细胞的跨膜信号转导
1、跨膜信号转导或跨膜信号传递的共性
各种外界信号（物理、生物、化学等信号）
↓
膜蛋白构型变化
↓
信号传递到膜内
↓
靶细胞功能变化（如电变化）
2、跨膜信号转导的方式有3种：①离子通道介导
②G蛋白耦联介导
③酶耦联受体介导
3、受体
定义：能与激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并引起其功能的改变的生物大分子分类：部位——胞膜、胞浆、胞核受体
配基——胆碱能、肾上腺素能、多巴胺能受体
结构——离子通道、G蛋白、酶、转录调控受体
特征: ①高度特异性
②饱和性
③竞争抑制
④亲和力
⑤可逆性
⑥高效性
功能：①识别与结合
②传递信息
一、由离子通道介导的跨膜信号传导
（一）、化学门控通道——配体门控通道
定义：当膜外特定的化学信号（配体）与膜上的受体结合后通道就开放，因而称为化学门控通道或配体门控通道，也称为通道型受体
分布：神经元突触后膜，肌细胞终板膜受体—化学信号结合位点-促离子型受体
转到途径：
化学信号膜通道蛋白
↘↙
通道蛋白变构
↓
通道开放
↓
离子异化扩散
↓
完成跨膜信号传导
↓
产生效应
（二）、电压门控通道
分布在除突触后膜和终板膜以外的细胞膜
（三）、机械门控通道
定义：感受机械刺激引发细胞功能改变的通道结构
二、由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导
1、G蛋白耦联受体是一种与细胞内侧G蛋白的激活有关的独立受体蛋白质分子
2、G蛋白是鸟苷酸结合蛋白：G蛋白未被激活时，他与一个分子的GDP结合，G蛋白的激活
很短暂
3、G蛋白效应器，：催化生成第二信使的酶和离子通道
4、蛋白激酶：丝氨酸∕苏氨酸激酶可是底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，
包括：蛋白激酶A、蛋白激酶G、蛋白激酶C
5、几条主要跨膜信号转导途径
①受体-G蛋白-AC信号转导途径
Gs A TP→cAMP↑
﹢↗↘﹢﹢↗↘
配体＋受体AC PKA
﹢↘↗﹣﹣↘↗
Gi ATP→cAMP↑
②受体-G蛋白-PLC信号转导途径
IP3+IP3受体→内质网或肌浆网释放Ga+
PLC ↗
PIL2→→→
Gi﹨Gp ↘
DG→→受体
细胞的跨膜信号转导 1、跨膜信号转导或跨膜信号传递的共性 各种外界信号（物理、生物、化学等信号） ↓ 膜蛋白构型变化 ↓ 信号传递到膜内 ↓ 靶细胞功能变化（如电变化） 2、跨膜信号转导的方式有3种：①离子通道介导 ②G蛋白耦联介导 ③酶耦联受体介导 3、受体 定义：能与激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并引起其功能的改变的生物大分子分类：部位——胞膜、胞浆、胞核受体 配基——胆碱能、肾上腺素能、多巴胺能受体 结构——离子通道、G蛋白、酶、转录调控受体 特征: ①高度特异性 ②饱和性 ③竞争抑制 ④亲和力 ⑤可逆性 ⑥高效性 功能：①识别与结合 ②传递信息 一、由离子通道介导的跨膜信号传导 （一）、化学门控通道——配体门控通道 定义：当膜外特定的化学信号（配体）与膜上的受体结合后通道就开放，因而称为化学门控通道或配体门控通道，也称为通道型受体 分布：神经元突触后膜，肌细胞终板膜受体—化学信号结合位点-促离子型受体 转到途径： 化学信号膜通道蛋白 ↘↙ 通道蛋白变构 ↓ 通道开放 ↓ 离子异化扩散 ↓ 完成跨膜信号传导 ↓
产生效应 （二）、电压门控通道 分布在除突触后膜和终板膜以外的细胞膜 （三）、机械门控通道 定义：感受机械刺激引发细胞功能改变的通道结构 二、由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导 1、G蛋白耦联受体是一种与细胞内侧G蛋白的激活有关的独立受体蛋白质分子 2、G蛋白是鸟苷酸结合蛋白：G蛋白未被激活时，他与一个分子的GDP结合，G蛋白的激活 很短暂 3、G蛋白效应器，：催化生成第二信使的酶和离子通道 4、蛋白激酶：丝氨酸∕苏氨酸激酶可是底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化， 包括：蛋白激酶A、蛋白激酶G、蛋白激酶C 5、几条主要跨膜信号转导途径 ①受体-G蛋白-AC信号转导途径 Gs A TP→cAMP↑ ﹢↗↘﹢﹢↗↘ 配体＋受体AC PKA ﹢↘↗﹣﹣↘↗ Gi ATP→cAMP↑ ②受体-G蛋白-PLC信号转导途径 IP3+IP3受体→内质网或肌浆网释放Ga+ PLC ↗ PIL2→→→ Gi﹨Gp ↘ DG→→受体
一、细胞信号转导概述 （一）信号转导的概念 在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。 （二）信号转导系统的基本组成 细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。 （三）信号转导的主要途径 根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。 （四）信号转导途径间的交互联系 细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为 复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。