細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和整合

6.1.1細(xì)胞的信號分子是指任何存在于胞外或胞內(nèi)可以介導(dǎo)細(xì)胞對其外界環(huán)境或其他細(xì)胞做出應(yīng)答的分子細(xì)胞的信號分子親脂性信號分子：甾類激素、甲狀腺素…親水性信號分子：神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子、局部化學(xué)遞質(zhì)、大多數(shù)激素…氣體性信號分子：一氧化氮（NO）、CO2…第一頁，共39頁。激素由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的高效生物活性物質(zhì)，在體內(nèi)作為信使傳遞信息，對機(jī)體生理過程起調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)第二頁，共39頁。神經(jīng)遞質(zhì)：神經(jīng)末梢分泌的化學(xué)組分。局部化學(xué)介質(zhì)：信息物質(zhì)由細(xì)胞分泌到細(xì)胞外液后，進(jìn)入血液的數(shù)量極少。絕大多數(shù)通過擴(kuò)散的作用于鄰近靶細(xì)胞，但又不像神經(jīng)遞質(zhì)那樣由專一突觸結(jié)構(gòu)釋放。生長因子定義：具有刺激細(xì)胞生長活性的細(xì)胞因子。第三頁，共39頁。根據(jù)信號傳遞方式不同,細(xì)胞通訊可分為:激素通訊神經(jīng)通訊第四頁，共39頁。人體激素及分類種類很多，超過50種蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸衍生物類激素催產(chǎn)素、加壓素（抗利尿激素）、甲狀腺素甾醇類激素：性激素脂肪酸類激素：前列腺素第五頁，共39頁。第六頁，共39頁。腦下垂體以細(xì)柄懸掛在下丘腦底部，是神經(jīng)系統(tǒng)與內(nèi)分泌腺聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)下丘腦和腦下垂體構(gòu)成了最主要的神經(jīng)內(nèi)分泌控制中心第七頁，共39頁。1、下丘腦激素分泌激素為釋放激素和釋放抑制激素促甲狀腺激素釋放激素促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素促卵泡素釋放激素促黃體生成釋放激素生長素釋放抑制激素下丘腦分泌激素控制垂體的分泌第八頁，共39頁。腦垂體激素

腦垂體在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，起調(diào)節(jié)體內(nèi)各種內(nèi)分泌腺的作用

腺垂體（垂體前葉）：促腎上腺皮質(zhì)激素促甲狀腺激素卵泡刺激素黃體生成素生長素等神經(jīng)垂體（垂體后葉）：抗利尿激素催產(chǎn)素第九頁，共39頁。生長素

少侏儒癥多巨人癥（垂體瘤刺激）第十頁，共39頁。3、松果體分泌褪黑激素作用：具有抗腫瘤；加強免疫細(xì)胞生成；抗氧化，消除自由基功效；可治療失眠褪黑激素，抑制性腺，性激素含量少光照抑制褪黑激素，性激素含量高第十一頁，共39頁。雨雪天氣的光線較弱，人體分泌的松果激素較多，甲狀腺素、腎上腺素的分泌濃度就相對降低，人體神經(jīng)細(xì)胞也就因此“偷懶”，人就容易無精打采。第十二頁，共39頁。4、甲狀腺素：T3ng效率是T4的1000倍T4μg第十三頁，共39頁。甲狀腺素的生理功能促進(jìn)糖、脂及蛋白質(zhì)的代謝促進(jìn)機(jī)體的生長發(fā)育和組織分化幼年動物若甲狀腺機(jī)能減退將引起發(fā)育遲緩，身材矮小，行動呆笨而緩慢；——呆小癥成年動物甲狀腺機(jī)能減退時，出現(xiàn)厚皮病，心搏減慢，基礎(chǔ)代謝降低反之，甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)，動物眼球突出，心跳加快，基礎(chǔ)代謝增高，消瘦，神經(jīng)系統(tǒng)興奮性提高第十四頁，共39頁。第十五頁，共39頁。5、甲狀旁腺：調(diào)節(jié)血鈣、血P

