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第八章 信号转导2

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信号转导教学课件ppt

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G蛋白偶联受体信号转导的通路
01
GPCR与配体结合后，引起G蛋白的活化，释放出GDP并替换为GTP，进而引起 下游效应分子的激活。
02
G蛋白可激活多种效应分子，如AC、PLC等，进而产生第二信使分子，如cAMP 和DAG，进一步调节细胞的生物学效应。
03
GPCR信号转导通路还包括抑制性通路和非抑制性通路，抑制性通路通过降低细 胞内cAMP水平来抑制细胞活动，而非抑制性通路则通过激活PLC并产生DAG和 IP3来促进细胞活动。
分类
根据结构和功能，细胞因子可分为白细胞介素(IL)、干扰素 (IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)等。
细胞因子受体的结构与功能
结构
细胞因子受体是一类跨膜蛋白，由胞内区和胞外区组成，胞内区具有酪氨酸 激酶活性。
功能
细胞因子受体通过与相应配体结合，传递信号至细胞内，触发一系列生物学 反应，如增殖、分化、凋亡等。
磷酸化
激活的受体通过磷酸化修饰，进一 步激活下游信号分子。
酶联型受体信号转导的通路
MAPK通路
酶联型受体激活后，通过MAPK通路传递信号，引发细胞反应。
JAK-STAT通路
酶联型受体激活后，通过JAK-STAT通路传递信号，调节细胞增殖和分化。
04
细胞因子信号转导
细胞因子的定义与分类
定义
细胞因子是由免疫细胞和非免疫细胞产生的一类小分子可溶 性蛋白，具有调节免疫应答和炎症反应等多种生物学功能。
信号转导与药物研发
了解信号转导的机制有助于开发新的药物，针对异常的信号转导过程进行干预和 治疗。
06
信号转导研究方法
基因敲除与敲入技术
基因敲除技术
利用同源重组或转座子等技术，将特定基因从染色质中剔除 ，以研究基因功能。

第八章 细胞信号转导

第八章 细胞信号转导

结合GTP的α亚基的功能是激活腺 苷酸环化酶。
随着使命的完成，α亚基所结合的 GTP水解成GDP，α亚基恢复原来的 构象，终止对腺苷酸环化酶的活化作 用。α亚基与βγ亚基重新结合，形成 没有活性的三聚体。
Gs调节模型
霍乱毒素能催化ADP核糖共价结合到 Gs的α亚基上，使α亚基丧失GTP酶的 活性，GTP永久结合在Gs的α亚基上， 使α亚基处于持续活化状态，腺苷酸环 化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞 内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而 脱水。
2、信号分子的共同特点
多细胞有机体中有几百种信号分子，包括蛋 白质、短肽、氨基酸衍生物、核苷酸、脂类、 胆固醇衍生物和气体分子（NO）。特点：
（1）特异性：只能与特定的受体结合； （2）高效性：几个分子即可触发明显的生物 学效应：级联放大； （3）可快速失活：完成信息传递后被降解或 修饰失去活性。
（四）信号分子与信号传导
1、信号分子(signal molecule) 生物细胞所接受的信号既可使物理信号
（光、热、电流），也可是化学信号，有机 体细胞间的通讯中最广泛的是通过化学信号 分子实现。
信号分子：是指细胞内某些既非营养物， 也非能源和结构物，也不是酶，唯一的功能 是在细胞内和细胞间传递信息，如激素、神 经递质、生长因子等。
活化的βγ亚基复合物也可直接激活胞内 靶分子，具信号传递功能。
如心肌细胞中G蛋白耦联受体在结合乙 酰胆碱刺激下，活化的βγ亚基复合物能 开启质膜上K+通道，改变心肌细胞膜电 位
βγ亚基复合物也能与膜上的效应酶结合， 对结合GTP的α亚基起协同/拮抗作用
胞内cAMP浓度升高后，激活cAMP依赖的 蛋白激酶A(PKA)。激活的PKA可作用多种底 物，引起多种反应。

细胞生物学第8章细胞信号传导

细胞生物学第8章细胞信号传导

息系统的进化。
单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。 多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除 了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传 导，以协调不同细胞的行为，如：①调节代谢， 通过对代谢相关酶活性的调节，控制细胞的物质 和能量代谢；②实现细胞功能，如肌肉的收缩和 舒张，腺体分泌物的释放； ③调节细胞周期，使 DNA复制相关的基因表达，细胞进入分裂和增殖 阶段； ④控制细胞分化，使基因有选择性地表达， 细胞不可逆地分化为有特定功能的成熟细胞； ⑤ 影响细胞的存活。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用



