细胞连接与细胞通讯.ppt

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1、Chap5celljunctionsandcellcommunication(细胞连接与细胞通讯细胞连接与细胞通讯)5.1celljunctions5.2cellcommunication5.1 5.1 CellJunctions细胞连接是细胞间的联系结构，是细胞黏着细胞连接是细胞间的联系结构，是细胞黏着的发展，保证了细胞间组织的长期稳定。的发展，保证了细胞间组织的长期稳定。细胞连接是细胞质膜局部区域特化形成的，在细胞连接是细胞质膜局部区域特化形成的，在结构上包括结构上包括膜特化部分、质膜下胞质部分膜特化部分、质膜下胞质部分及及质质膜外细胞间的部分。膜外细胞间的部分。1细胞连接的类型细胞连接的

2、类型5.1.1紧密连接紧密连接(tightjunction)5.1.2斑块连接斑块连接(plaque-bearingjunction)or锚定连接锚定连接(anchoringjunctions)黏着连接黏着连接桥粒连接桥粒连接5.1.3通讯连接通讯连接(communicatingjunctions)间隙连接间隙连接(gapjunction)；化学突触化学突触(chemicalsynapse)；胞间连丝胞间连丝(plasmodesmata)。1细细胞胞连连接接5.1.1紧密连接紧密连接(tightjunction)又叫不通透连接又叫不通透连接(impermeablejunction),它不仅连接

3、相邻的细胞它不仅连接相邻的细胞,而且封闭细胞间而且封闭细胞间 隙隙,使大多数分子难以在细胞间通透。使大多数分子难以在细胞间通透。这种连接方式普遍存在于腔道这种连接方式普遍存在于腔道上皮细胞上皮细胞靠靠 近管腔端的相邻细胞近管腔端的相邻细胞间。间。从从结构结构上看上看,通过通过缝合蛋白缝合蛋白形成形成脊线脊线，封，封 闭相邻细胞间的空隙。闭相邻细胞间的空隙。紧紧密密连连接接紧密连接的功能紧密连接的功能连接作用连接作用维持细胞的极性维持细胞的极性防止物质双向渗漏，并限制了膜蛋白防止物质双向渗漏，并限制了膜蛋白在脂分子层的流动在脂分子层的流动紧紧密密连连接接与与细细胞胞极极性性5.1.2 5.1.2

4、 斑块连接斑块连接(plaque-bearingjunction)又称为又称为锚定连接锚定连接(anchoringjunctions)主要靠主要靠黏着蛋白黏着蛋白、整联蛋白整联蛋白和和细胞骨架体系细胞骨架体系将相邻将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。根据根据细胞骨架分子细胞骨架分子不同，锚定连接分为：不同，锚定连接分为：黏着连接（黏着带、黏着斑）黏着连接（黏着带、黏着斑）肌动蛋白肌动蛋白桥粒连接（桥粒、半桥粒）桥粒连接（桥粒、半桥粒）中间纤维中间纤维2黏着连接黏着连接 (adherenjunctions)细细胞胞间间的的连连接接作作用用与与细细胞胞骨骨

5、架架系系统统的的肌动蛋白肌动蛋白相关称为黏着连接。相关称为黏着连接。黏着带黏着带 黏着斑黏着斑黏着连接黏着连接(adherenjunctions)是是细胞细胞-细胞细胞间黏着的一种方式；间黏着的一种方式；位于上皮细胞位于上皮细胞紧密连接的下方紧密连接的下方；靠靠钙黏蛋白钙黏蛋白同同肌动蛋白肌动蛋白相互作用；相互作用；黏黏着着带带处处相相邻邻细细胞胞质质膜膜的的间间隙隙为为20202525nm,nm,介于介于紧密连接紧密连接和和桥粒桥粒之间。之间。黏着带黏着带(adhesion belts)adhesion belts)参与连接的组分：参与连接的组分：钙黏蛋白钙黏蛋白(cadherin)cadh

