《生命中的化學(xué)》課件

細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)※細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）——細(xì)胞通過識別外源性的信號，進而將其轉(zhuǎn)化成細(xì)胞內(nèi)的各種分子功能的變化的過程?！庠葱孕盘柗N類：（1）物理信號——光、熱、紫外線、X射線等；（2）化學(xué)信號——離子、過氧化氫、生長因子、分化因子、神經(jīng)遞質(zhì)和激素等；1編輯ppt細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)※細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduc※根據(jù)生物物理學(xué)的觀點，無非是自然界三個量綜合運動的表現(xiàn)，即物質(zhì)、能量和信息在生命系統(tǒng)中無時無刻地在變化，這三個量有組織、有秩序的活動是生命的基礎(chǔ)。信息流起著調(diào)節(jié)控制物質(zhì)和能量代謝的作用。

※薛定諤：“生命的基本問題是信息問題”2編輯ppt※根據(jù)生物物理學(xué)的觀點，無非是自然界三個量綜合運動的表現(xiàn)，即生物體的生命活動受遺傳信息及環(huán)境變化信息的調(diào)節(jié)控制。細(xì)胞的基因表達及增殖、分化、生長、衰老、死亡、代謝、神經(jīng)傳導(dǎo)、免疫等生存依賴于精巧調(diào)控的細(xì)胞間、細(xì)胞內(nèi)分子通訊網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)環(huán)境恒穩(wěn)態(tài)3編輯ppt生物體的生命活動受遺傳信息及環(huán)境變化信息的調(diào)節(jié)控制。3編輯

4編輯ppt

第一節(jié)細(xì)胞通訊方式單細(xì)胞生物僅與環(huán)境交換信息；高等的多細(xì)胞生物的細(xì)胞間通訊方式主要有三種：一、細(xì)胞間隙連接（gapjunction）一種細(xì)胞間直接通訊方式。由相鄰細(xì)胞間存在的一種特殊蛋白質(zhì)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)——連接子（connexon）完成。連接子兩端分別嵌入兩個相鄰的細(xì)胞，形成親水性孔道，允許兩個細(xì)胞間進行水溶性小分子物質(zhì)（1500Da以下）的自由交換。5編輯ppt第一節(jié)細(xì)胞通訊方式單細(xì)胞生物僅與環(huán)境交換信息一、細(xì)胞間隙連接（gapjunction）2~3nm第一節(jié)細(xì)胞通訊方式6編輯ppt一、細(xì)胞間隙連接（gapjunction）2~3nm第一二、膜表面分子的接觸通訊

細(xì)胞膜表面的信息識別分子（給體蛋白或受體蛋白）通過特異性互相識別和相互作用，而達到細(xì)胞功能協(xié)調(diào)的通訊方式，屬于直接通訊。膜表面的識別分子第一節(jié)細(xì)胞通訊方式7編輯ppt二、膜表面分子的接觸通訊膜表面的第一節(jié)細(xì)胞通訊方式7編輯p三、化學(xué)通訊

信號細(xì)胞分泌的一些化學(xué)物質(zhì)（蛋白質(zhì)或小分子）可以作為化學(xué)信號作用于其它細(xì)胞（靶細(xì)胞），調(diào)節(jié)其功能，這種通訊方式叫化學(xué)通訊，屬于間接通訊。根據(jù)化學(xué)信號作用距離范圍，可分為三類：1、內(nèi)分泌（Endocrine）系統(tǒng)——內(nèi)分泌器官分泌，隨血液作用于全身靶細(xì)胞；2、旁分泌（Paracrine）系統(tǒng)——以細(xì)胞因子為主，作用距離以毫米計；3、自分泌（Autocrine）系統(tǒng)——作用局限于突觸內(nèi)，作用距離在100nm以內(nèi)。第一節(jié)細(xì)胞通訊方式8編輯ppt三、化學(xué)通訊第一節(jié)細(xì)胞通訊方式8編輯ppt三、化學(xué)通訊——三類分泌系統(tǒng)：第一節(jié)細(xì)胞通訊方式9編輯ppt三、化學(xué)通訊——三類分泌系統(tǒng)：第一節(jié)細(xì)胞通訊方式9編輯pp第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號