（四）配体与受体（Ligand & Receptor） 1、配体（Ligand）：在细胞通讯中，由信号传导 细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发 靶细胞的应答，此时的信号分子被称为配体 (ligand)，接收信息的分子称为受体。 2、受体（Receptor）：广义的受体指任何能够同 激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合 并能引起细胞功能变化的生物大分子。狭义的受 体指能够识别和选择性结合配体（signal molecule） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导 （Signal Transduction）作用将细胞外信号转换为 细胞内的物理和化学信号，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
生命与非生命物质最显著的区别在于生命
是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生
物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部
环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息 物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维 持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不 同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信
在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜表 面或细胞内与信号分子结合的蛋白质，多为糖 蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配体结 合的区域和产生效应的区域；当受体与配体结 合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程， 最终表现为生物学效应。受体与配体间的作用 具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③ 高度的亲和力。

第八章-细胞信号转导

第八章-细胞信号转导

• 化学信号根据其溶解性分为: 亲脂性信号分子：分子小、疏水性强、可透膜与胞内受体结合。
如甾类激素、甲状腺素… 亲水性信号分子：分子较大、亲水性强、不能透膜、只能与胞 外受体结合。如神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数 激素… 气体性信号分子(NO)：可以透膜直接激活效应酶。
• 化学信号根据作用方式分为： 内分泌信号、旁分泌信号、突触信号、接触依赖性信号 P220
接触性依赖的通讯
细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。这种通讯方式 在胚胎发育过程中对组织内相邻细胞的分化具有重要作用。（胚胎诱导）
P218
细胞通讯方式
通过胞外信号介导的细胞通讯步骤




①信号分子的产生; ②运送信号分子至靶细胞; ③信号分子与靶细胞受体特异性结合,并激活 受体; 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。
G-蛋白耦联的受体（G-protein-linked receptor）
酶连受体（enzyme-linked receptor） 受体的两个功能区域：配体结合区（结合特异性）
效应区（效应特异性）
P221
亲水性信号
胞 外 受 体
亲脂性信号
胞 内 受 体
胞外受体和胞内受体
三种类型的细胞表面受体
NO合酶 (NOS)
L-Arg+NADPH
NO+L-瓜氨酸
• NO没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的多少 直接与NO的合成有关。
P229
Guanylate cyclase
内源性 NO 由 NOS 催化合成后，扩散到邻近细胞，与鸟苷酸环化酶活 性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增加和cGMP 合成增 强。 cGMP作为第二信使介导蛋白质的磷酸化，引起生理生化反应。

细胞生物学第八章细胞信号转导

细胞生物学第八章细胞信号转导

信号蛋白：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分。 信使蛋白：携带信息从一部分传递到另一部分。 接头蛋白：起连接信号蛋白的作用。 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成，介导产生级联反 应。 传感蛋白：负责信号不同形式的转换。 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径。 整合蛋白：从 2 条或多条信号途径接受信号，并在向下传递之前进 行整合。

2、受体

受体：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，绝大多数都是蛋白质且多为但蛋白，少数受体是糖脂，有的受 体是糖蛋白和糖脂组成的复合物。 （1）根据靶细胞上受体存在的部位，可将手提取分为 细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要是别和结合小 的脂溶性信号分子。





c、间隙连接通透性的调节：
意义：间隙连接对小分子的通透能力具有底物选择性。因此通过掌握调节间 隙连接通透性的途径有助于对信号分子的传递调控。 特性： 1、电荷选择性： 间隙连接的通透能力与底物所带电荷有关。
2 、组织特异性： 由不同连接蛋白所构成的连接子，在导电率、通透性 和可调控方面是不同的。由不同连接蛋白组成的异聚体连接子一般具有通透 功能，但在有些情况下却没有通透功能。如：Cx43与Cx40连接蛋白形成间隙 连接时，连接子没有通透功能。
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 信号转导系统： 1、不同形式的胞外的信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别。 2、胞外信息通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生 细胞内第二信使或活化的信号蛋白。 3、信号放大：信号传递至胞内效应器蛋白，引发细胞内信号放大 的级联反应，使信号逐级放大。 4、启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。

