第八章细胞信号转导

4、细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。

对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。

包括分泌化学信号（内、旁、自、化学突触）、细胞间接触、和相邻细胞间间隙连接。

5、细胞识别：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，进而导致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。

20、信号分子：生物体内的某些化学分子，如激素、神经递质、生长因子、气体分子等，在细胞间和细胞内传递信息，特称为信号分子。

21、信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套的特定机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。

22、受体：一种能够识别和选择性地结合某种配体（信号分子）的大分子，当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转导为胞内化学或物理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。

两个区域：配体结合区、效应区。

受体主要有三类离子通道型受体、G蛋白偶联型受体和酶偶联的受体。

23、第一信使：一般将胞外信号分子称为第一信使。

24、第二信使：细胞表面受体接受胞外信号后最早在胞内产生的信号分子。

细胞内重要的第二信使有：cAMP、cGMP、DAG、IP3等。

第二信使在细胞信号转导中起重要作用，能够激活级联系统中酶的活性以及非酶蛋白的活性，也控制着细胞的增殖、分化和生存，并参与基因转录的调节。

10、IP3信号的终止是通过去磷酸化形成IP2，或被磷酸化形成IP4。

DG通过两种途径终止其信使作用：一是被DG-激酶磷酸化成为磷脂酸，进入磷脂酰肌醇循环；二是被DG酯酶水解成单脂酰甘油。

13、分子开关：在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制精确调控，也即对每一步反应既要求有激活机制，又必然要求有相应的失活机制，使细胞内一系列信号传递的级联反应能在正、负反馈两个方面得到精确控制的蛋白质分子称为分子开关。

细胞信号转导细胞信号转导（cell signal transduction):指的是偶联各种胞外刺激信号与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制。

其分子途径分为三个阶段：1、胞外刺激信号传递(1)环境刺激：(光、温度、水分、重力、伤害、病原菌毒物、矿物质及气体）最重要的环境刺激是光，光是光合作用的能源，光强、光质可作为信号激发受体，引起光形态建成。

（2）胞间信号传递：当环境刺激的作用位点与效应位点处在不同部位时，就必然发生信号的产生和传递。

这些胞间信号（化学信号和物理信号）及某些环境刺激信号就是细胞信号转导过程中的初级信号，即第一信使（first messenger）。

A、化学信号（chemical signals）：指细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起细胞反应的化学物质，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生长活性物质。

胞间化学信号长距离传递的主要途径是韧皮部，并且可以同时向顶和向基传递，传递速度为0.1-1 mm·s-1；其次是木质部集流传递。

B、物理信号（physical signals）：指细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能的物理因子，如：电波、水力学信号等。

胞间物理信号电波长距离传递途径是维管束，短距离传递则通过共质体及质外体。

敏感植物动作电波的传播速度可达200 mm·s-1 。

2、膜上信号转换（1）受体（receptor）：受体：指位于细胞质膜上能与化学信号物质特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。

质膜表面有三种类型受体：a、G蛋白偶联受体(G-protein-linked receptor)b、酶联受体(enzyme -linked receptor)c、离子通道偶联受体(ion-channel-linked receptor)受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步。