主要表现为以下几种形式：一条信号转导途径中的成员可干预 另一条信号转导途径；不同的信号转导途径可共同控制同一信息分子及基因调控区；一个信息分子可激活多条信号转导途径。 （五）信号转导与疾病 信号转导在细胞正常功能与代谢中起着重要作用，是细胞对外界刺激做出的必要反应的途径。当其中某一环节发生障碍时，细胞则不能对外界刺激做出正确的反应，这将导致细胞发生病变。许多疾病的产生与信号转导异常相关，主要表现为下列几种形式：受体相关疾病，如非胰岛素依赖性糖尿病是由于胰岛素受体数量减少或功能异常导致的细胞对胰岛素敏感性降低，耐受力增强，引起的细胞糖代谢障碍的疾病；G蛋白相关疾病：如霍乱弧菌引起的腹泻是由于霍乱弧菌毒素抑制了GTP酶的活性，导致G蛋白处于持续激活状态，大量的C l −和H C O 3 −从细胞进入肠腔，引起大量水分进入肠腔，导致剧烈腹泻；蛋白酶功能异常相关的疾病：肿瘤促进剂佛波酯可引起PKC长时间、不可逆的活化，导致细胞持续增殖，最终导致 肿瘤。 二、信息分子
第七章细胞信号转导 一. 名词解释 细胞信号转导(siginal transduction)：指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一些列分子反应机制。 信号(signal)：对植物来讲，环境就是刺激，就是信号。 配体(ligand)：激素、病原因子等化学信号，称为配体。 受体(receptor)：能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。 细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞表面的受体。 细胞内受体(intracellular receptor)：位于亚细胞组分如细胞核、内质网以及液泡膜上的受体。 跨膜信号转换(transmembrance transduction)：信号与细胞表面的受体结合后，通过受体将信号传递进入细胞内的过程。 受体激酶：位于细胞表面的一类具有激酶性质的受体。 第二信使(second messengers)：将作用于细胞膜的信息传递到细胞内，使之产生生理效应的细胞内信使。 级联反应(cascade)：在连锁的酶促反应中，前一反应的产物是后一反应的催化剂，每进行一次修饰反应，就使调节信号产生一次放大作用。 蛋白激酶(protein kinase,PK)：一类催化蛋白质磷酸化反应的酶。 第一信使(first messenger)：能引起胞内信号的胞间信号和环境刺激，亦称为初级信使。 蛋白质磷酸化作用(protein phosphorylation)：是指由蛋白激酶催化把磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基的过程。 双信使系统(double messenger system)：胞外刺激使PIP2转化为IP3和DAG两个第二信使，引发IP3/Ca2+和DAG/PKC两条信号转导途径，在细胞内沿两个方向传递，这样的信号系统称之为双信使系统。 二. 缩写符号 HK：组氨酸激酶RR：应答调控蛋白RLK：类受体蛋白激酶CaM：钙调蛋白CDPK：钙依赖型蛋白激酶 PIP2：4,5-二磷酸磷脂酰肌醇PIP：4-二磷酸磷脂酰肌醇 PLC：磷脂酶C IP3：三磷酸肌醇DAG：二酰甘油 PKC：蛋白激酶C PK：蛋白激酶PP：蛋白磷酸酶
细胞的信号转导 信号转导(signal transduction):指在信号传递中,细胞将细胞外的信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程 完整的信号传递程序: 完整的信号传递程序为合成信号分子;细胞释放信号分子;信号分子向靶细胞转运;信号分子与特异受体结合;转化为细胞内的信号,以完成其生理作用;终止信号分子的作用。该过程经配体，受体，胞内信使，其中配体是指细胞外的信号分子，或凡能与受体结合并产生效应的物质，分为水溶性配体（N递质、生长因子、肽类激素）和水溶性配体（N递质、生长因子、肽类激素），是细胞外来的信号分子，又称第一信使。而受体是细胞膜上或细胞内一类特殊的蛋白质，能选择性地和细胞外环境中特定的活性物质结合，从而引起细胞内的一系列效应;分为细胞表面受体胞内受体（胞浆和核内），细胞表面受体又分为离子通道偶联受体，酶偶联受体，G蛋白偶联受体。其中离子通道偶联受体是由几个亚单位组成的多聚体，亚单位上配体的结合部位，中间围成离子通道，通道的“开”关受细胞外配体的调节。具有结合位点又是离子通道本身既有信号的特点。酶偶联受体，或称催化受体、生长因子类受体，既是受体，又是“酶”。是由一条肽链一次跨膜的糖蛋白组成，具有N端细胞外区有配体结合部，C端细胞质区含特异酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性的特点。G蛋白偶联受体是N递质、激素、肽类配体的受体，由一条350-400个氨基酸残基组成的多肽链组成，具有高度的同源性和保守性，其作用特点为分布广，转导慢，敏感，灵活，类型多。 胞内信使是指受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称为第二信使。第二信指第一信使与受体结合后最早产生的可将信号向下游传递的信号分子。如：cAMP、cGMP、IP3、DAG（二酯酰甘油）、Ca2+等。 第三节、细胞内信使其中环磷酸腺苷（ cAMP ）是最重要的胞内信使。