細(xì)胞間通訊的化學(xué)信號分子——激素（內(nèi)分泌）、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞生長因子（旁分泌）以及氣體信號分子四類。細(xì)胞內(nèi)通訊的信號分子——環(huán)腺苷酸（cAMP）、環(huán)鳥苷酸（cGMP）、鈣離子（Ca2＋）、肌醇三磷酸（IP3）及甘油二脂（DG）等。10編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號細(xì)胞間通訊的化學(xué)信號分第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號一、激素定義：是由?特定細(xì)胞產(chǎn)生?對某些靶細(xì)胞具有特殊刺激作用?微量物質(zhì)。激素信號系統(tǒng)構(gòu)成：?激素與靶細(xì)胞特異受體的結(jié)合和轉(zhuǎn)換，?激素的失活和排除，?各種激素之間的協(xié)調(diào)作用及拮抗作用等。

激素的作用：對代謝過程或生理過程（甚至情緒）起準(zhǔn)確有效的調(diào)控作用，使細(xì)胞及組織器官形成一個協(xié)調(diào)運作的整體。正常生理狀態(tài)下激素處于高度平衡；激素水平失恒則導(dǎo)致生理活動或代謝紊亂。11編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號一、激素11編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號一、激素激素的分類（按化學(xué)結(jié)構(gòu)和調(diào)控功能）：含氮激素、類固醇激素和脂肪酸衍生物激素。1、含氮激素——蛋白質(zhì)類、多肽類由：腦垂體前葉、中葉及后葉，下丘腦，甲狀旁腺，胰島以及胃腸黏膜等分泌；氨基酸衍生物類則由甲狀腺（甲狀腺素）、腎上腺髓質(zhì)分泌（腎上腺素）。12編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號一、激素12編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號1、含氮激素——（1）甲狀腺素（2）腎上腺素（3）腦垂體激素（4）下丘腦激素（5）胰島激素（6）甲狀旁腺激素（7）其他多肽及蛋白質(zhì)激素13編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號1、含氮激素——13編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（1）甲狀腺素——甲狀腺分泌，酪氨酸的衍生物，L－構(gòu)型，甲狀腺是體內(nèi)吸收碘能力最強的組織（70％～80％）。促進細(xì)胞代謝，增加氧消耗，刺激組織生長、成熟和分化的功能。

