細(xì)胞生物學(xué)總結(jié)(復(fù)習(xí)重點)——8.細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

4、細(xì)胞通訊：一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。對于多細(xì)胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)細(xì)胞的功能，控制細(xì)胞的生長、分裂、分化和凋亡是必須的。包括分泌化學(xué)信號（內(nèi)、旁、自、化學(xué)突觸）、細(xì)胞間接觸、和相鄰細(xì)胞間間隙連接。 5、細(xì)胞識別：細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子（配體）選擇性地相互作用，進而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。20、信號分子：生物體內(nèi)的某些化學(xué)分子，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子、氣體分子等，在細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)傳遞信息，特稱為信號分子。21、信號通路：細(xì)胞接受外界信號，通過一整套的特定機制，將胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)，這種反應(yīng)系列稱為細(xì)胞信號通路。22、受體：一種能夠識別和選擇性地結(jié)合某種配體（信號分子）的大分子，當(dāng)與配體結(jié)合后，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用將胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)化學(xué)或物理的信號，以啟動一系列過程，最終表現(xiàn)為生物學(xué)效應(yīng)。兩個區(qū)域：配體結(jié)合區(qū)、效應(yīng)區(qū)。受體主要有三類離子通道型受體、G蛋白偶聯(lián)型受體和酶偶聯(lián)的受體。23、第一信使：一般將胞外信號分子稱為第一信使。 24、第二信使：細(xì)胞表面受體接受胞外信號后最早在胞內(nèi)產(chǎn)生的信號分子。細(xì)胞內(nèi)重要的第二信使有：cAMP、cGMP、DAG、IP3等。第二信使在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用，能夠激活級聯(lián)系統(tǒng)中酶的活性以及非酶蛋白的活性，也控制著細(xì)胞的增殖、分化和生存，并參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。10、IP3信號的終止是通過去磷酸化形成IP2，或被磷酸化形成IP4。DG通過兩種途徑終止其信使作用：一是被DG-激酶磷酸化成為磷脂酸，進入磷脂酰肌醇循環(huán)；二是被DG酯酶 水解成單脂酰甘油。13、分子開關(guān)：在細(xì)胞內(nèi)一系列信號傳遞的級聯(lián)反應(yīng)中，必須有正、負(fù)兩種相輔相成的反饋機制精確調(diào)控，也即對每一步反應(yīng)既要求有激活機制，又必然要求有相應(yīng)的失活機制，使細(xì)胞內(nèi)一系列信號傳遞的級聯(lián)反應(yīng)能在正、負(fù)反饋兩個方面得到精確控制的蛋白質(zhì)分子稱為分子開關(guān)。25、G蛋白：由GTP控制活性的蛋白，當(dāng)與GTP結(jié)合時具有活性，當(dāng)與GDP結(jié)合時沒有活性。既有單體形式（ras蛋白），也有三聚體形式（Gs活Gi抑）。在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起著分子開關(guān)的作用。28、蛋白激酶A：稱為依賴于cAMP的蛋白激酶A，是由四個亞基組成的復(fù)合物，其中兩個是調(diào)節(jié)亞基，兩個是催化亞基；PKA的功能是將ATP上的磷酸基團轉(zhuǎn)移到特定蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸殘基上，使蛋白質(zhì)被磷酸化，被磷酸化的蛋白質(zhì)可以調(diào)節(jié)下游靶蛋白的活性。29、雙信使系統(tǒng)：胞外信號分子與細(xì)胞表面G蛋白偶聯(lián)的受體結(jié)合后，激活質(zhì)膜上的磷脂酶C（PLC），使質(zhì)膜上的二磷酸磷脂酰肌醇分解成三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―G）兩個第二信使，將胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號，兩個第二信使分別激動兩個信號傳遞途徑即IP3Ca+和DGPKC途徑，實現(xiàn)對胞外信號的應(yīng)答，因此將這一信號系統(tǒng)稱為“雙信使系統(tǒng)”。