cAMP是细胞膜的腺苷酸环化酶（AC）在G蛋白激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后的产物，AC的主要功能是催化ATP或cAMP，这一过程不仅需要经G蛋白激活，还需Mg2+、Mn2+的存在，cAMP的主要作用是激活依赖cAMP的蛋白激活酶A（PKA），进而使下游信号蛋白被激活产生生物学效应。 概念： 一、cAMP信使体系 1、。 2、 cAMP是细胞膜的腺苷酸环化酶（AC）在G蛋白激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后的产物。 3、AC的主要功能是催化ATP或cAMP，这一过程不仅需要经G蛋白激活，还需Mg2+、Mn2+的存在。 4、作用对象： cAMP的主要作用是激活依赖cAMP的蛋白激活酶A（PKA），进而使下游信号蛋白被激活产生生物学效应。 5、PKA是一种能被cAMP活化的蛋白激酶，是有催化亚基（C亚基）和调节亚基（R亚基）两部分组成的C2R2四聚体。 6、PKA催化的蛋白质包括组蛋白类和核糖体蛋白类等。 cAMP信号途径（G蛋白偶联受体信号转导途径） 配体(H)+细胞膜上的受体（R）→H-R复合体→膜上的AC被活化，催化ATP产生cAMP→活化蛋白激酶→引起细胞生物学效应（在ATP存在下） cAMP信号途径分两类： ①刺激型信号途径：Rs-Gs-AC cAMP↑途径 刺激型信号作用刺激性受体（Rs）和刺激性G蛋白(Gs)，Gs刺激AC活化，使AC分解ATP，产生cAMP产生效应。 ②抑制型信号途径：Ri-Gi-AC途径 cAMP↓抑制型信号与细胞表面抑制型受体Ri结合,受体活化、构象改变、结合并活化抑制型G蛋白(Gi)，Gi激活以后的过程与刺激型过程正好相反，AC被抑制,ATP分解被抑制, cAMP浓度下降,其生物学效应即受到抑制. 结论:刺激型途径：刺激型配体+Rs+Gs→AC激活→cAMP↑ 抑制型途径: 抑制型配体+Ri+Gi→AC抑制→cAMP↓ N递质 肽类激素 生长因子 专业化蛋白合 成或糖原分解 等效应蛋白，引 起细胞生物学 效应。
生理学属于医学基础知识需要掌握的内容，中公卫生人才招聘考试网帮助大家梳理知识-细胞的跨膜信号传递功能。 每个细胞在机体内并非孤立地存在，而是不断受到其生活环境中各种理化因素的影响。各种信号，如化学、机械、电刺激信号，一般首先作用于细胞膜，膜上某些特异性蛋白质能选择性地接受某种特定信号，引起细胞膜两侧电位变化或细胞内发生某些功能改变;细胞膜的这种作用称为跨膜信号转导功能。 1.通道蛋白质介导的跨膜信号转导 通道蛋白质对离子的转运是一种跨膜物质转运，其实这种物质转运也是一种跨膜信号转导的媒体。已知由通道蛋白质介导的跨膜信号转导有多种类型，主要根据控制通道开放与否的因素来分类。以下主要介绍化学门控通道和电压门控通道两类。 1)化学门控通道：是指由某种特定的化学物质决定其开放的通道，又称化学依从性通道。这类通道蛋白质裸露于膜外的分子部分上，存在着能与某种特定化学物质发生特异性结合的位点。一旦某种特定化学物质与之相结合，即能引起通道蛋白质分子发生构型改变，导致通道开放而允许某种或某些离子通透。由于离子带有一定的电荷，因此能引起细胞膜两侧跨膜电位的改变，从而引发细胞功能状态的改变。骨骼肌细胞膜上称为终板膜的部位有一种离子通道，其膜外分子结构上有能与乙酰胆碱发生特异性结合的位点，乙酰胆碱和结合位点结合后即能引起通道开放，最终导致骨骼肌细胞的兴奋和收缩。属于这一类的通道蛋白质在体内并不很多。除上述终板膜处的这种通道外，目前只证明了中枢神经系统内的一些氨基酸类递质如谷氨酸、门冬氨酸、广氨基丁酸和甘氨酸等，也通过类似的化学门控通道进行跨膜信号转导。 2)电压门控通道：是指由所在膜两侧跨膜电位改变决定其开放的通道，也称电压依从性通道。在这一类通道蛋白质的分子结构中，有一些对细胞膜两侧的跨膜电位改变敏感的基团或亚单位，由于自身的带电性质，在跨膜电位改变时，产生蛋白分子构型的改变，由此而诱发通道的开放，导致细胞膜两侧相应离子的流动，然后引起细胞功能的改变。神经细胞和肌细胞膜上存在的某些Na离子通道和K离子通道就属于这一类通道。 例题： 1.细胞内传递信息的第二信使是 A.载体 B.小分子物质 C.受体 D.有机物 E.配体 正确答案：B 2.细胞内传递激素信息的小分子物质称为
细胞膜受体与信号传导通路 细胞膜受体是细胞表面的蛋白质，它们可以感受到外界的信号，通过信号转导 通路把这些信号传递到细胞内部。细胞膜受体共有两大类，即离子通道和酶联受体。这两类受体通过不同的信号传导通路实现细胞的信号传递。 离子通道受体 离子通道受体是一种具有离子通道的蛋白质。它的功能是控制离子的进出，从 而调节细胞的电位和离子浓度。离子通道受体分为两种类型：一种是离子门控通道受体，如神经元的神经元钙离子通道和嗜铵酸氨基酸受体；另一种是配体门控通道受体，如电流型和化学型兴奋剂和抑制剂。 离子门控通道受体的结构特征是它们的离子通道被内嵌在细胞膜内。离子门控 通道蛋白质由一个中央的通道区域和四个相同的跨膜螺旋组成。这些通道允许小离子通过而排除大分子物质。离子门控通道蛋白质被内嵌在细胞膜内，呈球状，具有许多通道孔。每个通道孔中有数百个不同大小的孔口，允许不同种类的离子进出。 配体门控通道受体的结构特征是它们的离子通道不被内嵌在细胞膜内。配体门 控通道蛋白质不是分散单独存在于细胞膜，因而具有单独的配位装置。配位装置由离子通道多肽的一部分形成，并使通道状态发生变化，使离子通道开放或关闭。典型的兴奋剂包括神经递质，如乙酰胆碱、γ-氨基丁酸和苯乙胺。 膜酶活化受体 另一种类型的细胞膜受体是膜酶活化受体。膜酶活化受体是细胞的另一类膜上 受体。它含有外部配体结构域、细胞膜跨膜区、内部蛋白质激活结构域和下游信号分子结合区。在胞外信号物与配体结构域结合后，膜酶活化受体的一部分发生构象变化，进而引起催化活性变化，使下游信号分子被激活并开始信号转导。