6、erin)一一种种跨跨膜膜连连接接糖糖蛋蛋白白，属属Ca2+依依赖赖的的细细胞胞-细胞黏着分子。细胞黏着分子。细胞质斑细胞质斑(cytoplasmic plaque)cytoplasmic plaque)含含黏黏着着斑斑蛋蛋白白(vinculin)vinculin)，介介导导肌肌动动蛋蛋白白与与钙钙黏蛋白黏蛋白相连；相连；肌动蛋白肌动蛋白Adhesion beltsAdhesion belts 主要特点是：主要特点是：肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维通过通过整联蛋白整联蛋白同同细胞外基细胞外基质质（如纤连蛋白），而不是与另一个细（如纤连蛋白），而不是与另一个细胞的表面相连。胞的表面相连。黏着斑黏着斑(

7、adhesion plaqueadhesion plaque，focal adhesion)focal adhesion)Focal adhesionFocal adhesion细细胞胞是是通通过过中中间间纤纤维维锚锚定定到到细细胞胞骨骨架架上，这种黏着连接方式称为上，这种黏着连接方式称为桥粒桥粒。分为：分为：(完全完全)桥粒桥粒 半桥粒半桥粒桥粒连接桥粒连接(desmosomes)desmosomes)完完全全桥桥粒粒 半桥粒与完全桥粒有两点差别半桥粒与完全桥粒有两点差别半半桥桥粒粒参参与与连连接接的的跨跨膜膜蛋蛋白白不不是是钙钙黏黏蛋蛋白白而是而是整联蛋白整联蛋白；整整联联蛋蛋白白的的细细

8、胞胞外外结结构构域域不不是是与与相相邻邻细细胞胞的整联蛋白相连而是同的整联蛋白相连而是同细胞外基质细胞外基质相连。相连。HemidesmosomesHemidesmosomesHemidesmosomes Hemidesmosomes 连接方连接方式式黏着因子黏着因子胞外配体胞外配体胞胞内内细细胞胞骨架骨架胞胞 内内 结结 合合蛋白蛋白细胞与细胞细胞与细胞黏着带黏着带钙钙 黏黏 蛋蛋 白白（E-钙钙黏黏蛋蛋白白)相相邻邻细细胞胞的的钙黏蛋白钙黏蛋白微丝微丝黏黏 着着 斑斑 蛋蛋白等白等桥粒桥粒钙钙黏黏蛋蛋白白（桥桥粒粒芯芯蛋蛋白白、桥桥粒芯胶粘蛋白）粒芯胶粘蛋白）相邻细胞的相邻细胞的钙黏蛋白钙

9、黏蛋白中间纤维中间纤维桥桥粒粒斑斑蛋蛋白白、桥桥粒粒斑斑珠珠蛋蛋白白细胞与胞外基质细胞与胞外基质黏着斑黏着斑整联蛋白整联蛋白胞胞外外基基质质蛋蛋白白微丝微丝黏着斑蛋黏着斑蛋白等白等半桥粒半桥粒整联蛋白整联蛋白胞胞外外基基质质蛋蛋白白中间纤维中间纤维网蛋白网蛋白5.1.3通讯连接通讯连接间隙连接间隙连接：分布广泛，几乎所有的动物组织中：分布广泛，几乎所有的动物组织中都存在间隙连接。都存在间隙连接。化学突触化学突触：存在于可兴奋细胞之间的细胞连接：存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式方式,通过释放通过释放神经递质神经递质来传导神经冲动。来传导神经冲动。胞胞间间连连丝丝：高高等等植植物物细细胞胞之之间

10、间通通过过胞胞间间连连丝丝相相互连接互连接,完成细胞间的通讯联络。完成细胞间的通讯联络。3间隙连接间隙连接(gap junction)gap junction)1、间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为、间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2nm。2、连接子连接子(connexon)是间隙连接的基本单位。是间隙连接的基本单位。每个连接子由每个连接子由6个连接子蛋白（个连接子蛋白（connexin）组）组成，它们围成一个直径约成，它们围成一个直径约nm的孔道，允许分子量的孔道，允许分子量在在1000道尔顿以下的分子通过。道尔顿以下的分子通过。3、连接单位由两个连接子对接构成。、连接单位由两个连接子对接构成

