第二节细胞通讯与信号传递2.ppt

细胞通讯与信号传递 概述： 宏观：生命体是一个完整的复杂的信息处理系统。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；另一方面核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续。 微观：细胞是具有生命活动现象的基本单位，维持多细胞生物体的生命活动，不仅依赖于细胞与环境之间的物质和能量的交换，还依赖于细胞通讯与信号传递，从而以不同的方式协调细胞的分裂、分化、生长、衰老、等生理功能。 细胞间的通讯和信号传递对于多细胞生物体生存是必需的。 细胞通讯的功能 一、细胞通讯 细胞通讯是指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。 三种方式：细胞间隙连接通讯、接触依赖性通讯、分泌化学信号通讯。 1、间隙连接 2、接触依赖性通讯 相邻细胞直接接触，和质膜结合的信号分子与相接触的靶细胞质膜上的受体分子结合，从而影响后者的生命活动。 3、化学通讯 细胞分泌一些化学物质(如激素)至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能。 1、内分泌：内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。特点：①低浓度，②全身性，③长时效。 2、旁分泌：信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞因子(如表皮生长因子)；②气体信号分子(如：NO)。 3、化学突触：神经递质经突触作用于特定的靶细胞。 4、自分泌：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞常见于癌变细胞。 二、细胞识别和信号传递 ? 细胞识别：是指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相互作用，从而导致细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。 ? 信号传递： 指外界信号(如光、电、化学分子)引起细胞表面受体构象改变，改变细胞内信使的浓度，进而引起细胞应答反应的一系列过程。 信号通路：细胞通过一整套特定的机制将界信号转导为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞应答反应的一系列反应过程。 三、细胞信号分子 种类：氨基酸、核苷酸、多肽、蛋白质、气体分子(NO、CO2)以及脂类和胆固醇衍生物等等。 特点：①特异性 ②高效性 ③可被灭活 分类： 1、脂溶性信号分子(如甾类激素和甲状腺素)可直接穿膜进入靶细胞，与胞内细胞质或细胞核受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。（特殊的前列腺素——受体在细胞膜） 2、水溶性信号分子(神经递质、化学递质、大多激素、生长因子)不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转导机制实现信号传递，所以这类信号分子又称为第一信使。其转换方式主要有： ① 激活膜受体的激酶活性； ② 激活配体门通道； ③ 引起第二信使的释放。 三种不同类型的信号分子及其信号传导方式 四、受体 ?定义： 是一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子物质，多为糖蛋白。 功能区域：配体结合区域和产生效应的区域,具有结构特异性和效应特异性。 ? 特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。 ? 分类： 1、细胞内受体与脂溶性信号分子结合， 2、细胞表面受体与水溶性信号分子结合。 细胞外受体和细胞内受体 受体与信号分子结合后的效应： 1、信号相同—受体不同—效应不同，如Ach可引起骨骼肌收缩、降低心肌收缩频率，引起唾腺细胞分泌。（不同细胞） 2、信号相同—受体相同——效应不同（引起细胞产生多种效应） 3、信号不同—受体不同—效应相同，如肾上腺素、胰高血糖素，都能促进肝糖原降解而升高血糖。 （同一细胞） 五、第二信使与分子开关 第二信使学说： 当胞外化学物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，而导致产生胞内第二信使，从而激发一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。 第二信使主要有： cAMP 、cGMP、IP3、DG。Ca 2+通常被称为第三信使。 第二信使的作用：信号转换、信号放大。 分子开关（蛋白开关） 细胞内信号传递作为分子开关的蛋白质可分两类(参阅p128图示) 1、通过磷酸化传递信号： 蛋白激酶—信号蛋白磷酸化—活化—开启； 蛋白磷酸酯酶—信号蛋白去磷酸化—失活—关闭 2、通过结合蛋白传递信号： GTP与信号蛋白结合—活化—开启； GTP水解— GDP与蛋白结合—失活—关闭。 六、信号传递 细胞的信号传递与受体能否与信号分子识别有直接关系，而这些受体在细胞上存在的部位是不同的，因此信号的跨膜传递的方式也不尽相同。 1、细胞内受体介导的信号传递，亲脂性小分子； 2、细胞表面受体介导的信号跨膜传递，亲水性的化学信号分子。 3、细胞表面整联蛋白介导的信号传递，细胞外基质的信号传递及调节细胞的有关生理活动； （一）胞内受体介导的信号传递 ? 细胞内受体的本质：是由激素激活的基因调控蛋白。 ? 细胞内受体活性变化：一般与抑制性蛋白(如Hsp90)结合形成复合物