膜酶活化受体是多种生物活性分子的刺激剂，如生长因子、蛋白激酶、胰岛素、甲状腺激素、雌激素、睾酮和花生四烯酸。因此膜酶活化受体扮演着至关重要的生物调节作用，包括细胞生长、凋亡、迁移和分化。 一些常见的膜酶活化受体包括酪氨酸激酶、丝裂原活化蛋白激酶（显似激酶受体）、磷酸酯酶、磷酸二酯酶和蛋白酯酶。 信号传导通路 离子通道受体和膜酶活化受体通过不同的信号转导通路实现细胞的信号传递。 信号转导是从胞外的分子信号开始，以细胞表面的受体的激活为起点，经过不同的中介分子作用后，最终发挥细胞生长、凋亡、分化、代谢和运动等生理功能。 一般来说，信号转导通路可以分为四个阶段：激活、传导、响应和丧失。在激 活阶段，外部化合物或刺激信号依靠细胞表面的特定受体与其结合，达到受体的激活状态。在传导阶段，激活的受体与细胞内部的信号分子相互作用，引发一系列生化反应，并逐步传递至下游效应器质量上。在响应阶段，效应器质量接收未处理的信号，将其转化为特定类型的功能输出。为了保持信号的可靠性和有效性，细胞需要进行消解调节，在丧失阶段，通过多种机制，将过多的信号降解、拆卸或转运。 总之，细胞膜受体通过不同类型的信号转导通路在细胞内部引起生物学响应。 对于展开复杂的生理过程和维持正常代谢的细胞，细胞膜受体和信号传导通路发挥着重要作用。深入理解这些分子机制，将为研究诸如遗传学，药理学和纯化学等者更广泛的应用铺平道路。
细胞跨膜运输和信号转导的生化过程 细胞是生命的基本单位，而作为细胞的组成部分，细胞膜则扮演了重要的角色。细胞膜不仅仅是静态的物质屏障，它还参与了许多动态的生化过程。其中，细胞跨膜运输和信号转导就是两个非常重要的过程。在本文中，我们将深入探讨这两个生化过程。 一. 细胞跨膜运输 细胞跨膜运输是指物质在细胞膜上进行跨越的过程。可以通过被动扩散、主动 传输和胞吞作用等途径完成。其中被动扩散是不需要能量的跨膜过程，主动传输则需要ATP等能量分子来推动，而胞吞则是通过细胞膜的贪婪作用将物质包围并吞 入细胞内部的过程。 1. 被动扩散 被动扩散是指小分子（如水、氧气、二氧化碳等）通过细胞膜上的浓度梯度传 递的过程。举例来说，当细胞内部的浓度高于外部时，水分子就会通过细胞膜渗透到外部，直到两边的浓度平衡。类似地，当外部的氧分子浓度高于内部时，氧分子就会通过细胞膜扩散到细胞内。这种跨膜过程是完全自发的，不需要能源的提供。 2. 主动传输 主动传输是指需要ATP等能量分子参与的跨膜过程。分为质子泵和离子泵两种。质子泵是细胞膜上的一种类型的转运蛋白，它可以将H+离子从细胞内部泵向 外部的环境中。而离子泵则是将离子沿着浓度梯度反向传输的一种转运蛋白。相比被动扩散，主动传输可以逆浓度梯度进行跨膜过程，从而沿着一定方向将物质从低浓度向高浓度运转。 3. 胞吞
胞吞是指细胞通过膜囊包裹物质进入细胞内部的过程。分为吞噬作用和泡状体转运两种。由于细胞膜是一个难以穿过的屏障，所以细胞常常需要利用胞吞作用将外部物质引入细胞内部进行代谢。 二. 信号转导 细胞之间通信是生命得以进行的一种关键方式。信号转导是指细胞膜和细胞内部分子之间的相互作用，以及该信息最终被内部分子促进分子交互，对细胞进行反应的过程。可以通过细胞膜受体（如酪氨酸激酶）和内部信号转导分子（如蛋白激酶）等途径完成。 1. 细胞膜受体 细胞膜受体位于细胞膜的外侧，可以做出对特定信号分子的识别和结合。当外界信号分子与受体发生结合时，受体通常会构形变化，并将信息传递到细胞内部。酪氨酸激酶是一种常见的细胞膜受体，它通过基因突变等途径与多种癌症等疾病联系在一起。 2. 内部信号转导分子 内部信号转导分子是一类存在于细胞内部的蛋白质，可以通过结构变化或相互作用来带动借鉴过程中更深入的生化过程。例如，细胞质中的蛋白激酶可以在受到信号后，与其它蛋白质相互作用并催化其它蛋白质的磷酸化反应。这些催化过程将信号沿着细胞内部逐渐扩散，最终促进促进了复杂的细胞反应。 细胞跨膜运输和信号转导是细胞内部非常重要的生化过程。作为生命得以进行的基础要素之一，细胞跨膜运输和信号转导的深入研究对于深化我们对生命科学的理解，以及为新药物的开发提供理论依据就显得非常至关重要。
细胞膜的跨膜信号转导及其主要方式 细胞膜是细胞内外环境之间的重要隔离屏障，同时也是细胞与外界相互作用的关键界面。细胞膜上存在着许多重要的蛋白质，它们能够感知外界的信号，并将这些信号转导到细胞内部，从而引发一系列细胞内的生理反应，这一过程被称为细胞膜的跨膜信号转导。细胞膜的跨膜信号转导主要通过以下几种方式进行。 一、离子通道介导的跨膜信号转导 细胞膜上存在多种离子通道，如钙离子通道、钠离子通道、钾离子通道等，它们能够感知细胞外环境的信号，例如电位变化、荷电物质浓度变化等，并将这些信号转导到细胞内部。离子通道的开启或关闭可以导致细胞内离子浓度的变化，从而引发细胞内的生理反应。比如钙离子通道的开启会导致细胞内钙离子浓度的增加，进而激活一系列钙信号通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡等过程。 二、酶-受体介导的跨膜信号转导 细胞膜上存在多种酶-受体，如酪氨酸激酶受体、酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶受体等，它们能够与细胞外的配体结合，激活其内在的酶活性，从而引发细胞内的生理反应。这种跨膜信号转导的方式常见于生长因子、激素等信号分子的传递过程。例如，胰岛素受体是一种酪氨酸激酶受体，当胰岛素结合到胰岛素受体上时，会激活胰岛素受体内在的酪氨酸激酶活性，进而引发细胞内的糖代谢等反应。