11、。4间间隙隙连连接接 间隙连接的主要功能间隙连接的主要功能机械连接作用机械连接作用电偶联（电偶联（Electricalcoupling）在神经冲动信息传递过程中起重要作用在神经冲动信息传递过程中起重要作用代谢偶联（代谢偶联（Metaboliccoupling）允许小分子代谢物和信号分子通过允许小分子代谢物和信号分子通过胞间连丝（胞间连丝（PlasmodesmaPlasmodesma）结构：结构：植物细胞植物细胞由相互联结的由相互联结的相邻相邻细胞的质膜细胞的质膜共共同构成的直径同构成的直径30-60nm的管状结构。的管状结构。有管状的内质网通过。因此，通过胞间连有管状的内质网通过。因此，通过胞

12、间连丝，使得相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内丝，使得相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内质网交融在一起。质网交融在一起。允许允许1000Da以下和离子通过以下和离子通过允许允许大分子大分子如蛋白质和如蛋白质和RNA通过通过介导植物信号传导介导植物信号传导胞间连丝的功能胞间连丝的功能Plasmodesma Plasmodesma 细胞连接的不同方式细胞连接的不同方式5.2细胞通讯细胞通讯（Cell CommunicationCell Communication）5.2.1细胞通讯的概念细胞通讯的概念5.2.2细胞通讯的方式细胞通讯的方式5.2.3细胞通讯的一般步骤细胞通讯的一般步骤细胞信号系统的基本组成

13、细胞信号系统的基本组成5.2.5由由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路Cell CommunicationCell Communication5.2.1细胞通讯的概念细胞通讯的概念一个细胞发出的信息通过介质（配体）传一个细胞发出的信息通过介质（配体）传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用，（然后通过细胞信号转导）产生胞内一系用，（然后通过细胞信号转导）产生胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。学效应的过程。细细胞胞质质膜膜与与细细胞胞通通讯讯胰高血糖素胰

14、高血糖素肾上腺素肾上腺素细细胞胞通通讯讯的的速速率率细胞间通讯方式可以分为两大类：细胞间通讯方式可以分为两大类：通过分泌信号分子通过分泌信号分子(by secreted molecules)(by secreted molecules)包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、脂肪酸包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、脂肪酸衍生物以及溶解的气体。衍生物以及溶解的气体。靠细胞的直接接触靠细胞的直接接触(contact-dependent)(contact-dependent)5.2.2细胞通讯的方式细胞通讯的方式细细胞胞通通讯讯的的两两种种方方式式通过细胞接触进行通讯的两种情况：通过细胞接触进行通讯的两种情况

15、：通过位于细胞表面的信号分子同靶细胞的接通过位于细胞表面的信号分子同靶细胞的接触触通讯连接：通讯连接：间隙连接和胞间连丝间隙连接和胞间连丝胞外信号分子的几种作用方式胞外信号分子的几种作用方式旁分泌旁分泌内分泌内分泌自分泌自分泌化学突触化学突触胞外信号分子的几种作用方式胞外信号分子的几种作用方式5.2.3细胞通讯的一般步骤细胞通讯的一般步骤1、信号分子的、信号分子的合成合成2、信号分子的、信号分子的释放释放3、信号分子向靶细胞、信号分子向靶细胞转运转运4、靶细胞对信号分子的、靶细胞对信号分子的识别和检测识别和检测5、靶细胞、靶细胞转导转导出胞内信使出胞内信使6、胞内信使、胞内信使作用于效应分子，

16、引起细胞变化作用于效应分子，引起细胞变化7、解除信号，终止细胞应答解除信号，终止细胞应答细胞通讯的两个基本概念细胞通讯的两个基本概念信号转导（信号转导（signaltransduction）Signaltransduction,whichindicatesthatthestimulusreceivedbythecell-surfacereceptorisdifferentfromthesignalreleasedtothecellinterior.强调信号的接收与接收后信号转换的方式（途径）强调信号的接收与接收后信号转换的方式（途径）和结果。和结果。细胞信号传导（细胞信号传导（cellsign