生理活性更高，是甲狀腺素的5～10倍。14編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（1）甲狀腺素——甲狀腺分泌，酪氨酸的第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（2）腎上腺素——腎上腺的髓質(zhì)分泌，酪氨酸的衍生物，R－構(gòu)型，調(diào)節(jié)糖代謝，促進肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。15編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（2）腎上腺素——腎上腺的髓質(zhì)分泌，酪第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（3）腦垂體激素——腦垂體的前、中、后葉分泌激素10多種，可以調(diào)節(jié)和控制其它類型激素的功能。促進生長發(fā)育和促進其它腺體分泌激素,具有重要影響。16編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（3）腦垂體激素——腦垂體的前、中、后第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（4）下丘腦激素——17編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（4）下丘腦激素——17編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（5）胰島激素——胰臟中胰島分泌，胰島有a、b和d三種細(xì)胞，其中a細(xì)胞分泌胰高血糖素（多肽激素，促進肝糖原分解，使血糖升高），b細(xì)胞分泌胰島素（蛋白質(zhì)激素，促進細(xì)胞攝取葡萄糖，促進肝糖原和肌糖原的合成，抑制肝糖原的分解）,細(xì)胞分泌生長激素抑制素。（6）甲狀旁腺素（PTH）——和降鈣素（CT）一起由甲狀旁腺分泌，多肽類激素，調(diào)節(jié)鈣的代謝。PTH——促進骨骼脫鈣，增高血鈣。CT——降低血鈣。18編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（5）胰島激素——胰臟中胰島分泌，胰島第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（7）其它多肽及蛋白激素※血管緊張肽II——八肽化合物，使皮膚和肌肉的血管收縮，引起心、腎等內(nèi)臟血管擴張，增高血壓?！苁杈徏る摹?肽激素，擴張血管、降低血壓作用。※促胃酸激素——※促胰液激素——19編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（7）其它多肽及蛋白激素19編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號2、類固醇激素——脂溶性激素，環(huán)戊烷多氫菲衍生物；脊椎動物的類固醇激素可分為：腎上腺皮質(zhì)激素和性激素兩類。（1）腎上腺皮質(zhì)激素——腎上腺皮質(zhì)分泌，已分離提取的類固醇化合物30多種。生理功能：調(diào)節(jié)糖代謝（抑制糖氧化，使血糖升高，促進蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖。還具有良好抗炎、抗過敏作用）；調(diào)節(jié)水鹽代謝（促使體內(nèi)保留鈉離子及排出過多鉀離子）。20編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號2、類固醇激素——脂溶性激素，環(huán)戊烷多第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（2）性激素——分為雄性及雌性激素兩類；與動物的性別及第二性征的發(fā)育有關(guān)；分泌受垂體的促性腺激素調(diào)節(jié)；從膽固醇衍生而來；在體內(nèi)可以互相轉(zhuǎn)變。21編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（2）性激素——分為雄性及雌性激素兩類第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號3、脂肪酸衍生物激素——主要是前列腺素，已發(fā)現(xiàn)幾十種，廣泛存在于生殖系統(tǒng)和其它組織中，基本結(jié)構(gòu)為：含有一個環(huán)戊烷及兩個脂肪側(cè)鏈的二十碳脂肪酸，生物合成前體為花生四烯酸（二十碳四烯酸），主要有E、F、A、B四種類型，在人體內(nèi)分布最廣，對生殖、心血管、呼吸、消化和神經(jīng)系統(tǒng)等都有顯著作用。22編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號3、脂肪酸衍生物激素——主要是前列腺素第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號3、脂肪酸衍生物激素——23編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號3、脂肪酸衍生物激素——23編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號3、脂肪酸衍生物激素——1964年由E.J.Corey完成其人工全合成。（1990年諾貝爾化學(xué)獎得主，“計算機設(shè)計輔助有機合成”）24編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號3、脂肪酸衍生物激素——1964年由E第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號4、激素的特點——內(nèi)分泌系統(tǒng)的細(xì)胞產(chǎn)生的激素釋放到血液中，經(jīng)過血液的運送到達靶細(xì)胞發(fā)揮作用，這種傳遞方式叫內(nèi)分泌作用。具有以下特點：（1）低濃度——10－10～10－8M；（2）全身性；（3）長時效；25編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號4、激素的特點——內(nèi)分泌系統(tǒng)的細(xì)胞產(chǎn)生第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號二、神經(jīng)遞質(zhì)