信号转导2

信号转导2

植物中的环核苷酸信号系统
目前在某些植物中测定到cAMP的存在 cGMP参与了受体（光敏色素）、G蛋白之后 的下游信号转导过程
三、胞内信使IP3与DG
IP3 ：1，4，5－三磷酸肌醇 DG：二酰基甘油 PIP2：4，5－二磷酸磷脂酰肌醇 PLC：磷脂酶C
4，5－二磷酸磷脂酰肌醇
磷脂酶C
二酰基甘油 三磷酸肌醇
3、几乎所有的蛋白激酶都可进行Fra bibliotek身磷酸化作用；
4、已知的蛋白激酶在结构上有很大相似性， 可能有共同的原始祖先基因。
蛋白激酶是一个非常大的家族
发现500余种，估计人类多达2000个蛋白激酶基因
根据底物蛋白质被磷酸化的氨基酸残基种类分：
Ser/Thr型 、Tyr型
（四）蛋白磷酸酶 1、Ser/Thr型 2、Tyr型 3、双重底物特异性
CaM的活化态
（Ca2+n CaM）m E﹡
有活性的全酶
通过活化依赖Ca2+.CaM的蛋白激酶，
磷酸化许多靶酶，间接影响其活性， 如磷酸化酶，糖原合成酶，这种方式 在钙信号传递中起重要作用。
第五节
具有酶活性的细胞表面受体与细胞信号转导
哪些受体？ 具有受体功能的酪氨酸蛋白激酶（RPTK） (receptor protein tyrosine kinase) 具有受体结构的酪氨酸蛋白磷酸酶（RPTP） 具有受体结构的Ser和Thr蛋白激酶
可逆磷酸化的在信号转导研究中的意义
1）胞内介导胞外信号时具有专一应答的特点
2）可以控制细胞内已存在酶的“活性酶量”
3）对外界信号有联级放大作用。
4）几乎涉及所有的生理过程 5）维持时间较长
细胞信号转导途径的相互作用
细胞信号转导途径的多样性

《信号转导》PPT课件 (2)

28
么么么么方面
❖ Sds绝对是假的
(1). 受体酪氨酸蛋白激酶途径
EGF、PDGF等生长因子
结合生长因子后，受体TPK 二 聚化 导致自身磷酸化
TPK激活
PLC
催化底物蛋白的酪 氨酸磷酸化
PKC/MAPK
（与细胞增殖肥大、 肿瘤的发生有关）
靶蛋白磷酸化激活
30
(2).非受体酪氨酸蛋白激酶信号转导途径
是一种神经肌肉间传递功能障碍的自身免疫
（ 病，主要特征为受累横纹肌稍行活动后即迅速 二 疲乏无力，经休息后肌力有程度不同的恢复。
47
（二）.自身免疫性受体病
定义：
因体内产生针对自身受体的抗体而引起的疾病。 抗受体的抗体有两类：
阻断型：它与受体结合后，可阻断受体与配体的结合，从而
阻断受体的信号转导通路和效应，导致靶细胞功能下降。
刺激型：它与受体结合后，可模拟信号分子或配体的作用，
激活特定的信号转导通路使靶细胞功能亢进。
48
1.重症肌无力
38
信号转导异常的原因
1.基因突变： 信号转导蛋白数量改变 信号转导蛋白功能改变
2.免疫功能异常 机体免疫功能紊乱导致抗信号转导蛋白的抗体干 扰正常的信号转导过程
3.继发性异常：内环境紊乱 pH、离子浓度、细胞内某些成分（如ATP）明显 变化
39
信号转导异常的发生环节
1.配体异常： 过少或过多 可影响其受体及受体后信号转导通路中蛋白数量
17
G 蛋白偶联受体的结构（400-600个氨基酸残基组成的多肽） G-protein-coupled receptors (GPCR)
与配体结合
Extracellular
-NH2