（2）G蛋白G蛋白：GTP结合调节蛋白（GTP binding regulatory protein ），膜上信号转换是通过G蛋白偶联的。

一、细胞信号转导概述（一）信号转导的概念在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。

细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。

通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。

（二）信号转导系统的基本组成细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。

信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。

配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。

（三）信号转导的主要途径根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。

依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。

另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。

应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。

（四）信号转导途径间的交互联系细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。

细胞信号传导与转导细胞信号传导与转导是细胞内外信息传递的重要过程，它对维持细胞生命活动、调控细胞功能起着至关重要的作用。

本文将介绍细胞信号传导与转导的基本概念、重要组成及其在细胞生物学中的应用。

一、细胞信号传导的基本概念细胞信号传导是指在细胞内外环境改变时，通过化学、物理或细胞接触等方式传递信息的过程。

细胞信号根据传导距离的不同，可分为近距离信号和远距离信号。

近距离信号主要通过细胞间直接接触、细胞外分泌物等方式传递，而远距离信号则通过激素等在血液中传播到全身各个组织和器官。

信号分子可分为激素、神经递质、细胞因子等，它们通过与细胞表面的受体结合，触发细胞内一系列信号传导及转导的反应。

二、细胞信号传导与转导的重要组成1. 受体分子：受体是细胞接受外界信号的分子，可分为膜受体和胞浆内受体。

膜受体位于细胞膜上，主要通过与外界信号分子结合激活细胞内信号通路。

胞浆内受体则位于细胞质或细胞核内，它们通常与脂溶性信号分子结合，进入细胞质或细胞核后才会激活信号传导。

2. 信号转导分子：信号转导分子是连接受体与效应分子之间的纽带，它们负责将外界信号传导至细胞内部。

常见的信号转导分子包括激酶、磷酸酶、离子通道及细胞骨架等。

3. 信号通路：信号通路是信号传导与转导过程中的重要组成部分，是一系列信号分子之间相互作用的连续反应链。

信号通路可分为激活型和抑制型，通过一系列环节的激活或抑制调控下游效应蛋白的活性。

三、细胞信号传导与转导的应用1. 疾病研究：细胞信号传导与转导异常往往与疾病的发生和发展密切相关。

许多疾病如癌症、糖尿病等都与信号通路的异常活化或失活有关。

因此，深入研究细胞信号传导与转导的机制对于理解疾病的发生机制、预防和治疗具有重要意义。

2. 药物开发：细胞信号传导与转导在药物开发中发挥着重要作用。

通过干扰信号通路中的关键分子，可以实现对某些疾病的治疗。

许多抗癌药物就通过干扰肿瘤细胞的信号传导与转导来实现抗肿瘤效果。

细胞的信号转导信号转导(signal transduction):指在信号传递中,细胞将细胞外的信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程完整的信号传递程序:完整的信号传递程序为合成信号分子;细胞释放信号分子;信号分子向靶细胞转运;信号分子与特异受体结合;转化为细胞内的信号,以完成其生理作用;终止信号分子的作用。

该过程经配体，受体，胞内信使，其中配体是指细胞外的信号分子，或凡能与受体结合并产生效应的物质，分为水溶性配体（N递质、生长因子、肽类激素）和水溶性配体（N递质、生长因子、肽类激素），是细胞外来的信号分子，又称第一信使。

而受体是细胞膜上或细胞内一类特殊的蛋白质，能选择性地和细胞外环境中特定的活性物质结合，从而引起细胞内的一系列效应;分为细胞表面受体胞内受体（胞浆和核内），细胞表面受体又分为离子通道偶联受体，酶偶联受体，G蛋白偶联受体。

其中离子通道偶联受体是由几个亚单位组成的多聚体，亚单位上配体的结合部位，中间围成离子通道，通道的“开”关受细胞外配体的调节。

具有结合位点又是离子通道本身既有信号的特点。

酶偶联受体，或称催化受体、生长因子类受体，既是受体，又是“酶”。

是由一条肽链一次跨膜的糖蛋白组成，具有N端细胞外区有配体结合部，C端细胞质区含特异酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性的特点。

G蛋白偶联受体是N递质、激素、肽类配体的受体，由一条350-400个氨基酸残基组成的多肽链组成，具有高度的同源性和保守性，其作用特点为分布广，转导慢，敏感，灵活，类型多。

胞内信使是指受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称为第二信使。

第二信指第一信使与受体结合后最早产生的可将信号向下游传递的信号分子。

如：cAMP、cGMP、IP3、DAG（二酯酰甘油）、Ca2+等。

第三节、细胞内信使其中环磷酸腺苷（ cAMP ）是最重要的胞内信使。

cAMP是细胞膜的腺苷酸环化酶（AC）在G蛋白激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后的产物，AC的主要功能是催化ATP或cAMP，这一过程不仅需要经G蛋白激活，还需Mg2+、Mn2+的存在，cAMP的主要作用是激活依赖cAMP的蛋白激活酶A（PKA），进而使下游信号蛋白被激活产生生物学效应。

细胞信号转导综述09级临床2班隋德岭0941105217一、细胞信号转导的概念细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。

水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。

传导通路示意图二、信号转导受体[1]（一）膜受体1．环状受体(离子通道型受体)多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。

受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。

引起迅速短暂的效应。

2．蛇型受体7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受体[2] [3]。

G蛋白示意图3．单跨膜α-螺旋受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。

（1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。

与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。

（2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等，。

当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。

（二）胞内受体位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。

包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。

胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区(三)受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性1．受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA 结合蛋白。

受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。

2．G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP 结合的外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。

