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第九章细胞信号转导细胞通讯：一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应。
信号传导：是指信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。
信号传导强调信号的产生、分泌与传送。
信号转导：是指信号的识别、转移与转换，包括配体与受体的结合、第二信使的产生及其后的级联反应等。
信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式与结果。
受体：是一类能够结合细胞外特异性信号分子并启动细胞反应的蛋白质。
第二信使：细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。
分子开关：细胞信号传递级联中，具有关闭和开启信号传递功能的分子。
信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。
G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为的受体。
cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体结合，导致细胞内第二信使cAMP水平的变化而引起细胞反应的信号通路。
（磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这种信号通路称为“双信使系统”。
钙调蛋白：真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白。
Ras蛋白：Ras基因的产物，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。
细胞内信号转导途径及其调控细胞内信号转导是细胞在应对各种外界因素和内部环境变化时，将外部信号转化为细胞内的生化信息，并在各种信号分子的协同作用下，使细胞内发生一系列复杂的生理及生化反应的过程。
细胞内信号转导途径包括多条途径，如G蛋白偶联受体（GPCR）、酪氨酸激酶受体（RTK）、酪氨酸/丝氨酸激酶受体（TK）等，涉及信号分子、细胞膜、胞质分子、核分子等多个层面，形成了一个复杂的信号转导网络。
其中，GPCR途径是细胞内信号转导最为重要的一类途径，也是药物研发最为热门的领域之一。
GPCR途径GPCR途径是指通过细胞外信号分子与G蛋白偶联受体相互作用而引起的信号转导，是细胞内信号转导途径中最为复杂和最为重要的一条途径。
GPCR是细胞膜上最大的一类受体，包括rhodopsin、α肾上腺素受体、β肾上腺素受体、组胺受体等，它们能识别大约30%的药物以及多种内源性神经递质，如肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素、多巴胺、乙酰胆碱等。
GPCR途径分为三个主要步骤：配体与GPCR的结合、G蛋白的激活和G蛋白激活的下游效应。
在正常情况下，GPCR处于非激活状态，外界信号分子将与GPCR结合，使其发生构象变化，将此变化通过跨膜区传递至GPCR胞质C-端，激活Gs或Gi蛋白。
Gs蛋白会激活腺苷酸环化酶（AC），使其转换ATP为cAMP，而cAMP则会激活蛋白激酶A（PKA）并进一步诱导下游的钙平衡和糖代谢调节等。
另一方面，Gi蛋白则能抑制AC，使其产生的cAMP减少，从而进一步影响下游的信号传导。
同时，Gq蛋白则会激活磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）酶，使其分解PIP2为次磷脂酸（IP3）和二酰甘油（DAG），进而激活肌醇三磷酸（IP3）受体和蛋白激酶C （PKC）等下游信号分子，从而调节细胞的内分泌和细胞增殖等生理功能。
GPCR途径的调控GPCR途径的高效调控对于维持生命过程的稳定至关重要。
常见的GPCR途径调控机制包括：内因性调节、受体蛋白磷酸化和色素蛋白的复合等。
细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。
这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。
以下是细胞信号转导的简要总结。
一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。
这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。
它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。
受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。
二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。
