3第三章蛋白激酶及信号传导1

干货细胞信号通路图解之MAPK通路【值得珍藏】科研小助手原创，转载请注明来源。

公众号内回复“Cell Signaling Pathway”获取全套信号通路图本文由百度贴吧nosce吧吧主黄杰投稿一、MAPK信号通路：（1）有丝分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)是一族在真核生物中非常保守的丝/苏氨酸蛋白激酶，在许多细胞活动中起作用，如生长增殖，细胞分化，细胞运动或死亡。

MAPK级联信号传导由3 个不同层次的分子所组成。

MAPK被MAPK的激酶( MAPKK)磷酸化后激活，MAPKK被MAPKK的激酶(MAPKKK )磷酸化而激活。

而MAPKKK通过与小GTPase和/或其他蛋白酶相互作用而被激活，从而将MAPK和细胞表面的受体以及胞外的信号联系在一起。

（2）许多参与生长和分化的受体都能够激活MAPK/ERK信号通路，比如说受体酪氨酸激酶(RTK)，整合素，和离子通道。

响应特定信号所涉及到的具体分子会相差很大，但通路的结构是一致的，那就是接头分子(adaptor，如Shc, GRB2, Crk等)将鸟苷酸交换因子(SOS, C3G 等)和受体连接在一起，然后把信号向小GTP 结合蛋白(Ras, Rap1)传递，后者又激活核心的级联反应，这是由一个MAPKKK( Raf) ，一个MAPKK( MEK1/2)和MAPK( Erk)所构成的。

活化的ERK 二聚体能调节胞浆中的目标分子，也可以转移到细胞核中，然后对一系列转录因子进行磷酸化以调节基因表达。

SciRes（3）很多外部的刺激都能够激活G蛋白偶联受体(GPCR)。

在受体活化以后，G 蛋白将GDP 转换成GTP ，然后结合了GTP的α和β/γ亚基从受体脱离开，启动信号向胞内的传导。

与不同亚型的异质三聚体G 蛋白结合的受体可以采取不同的手段激活小G 蛋白/MAPK级联反应，至少有三个不同家族的酪氨酸激酶参与其中。

Src家族激酶响应活化的PI3Kγ，而后者被β/γ亚基激活。

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)。

ecm受体相互作用通路的酶ECM受体相互作用通路的酶引言：细胞外基质（Extracellular Matrix，简称ECM）是细胞外的一种复杂结构，由多种蛋白质和多糖组成。

ECM不仅提供细胞的支持和结构，还参与细胞的信号传导和调节。

ECM与细胞表面的受体之间的相互作用通路在细胞的生理和病理过程中起着重要的调控作用。

本文将重点介绍与ECM受体相互作用通路相关的酶，并深入探讨它们在细胞信号传导中的功能和机制。

1. 矩阵金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases，简称MMPs）MMPs是一类依赖金属离子（如Zn2+）的蛋白水解酶，主要参与ECM的降解和重塑过程。

MMPs可以切割ECM中的胶原蛋白、纤维连接蛋白等结构蛋白，从而调控细胞的迁移、增殖和分化。

MMPs在肿瘤转移、炎症反应和创伤修复等生理和病理过程中发挥重要作用。

2. 磷酸酯酶（Phosphatases）磷酸酯酶是一类能够水解磷酸酯键的酶，参与ECM受体的去磷酸化反应。

磷酸酯酶可以调节ECM受体的活性和信号传导，影响细胞的黏附、迁移和增殖。

典型的磷酸酯酶包括蛋白磷酸酶（Protein Phosphatases）和酪氨酸磷酸酶（Tyrosine Phosphatases）等。

3. 激酶（Kinases）激酶是一类通过磷酸化反应调节ECM受体活性和信号传导的酶。

激酶可以将ATP的γ-磷酸基团转移给ECM受体，从而改变ECM 受体的构象和功能。

激酶在细胞的增殖、分化和凋亡等过程中发挥重要作用。

常见的激酶包括蛋白激酶（Protein Kinases）、酪氨酸激酶（Tyrosine Kinases）和丝氨酸/苏氨酸激酶（Serine/Threonine Kinases）等。