6、胰腺α-胰高血糖素—

升高血糖β-胰島素—

降低血糖第十六頁，共39頁。7、腎上腺激素皮質(zhì)髓質(zhì)腎上腺加速心跳、升高血壓升高血糖糖皮質(zhì)激素鹽皮質(zhì)激素性激素腎上腺素去甲腎上腺素氨基酸衍生物激素類固醇激素第十七頁，共39頁。8、前列腺素--脂肪酸衍生物激素首先在精子胞漿中發(fā)現(xiàn)，因其普遍存在于前列腺而得名但后來在絕大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞和組織中都發(fā)現(xiàn)存在前列腺素是人體內(nèi)分布最廣的生物活性物質(zhì)之一可引起肌肉收縮和血管的開啟、關(guān)閉，頭痛和痛經(jīng)是由前列腺素引起的肌肉收縮所造成的阿司匹林可阻斷前列腺素的合成，有止痛效果第十八頁，共39頁。6.1.2受體任何可以特異地結(jié)合其他分子，以介導(dǎo)細(xì)胞間的信號、黏附、內(nèi)吞或其他細(xì)胞學(xué)過程的蛋白都稱為受體兩種類型：細(xì)胞表面受體細(xì)胞內(nèi)受體第十九頁，共39頁。6.1.3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是指從一種物理的或化學(xué)的形式轉(zhuǎn)化成另一種形式在細(xì)胞生物學(xué)中，一般是指通過一種胞外的信號與受體結(jié)合而引發(fā)的一系列過程，并最終觸發(fā)一種或多種特異的細(xì)胞應(yīng)答第二十頁，共39頁。一般把細(xì)胞外信號分子稱為第一信使當(dāng)?shù)谝恍攀古c受體作用后在胞內(nèi)最早產(chǎn)生的信號分子稱為第二信使包括：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二?；视?DAG)等。功能:啟動和協(xié)助細(xì)胞內(nèi)信號的逐級放大。第二十一頁，共39頁。水溶性信號分子受體蛋白位于靶細(xì)胞表面受體蛋白分為離子通道偶聯(lián)受體酶-偶聯(lián)受體G-蛋白偶聯(lián)受體6.2細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第二十二頁，共39頁。離子通道偶聯(lián)受體離子通道偶聯(lián)受體是一種由神經(jīng)遞質(zhì)控制的離子通道蛋白，它存在于可興奮細(xì)胞間，能快速傳遞到突觸后膜上當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)與受體蛋白結(jié)合后便可造成離子通道瞬間開啟或關(guān)閉，簡單的改變質(zhì)膜對離子的通透性，結(jié)果引發(fā)了突觸后細(xì)胞的興奮第二十三頁，共39頁。酶-偶聯(lián)受體激素與受體偶聯(lián),受體（酪氨酸激酶）被活化,活化的受體與其它蛋白激酶相關(guān)聯(lián)G蛋白是一種分子開關(guān)蛋白當(dāng)它結(jié)合上GTP即活化GTP變?yōu)镚DP時即失活第二十四頁，共39頁。6.2.1活化腺苷酸環(huán)化酶的

G蛋白偶聯(lián)受體cAMP的主要功能是激活cAMP-依賴蛋白激酶腎上腺素、胰高血糖素、促腎上腺皮質(zhì)激素、促性腺激素、甲狀旁腺素、降鈣素及加壓素都是通過cAMP起調(diào)控作用腎上腺素促進(jìn)血糖分解的作用機(jī)制通過G蛋白偶聯(lián)受體活化基因轉(zhuǎn)錄cAMP還可通過核膜進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)核酸的轉(zhuǎn)錄和翻譯，并最終影響代謝酶的合成與靶基因調(diào)控序列結(jié)合，增強靶基因的表達(dá)第二十五頁，共39頁。6.2.2活化磷脂酶C的

G蛋白偶聯(lián)受體第二十六頁，共39頁。胞外信號分子與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，以及胞外信號分子與酪氨酸激酶受體結(jié)合，都可激活質(zhì)膜上的磷脂酶C，使質(zhì)膜上PIP2（4,5-二磷酸磷脂酰肌醇）水解成IP3(1,4,5-三磷酸肌醇)和DAG(甘油二脂)兩個第二信使，從而將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，實現(xiàn)細(xì)胞對外界信號的應(yīng)答IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門鈣通道結(jié)合，開啟鈣通道，使胞內(nèi)Ca2+濃度升高，激活各類依賴鈣離子的蛋白。PKC（ProteinKinaseC，蛋白激酶C）以非活性形式分布于細(xì)胞溶質(zhì)中，當(dāng)細(xì)胞接受刺激，產(chǎn)生IP3

