JI. Mechanisms of abscisic acid-mediated control of stomatal aperture. Curr Opin Plant Biol. 2015, 28:154-62
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3.活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号

植物G蛋白的研究始于80年代后期，90年代以来，已毫 无疑问地确定植物体内存在G蛋白。
细胞内的G蛋白一般分为两类，一类是由三种亚基（α、 β、γ）构成的异源三聚体，另一类是只含有一个亚基单位 （似α亚基）的单体小G蛋白。G蛋白生理活性依赖于GTP 的结合以及GTP的水解。
2、G-蛋白作用方式
（1） 当信号分子与受体结合后，受体羧基端构象发 生变化，与G蛋白结合形成受体-G蛋白复合体，
（2）受体与G蛋白结合，使G-蛋白的α亚基构象发生变 化，并结合GTP而活化。
（3） G蛋白的α亚基脱离β、γ两个亚基，与下游组分 结合，活化下游组分。
（4）当GTP水解为GDP后，G蛋白就回到原来构象。 G蛋白的下游组分可能是PLC—磷酸脂酶C。
三、组氨酸蛋白激酶转换途径
在植物细胞中还存在另一条跨膜信号转换途径，由组氨酸 蛋白激酶（HPK）和一个反应调节蛋白质（RR）两部分组 成。
2、物理信号
指细胞感受刺激后产生的能够起传递信号作用的电信 号和水力学信号等。
（1）电信号：是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。如含羞草的茎叶、攀缘植物 的卷须等，当受到外界刺激，发生运动时（如小叶闭合下垂、 卷须弯曲等）时伴有电波的传递。
（2）水力学信号：植物细胞对水力学信号-压力势的变 化很敏感，玉米叶片木质部压力的微小变化就能迅速影响叶 片气孔的开度，压力势降低时气孔开放。
第二节 膜上信号的转换
胞间信号从产生位点经长距离传递到达靶细胞，靶细胞 感受这些信号，并将胞外信号转变为胞内信号。受体与信 号物质的结合是细胞感知胞外信号，并将此信号转变为胞 内信号的第一步。
一、受体
是指能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传 递信号的物质。细胞受体的特征是特异性、高亲和性和可 逆性。分两类：

于附近的靶细胞，如：生长因子 、前列腺素、 NO等
4. 自分泌信号：与上述三类不同的是，信号发放细胞和靶
细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类：
脂溶性信号分子：如甾类激素和甲状腺素，可直接穿膜进入靶细胞 ，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。
其共同特点是： ①特异性 ②复杂性 ③时间效应
按产生和作用方式分：
1. 激素 ：内分泌信号，经血液或淋巴循环转运，作用距离
远、范围大、持续时间长。如：胰岛素、甲状腺素、肾 上腺素等
2. 神经递质：突触分泌信号，作用时间、距离短，如： 乙
酰胆碱、去甲肾上腺素等
3. 局部化学介质 ：旁分泌信号，通过细胞外液介导，作用
参与G蛋白偶联受体进行信号转导的第二信使有cAMP 、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG ）、Ca2+等。第二信使的作用是对胞外信号起转换和 放大的作用。
（一）cAMP信号途径
1、刺激性/抑制性激素和相应受体
Gs/ Gi
腺苷酸环化酶（AC）：跨膜12次，在G蛋白激 活下，催化ATP生成cAMP。
Adenylate cyclase
2、依赖cAMP的蛋白激酶A（Protein Kinase A， PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成。
•cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离， 释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。
3、环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)：降解cAMP生成5’-AMP ，终止其信号功能。
量氯离子和水分子持续转运入肠腔 ，引起严重
腹泻和脱水。
四、蛋白激酶功能异常
肿瘤促进剂佛波酯与DAG结构类似，取代其与 PKC结合而活化PKC，但不被降解，从而使PKC 不可逆活化，细胞不可控的生长、增殖。