4. 糖基化酶（Glycosyltransferases）糖基化酶是一类负责在ECM受体上附加糖基的酶。

糖基化酶可以调节ECM受体的糖基化模式，影响ECM受体的功能和稳定性。

CAS class 2011-2012Signal TransductionOrganized by Qi XIEInstitute of Genetics and Developmental BiologyChinese Academy of Science第一章绪论--谢旗•细胞信号转导的研究对象和研究意义•细胞信号的主要种类，细胞化学信号分子与信号传递途径的特征•真核生物的蛋白激酶，蛋白磷酸酶，蛋白质可逆磷酸化对信号转的调节方式•G-protein•Hormone Signal第二章MicroRNA介导的信号--郭惠珊MicroRNA及其它小分子量RNA如何调节植物生长素及其它植物生理形状第三章MAPK信号--许折恒以神经退行性疾病为例讲述细胞凋亡的主要信号转导途径之一MAPK，MAPKK，MAPKKK在信号传递途径中起了关键的作用。

第四章囊泡运输(vesicle trafficking)--李巍细胞内蛋白质在内质网合成后，主要通过囊泡运送到细胞内各细胞器或分泌到胞外，因而囊泡运输是细胞器生物合成的基础，也是细胞生物学的基本内容之一。

细胞内的囊泡运输途径是一个复杂的生物学过程,数百种蛋白质和调节因子，形成一个相互作用的网络.第五章程序性细胞死亡--杨崇林细胞的程序性死亡（PCD）在有机体的正常生长发育和防御性反应中起着很重要的作用。

主要是以线虫及哺乳动物为模型，讲述程序性死亡信号传递途径及调节。

第六章昆虫与植物信号--李传友植物对昆虫抗性反应的生化及分子基础。

主要包括多肽信号分子系统素(Systemin)和植物激素茉莉酸(Jasmonic acid，JA)的生物合成、信号传导及其对植物抗性反应的调控机制。

第七章病源信号及反应--唐定中植物与病原菌的相互作用通常可划分为亲和反应(植物感病)和不亲和反应(植物抗病)两种类型。

植物抗病的一种标志性反应－过敏反应(Hypersensitive Responses，HR)，是一种类型Salicylic Acid (SA)诱导的信号通路，SA 信号通路，脂类信号转导与植物细胞死亡具有机制上的联系。