细胞生物学第八章

号分子影响其它细胞。
3.细胞间形成间隙连接，使细胞质相互沟通—动物
细胞间隙连接、植物细胞胞间连丝通过交换小分
子实现代谢偶联或电偶联的通讯方式。
细胞分泌化学信号的作用方式
（1）内分泌（endocrine）
内分泌腺 激素 血液循环 靶器官（靶细胞）
（2）旁分泌（paracrine） 信号细胞 局部化学介质 细胞外液 临近靶细胞
白磷酸化，通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节 蛋白质的活性。
细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
蛋白激酶 蛋白磷酸酯酶
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转到系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体介导的信号途径由下列4个步骤组成： 1. 信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别； 特异性是识别反应的主要特征，这源于信号分子与互补受 体上的结合位点相适应。 2. 胞外信号（第一信使）通过适当的分子开关机制实现信号 的跨膜转导，产生胞内第二信使或活化的信号蛋白； 绝大多数被激活的细胞表面受体是通过小分子第二信使和 细胞内信号蛋白网络传播信号的。
胞内信号分子
靶蛋白
新陈代谢酶 基因调控蛋白 细胞支架蛋白
从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信 号蛋白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个 号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括如下各类蛋 白质： ① 转承蛋白：负责简单地将信息传给信号链的下一个组分； ② 信使蛋白：携带信号从一部分传递到另一部分； ③ 接头蛋白：连接信号蛋白； ④ 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成介导产生 信号级联反应； ⑤ 传感蛋白：负责信号不同形式的转换； ⑥ 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径； ⑦ 整合蛋白：从2条信号途径接收信号，并在向下传递之前进 行整合； ⑧ 潜在基因调控蛋白：这类蛋白在细胞表面被活化受体激活， 然后迁移到细胞核刺激基因转录。

信号转导教学课件ppt


信号转导与疾病
许多疾病的发生与信号转导异常有关，如肿瘤、自身免疫 性疾病、神经退行性疾病等。
针对信号转导途径的治疗策略已成为许多药物研发的重要 方向，包括抑制剂、激动剂、拮抗剂等。
02
信号转导基本元件
细胞膜受体
定义
01
细胞膜受体是指能够接受外界信号分子，并将其转化为细胞内
信号分子的跨膜蛋白。
种类
肿瘤细胞信号转导与血管生成和侵袭
1 2
肿瘤细胞血管生成与信号转导
详细阐述肿瘤细胞通过哪些信号转导通路促进 血管生成以及血管生成的信号转导机制。
肿瘤细胞侵袭与信号转导
介绍与肿瘤细胞侵袭相关的信号转导通路，如 基质金属蛋白酶（MMPs）及其抑制剂等。
3
肿瘤细胞的转移与信号转导
阐述肿瘤细胞转移过程中涉及的信号转导通路 及机制，包括转移前后的变化及转移过程中的 关键分子作用。
PLC通路的生物学功 能
PLC通路主要参与调节细胞增殖、分 化、凋亡等生物学过程，并在多种疾 病中发挥重要作用。
要点三
PLC通路与其他信号 通路的交叉互动
PLC通路与其他信号通路如MAPK、 PI3K等存在交叉互动，共同调节细胞 生理功能。
04
信号转导与免疫
固有免疫
01
固有免疫应答
是生物体在长期进化过程中形成的、对多种病原体具有防御作用的天
02
细胞膜受体可分为离子通道型受体、G蛋白偶联型受体和酶偶
联型受体等。
功能
03
细胞膜受体在感知外部环境刺激、调节细胞反应和通讯方面起
着重要作用。
G蛋白
定义
G蛋白是指与细胞膜受体结合并被激活的一类蛋 白，其在信号转导中起着关键作用。

