細胞膜和細胞信號轉導

1、關于細胞膜與細胞信號轉導第一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié)細胞膜受體膜受體的結構和分類膜受體的特性膜受體的數(shù)量與分布第二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 受體（receptor）作為一種具有特定功能的蛋白質，存在于胞膜上或胞質和胞核內，能接受外界信號并將其轉化為胞內一系列生物化學反應，從而對細胞的結構或功能產生影響。概 述第三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 受體所接受的外界信號（配體）包括神經遞質、激素、生長因子、光子、某些化學物質（如可誘導嗅覺和味覺的化學物質）等。 不同配體與不同受體結合產生不同的生物學效應。不同組織部位，同一類型受體與配體結合能力也

2、不完全相同。 總體而言，受體也有一定的結構和功能規(guī)律。第四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)分布，受體可分為膜受體（membrane receptor）和胞內受體（intracellular receptor）。胞內受體的配體多為，脂溶性小分子甾體類激素，如類固醇激素；此外，甲狀腺素類激素、維生素D等。第五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 多為跨膜糖蛋白，其肽鏈可一次或多次穿膜。 完整膜受體包括三個部分： 識別部（discriminator):胞外域（配體結合區(qū)） 轉換部(transducer):跨膜域（受體與效應部偶聯(lián)區(qū)） 效應部(effector):胞內域（產生效應

3、區(qū)）膜受體的化學成分和結構第六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)細胞信號轉導機制，膜受體可分為：（一）生長因子類受體,其本身亦是酪氨酸蛋白激酶，亦稱酶偶聯(lián)受體；（二）某些神經遞質的受體，一種或幾種離子的離子通道，亦稱離子通道偶聯(lián)受體；（三）G蛋白偶聯(lián)受體，是神經遞質，激素等的受體。膜受體的結構和分類第七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 酪氨酸激酶（tyrosine kinase，trk）：分布：位于胞膜上起受體作用，同時有酪氨酸激酶的作用，也稱受體酪氨酸激酶（receptor trk）；位于胞質中，激活后使底物蛋白酪氨酸殘基磷酸化。配體：胰島素、類胰島素生長因子、血小板

4、生長因子、集落刺激因子和表皮生長因子等。（一）酶偶聯(lián)受體 第八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月酶偶聯(lián)受體第九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月結構：胞外區(qū)為配體結合區(qū)，起受體作用。胞質區(qū)為激酶活性區(qū)，具有酪氨酸激酶活性。配體與配體結合區(qū)結合，受體構象變化，胞質區(qū)的激酶活性區(qū)激活，促使底物磷酸化，從而將胞外信號轉導到細胞內。 第十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 （二）離子通道偶聯(lián)受體自身為離子通道的受體，存在于神經、肌肉等可興奮細胞。配體：神經遞質結構特點：常由幾個亞單位組成，每個亞單位又有4個疏水跨膜區(qū), 羧基和氨基末端均朝向胞外。最早被確認的該型受體是N-乙酰膽

5、堿受體。第十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月乙酰膽堿受體第十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月分布廣泛，類型多樣，包括多種激素受體、神經遞質受體、眼的光激活受體、與嗅覺有關的受體等。配體：神經遞質、激素、外源性刺激、化合物。功能：激活G蛋白（三）G蛋白偶聯(lián)受體第十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）G蛋白偶聯(lián)受體結構特點： 一條次跨膜多肽鏈； 氨基末端朝向膜外，羧基末端朝向胞內； 氨基末端有糖基化位點，胞內第個襻和羧基末端 各有發(fā)生磷酸化的位點，它們與受體活性調控有關。第十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月G-蛋白偶聯(lián)受體第十五張，PPT共五十四頁

6、，創(chuàng)作于2022年6月特異性 與配體通過立體構象互補形成類似鎖-鑰關系。同一化學信號與不同受體結合，引起的生物學效應不同。如腎上腺素與平滑肌細胞膜上受體結合，引起平滑肌收縮，與受體結合，引起平滑肌松弛。飽和性 指受體有限的結合能力。即一個細胞或一定組織內受體數(shù)目有限。 膜受體的特性第十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月高親和力 即與配體的親和力，強大、迅速而且敏感?？赡嫘?非共價鍵結合。配體與受體結合引發(fā)生物效應后，二者解離，受體恢復原來的狀態(tài)，再與配體結合。特定的組織定位 受體在體內的分布，從數(shù)量到種類均有組織特異性。如促腎上腺皮質激素隨血液流經全身，但只作用于腎上腺皮質細胞，原因