17、aling）Cellsignalingconveystheconceptthatacellrespondstoastimulusfromitsenvironmentbyrelayinginformationtoitsinternalcompartment.强调信号的产生和细胞间的传递。强调信号的产生和细胞间的传递。5.2.4细胞信号系统的基本组成细胞信号系统的基本组成信号分子（胞外）信号分子（胞外）受体受体效应物效应物第二信使（胞内）第二信使（胞内）靶蛋白靶蛋白根据其溶解性可分为：根据其溶解性可分为：亲脂性信号分子亲脂性信号分子（lipid-solublemolecules）与细胞内受体结合与

18、细胞内受体结合亲亲水水性性信信号号分分子子（water-solublemolecules）与细胞表面受体结合与细胞表面受体结合此外还存在气体信号分子如此外还存在气体信号分子如NO细胞的信号分子（细胞的信号分子（signalmolecule）5亲脂性信号分子亲脂性信号分子 包括包括甾类激素和甲状腺素甾类激素和甲状腺素,与细胞质和细胞核受与细胞质和细胞核受体结合体结合,形成激素形成激素-受体复合物受体复合物,调节基因表达。调节基因表达。亲水性信号分子亲水性信号分子 包括包括神经递质、生长因子、局部化学递质和大神经递质、生长因子、局部化学递质和大部分激素部分激素。与细胞表面受体结合，经信号转导在胞。

19、与细胞表面受体结合，经信号转导在胞内产生第二信使，引起细胞的应答反应。内产生第二信使，引起细胞的应答反应。受体（受体（receptorreceptor）细胞表面受体（细胞表面受体（cell surface receptorcell surface receptor）多为膜上的功能性糖蛋白，也有由糖脂组成的。多为膜上的功能性糖蛋白，也有由糖脂组成的。同亲水性信号分子结合。同亲水性信号分子结合。细胞内受体（细胞内受体（intracellular receptorintracellular receptor）主要存在于细胞核内，也有些存在于细胞质中。主要存在于细胞核内，也有些存在于细胞质中。受体多为

20、糖蛋白，有与配体结合的区域和产生受体多为糖蛋白，有与配体结合的区域和产生效应的区域。效应的区域。6Cell-SurfaceReceptors&IntracellurReceptors胞内受体胞内受体基本结构：基本结构：含三个结构域含三个结构域 C C端结构域端结构域:激素结合位点激素结合位点 中间结构域中间结构域:DNADNA或抑制蛋白结合位点或抑制蛋白结合位点 N N端结构域端结构域:转录激活结构域转录激活结构域胞内受体的结构胞内受体的结构细胞表面受体细胞表面受体离子通道偶联受体离子通道偶联受体(ion-channel linked ion-channel linked receptor)r

21、eceptor)；G-G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体(G-protein linked G-protein linked receptor)receptor)；酶联受体酶联受体(enzyme-linked receptor)enzyme-linked receptor)7三种类型的表面受体三种类型的表面受体它们多为数个亚基组成的寡聚体蛋白它们多为数个亚基组成的寡聚体蛋白,除有除有配配 体结合部位体结合部位外外,本身就是离子通道的一部分本身就是离子通道的一部分,并籍此将信号传递至细胞内。并籍此将信号传递至细胞内。离子通道偶联受体离子通道偶联受体见于见于可兴奋细胞可兴奋细胞间的突触信号传递，产生一种

22、间的突触信号传递，产生一种 电效应。电效应。受体本身就是形成通道的受体本身就是形成通道的跨膜蛋白跨膜蛋白。如乙酰胆。如乙酰胆 碱受体就是离子通道偶联受体。碱受体就是离子通道偶联受体。乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体 G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体指指配体配体-受体复合物受体复合物与与靶蛋白靶蛋白（酶或者（酶或者离子通道）的作用要通过与离子通道）的作用要通过与G G蛋白的偶联蛋白的偶联，在细胞内产生在细胞内产生第二信使第二信使，从而将胞外信号，从而将胞外信号跨膜传递到胞内，影响细胞的行为。跨膜传递到胞内，影响细胞的行为。组成组成:一般由三个亚基组成一般由三个亚基组成,分别叫分别叫、,、两亚基通常紧密结合