信号转导2

White boxes: specific examples Ligand Receptors Intracellular mediators Nuclear events
Nature 411: 759 (2001)
Cell Signaling
一、General Principles of Cell Signaling 二、Signaling Mediated by Intracellular Receptors 三、Signaling Mediated by Cell-Surface Receptors
Sos: Son of sevenless
GRB2: Growth factor receptor-bound protein
Scanning electron micrograph of a compound eye of Drosophila
800 identical units called ommatidia
CRE –binding protein
cAMP response element
Ca2+-依赖性蛋白激酶途径
• 1947年，Ca2+注射骨骼肌，引起肌细胞 收缩 • 特点
– 细胞质Ca2+浓度能在瞬间改变，10-7mol/L – 能紧密结合于蛋白质分子 – Ca2+结合蛋白质有高度选择性
– 接头蛋白(adapter protein)：如GRB2，它本 身无信号作用，连接活化的RTK与其他信号 蛋白。 – 参与信号传递的酶蛋白：如GAP、PI3K、 PLC-γ、Src蛋白等。
SH2和SH3结构域
• Src蛋白：src基因表达的膜蛋白，有TK 活性。
– v-src：Rous肉瘤病毒(sarcoma virus)携带的 癌基因。 – Src蛋白是RTK的靶蛋白，它有3个重要的结 构域
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Ras失活 :GTP酶活化蛋白 （GAP）的参与. 激酶失活:特异磷酸酶去除 磷酸基团.
几种主要的受体酪氨酸激酶(RTKs)
EGF受体几个不同的信号传递途径
1. 受体的激活
配体（如生长因子）→受体→受体二聚化→激活RTK→ 受体的自磷酸化→信号蛋白
配体结 合位点
பைடு நூலகம்
信号蛋白特点
信号蛋白有两类：
（1）接头蛋白（adaptor protein ，如生长因子受体结合蛋白－2， GRB-2） （2）信号传递相关酶 信号蛋白被识别的结构域 （1）SH2结构域（Src Homology 2 结构域）：约100个氨基 酸组成，介导信号分子与富含酪氨酸的蛋白分子结合。 （2）SH3结构域（Src Homology 3 结构域）：约50~100个 氨基酸组成，介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子结合。
蛋白激酶C（ PKC ）激活基因转录的两条途径
激活蛋白激酶的级 联反应使基因调控 蛋白活化。
抑制蛋白磷酸化而 使基因调控蛋白摆 脱抑制而活化。
信号的终止
DAG信号的解除
◆被DAG磷酸激酶磷酸化为磷脂酸
5-磷酸酶 ◆被DAG酯酶水解成单酰基甘油
IP3作用的终止
用于
◆通过去磷酸化形成IP2，或被磷酸化形成IP4
一、 cAMP信号通路
胞外信号分子与相应受体结合，调节腺苷酸环 化酶(AC)活性，通过产生第二信使cAMP，将胞外信 号转换为胞内信号，引起细胞反应。
二、双信号通路（磷脂酰肌醇信号通路）
胞外信号分子与相应受体结合，激活质膜上的磷 脂酶C（PLC），使质膜上PIP2水解成IP3和DAG两个第 二信使，胞外信号转换为胞内信号,引起细胞反应。
Ras蛋白的活性调节
Ras蛋白的活性受鸟 苷交换因子(GEF)和 GTP酶激活蛋白 (GAP)的控制。 GEF激活Ras,而 GAP则抑制Ras的 活性
3.信号的级联放大传递 Ras→Raf （ MAPKKK ） → MAPKK→MAPK （ 有 丝分裂原活化蛋白激 酶）→进入细胞核→ 其他激酶或转录因子 磷酸化→激活靶基因 →基因表达
受体的激活
受体的激活
Ras 蛋白的激活
Ras 蛋白的激活
信号的级联放大传递
信号的级联放大传递
信号的级联放大传递
第四节 细胞信号转导的基本特征
一、胞内信号传递的级联反应 放大
信号分子受体
G蛋白 酶I 酶II 酶III 靶蛋白 细胞反应
放大 激酶 磷酸化酶I 磷酸化酶II 靶蛋白 细胞反应
信号传递级联反应(signaling cascade)
在信号诱导下同 GTP结合的蛋白质
放大
可将蛋白质磷酸 化的激酶
丝氨酸/苏氨酸激酶 酪氨酸激酶
一个哺乳动物细胞：约含有100余种蛋白质激酶，人类基因 组中有1％的基因为蛋白质激酶编码!
放大
信号的放大