7、是其他細胞膜上無相應受體。 膜受體的特性第十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一種細胞膜上可能存在幾種不同受體。 如脂肪細胞，胞膜上有腎上腺素，胰高血糖素，胰島素等幾種受體，且數(shù)目各不相同。同一受體在不同胞膜上數(shù)目可能不同。 隨細胞生理狀態(tài)不同（如生長速度，分化速度等）和外界環(huán)境變化，數(shù)目發(fā)生改變。 膜受體的數(shù)量與分布第十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月配體濃度對自身受體數(shù)量的調節(jié)。 如胰島素受體。血胰島素濃度降低，靶細胞胰島素受體數(shù)目上升，血胰島素濃度越高，胰島素受體數(shù)目減少。受體在細胞膜上分布不均勻，呈散在分布或局部“成簇”分布。 膜受體的數(shù)量與分布第十九張，PPT共

8、五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié)膜受體與信號轉導化學信號分子與G蛋白細胞內主要信號通路第二十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月化學信號分子 根據(jù)溶解度，信號分子分為： 親水性信號分子： 包括神經遞質、生長因子、局部化學遞質、大多數(shù)肽類激素等，需與胞膜上相應受體結合。 親脂性信號分子： 如類固醇激素和甲狀腺素等，易穿過靶細胞膜與胞質或胞核與相應受體結合。第二十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月G 蛋白也稱鳥苷酸結合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）結構特點：，三個不同亞單位組成的異聚體。具有GTP酶活性，能結合GTP，并分解GTP形

9、成GDP。本身構象改變可激活效應蛋白，實現(xiàn)胞外信號向胞內傳遞過程。第二十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月G 蛋白作用機制亞單位+GDP，靜息狀態(tài)， G蛋白以3聚體形式存在；配體與受體結合，亞單位+GTP，功能狀態(tài)， 與亞單位分離并活化。亞單位濃度調節(jié)G蛋白作用強度。第二十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 細胞內主要的信號通路（一）cAMP信號通路（二）磷酯酰肌醇信號通路（三）具有酪氨酸激酶活性的受體信號通路（四）鳥苷酸環(huán)化酶與cGMP（五）一氧化氮信號第二十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）cAMP信號通路主要組分：激活型受體（Rs）或抑制型受體（Ri）

10、；活化型調節(jié)蛋白（Gs）或抑制型調節(jié)蛋白（Gi）； 腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase，AC） 位于細胞膜上的G蛋白效應蛋白之一，是cAMP信號通路的關鍵酶，催化ATP生成cAMP。第二十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月抑制腺苷酸環(huán)化酶激活腺苷酸環(huán)化酶第二十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月Gs偶聯(lián)受體激活AC模型第二十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）cAMP信號通路環(huán)腺苷酸（cAMP），最早闡明的第二信使分子。主要效應：激活靶酶， cAMP依賴的蛋白激酶A（cAMP-dependent protein kinase,PKA）,來調節(jié)細胞的

11、新陳代謝，是細胞快速應答胞外信號的過程。調節(jié)基因表達，是細胞緩慢應答胞外信號的過程。第二十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月cAMP激活PKAPKA包含2個催化亞基，2個調節(jié)亞基，無cAMP時，以鈍化復合體存在，cAMP+調節(jié)亞基，其構象改變，催化亞基與之分離，催化靶蛋白，調節(jié)細胞代謝。第二十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月cAMP信號通路對基因轉錄的激活信號分子 G蛋白 AC cAMP PKA CREB 基因表達CREB（cAMP responsive-element binding protein），基因表達調節(jié)因子，激活后可啟動基因表達。第三十張，PPT共五十四頁，

12、創(chuàng)作于2022年6月cAMP 的合成與分解PPiATPACMg2+cAMP5-AMP 磷酸二酯酶H2OMg2+第三十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）磷脂酰肌醇信號通路主要組分：胞外信息分子：乙酰膽堿、血管緊張素等；G蛋白，磷脂酶C(phospholipase C, PLC)：催化二磷酸磷脂酰肌醇PIP2，形成1,4,5三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG）；蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)第三十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月磷脂酰肌醇信號通路PLC催化PIP2生成IP3和DAG，IP3結合并打開內質網(wǎng)膜Ca2+通道，Ca2+釋放入胞質，