23、在一起两亚基通常紧密结合在一起,只有在蛋只有在蛋白变性时才分开。白变性时才分开。功能功能位点位点:亚基具有三个功能亚基具有三个功能位点位点：GTPGTP结合位点结合位点;鸟苷三磷酸水解酶鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)(GTPase)活性结构域活性结构域;ADP-ADP-核糖化位点。核糖化位点。G-蛋白蛋白 G G蛋白偶联受体与信号转导蛋白偶联受体与信号转导G G蛋白偶联受体能够激活心肌质膜的蛋白偶联受体能够激活心肌质膜的K+离子通道打开离子通道打开受体蛋白既是受体蛋白既是受体受体又是又是酶酶，一旦被配体，一旦被配体激活即具有酶活性并将信号放大，又称激活即具有酶活性并将信号放大，又称催化受体催

24、化受体(catalyticreceptor)。这类受体传导的信号主要与这类受体传导的信号主要与细胞生长细胞生长、分裂分裂有关。有关。酶联受体酶联受体(enzymelinkedreceptor)接收信息后能够直接引起反应效应接收信息后能够直接引起反应效应的物质，通常是酶；的物质，通常是酶；如腺苷酸环化酶如腺苷酸环化酶,它在信号转导中能它在信号转导中能够将够将ATPATP转变成转变成cAMPcAMP引起细胞内的反引起细胞内的反应。应。效应物效应物(effector)effector)cAMP的产生的产生 大多数激素类信号分子不能直接大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过同膜受体结合后进入细

25、胞，只能通过同膜受体结合后进行信息转换，通常把进行信息转换，通常把细胞外的信号细胞外的信号称为称为第一第一信使，而把细胞内信使，而把细胞内最早产生最早产生的信号物质的信号物质称为称为第二信使第二信使。第二信使第二信使(second messenger)(second messenger)8第二信使第二信使是第一信使同其膜受体结合后，最早在细胞膜是第一信使同其膜受体结合后，最早在细胞膜内侧或胞浆中内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用的信出现，仅在细胞内部起作用的信息分子；息分子；能能启动或调节启动或调节细胞内稍晚出现的反应。细胞内稍晚出现的反应。目前公认的第二信使有目前公认的第二信使有cAMP、

26、DG、IP3、cGMP和和Ca2+。Ca2+又是磷脂酰肌醇信号通路又是磷脂酰肌醇信号通路的第三信使。的第三信使。第二信使至少有两个特征第二信使至少有两个特征:9第二信使学说（第二信使学说（secondmessengertheory）内容：内容：胞外物质不能进入细胞，它作用于细胞胞外物质不能进入细胞，它作用于细胞表面的受体，而导致胞内产生第二信使，从表面的受体，而导致胞内产生第二信使，从而激发一系列的生化反应，最后产生一定的而激发一系列的生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。由由Sutherland等人于等人于70年代提出年代

27、提出10Signalingcascade5.2.5由由G G蛋白蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路偶联受体所介导的细胞信号通路cAMP信号通路信号通路磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路cAMP signal pathwaycAMP signal pathwaycAMPcAMP信号途径又称信号途径又称PKAPKA系统系统，是蛋白激，是蛋白激酶酶A A系统的简称系统的简称(protein kinase A protein kinase A system,PKA)system,PKA)；该系统属该系统属G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体信号传导；信号传导；在该系统中在该系统中,细胞外信号要被转换成第细胞

28、外信号要被转换成第二信使二信使cAMPcAMP引起细胞反应。引起细胞反应。激活型激活型 由由激活型的信号分子激活型的信号分子作用于作用于激活型的激活型的受体受体，经激活型的，经激活型的G G蛋白去激活腺苷酸环化蛋白去激活腺苷酸环化酶，从而酶，从而提高提高cAMPcAMP的浓度的浓度引起细胞的反应。引起细胞的反应。抑制型抑制型 通过通过抑制型的信号分子抑制型的信号分子作用于作用于抑制型抑制型的受体的受体，经，经抑制型的抑制型的G G蛋白蛋白去去抑制抑制腺苷酸环腺苷酸环化酶的活性。化酶的活性。激活型的系统组成激活型的系统组成激活型受体激活型受体(StimulatoryReceptor,Rs)肾上腺