三、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导 G蛋白偶联受体是一类跨膜蛋白，它们能够与细胞外的信号分子结合，并通过活性的G蛋白介导信号传递到细胞内部。当G蛋白偶联受体与配体结合时，G蛋白会从其不活性的GDP结合态转变为活性的GTP结合态，从而激活或抑制下游效应物质的活性。G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导广泛参与调控细胞的生理过程，如细胞的收缩、分化、增殖等。举个例子，肌球蛋白收缩过程中，肌纤维收缩由G蛋白偶联受体介导，通过激活蛋白激酶C和磷酸酶等下游效应物质，最终引发肌肉的收缩。 四、穿梭蛋白介导的跨膜信号转导 穿梭蛋白是一类能够穿越细胞膜的蛋白质，它们能够感知细胞外的信号，并将这些信号转导到细胞内部。穿梭蛋白通常通过改变其构象来感知细胞外信号，例如细胞外配体的结合可以使穿梭蛋白发生构象变化，进而改变其在细胞内的活性。穿梭蛋白介导的跨膜信号转导在细胞的免疫应答、细胞周期调控等过程中起到重要作用。例如，T细胞受体是一种穿梭蛋白，当它与抗原结合时，可以通过改变其构象来激活下游的信号通路，从而引发免疫应答。 细胞膜的跨膜信号转导是细胞与外界相互作用的重要方式之一，它能够感知外界的信号，并将这些信号传递到细胞内部，从而调控细胞的生理过程。细胞膜的跨膜信号转导主要通过离子通道、酶-受体、G蛋白偶联受体和穿梭蛋白等方式实现。这些跨膜信号转导的方式
细胞的跨膜信号传递功能(1) 细胞是生命的基本单位，而细胞跨膜信号传递则是细胞进行生物学活 动的基本方式。细胞的跨膜信号传递包括了一系列能让细胞对外部刺 激做出反应的生物化学过程，其中涉及到了各种信号传递分子的参与，通过环环相扣的生物化学反应层层递进，以形成最终的反应。 下面是针对细胞的跨膜信号传递功能的更详尽的阐述： 第一点：激活受体。 对于方向信标、激素、神经递质等外部信号物质，它们通常都能够被 细胞表面的受体所识别，从而使受体面临着一系列的生化变化，以激 活细胞内部的信号传递过程。 第二点：激活内向性蛋白。 激活受体之后，就会激活位于受体周围的内向性蛋白，这些蛋白的功 能是通过嘌呤核苷酸交换酶的代谢活动，以将细胞内的GTP、GDP分子 相互转换，进一步向细胞内传达这一信息。 第三点：二级信号分子活化。 内向性蛋白的活化使得一系列二级信号分子（如腺苷酸酰化酶和环磷 酸酶）被激活，它们能通过紧密的相互作用，进一步传递信号信息， 从而激发下一级信号传递分子的活动。 第四点：激酶的激活。 二级信号分子的活化结果是它们能够进一步刺激膜结合蛋白的酶活性（如激酶本身），激发蛋白的自磷酸化反应。而这样的磷酸化反应则 会影响细胞内其他的分子（如酵素和激素素），继而影响下一步的信 号传递过程。
第五点：免疫应答的产生。 跨膜信号传递的最后一步是，细胞内的生物大分子（如细胞质蛋白和细胞骨架）得以改变其构象，进而刺激自身的酶活性，最终完成细胞采取的反应性生物学作用。这样的免疫应答，可以帮助细胞实现与外界环境的互动，使细胞具有最佳的生存和发展环境。 综上所述，细胞的跨膜信号传递过程不仅与细胞本身的生命活动息息相关，也对人体及生态系统的正常运转起到了十分重要的作用，其研究和理解对未来的医学和生命科学应用有着至关重要的意义。
跨膜信号转导名词解释 跨膜信号转导是一种细胞内的信号转导过程，通过细胞膜内的跨膜受体和蛋白质相互作用，将细胞外的信号转导到细胞内部，从而影响细胞的生理功能和行为。 跨膜信号转导涉及多个重要的分子和机制，以下是一些相关的名词解释： 1. 受体：跨膜受体是细胞膜上的蛋白质，可以识别和结合细胞外的信号分子。受体的激活是跨膜信号转导的第一步。 2. 激活：当细胞外的信号分子与受体结合时，受体会发生构象变化，从而激活受体的功能。 3. 分子配体：细胞外的信号分子也被称为分子配体，具有特异性的结合受体并触发其激活的能力。 4. 激酶受体：激酶受体是一类与磷酸化相关的跨膜受体。当激酶受体被配体活化后，其内部的酪氨酸激酶活性被激活，从而引发一系列信号传递的级联反应。 5. 激酶级联：激酶级联是指跨膜信号转导过程中，激酶受体激活后，激酶进一步磷酸化和激活其他下游蛋白质，形成一个信号传递的级联反应。 6. 细胞内信号传递：激活的受体或激磷酸化的蛋白质会进一步激活一系列细胞内信号分子，如蛋白激酶、蛋白磷酸酯酶、细
胞内钙离子等，从而传递信号至细胞内的不同位置。 7. 二次信使：二次信使是细胞内传递跨膜信号的重要分子，常见的有环磷酸腺苷酸（cAMP）、鸟苷酸环化酶（cGMP）、磷脂酰肌醇等。 8. 转录因子：转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，调控基因的转录活性。在跨膜信号转导过程中，一些激活的信号会进入细胞核并与转录因子结合，从而影响基因的表达。 9. 信号传导途径：多个分子通过相互作用和调控形成复杂的信号传导途径。例如，细胞外信号通过受体激活激酶受体，然后通过激酶级联和二次信使，最终影响转录因子的活性和基因表达。 总之，跨膜信号转导是细胞内的一个复杂的信号传递过程，涉及多个分子和机制的相互作用。研究跨膜信号转导有助于理解细胞活动的调控机制，并在疾病治疗和药物开发中具有重要的应用价值。