花粉管的形成与发育及相关信号传导机制研究花粉管是一种特殊的细胞结构，是在花粉萌发的过程中形成的。

它是花粉和雌蕊之间的重要通道，是实现植物有性生殖的前提条件之一。

在花粉萌发的过程中，花粉管的形成和发育是一个复杂的过程，并涉及到许多信号传导通路。

本文将对花粉管的形成与发育及其相关信号传导机制进行探讨。

一、花粉管的形成与发育花粉管的形成和发育可以分为四个阶段：花粉萌发、花粉管萌发、花粉管生长和细胞壁沉积。

其中最关键的是花粉管萌发。

在花粉萌发的过程中，花粉吸收营养，膨胀增大，逐渐形成花粉管细胞。

在花粉管细胞膜的不断生长和向外突起的情况下，细胞质通过细胞质流和胞吐作用向前逐步推进，同时伴随着细胞壁的沉积，最终形成完整的花粉管结构。

花粉管的生长速度很快，可以达到每小时数十微米。

这一速度远远超过了植物细胞的一般生长速度，也表明了花粉管生长中存在一些特殊的机制和调控信号。

二、花粉管生长所涉及的信号传导机制花粉管的萌发和生长是一个非常复杂的过程，其间涉及到许多信号传导通路。

下面将从三个方面来介绍这些信号传导机制。

1.钙信号通路钙离子在植物细胞生长过程中起着重要的作用。

钙离子水平的变化对植物细胞的生长和发育有着明显的影响，也是花粉管发育过程中使用最广泛的信号分子。

花粉管细胞中的钙离子浓度通过离子通道和钙离子泵等调节机制得以维持，从而保证了细胞的正常生长和发育。

钙离子通过作用于钙依赖性蛋白激酶或钙依赖性蛋白酶等细胞内酶类，引发了许多细胞内反应，从而调节了花粉管的生长和发育。

例如，钙离子可以与CaM等钙调蛋白结合，激活蛋白激酶或蛋白酶的活性，从而影响细胞骨架的组装和细胞膜的生长。

此外，钙离子还可以调节碳水化合物代谢和细胞壁合成等细胞内生物化学反应过程。

2.蛋白激酶和激酶级联反应蛋白激酶和激酶级联反应在花粉管的生长过程中也发挥着非常重要的作用。

这些酶可以通过磷酸化和去磷酸化等机制，调节花粉管细胞中一些特定的蛋白质和信号分子的活性，从而影响花粉管的生长和衰老。

细胞间信息传递知识点总结一、细胞间连接的类型细胞间连接是细胞之间进行物质交换和信息传递的桥梁，主要包括细胞间连接、细胞外基质连接和细胞与环境的连接。

1.细胞间连接细胞间连接是指细胞与相邻细胞之间直接连通的结构，主要包括紧密连接、通孔连接和黏附连接。

（1）紧密连接：紧密连接主要存在于上皮细胞和内皮细胞间，通过紧密连接带来的细胞膜之间的紧密接触，使细胞之间无缝隙连接，防止物质通过间隙进入组织内部。

（2）通孔连接：通孔连接是通过植入细胞膜中的通孔蛋白形成的，可以实现细胞之间的直接物质交换和信息传递。

（3）黏附连接：黏附连接是由黏附蛋白产生黏附连接，主要存在于心肌细胞和其他细胞之间，通过黏附连接实现细胞之间的稳定连接和物质的交换。

2.细胞外基质连接细胞外基质连接是由细胞外基质蛋白形成的，在细胞之间形成一种支撑和连接作用，主要包括胶原蛋白、纤维连接蛋白、弹性蛋白等。

3.细胞与环境的连接细胞与环境的连接是通过细胞外基质和细胞表面受体实现的，主要参与细胞的粘附、迁移、分化等过程。

二、化学信号传导的基本机制细胞间的信息传递主要通过化学信号传导来完成，包括内分泌、神经递质、细胞因子等多种信号物质的介导。

1.内分泌内分泌是指一些细胞合成的激素类物质，通过血液循环传递到远离的部位，影响相应的靶器官。

内分泌物质主要由内分泌腺分泌，包括甲状腺素、胰岛素、肾上腺素等。

2.神经递质神经递质是神经系统中用来传递信号的化学物质，主要由神经元合成，并存储在突触前端。

神经递质主要包括多巴胺、肾上腺素、乙酰胆碱等。

3.细胞因子细胞因子是一类细胞内信息传递的重要分子，可以通过自分泌和相互刺激的方式活化细胞内信号通路。

细胞因子主要包括生长因子、趋化因子、细胞凋亡因子等。

三、细胞表面受体细胞表面受体是细胞膜上的蛋白质，具有特异性的结合信号物质的能力，是细胞间信息传递的重要组成部分，主要包括离子通道受体、酪氨酸激酶受体、G蛋白偶联受体等。