，使Ca2+濃度升高，PKC便轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜內(nèi)表面，結(jié)合于質(zhì)膜上的DAG，被活化PKC可以使蛋白質(zhì)的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同的細(xì)胞產(chǎn)生不同的反應(yīng)如:短期生理效應(yīng):細(xì)胞分泌、肌肉收縮長期生理效應(yīng):細(xì)胞增殖和分化等第二十七頁，共39頁。鈣調(diào)蛋白（CaM）鈣結(jié)合蛋白對任何微量的鈣都能敏感的捕獲CaM只有與Ca2+結(jié)合后才有活性Ca2+·CaM復(fù)合物與磷酸酯酶、蛋白激酶等作用，使靶酶構(gòu)象發(fā)生變化而活化，從而對代謝過程起調(diào)控作用第二十八頁，共39頁。6.3細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)定位于細(xì)胞內(nèi)的親脂性分子的受體存在于細(xì)胞質(zhì)中的NO受體第二十九頁，共39頁。6.3.1定位于細(xì)胞內(nèi)的親脂性分子的受體類固醇激素是親脂性分子,它們當(dāng)中的糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素受體位于細(xì)胞質(zhì)中雌激素、孕酮、甲狀腺素等，可以穿透細(xì)胞質(zhì)和核膜，與核中受體結(jié)合第三十頁，共39頁。6.3.2存在于細(xì)胞質(zhì)中的NO受體

NO信號分子的作用機(jī)制血管神經(jīng)末梢釋放乙酰膽堿作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，激活一氧化氮合成酶，細(xì)胞釋放NONO擴(kuò)散進(jìn)入平滑肌細(xì)胞，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。第三十一頁，共39頁。6.4.1神經(jīng)元結(jié)構(gòu)神經(jīng)元即神經(jīng)細(xì)胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的基本組成單位包括：1、細(xì)胞體2、樹突：分支多且細(xì)，擴(kuò)大胞體接受信息的面積3、軸突：開始一段沒有被膜，是神經(jīng)元動作電位發(fā)起的地方以后的段落由施萬細(xì)胞包被，即髓鞘，具有絕緣性。髓鞘呈分節(jié)狀存在，無髓鞘部分稱郎飛結(jié)興奮發(fā)生在郎飛結(jié)上，由于髓鞘電阻大，因此電信息傳導(dǎo)呈逐節(jié)跳躍式進(jìn)行軸突末端有許多分支，分支末端膨大呈球狀，與其他神經(jīng)元或效應(yīng)器細(xì)胞構(gòu)成突觸聯(lián)系第三十二頁，共39頁。樹突是信息的接受端，軸突是信息的輸出端。即神經(jīng)元中信息傳導(dǎo)具有方向性當(dāng)神經(jīng)元接受環(huán)境或其他神經(jīng)元刺激后，神經(jīng)信號通過動作電位形式，使電信號沿軸突傳導(dǎo)動作電位是一種沿軸突作長距離傳導(dǎo)的電信號第三十三頁，共39頁。神經(jīng)元未興奮時稱為靜息狀態(tài)處于靜息狀態(tài)的神經(jīng)元質(zhì)膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差稱為靜息電位靜息電位的產(chǎn)生與軸突膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)6.4.2神經(jīng)元動作電位第三十四頁，共39頁。膜上的Na+通道只允許很少量的Na+從細(xì)胞外擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)但聚集在細(xì)胞內(nèi)的K+可通過K+通道自由擴(kuò)散到細(xì)胞外膜上的Na+-K+-ATP酶通過主動運輸將膜內(nèi)的Na+運到細(xì)胞外，K+運入細(xì)胞內(nèi)泵出3個Na+，泵入2個K+，造成膜外正電荷多，膜內(nèi)負(fù)電荷相對過剩此時膜內(nèi)外電荷的分布處于動態(tài)平衡狀態(tài)第三十五頁，共39頁。第三十六頁，共39頁。沖動傳導(dǎo)的局部電流學(xué)說在靜息狀態(tài)時膜電位為外正內(nèi)負(fù)，而在興奮區(qū)膜電位出現(xiàn)瞬時倒轉(zhuǎn)，變成外負(fù)內(nèi)正在相鄰的靜息區(qū)，仍存在外正內(nèi)負(fù)的極化狀態(tài)于是在興奮區(qū)與相鄰的靜息區(qū)之間由于電位差出現(xiàn)局部電流其方向是：在膜外，電流從靜息區(qū)流向興奮區(qū)；在膜內(nèi)電流從興奮區(qū)流向靜息區(qū)此種局部電流構(gòu)成對鄰近靜息膜的刺激，從而使相鄰的靜息區(qū)發(fā)生興奮依次類推，興奮沖動得以不斷向前推進(jìn)第三十七頁，共39頁。受體與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后開放離子通道神經(jīng)遞質(zhì):乙酰膽堿、多巴胺、五羥色胺

6.4.3突觸突觸的結(jié)構(gòu):突觸前膜：在神經(jīng)元軸突膨大的終末端有許多突觸小泡，內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì)突