是神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞間通訊的化學(xué)信號分子。種類：膽堿類（乙酰膽堿），氨基酸類（g－氨基丁酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸），單胺類（去甲腎上腺素、多巴胺、5－羥色胺），多肽類（神經(jīng)肽）。26編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號二、神經(jīng)遞質(zhì)26編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號二、神經(jīng)遞質(zhì)作用特點：作用時間短、作用距離短，神經(jīng)遞質(zhì)濃度高突觸前神經(jīng)元負(fù)責(zé)合成神經(jīng)遞質(zhì)，并將其包裹在突觸小泡內(nèi)，在神經(jīng)元發(fā)生沖動時，突觸小泡通過胞吐作用，將其中的神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙中。通過擴散作用神經(jīng)遞質(zhì)分子抵達突觸后膜，并與其上的一系列受體通道結(jié)合，起到改變通道蛋白構(gòu)相、激活第二信使系統(tǒng)等作用，進而導(dǎo)致突觸后神經(jīng)元的電位或代謝等變化。神經(jīng)遞質(zhì)可看作是神經(jīng)元的輸出工具。每一個神經(jīng)元只帶有一種神經(jīng)遞質(zhì)。同一種遞質(zhì)對不同的受體可能產(chǎn)生不同的作用。27編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號二、神經(jīng)遞質(zhì)突觸前神經(jīng)元第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號三、生長因子和細(xì)胞因子主要功能：調(diào)控細(xì)胞生長、分化。1、生長因子——可溶性多肽，來自不同種類的細(xì)胞，對靶細(xì)胞的增殖、運動、收縮、分化和組織的改造起調(diào)控作用。（1）表皮生長因子（2）血小板生長因子（3）成纖維生長因子（4）血管內(nèi)皮生長因子（5）神經(jīng)生長因子28編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號三、生長因子和細(xì)胞因子28編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（1）表皮生長因子——存在于組織的分泌物和體液中，刺激上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的生長。（2）血小板生長因子——儲存于血小板a顆粒內(nèi)，刺激平滑肌細(xì)胞、纖維母細(xì)胞和單核細(xì)胞的增生、分裂和運動。（3）成纖維生長因子——在創(chuàng)傷愈合、慢性炎癥中，對新生血管的形成、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞的分裂、移動具有刺激作用。（4）血管內(nèi)皮生長因子——促進新血管的形成和發(fā)育。（5）神經(jīng)生長因子——維持交感神經(jīng)元和感覺神經(jīng)元生長、發(fā)育和功能的營養(yǎng)因子。29編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號（1）表皮生長因子——存在于組織的分泌第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號2、細(xì)胞因子——免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞合成和分泌的小分子多肽類因子，調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生理功能。（1）集落刺激因子——刺激細(xì)胞形成細(xì)胞集落。（2）趨化因子——免疫細(xì)胞產(chǎn)生，趨化白細(xì)胞。使細(xì)胞向著某一化學(xué)物質(zhì)刺激的方向移動。（3）白介素——介導(dǎo)白細(xì)胞間相互作用。（4）干擾素——抵抗病毒感染，干擾病毒復(fù)制，抗病毒、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、控制細(xì)胞增殖及引起發(fā)熱等作用。（5）腫瘤壞死因子——直接造成腫瘤細(xì)胞死亡的因子。30編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號2、細(xì)胞因子——免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞合第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號四、氣體信號分子特點：具有高度膜穿透性，極容易以自分泌或旁分泌等方式傳遞信號。1、一氧化氮（NO）——半衰期短、活性高，分布于全身各器官組織，迅速通過細(xì)胞膜，在胞間傳遞并進入平滑肌細(xì)胞，通過cGMP引起平滑肌細(xì)胞松弛而使血管舒張。硝化甘油的作用機制。31編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號四、氣體信號分子31編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號2、一氧化碳（CO）——心、腦血管系統(tǒng)中起重要生物學(xué)效應(yīng)。3、硫化氫（H2S）——神經(jīng)細(xì)胞中參與學(xué)習(xí)和記憶功能，心血管系統(tǒng)中具有舒張平滑肌、降低血壓、抑制心肌收縮力等生物學(xué)效應(yīng)。