二、细胞信号转导受精确的调节 受体数量 受体敏感度 激酶的磷酸化与去磷酸化 与GDP或GTP结合的可逆变化 Ca2+的释放与回收 第二信使的合成与降解
2.Ras 蛋白（质膜内侧单体 GTP结合蛋白 ）的激活
活化RTK→接头蛋白（如Grb2）→GEF（如Sos）→Ras（分子开关 ）
二体型信号分子 胞外区 失活的 Ras蛋白
P
激活的Ras蛋白
质膜
P GDP P P P GTP GDP GTP
细胞质溶质
激活的 Tyr激酶
信号传送方向
P
细胞增殖
接头蛋 白 Ras激活蛋 白（鸟苷酸 交换因子 GEF）
Ras激活蛋白
Ras蛋白 蛋白质激酶 (磷酸化 I, II, III 级联反应)
A激酶
CAM激酶
C激酶
基因调节蛋白
靶蛋白
Ca2+信号解除 （不能被合成，也不能被分解）
Ca2+ Ca2+-CaM复合物 激活Ca2+-ATP酶 （质膜、内质网膜的钙泵） Ca2+
Ca2+信号解除（既不能被合成，也不能被分解）
抽进内质网
抽出细胞
第三节 酶联受体信号转导系统
受体酪氨酸激酶信号通道 ( RTKs-Ras途径) 1. 受体的激活 2.Ras 蛋白的激活 3.信号的级联放大传递 4.信号终止
通过受体-配体内吞解除信号作用
肾上腺素受体快速钝化（磷酸化）
三、信号通路具有收敛性和发散性
四 、 细 胞 信 号 转 导 是 复 杂 的 信 号 网 络 系 统
激素
生长因子
G蛋白关联的受体蛋白
酪氨酸激酶性受体
G-蛋白 腺苷酸环化酶 IP3 Ca2+ cAMP 钙调蛋白
磷脂酶C
衔接蛋白
二脂酰甘油
二、双信号通路
信号转导通路
信号转换 胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→ 磷脂酶C(PLC) IP3 胞内Ca2+浓度升高 肌钙蛋白 (骨骼肌) 肌肉收缩
Ca2+-CaM复合物
DAG
第二信使
激活PKC 第二信使的效应物 靶蛋白磷酸化
靶酶变构激活
穿核孔转运
调节细胞生理活动
细胞代谢 特定基因（分裂、生长）转录
神经递质分泌、再合 成，分子记忆物质 蛋白质交联 释放NO
钙依赖性磷酸二酯酶 水解cGMP
Ca2+-ATP酶
NAD激酶
Ca2+泵
钙依赖性蛋白磷酸酶 各种蛋白的去磷酸化
合成NADP 转谷氨酰胺酶 NO合酶
NO合酶的作用机制
Ca2+
促进 Ca2+-钙调蛋白 激活 NOS 复合物
CaM-PKⅡ(分子记忆物质)
（细胞核内途径）
cAMP
PKA
穿核孔转运
PKA的催化 亚基
磷酸化基因调控蛋白
基因转录
激活的转录因子
蛋白质合成
信号终止
依赖于cAMP信号的减少
● Gs通过与GSα结合的GTP被水解成GDP而自我失活； ●通过环腺苷磷酸二酯酶将cAMP降解,形成5'-AMP；
●通过抑制型的信号作用于Ri, 然后通过Giα起作用。
细胞生物学教程 (cell biology )
第八章 细胞信号转导
第一节 细胞通讯 第二节 G蛋白偶联受体介导的信号转导系统 第三节 酶联受体介导的信号转导系统
第四节 细胞信号转导的基本特征
第二节 G-蛋白偶联受体介导的信号转导系统
信号分子——受体——G蛋白（分子开关）——效应物— —第二信使——靶蛋白（酶或离子通道）——细胞应答
穿核孔转运
靶酶
基因调控蛋白
生物学效应
基因转录
快速应答途径（细胞质内途径）
cAMP PKA
激活靶酶 磷酸化级联反应生物学效应
无活性的PKA
激活的磷酸化酶 激酶 无活性的磷酸化酶 激酶 激活的糖 原磷酸化 酶
无活性的糖原 磷酸化酶
糖原
1-磷酸葡萄糖 糖酵解
骨骼肌细胞中cAMP刺激糖原降解
缓慢应答途径
信号的终止
双信号通路
钙调蛋白（CaM）的结构
靶蛋白
哑铃形，可结合4个Ca2+
受钙离子-钙调蛋白（ Ca2+-CaM）复合物调节的酶
酶
腺苷酸环化酶
细胞功能
合成cAMP 磷酸化酶
酶
细胞功能
糖原降解
鸟苷酸环化酶
合成cGMP 肌球蛋白轻链激酶
和cAMP 钙调蛋白激酶 (CaM-PKⅡ)
平滑肌收缩运动
G蛋白功能异常
霍乱: 催化Gs的α亚基ADP-核糖基化
使Gs持久活化.
百日咳: 催化Gi的α亚基ADP-核糖基化
使Gi不能活化.
G蛋白功能异常导致霍乱
霍乱毒素A亚基穿过细胞膜 → 催化ADP核糖基不可逆地 结合在Gs的 α 亚基上 → α 亚基丧失GTP酶的活力 → G 蛋白和 AC被持续激活 → cAMP增加，达正常值的100 倍以上 → 引起大量水分和 钠离子进人肠腔，造成剧烈 的腹泻。
一、cAMP信号通路
信号转导通路
信号转换 （效应物） 亲水性信号分子→G蛋白偶联受体→G蛋白→AC→cAMP （第二信使）
为什么肌细胞中肾 上腺素和胰高血糖 素不仅激活了催化 糖原裂解的酶，而 且还促进细胞利用 小分子前体合成葡 萄糖?
信号终止
PKA （第二信使的效应物） 快速应答途径 缓慢应答途径