1.离子通道受体离子通道受体是多种离子通道在细胞膜上的蛋白质，通过开放或关闭离子通道来影响细胞的电活动，主要包括钾离子通道、钠离子通道、钙离子通道等。

人体及动物生理学课后习题答案第二章和第三章第二章细胞膜动力学和跨膜信号转导1.哪些因素影响可通透细胞膜两侧溶质的流动？①脂溶性越高，扩散通量越大。

②易化扩散：膜两侧的浓度梯度或电势差。

由载体介导的易化扩散：载体的数量，载体越多，运输量越大；竞争性抑制物质，抑制物质越少，运输量越大。

③原发性主动转运：能量的供应，离子泵的多少。

④继发性主动转运：离子浓度的梯度，转运①单纯扩散：膜两侧物质的浓度梯度和物质的脂溶性。

浓度梯度越大蛋白的数量。

⑤胞膜窖胞吮和受体介导式胞吞：受体的数量，ATP的供应。

⑥胞吐：钙浓度的变化。

2.离子跨膜扩散有哪些主要方式？①易化扩散：有高浓度或高电势一侧向低浓度或低电势一侧转运，不需要能量，需要通道蛋白介导。

如：钾离子通道、钠离子通道等。

②原发性主动转运：由低浓度或低电势一侧向高浓度或高电势一侧转运，需要能量的供应，需要转运蛋白的介导。

如：钠钾泵。

③继发性主动转运：离子顺浓度梯度形成的能量供其他物质的跨膜转运。

需要转运蛋白参与。

3.阐述易化扩散和主动转运的特点。

①易化扩散：顺浓度梯度或电位梯度，转运过程中需要转运蛋白的介导，通过蛋白的构象或构型改变，实现物质的转运，不需要消耗能量，属于被动转运过程。

由载体介导的易化扩散：特异性、饱和现象和竞争性抑制。

由通道介导的易化扩散：速度快。

②主动转运：逆浓度梯度或电位梯度，由转运蛋白介导，需要消耗能量。

原发性主动转运：由ATP直接提供能量，通过蛋白质的构象或构型改变实现物质的转运。

如：NA-K泵。

继发性主动转运：由离子顺浓度或电位梯度产生的能量供其他物质逆浓度的转运，间接地消耗ATP。

如：NA-葡萄糖。

4.原发性主动转运和继发性主动转运有何区别？试举例说明。

前者直接使用ATP的能量，后者间接使用ATP。

①原发性主动转运：NA-K泵。

过程：NA-K泵与一个ATP结合后，暴露出NA-K泵上细胞膜内侧的3个钠离子高亲结合位点；NA-K泵水解ATP，留下具有高能键的磷酸基团，将水解后的ADP游离到细胞内液；高能磷酸键释放的能量，改变了载体蛋白的构型。

磷酸化信号通路的分子机制研究磷酸化信号通路已经成为细胞生物学研究的热点之一。

其在细胞生长、增殖以及分化等方面起着重要的作用。

磷酸化信号通路是由多个信号分子调节的复杂系统。

在该系统中，蛋白激酶是重要的调节因子，能够在细胞内进行磷酸化反应，从而影响细胞内的信号传导。

本文将从分子机制的角度对磷酸化信号通路进行探讨。

一、磷酸化信号通路的概述磷酸化信号通路是由多个蛋白质激酶和底物蛋白质组成的复杂系统。

它的功能是通过磷酸化底物蛋白质来转导细胞内的信息，并影响细胞内的代谢、增殖和分化等生理过程。

在磷酸化信号通路中，蛋白质激酶可以通过磷酸化底物蛋白质的不同位点来调节其功能和互作方式。

在磷酸化信号通路中，最重要的底物蛋白质是转录因子。

转录因子能够调节基因的转录，从而影响细胞内的代谢和功能。

磷酸化信号通路通过调节转录因子的磷酸化状态，进而影响基因的表达。

二、磷酸化信号通路的分子机制1. MAPK/Erk信号通路MAPK/Erk信号通路是磷酸化信号通路的一个典型代表。

它主要是由三个蛋白质激酶组成的：MEK、Erk和Raf。

该信号通路通过磷酸化MEK和Erk激活下游转录因子，从而调节基因的转录和表达。

2. PI3K/Akt信号通路PI3K/Akt信号通路也是磷酸化信号通路的一个重要组成部分。

它主要通过PI3K磷酸化Akt，从而调节下游的转录因子和细胞内的代谢过程。

Akt激酶能够影响乙酰辅酶A合成酶（ACC）的磷酸化状态，从而影响脂肪酸合成。

此外，Akt还能够调节细胞的凋亡和存活。

3. JNK信号通路JNK信号通路主要是由MKK7和JNK两个蛋白质激酶组成。

JNK激酶能够影响转录因子的磷酸化和核定位，从而调节细胞的生长和增殖等生物过程。

4. AMPK信号通路AMPK信号通路的主要作用是通过磷酸化ATP合酶和乳酸酸化酶来调节能量代谢。

AMPK能够通过磷酸化下游转录因子和细胞内的代谢途径来影响细胞的代谢和生存。

三、磷酸化信号通路的重要性磷酸化信号通路在细胞内的作用非常重要。