32編輯ppt第二節(jié)細(xì)胞間化學(xué)信號2、一氧化碳（CO）——心、腦血管系統(tǒng)第三節(jié)受體作用于細(xì)胞的外界物質(zhì)稱為化學(xué)信號或配體。對配體具有特異識別和結(jié)合功能的生物活性分子是受體，主要是膜蛋白。配體分成激動劑和拮抗劑兩類。一、受體的特性1、特異性2、飽和性3、可逆性4、高親和力33編輯ppt第三節(jié)受體作用于細(xì)胞的外界物質(zhì)稱為化學(xué)信號或配體。第三節(jié)受體二、受體學(xué)說三、受體的結(jié)構(gòu)類型四類：離子通道型受體、G蛋白偶聯(lián)受體、具有酪氨酸激酶活性的受體（以上為膜受體）、細(xì)胞內(nèi)受體。1、離子通道型受體34編輯ppt第三節(jié)受體二、受體學(xué)說34編輯ppt第三節(jié)受體2、G蛋白偶聯(lián)受體細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使（cAMP、Ca2+、IP3、DAG），進一步調(diào)節(jié)其它酶活性。需要G蛋白介導(dǎo)其細(xì)胞作用的受體類型，（數(shù)十種神經(jīng)遞質(zhì)及激素的受體）。35編輯ppt第三節(jié)受體2、G蛋白偶聯(lián)受體細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生需要G蛋白介導(dǎo)其細(xì)胞第三節(jié)受體2、G蛋白偶聯(lián)受體G蛋白受體與配體結(jié)合后即與膜上的偶聯(lián)蛋白結(jié)合，使其釋放活性因子，再與效應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)。由于這些偶聯(lián)蛋白的結(jié)構(gòu)和功能極為類似，且都能結(jié)合并水解GTP，所以通常稱G蛋白，即鳥苷酸調(diào)節(jié)蛋白（guaninenucleotideregulatoryprotein）。自80年代中期發(fā)現(xiàn)G蛋白以來，G蛋白與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)系的研究已獲得重大突破，因之獲得1994年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。36編輯ppt第三節(jié)受體2、G蛋白偶聯(lián)受體第三節(jié)受體3、具有酪氨酸激酶活性的受體（主要是細(xì)胞因子受體）與配體結(jié)合后會發(fā)生二聚作用，促其本身及胞內(nèi)其他底物酪氨酸殘基的磷酸化，激活蛋白激酶，增加DNA及RNA合成，加速蛋白合成，產(chǎn)生細(xì)胞生長分化等效應(yīng)。37編輯ppt第三節(jié)受體3、具有酪氨酸激酶活性的受體（主要是細(xì)胞因子受體第三節(jié)受體4、細(xì)胞內(nèi)受體38編輯ppt第三節(jié)受體4、細(xì)胞內(nèi)受體38編輯ppt第三節(jié)受體四、受體激動劑和拮抗劑39編輯ppt第三節(jié)受體四、受體激動劑和拮抗劑39編輯ppt第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑信號傳遞途徑可分為：細(xì)胞內(nèi)受體和細(xì)胞表面受體（膜受體）介導(dǎo)的信號傳遞途徑兩類。甾體類激素——胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞途徑親水性信號分子（肽類激素、神經(jīng)遞質(zhì)和各種細(xì)胞因子等）——膜受體的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑40編輯ppt第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑信號傳遞途徑可分為：第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑一、細(xì)胞內(nèi)信號產(chǎn)生方式細(xì)胞表面受體結(jié)合胞外信號分子，將其轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號的方式：1、產(chǎn)生胞內(nèi)信使胞內(nèi)信使激活了一種或數(shù)種靶酶或靶蛋白，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞活性。41編輯ppt第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑一、細(xì)胞內(nèi)信號產(chǎn)生方式胞內(nèi)信使激活了第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑2、酶促信號直接跨膜轉(zhuǎn)換受體本身具有酶的催化活性（催化受體蛋白），其胞外部分具有受體功能，接受信號激活其胞內(nèi)部分，從而調(diào)節(jié)某種生理反應(yīng)。3、內(nèi)在化作用

多肽信號借助細(xì)胞受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進入靶細(xì)胞。42編輯ppt第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑2、酶促信號直接跨膜轉(zhuǎn)換42編輯pp第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑二、cAMP信號通路43編輯ppt第四節(jié)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑二、cAMP信號通路4