13、通過鈣調蛋白引起細胞反應，DAG和Ca2+一起激活PKC。第三十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月IP3與Ca2+釋放第三十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月鈣調蛋白(calmodulin , CaM)鈣受體蛋白，了解最多鈣結合蛋白。廣泛分布于真核細胞，由一條多肽鏈組成，有四個Ca2+結合位點。CaM本身無活性，與Ca2+結合，其構象改變，形成4Ca2+CaM的活性形式，進而磷酸化多種蛋白質，調節(jié)胞內代謝。第三十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月活化的PKC可以引起一系列靶蛋白的絲 、蘇氨酸殘基磷酸化；還可以調節(jié)基因表達。 PKC（protein kinase C

14、）非活性狀態(tài)時存在于細胞質，細胞受到刺激時則緊密結合于細胞膜內面，受DAG作用而活化。第三十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月PKC 對基因的早期活化和晚期活化第三十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 （三）具有酪氨酸蛋白激酶活性的受體信號通路酪氨酸蛋白激酶, (tyrosineprotein kinase,TPK)分 類: 受體型TPK（胞膜上） 如胰島素受體、生長因子受體等， 非受體型TPK（胞漿）。第三十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月信號分子結合RTK，RTK二聚化和自磷酸化，形成一個或數(shù)個SH2(Src（原癌基因）homology)結合位點,與胞內具有

15、SH2結構域的蛋白質結合并將其激活。第三十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 活化的RTK激活Ras蛋白（原癌基因產物，類似G蛋白的G亞單位）第四十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月活化的PKC和Ras蛋白激活的激酶磷酸化級聯(lián)反應第四十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 （四）鳥苷酸環(huán)化酶與cGMP組成：鳥苷酸環(huán)化酶(guanylate cyclase, GC)胞膜結合性GC 存在于胞膜，單次跨膜蛋白，胞外結構域與信號分子結合，胞質側分解GTP為cGMP?？扇苄訥C 存在于胞質，需要一氧化氮（NO）的激活。cGMP 不同細胞，作用底物不同。視網(wǎng)膜光感受器上，作用于離

16、子通道；別的細胞激活PKG（cGMP-dependent protein kinase)PKG 使有關蛋白或酶類的絲、蘇氨酸殘基磷酸化第四十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月膜結合性GC第四十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月NOGCPKG蛋白質磷酸化GCG蛋白GTPcGMP激素R胞 膜第四十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 （五）一氧化氮信號 NO 在血管內皮細胞和神經細胞中生成。 在一氧化氮合酶（NOS）催化下， L精氨酸生成NO和L 瓜氨酸。 NOS 鈣離子/鈣調素敏感性酶。第四十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月NO和cGMP動脈平滑肌收縮性的

17、調節(jié)NO的作用機理：乙酰膽堿血管內皮細胞Ca2+濃度NOS激活NO 血管平滑肌細胞可溶性GCcGMP 平滑肌細胞的Ca2+平滑肌舒張血管擴張。NONO第四十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）受體異常是許多疾病的致病因素 受體異常 包括受體的數(shù)量、結構或調節(jié)功能異常，不能正確介導信號傳遞的病理過程。第三節(jié) 細胞膜與醫(yī)藥學第四十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.家族性高膽固醇血癥 基因突變引起的LDL受體異常癥。 (1)受體合成障礙 最常見，約占50% (2)受體轉運障礙 在內質網(wǎng)合成的受體前體不能正常轉 運至高爾基體 (3)受體與配體結合障礙 受體的配體結合區(qū)缺乏或

18、變異 (4)受體內吞障礙 與LDL結合后不能內吞入細胞第四十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 重癥肌無力（myadsthenia gravis）是一種神經肌肉疾病，患者的體內產生了抗乙酰膽堿受體的抗體，抗體與乙酰膽堿受體結合，封閉了乙酰膽堿的作用，并促進乙酰膽堿受體的分解，使患者體內受體的數(shù)目明顯減少，導致通過乙酰膽堿受體進行的信號傳導過程障礙，而出現(xiàn)重癥肌無力病征。第四十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）癌變與細胞表面關系1.接觸抑制喪失2.粘著作用消失3.細胞膜組成異常4.抗原性的改變5.與外源性凝集素的反應 第五十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.接觸抑制喪失 接觸抑制 正常細胞在離體培養(yǎng)過程中，生長到彼此相互接觸的密度時，細胞便停止增殖。而癌細胞在同樣條件下，失去接觸抑制的作用，能夠惡性增殖。2.粘著作用消失 癌細胞間粘著作用和親和力降低，容易游離、分散，通過血管和淋巴管轉移到其他部位。第