12、酶偶聯(lián)受體通常是指與酶連接的細(xì)胞表面受體又稱催化性受體，目前已知的這類受體都是跨膜蛋白，當(dāng)胞外配體與受體結(jié)合即激活受體胞內(nèi)段的酶活性。至少包括五類即：受體酪氨酸激酶、受體絲氨酯酸/蘇氨酸激酶 、受體酪氨酸磷酸酯酶 、受體鳥苷酸環(huán)化酶和 酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體30、Ras蛋白：是ras基因的產(chǎn)物，由191個氨基酸殘基組成，分布于質(zhì)膜胞質(zhì)側(cè)，結(jié)合GTP時為活化狀態(tài)，結(jié)合GDP時失活狀態(tài)，因此Ras蛋白屬于GTP結(jié)合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子開關(guān)的作用。突變后的Ras蛋白不能水解GTP 1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+濃度低的原因是什么？在正常情況下，細(xì)胞膜對Ca2+是高度不通透的；在質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上有Ca2+泵，能將Ca2+從基質(zhì)中泵出細(xì)胞外或泵進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中；某些細(xì)胞的質(zhì)膜有Na+Ca2+交換泵，能將Na+輸入到細(xì)胞內(nèi)，而將Ca2+從基質(zhì)中泵出；某些細(xì)胞的線粒體膜也能將鈣離子從基質(zhì)中轉(zhuǎn)運到線粒體基質(zhì)。2. 鈣離子的主要作用途徑有哪幾種？通過鈣結(jié)合蛋白完成作用，如肌鈣蛋白C、鈣調(diào)素；通過鈣調(diào)素活化腺苷酸環(huán)化酶及PDE調(diào)節(jié)cAMP水平；作為雙信使系統(tǒng)的傳遞信號；參與其它離子的調(diào)節(jié)。3、簡述細(xì)胞信號分子的類型及特點？細(xì)胞信號分子包括：短肽、蛋白質(zhì)、氣體分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂類的膽固醇衍生物等，其共同特點是：特異性，只能與特定的受體結(jié)合；高效性，幾個分子即可發(fā)生明顯的生物學(xué)效應(yīng)，這一特性有賴于細(xì)胞的信號逐級放大系統(tǒng)；可被滅活，完成信息傳遞后可被降解或修飾而失去活性，保證信息傳遞的完整性和細(xì)胞免于疲勞。4、NO的產(chǎn)生及其細(xì)胞信使作用？答案要點：NO是可溶性的氣體，NO的產(chǎn)生與血管內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞相關(guān)，血管內(nèi)皮細(xì)胞接受乙酰膽堿，引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，激活一氧化氮合成酶，該酶以精氨酸為底物，以NADPH為電子供體，生成NO和胍氨酸。細(xì)胞釋放NO，通過擴散快速透過細(xì)胞膜進入平滑肌細(xì)胞內(nèi)，與胞質(zhì)鳥苷酸環(huán)化酶活性中心的Fe2+結(jié)合，改變酶的構(gòu)象，導(dǎo)致酶活性的增強和cGMP合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+離子濃度，引起血管平滑肌的舒張，血管擴張、血流通暢。NO沒有專門的儲存及釋放調(diào)節(jié)機制，靶細(xì)胞上NO的多少直接與NO的合成有關(guān)。5、簡要說明由G蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號的特點。答案要點：G蛋白偶聯(lián)的受體是細(xì)胞質(zhì)膜上最多，也是最重要的倍轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，具有兩個重要特點：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：G蛋白偶聯(lián)的受體，是細(xì)胞表面由單條多肽鏈經(jīng)7次跨膜形成的受體；G蛋白能與GTP結(jié)合被活化，可進一步激活其效應(yīng)底物；效應(yīng)物：通常是腺苷酸環(huán)化酶，被激活后可提高細(xì)胞內(nèi)環(huán)腺苷酸（cAMP）的濃度，可激活cAMP依賴的蛋白激酶，引發(fā)一系列生物學(xué)效應(yīng)。