高级动物生理学 3专题三细胞的跨膜信号传导与、瘦蛋白的信号传导功能
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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)。
细胞的跨膜信号传递功能(1)细胞是生命的基本单位,而细胞跨膜信号传递则是细胞进行生物学活动的基本方式。
细胞的跨膜信号传递包括了一系列能让细胞对外部刺激做出反应的生物化学过程,其中涉及到了各种信号传递分子的参与,通过环环相扣的生物化学反应层层递进,以形成最终的反应。
下面是针对细胞的跨膜信号传递功能的更详尽的阐述:第一点:激活受体。
对于方向信标、激素、神经递质等外部信号物质,它们通常都能够被细胞表面的受体所识别,从而使受体面临着一系列的生化变化,以激活细胞内部的信号传递过程。
第二点:激活内向性蛋白。
激活受体之后,就会激活位于受体周围的内向性蛋白,这些蛋白的功能是通过嘌呤核苷酸交换酶的代谢活动,以将细胞内的GTP、GDP分子相互转换,进一步向细胞内传达这一信息。
第三点:二级信号分子活化。
内向性蛋白的活化使得一系列二级信号分子(如腺苷酸酰化酶和环磷酸酶)被激活,它们能通过紧密的相互作用,进一步传递信号信息,从而激发下一级信号传递分子的活动。
第四点:激酶的激活。
二级信号分子的活化结果是它们能够进一步刺激膜结合蛋白的酶活性(如激酶本身),激发蛋白的自磷酸化反应。
而这样的磷酸化反应则会影响细胞内其他的分子(如酵素和激素素),继而影响下一步的信号传递过程。
第五点:免疫应答的产生。
跨膜信号传递的最后一步是,细胞内的生物大分子(如细胞质蛋白和细胞骨架)得以改变其构象,进而刺激自身的酶活性,最终完成细胞采取的反应性生物学作用。
这样的免疫应答,可以帮助细胞实现与外界环境的互动,使细胞具有最佳的生存和发展环境。
综上所述,细胞的跨膜信号传递过程不仅与细胞本身的生命活动息息相关,也对人体及生态系统的正常运转起到了十分重要的作用,其研究和理解对未来的医学和生命科学应用有着至关重要的意义。