请归纳总结细胞受体类型、特点及重要的细胞信 号转导途径 受体是一类能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，大多数受体是蛋白质且多为糖蛋白，少数是糖脂，有的则是以上两者则是以上两者组成的复合物。受体是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应。 在细胞通讯中，由信号传导细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发靶细胞的应答，接收信息的分子称为受体，此时的信号分子被称为配体。在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。 一丶受体类型 根据靶细胞上受体存在的部位，可以将受体分为细胞内受体和细胞表面受体。细胞内受体存在于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子。细胞表面受体主要识别和结合亲水性信号分子。根据受体存在的标准，受体可大致分为三类：1．细胞膜受体：位于靶细胞膜上，如胆碱受体、肾上腺素受体、多巴胺受体、阿片受体等。 2．胞浆受体：位于靶细胞的胞浆内，如肾上腺皮质激素受体、性激素受体。 3．胞核受体：位于靶细胞的细胞核内，如甲状腺素受体。
另外也可根据受体的蛋白结构、信息转导过程、效应性质、受体位置等特点将受体分为四类： 1．离子通道偶联受体：如N-型乙酰胆碱受体含钠离子通道。 2．G蛋白偶联受体：M-乙酰胆碱受体、肾上腺素受体等。 3．酶联受体：如胰岛素受体，甾体激素受体、甲状腺激素受体等。 有些受体具有亚型，各种受体都有特定的分布部位核特定的功能，有些细胞也有多种受体。 二丶受体特点 1．受体与配体结合的特异性 特异性现为在同一细胞或不同类型的细胞中，同一配体可能有两种或两种以上的不同受体；同一配体与不同类型受体结合会产生不同的细胞反应，例如肾上腺素作用于皮肤粘膜血管上的α受体使血管平滑肌收缩，作用于支气管平滑肌上的β受体则使其舒张。 2．配体与受体结合的饱和性 受体可以被配体饱和。特别是胞浆受体，数量较少,少量激素就可以达到饱和结合。如在对甾体激素敏感的细胞中胞浆受体的数目最高每个细胞含量为10万个，雌激素受体，每个细胞中含量只有 1000～50000个。故在一定浓度的激素作用下可以被饱和，而非特异性结合则不能被饱和。 3.功能上的有效性
细胞间通讯与信号转导 细胞间通讯与信号转导 1细胞间信息物质（第一信使）：凡由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质统称细胞间信息物质。包括：神经递质、内分泌激素、局部化学介质和气体信号。 2细胞内信息物质：在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称为细胞内化学物质。 3第二信使：通常将Ca2+、cAMP、cGMP、DAG、IP3、Cer、花生四烯酸及其代谢产物这类在细胞内传递信息的小分子化合物称为第二信使。 4第三信使：负责细胞核内外信息传递的物质称为第三信使。是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节基因的转录，因此又称为DNA结合蛋白。 一、细胞通讯 1细胞间隙连接通讯 2膜表面分子接触通讯 3化学信号介导的通讯 二、信号转导：细胞针对外源信息所发生的细胞应答反应全过程。 1信号必须经由受体发挥作用 ⑴受体：是位于细胞膜或细胞内能特异识别和结合配体的生物大分子，其化学本质为蛋白质。 ⑵分类：①细胞表面受体：离子通道受体；G-蛋白偶联受体；酶偶联受体。 ②细胞内受体 ⑶离子通道受体：横跨于细胞膜上的、由多个亚基构成的寡聚蛋白，具有离子通道功能。这 类受体接受特异配体（神经递质）并发生相互作用后，可以开启离子通道，促使离子跨膜流动，产生动作电位，将信号下传。 G-蛋白偶联受体：横跨于细胞膜的单链糖蛋白。当受体接受配体
并发生相互作用后，必须要有G蛋白作为中介物，才能将信号传递给膜中效应蛋白（酶）。受G-蛋白调节的效应蛋白（酶）主要有腺苷酸环化酶（AC）、cGMP依赖性磷酸二酯酶、磷脂酶C和离子通道等。腺苷酸环化酶催化A TP环合成cAMP；磷脂酶C催化PIP2水解产生IP3和DAG；cGMP依赖性磷酸二酯酶催化cGMP分解而灭活。 细胞内受体：存在于胞浆和胞核内的类固醇激素和甲状腺激素等脂溶性信息分子的受体。 胞内受体包括四个区域：高度可变区、DNA结合区、铰链区和激素结合区。 ⑷受体与配体结合的特点：高度专一性、高度亲和力、可饱和性、可逆性和特定的作用模式。2信号转导分子负责信号在细胞内的传递与转换 ⑴第二信使 ⑵蛋白激酶与蛋白磷酸酶是蛋白质活性的开关系统 ⑶G蛋白的GTP/GDP开关作用 ⑷衔接蛋白和支架蛋白参与信号转导复合物的形成 3胞内信息传递途径 ⑴cAMP-蛋白激酶A途径：β肾上腺素、胰高血糖素、多巴胺、组胺 ①cAMP的生成与降解。一些激素如肾上腺素、胰高血糖素等作用于相应的受体后，活化 相应的受体，活化的受体可催化Gs的GDP与GTP交换，导致Gs 的α亚基与βγ解离，释放出αs-GTP，αs-GTP可导致AC活化，使得A TP转变为cAMP，细胞内cAMP浓度升高。 cAMP在细胞内的浓度除与AC活性相关，还和磷酸二酯酶活性有关。 ②cAMP的作用机制。cAMP对细胞的调节作用是通过激活cAMP 依赖性蛋白激酶系统来 实现的。PKA是一种由四聚体组成的别构酶（C2R2）.其中C为催化亚基，R为调节亚基。每个调节亚基上有两个cAMP结合位点，