產(chǎn)生第二信使。配體受體復(fù)合物結(jié)合后，通過與G蛋白的偶聯(lián)，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)，影響細(xì)胞的行為。根據(jù)產(chǎn)生的第二信使的不同，又可分為cAMP信號通路和磷酯酰肌醇信號通路。cAMP信號通路的主要效應(yīng)是激活靶酶和開啟基因表達，這是通過蛋白激酶完成的。該信號途徑涉及的反應(yīng)鏈可表示為：激素G蛋白偶聯(lián)受體G蛋白腺苷酸環(huán)化化酶cAMP cAMP依賴的蛋白激酶A基因調(diào)控蛋白基因轉(zhuǎn)錄。磷酯酰肌醇信號通路的最大特點是胞外信號被膜受體接受后，同時產(chǎn)生兩個胞內(nèi)信使，分別啟動兩個信號傳遞途徑即IP3Ca2+和DGPKC途徑，實現(xiàn)細(xì)胞對外界信號的應(yīng)答，因此，把這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”。6、磷酯酰肌醇信號通路的傳導(dǎo)途徑。答案要點：外界信號分子識別并與膜上的與G蛋白偶聯(lián)的受體結(jié)合活化G蛋白激活磷脂酶C催化存在于細(xì)胞膜上的PIP2水解IP3和DG兩個第二信使IP3可引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，進而通過鈣結(jié)合蛋白的作用引起細(xì)胞對胞外信號的應(yīng)答；DG通過激活PKC，使胞內(nèi)pH值升高，引起對胞外信號的應(yīng)答。7、cAMP信號系統(tǒng)的組成及其信號途徑？答案要點：1、組成：主要包括：Rs和Gs；Ri和Gi；腺苷酸環(huán)化酶；PKA；環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶。2、信號途徑主要有兩種調(diào)節(jié)模型：Gs調(diào)節(jié)模型，當(dāng)激素信號與Rs結(jié)合后，導(dǎo)致Rs構(gòu)象改變，暴露出與Gs結(jié)合的位點，使激素-受體復(fù)合物與Gs結(jié)合，Gs的構(gòu)象發(fā)生改變從而結(jié)合GTP而活化，導(dǎo)致腺苷酸環(huán)化酶活化，將ATP轉(zhuǎn)化為cAMP，而GTP水解導(dǎo)致G蛋白構(gòu)象恢復(fù)，終止了腺苷酸環(huán)化酶的作用。該信號途徑為：激素識別并與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合激活G蛋白活化腺苷酸環(huán)化酶胞內(nèi)的cAMP濃度升高激活PKA基因調(diào)控蛋白基因轉(zhuǎn)錄。Gi調(diào)節(jié)模型，Gi對腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用通過兩個途徑：一是通過亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，直接抑制酶的活性；一是通過和亞基復(fù)合物與游離的Gs的亞基結(jié)合，阻斷Gs的亞基對腺苷酸酶的活化作用。8.RTK- Ras信號通路：配體RTK adaptor GEF(鳥苷酸交換因子)RasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK進入細(xì)胞核其它激酶或基因調(diào)控蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）的磷酸化修鈽。9.信號傳遞中的開關(guān)蛋白：指細(xì)胞內(nèi)信號傳遞時作為分子開關(guān)的蛋白質(zhì)，含有正、負(fù)兩種相輔相成的反饋機制，可分兩類：a.開關(guān)蛋白的活性，由蛋白激酶使之磷酸化而開啟，由蛋白磷酸E使之去磷酸化而關(guān)閉，許多開關(guān)蛋白即為蛋白激酶本身。b.開關(guān)蛋白由GTP結(jié)合蛋白組成，結(jié)合GTP活化，結(jié)合GTP而失活。10、試論述蛋白磷酸化在信號傳遞中的作用。答案要點：蛋白磷酸化是指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的磷酸基團轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過程，其逆轉(zhuǎn)過程是由蛋白磷酸酶催化的，稱為蛋白質(zhì)去磷酸化。蛋白磷酸化通常有兩種方式：一種是在蛋白激酶催化下直接連接上磷酸基團，另一種是被誘導(dǎo)與GTP結(jié)合，這兩種方式都使得信號蛋白結(jié)合上一個或多個磷酸基團，被磷酸化