1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。
这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。
这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。
3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。
MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。
这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。
这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。
三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。
细胞信号转导异常与疾病【简介】细胞通过受体感受胞外信号分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，该过程称为细胞信号转导。
水溶性信号分子及某些脂溶性信号分子不能穿过细胞膜，通过与膜表面受体相结合而激活细胞内信号分子，经信号转导的级联反应将细胞外信号传递至胞浆或核内，调节靶细胞功能，该过程称为跨膜信号转导。
脂溶性信号分子能穿过细胞膜，与位于胞浆或核内的受体相结合并激活之，活化的受体作为转录因子，改变靶基因的转录活性而诱导细胞特定的应答反应。
在病理情况下，细胞信号转导途径中一个或多个环节异常，可导致细胞代谢及功能紊乱或生长发育异常。
近年来，人们已经认识到大多数疾病与细胞外或细胞内的信号转导异常有关。
信号转导治疗的概念进入了现代药物研究的最前沿。
【要求】掌握细胞信号转导的概念、跨膜信号转导的概念，掌握细胞信号转导的主要途径熟悉细胞信号转导障碍与疾病的关系了解细胞信号转导调控与疾病防治措施细胞信号转导系统具有调节细胞增殖、分化、代谢、适应、防御和凋亡等多方面的作用，它们的异常与疾病，如肿瘤、心血管病、糖尿病、某些神经精神性疾病以及多种遗传病的发生发展密切相关。
受体和细胞信号转导分子异常既可以作为疾病的直接原因，引起特定疾病的发生；亦可在疾病的过程中发挥作用，促进疾病的发展。
某些信号转导蛋白的基因突变或多态性虽然并不能导致疾病，但它们在决定疾病的严重程度以及疾病对药物的敏感性方面起重要作用。
细胞信号转导异常可以局限于单一成分（如特定受体）或某一环节，亦可同时或先后累及多个环节甚至多条信号转导途径，造成调节信号转导的网络失衡。
对信号转导系统与疾病关系的研究不仅有助于阐明疾病的发生发展机制，还能为新药设计和发展新的治疗方法提供思路和作用靶点。
第一节细胞信号转导系统概述生物的细胞每时每刻都在接触着来自细胞内或者细胞外的各种各样信号。
细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，这一过程称为细胞信号转导（cell signal transduction）。
细胞信号传导和信号转导途径细胞信号传导是细胞内外信息传递的重要过程，它调控细胞的生长、分化、凋亡等重要生理过程。
信号传导的目的是将外界的信号转导到细胞内，最终调控细胞的活动。
细胞信号传导可以分为离子信号传导和分子信号传导两种途径。
一、离子信号传导离子信号传导是利用离子的浓度差或者电位差来传递信息的一种方式。
常见的离子信号有钠离子、钾离子、钙离子等。
离子信号的传导涉及到通道蛋白、转运蛋白等的活动。
1. 钠离子和钾离子的传导钠离子和钾离子在神经细胞的动作电位过程中起着重要的作用。
在静息状态下，神经细胞的细胞外钠离子浓度高，细胞内钾离子浓度高，通过离子通道的开闭来保持这种浓度差。
当神经细胞接收到信号时，离子通道会发生打开或关闭，导致钠离子和钾离子的流动，从而产生了动作电位。
2. 钙离子的传导钙离子在细胞信号传导中也扮演着重要的角色。
当细胞受到刺激时，细胞膜的钙离子通道会打开，细胞外的钙离子会流入细胞内。
钙离子的浓度变化会引发一系列的信号传导事件，进而调控细胞的功能和代谢活动。
二、分子信号传导分子信号传导是利用分子信号分子间的相互作用来传递信息的一种方式。
细胞表面的受体蛋白会与外界信号分子结合，从而激活一系列的信号传导通路。
1. G蛋白偶联受体信号转导G蛋白偶联受体是细胞表面的一类受体蛋白，通过与G蛋白的相互作用来传递信号。
当外界信号分子结合到受体上时，受体会发生构象变化，启动了G蛋白的活化。
活化的G蛋白能够与细胞内的酶或离子通道相互作用，从而传递信号。
2. 酪氨酸激酶受体信号转导酪氨酸激酶受体是一类有丝分裂相关的受体蛋白，它们在细胞的生长、分化和凋亡等过程中发挥重要作用。
当外界信号分子与受体结合时，受体会发生构象变化，进而激活受体内的酪氨酸激酶活性。
激活的酪氨酸激酶会磷酸化其他蛋白，从而引发一系列信号传导事件。
3. 核内受体信号转导核内受体是一类位于细胞核内的蛋白，它们能够与脱氧核糖核酸（DNA）结合，直接影响基因的转录和翻译过程。