细胞信号转导过程细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为胞内信号并在细胞内传递的过程称为信号转导细胞信号转导可分为四部分1、环境刺激、胞外信号和胞间信号传递（1）外界环境信号的刺激，如机械刺激、温度、光照、气体、重力、触摸、病原因子、伤害、水分等；（2）体内其他细胞传来的信号，如生长调节剂、多肽、糖、代谢物等。

（3）胞间信号包括物理信号（电信号，水压信号）和化学信号（植物激素等）2、受体收受信号及信号跨膜转换（1）信号受体（receptor）是指位于细胞质膜上能与化学信号物质（配体）特异地结合，并能把胞外信号转化为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。

（2）跨膜信号转换通过细胞表面的受体与配体结合来实现。

G蛋白是在跨膜信号转换中起重要作用的物质之一。

G蛋白参与跨膜信号转换是依赖于自身的活化和非活化状态循环来实现的。

3胞内信号转导如果将胞外各种刺激信号作为细胞信号传导过程中的初级信号或第一信使，那么则可以把由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子称细胞信号传导过程中的次级信号或第二信使，主要有Ca2＋、IP3（三磷酸肌醇）、DAG（二脂酰甘油）、cAMP（环单磷酸腺苷，是否存在于植物体中还没有足够的证据）。

（1）cell受到刺激后，胞质Ca2＋浓度短暂的明显的升高，或在细胞内的梯度分布和区域分布发生变化，胞质中的Ca2＋继而与钙结合蛋白（钙调素CaM或钙依赖型蛋白激酶）结合而起作用。

（2）PIP 2（二磷酸磷脂酰肌醇）是一种分布在质膜内侧的一种磷脂肌醇，在外界刺激下水解成IP3和DAG，IP3是水溶性的，可扩散到胞质溶胶中，然后与内质网膜或液泡膜上的IP3－Ca2＋通道结合，使通道打开。

液泡Ca2＋浓度增加，Ca2＋顺浓度梯度释放，使胞质中Ca2＋浓度增加，引起生理生化反应。

这种由IP3引起的增加胞质Ca2＋浓度的信号转导称为IP3\Ca2＋信号传递途径。

DAG是脂类，仍留在质膜上，与PKC（蛋白激酶C）结合并激活之。

1 细胞信号转导概述A. 细胞信号转导的基本特征 细胞对外界刺激作出适当的反应是细胞生存的前提。

细胞通过细胞信号转导对刺激作出反应。

信号转导途径的步骤。

1.质膜表面受体对刺激的识别。

2.信号跨越质膜。

3.信号在细胞中传递至效应分子产生细胞效应。

4.信号分子失活使细胞反应停止。

细胞信息传递途径细胞对胞外组合信号的程序性反应决定细胞的命运. 细胞对信号的反应不仅取决于其受体的特异性，而且与细胞的固有特征有关。

相同信号可产生不同效应：如Ach可引起骨骼肌收缩、心肌收缩频率降低，唾腺细胞分泌。

不同信号可产生相同效应：如肾上腺素、胰高血糖素，促进肝糖原降解而升高血糖。

相同的信号分子诱导不同的靶细胞产生不同的反应。

这是由于不同的细胞受体可能不同因此在细胞内产生不同的信号，导致产生不同的细胞效应，如A和B。

或者受体相同，但不同细胞具有胞内不同的或特异的传递途径自然导致不同的细胞效应，如B和C。

自分泌接触依赖旁分泌内分泌间隙连接分泌化学信号通讯（内分泌、旁分泌、自分泌、化学突触），接触依赖性通讯和直接联通通讯（间隙连接和胞间连丝）化学突触C. 信号分子及受体信号分子:◆脂溶性激素；◆水溶性激素；◆气体分子。

•成分：短肽、蛋白质、气体分子（如NO）、氨基酸衍生物、核苷酸衍生物脂类胆固醇类等组胺肾上腺素甲状腺素乙酰胆碱IP雌二醇物、脂类、胆固醇类等。

•特点：①特异；②高效。

•第一信使：水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递，称第一信使。

•第二信使：起信号转换和放大的作用，如cAMP、cGMP、IP3、DAG、Ca2+。

受体：能够识别和选择性结合某种配体（信号分子），分子上具有配体结合区域和产生效应的区域。

几乎全为蛋白质且大多为糖蛋白。

受体可分为细胞内受体和细胞表面受体，细胞表面受体主要有三类：离子通道耦联受体（ion channel coupled receptor)、G蛋白耦联受体（G protein coupledreceptor）、酶连受体（enzyme linked receptor）。