1、无论何种动物，生理功能及机制需从整体和环境、器官和系统、及细胞和分子三个水 平进行研究。 2、生理活动的主要调节方式是神经调节，体液调节和自身调节。 3、细胞外液包括血浆和组织液。 4、细胞受到刺激后，局部产生的去极化达到阈电位水平时，Na+通道大量开放，从而引起 动作电位。 5、细胞的跨膜信号转导方式体有离子通道介导、G蛋白耦联受体介导和酶联受体介导三类。 6、刺激引起兴奋的条件强度、持续时间、及强度对时间变化率。 静息电位产生的机制主要是K+外流造成的，动作电位产机制主要是Na+内流造成的。7、骨骼肌细胞收缩时，终未池中的Ca2+释放到肌浆中与肌钙蛋白C亚单位结合，使其构型 发生变化，后者又使原肌球蛋白的构型发生变化，最后导致横桥与肌动蛋白结合，产生肌细胞收缩。 8、在传统的生理学中，通常将神经细胞、肌肉细胞和腺体细胞统称为可兴奋组织或可兴奋 细胞。 9、Na+泵是一种具有ATP酶活性的酶，它能分解ATP释放能量，将细胞内的Na+移出膜外，细胞外的K+移入膜内。 10、Ca2+与肌纤蛋白结合是引起肌丝滑行的必要条件。但两者结合的起因是Ca2+先与肌钙蛋 白C亚单位结合，继而引起原肌球蛋白位移，暴露了肌纤蛋白上的结合位点。 11、影响组织液生成的因素有毛细血管血压，组织液胶体渗透压，血浆胶体渗透压和组织 液静水压。 12、静息状态下，膜对K+有较大的通透性，对Na+通透性较低，所以静息电位主要是K+电 化学平衡电位。 14、神经纤维的传导特性为结构和功能的完整性，绝缘性，双向性，相对不疲劳性和不衰 减性。 15、中枢递质按化学性质可分为乙酰胆碱、单胺类和肽类。 由突触前膜释放参与突触传递的化学物质称神经递质；兴奋性突触后电位是指突触前膜释放兴奋性递质，使突触后膜产生局部除极化电位。 16、反射弧是反射的结构基础和基本单位,它包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经 和效应器。 17、感受器的一般生理特征适宜刺激、感受器的换能作用、感受器的编码作用和感受器的 适应现象。 18、视网膜有两种感光细胞，其中对光敏感度较高是视杆细胞，另一种是视锥细胞。 19、视网膜的两种感光换能系统包括视杆系统和视锥系统。 感光细胞包括视杆细胞和视锥细胞，视杆细胞只能感受明暗，它含有的感光色素是视紫红质，视锥细胞的功能是辨别颜色。 20、血浆与血清的区别主要是凝血因子和纤维蛋白原。 21、血凝凝固按始动凝血的因子来源不同，其凝血过程包括内源性途径和外源性途径两条途 径。 23、心肌细胞的生理特性包括：兴奋性、传导性、收缩性和自律性。 24、每一个心动周期，心脏就射血一次。通常将一个心动周期过程划分为三个时期，即心房 收缩期、心室收缩期和心室舒张期。
细胞信号转导与疾病 一、基本要求 1．掌握细胞信号转导的概念 2．熟悉细胞信号转导不同环节的异常与疾病的关系 3．了解细胞信号转导异常性疾病防治的病理生理基础 二、知识点纲要 （一）细胞信号转导的概念 指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。 （二）细胞信号转导的主要途径 1．G蛋白介导的信号转导途径G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。由α、β和γ亚基组成的异三聚体在膜受体与效应器之间起中介作用。小G蛋白只具有G蛋白α亚基的功能，参与细胞内信号转导。信息分子与受体结合后，激活不同G蛋白，有以下几种途经：（1）腺苷酸环化酶途径通过激活G蛋白不同亚型，增加或抑制腺苷酸环化酶（AC）活性，调节细胞内cAMP浓度。cAMP可激活蛋白激酶A（PKA），引起多种靶蛋白磷酸化，调节细胞功能。（2）磷脂酶途径激活细胞膜上磷脂酶C(PLC)，催化质膜磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）水解，生成三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DG）。IP3促进肌浆网或内质网储存的Ca2+释放。Ca2+可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2+与钙调蛋白结合，激活Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶，产生多种生物学效应。DG与Ca2+能协调活化蛋白激酶C（PKC）。 2．受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径受体酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特征是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性，配体主要为生长因子。RTPK途径与细胞增殖肥大和肿瘤的发生关系密切。配体与受体胞外区结合后，受体发生二聚化后自身具备(TPK)活性并催化胞内区酪氨酸残基自身磷酸化。RTPK的下游信号转导通过多种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的级联激活：（1）激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），（2）激活蛋白激酶C（PKC），（3）激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K），从而引发相应的生物学效应。 3．非受体酪氨酸蛋白激酶途径此途径的共同特征是受体本身不具有TPK活性，配体主要是激素和细胞因子。其调节机制差别很大。如配体与受体结合使受体二聚化后，可通过G蛋白介导激活PLC-β或与胞浆内磷酸化的TPK结合激活PLC-γ，进而引发细胞信号转导级联反应。 4．受体鸟苷酸环化酶信号转导途径一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）可激活鸟苷酸环化酶（GC），增加cGMP生成，cGMP激活蛋白激酶G（PKG），磷酸化靶蛋白发挥生物学作用。 5．核受体信号转导途径细胞内受体分布于胞浆或核内，本质上都是配体调控的转录因子，均在核内启动信号转导并影响基因转录，统称核受体。核受体按其结构和功能分为类固醇激素受体家族和甲状腺素受体家族。类固醇激素受体（雌激素受体除外）位于胞浆，与热休克蛋白（HSP）结合存在，处于非活化状态。配体与受体的结合使HSP与受体解离，暴露DNA结合区。激活的受体二聚化并移入核内，与DNA上的激素反应元件（HRE）相结合或其他转录因子相互作用，增强或抑制基因的转录。甲状腺素类受体位于核内，不与HSP 结合，配体与受体结合后，激活受体并以HRE调节基因转录。 （三）细胞信号转导异常与疾病 1．信息分子异常指细胞信息分子过量或不足。如胰岛素生成减少，体内产生抗胰岛素
第十九章细胞信号转导 第十九章细胞信号转导 一、内容提要 细胞信号转导是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程，主要由信号分子的识别与接受，信号在细胞内的放大与传递，以及特定生物学效应的产生三个过程组成。 信号分子是指由特定的信号源（细胞）产生的，可以通过扩散或体液转运等方式进行传递，作用于靶细胞并产生特异应答的一类化学物质，包括激素、神经递质、细胞因子、生长因子及无机物等几大类。由信号细胞释放的信号分子，需经扩散或转运，才能够到达靶细胞产生作用。根据传递距离的远近，可将信号分子的传递分为内分泌、旁分泌和自分泌信号传递三种方式。 受体是指存在于靶细胞膜上或细胞内的一类特殊蛋白质分子，它们能够识别与结合化学信号分子，并触发靶细胞产生特异的生物学效应。按照受体存在的亚细胞部位的不同，可将其分为细胞膜受体和细胞内受体二大类，前者又分为跨膜离子通道受体、G蛋白偶联受体和单跨膜受体。受体的作用特点包括高度的亲和力、高度的特异性、可逆性、可饱和性及特定的作用模式等。 由细胞内若干信号转导分子所构成的级联反应系统就被称为细胞信号转导途径，目前已经鉴定的细胞信号转导途径达10多条。大多数的激素、神经递质、生长因子和细胞因子通过膜受体介导的信号转导途径传递信号，这些信号转导途径的共同特征都是通过一系列的级联反应，以激活特定的蛋白激酶并对其底物蛋白或酶进行共价修饰，从而产生特定的生物学效应。在这些信号转导途径中，以环核苷酸（cAMP和cGMP）作为第二信使的信号转导途径是目前较为清楚的信号转导途径。除此之外，以脂类衍生物，如IP3、DAG、PI-3,4-P2、PI-3,4,5-P3等作为第二信使的信号转导途径，以及以钙离子作为第二信使的Ca2+信号转导途径也越来越受到重视。而胰岛素、生长因子及细胞因子则主要通过酪氨酸蛋白激酶（TPK）信号转导途径传递信号。
第五章 物质的跨膜运输 一、跨膜运输方式 细胞质膜是选择性透性膜，是能调控物质进出的精致装臵。除脂溶性分子和不带电荷的小分子能以简单扩散方式过膜之外，水溶性分子和离子都是不能自行穿越脂双层的。几乎所有的有机小分子和带电荷的无机离子都需要由膜转运蛋白来跨膜转运。总之，跨膜的物质运输方式有： 被动运transport 胞能量， 顺浓度梯1、简单扩散 小分子物质（水、尿素、甘油、葡萄糖、O 2、N 2等）能自由扩散过膜，不须膜蛋白协助 2、协助扩散 小分子及离子在膜转运蛋白协助下，会增快跨膜转运速率 (1)葡萄糖、氨基酸、乳糖、核糖等由载体蛋白选择性结合转运过膜 (2)离子由通道蛋白选择性开启离子通道转运 主动运输active transport （消耗细胞能量，运输方向是逆浓度梯度或逆电化 学梯度） 1、主动运输:靠离子泵（钠钾泵、钙泵）或质子泵 (H +泵）直接消耗细胞的ATP 进行运输。 2、协同运输:待运物质在载体蛋白上与某种离子伴跨膜转运，由钠钾泵（或H +泵）所维持的离子浓度梯度所驱动，∴是间接消耗细胞内的ATP 。 ⑴同向转运：例如肠上皮细胞摄取葡萄糖、氨基酸 需伴Na +过膜；而细菌吸收乳糖是伴H +过膜。 ⑵反向转运：动物细胞靠Na +－H +交换载体，由 Na +驱动H +反向输出胞外，以调节细胞内 pH 值。 吞排作用 胞吞作用胞吐作用(消耗细胞能量，将大分子和颗粒物泡来跨膜运输) 1、吞噬作用：吞食大的颗粒物质 2、胞饮作用：吞饮液态物质 （微胞饮作用） 3、跨细胞转运： 由胞吞和胞吐相结合，组成穿胞 吞排物质转运方式，其过程中不涉及溶酶体消化。 例如母体中的抗体由血液穿过上皮细胞进入乳汁， 而婴儿肠上皮细胞再将母乳中的抗体摄入其血液。