29、素肾上腺素(型型)受体受体,胰高血糖素受体等胰高血糖素受体等此类受体都是此类受体都是7 7次跨膜的膜整合蛋白。次跨膜的膜整合蛋白。激活型的激活型的-G-G蛋白蛋白(Gs-proteinsGs-proteins)将受体接收的信号传递给腺苷酸环化将受体接收的信号传递给腺苷酸环化酶，使该酶激活。酶，使该酶激活。效应物效应物 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 抑制型的系统组成抑制型的系统组成抑制型受体抑制型受体(InhibitoryReceptor,Ri)抑制型的受体抑制型的受体(Ri)通过通过Gi抑制腺苷酸环化酶抑制腺苷酸环化酶的活性，降低胞内的活性，降低胞内cAMP的水平。的水平。抑制型抑制型G蛋白蛋白(

30、Gi-proteins)抑制型的抑制型的GTP结合蛋白传递抑制性信号，降结合蛋白传递抑制性信号，降低腺苷酸环化酶的活性。低腺苷酸环化酶的活性。效应物效应物 腺苷酸环化酶。腺苷酸环化酶。激活型与抑制型受体进行信号传导的效应激活型与抑制型受体进行信号传导的效应肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素促肾上腺皮质素促肾上腺皮质素腺苷腺苷cAMP cAMP 信号通路信号通路cAMPcAMP的产生与信号放的产生与信号放大大 cAMPcAMP的产生的产生 cAMPcAMP的信号放大的信号放大G-G-蛋白偶联受体与蛋白偶联受体与cAMPcAMP的产生的产生信号放大信号放大:蛋白激酶蛋白激酶A A的激活的激活结构

31、：结构：TheinactiveformofproteinkinaseAconsistsoftworegulatory(R)andtwocatalytic(C)subunits.激活激活:CyclicAMPbinds totheregulatorysubunits,leading to their dissociation（分分离离）from thecatalyticsubunits.Thefreecatalyticsubunitsarethenenzymaticallyactiveandabletophosphorylate serine residues on their targetpro

32、teins.蛋白激酶蛋白激酶A A的激活的激活蛋白激酶蛋白激酶A A的作用机理的作用机理 被激活的蛋白激酶被激活的蛋白激酶A A可以以两种方式起作用可以以两种方式起作用:ProteinkinaseAphosphorylateskeytargetenzymes;Inmanyanimalcells,increasesincAMPactivatethe transcription of specific target genes thatcontainaregulatorysequencecalledthecAMPresponseelement(cAMP响应元件响应元件)orCRE.cAMPcAMP

33、及其信号放大及其信号放大?胰高血糖素，胰高血糖素，肾上腺素肾上腺素ThefreecatalyticsubunitofproteinkinaseAtranslocatestothenucleusandphosphorylatesthetranscriptionfactorCREB(CRE-bindingprotein),leadingtoexpressionofcAMP-induciblegenes.cAMPcAMP途径的信号解除和抑制途径的信号解除和抑制信号解除信号解除通过磷酸二酯酶将通过磷酸二酯酶将cAMPcAMP降解降解,形成形成5-5-AMPAMP；信号抑制信号抑制通过抑制型的信号作用于

34、通过抑制型的信号作用于Ri(Ri(抑制型激素受体抑制型激素受体),),然后通过然后通过GiGi（与与GDPGDP结合的抑制型蛋白）起结合的抑制型蛋白）起作用。作用。cAMPcAMP的合的合成与成与分解分解 cAMPcAMP信号的抑制信号的抑制霍乱毒素霍乱毒素百百日日咳咳毒毒素素咖啡因咖啡因茶碱茶碱毒素对毒素对cAMPcAMP信号途径的影响信号途径的影响霍乱毒素霍乱毒素(cholera toxin)cholera toxin)能把能把NADNAD+上的上的NAD-NAD-核糖转移到核糖转移到GsGs蛋白的蛋白的亚基上，使亚基上，使G G蛋白核糖化蛋白核糖化(ADP-ribosylation),A

35、DP-ribosylation),这样将抑制这样将抑制GTPGTP的水解。的水解。百日咳毒素百日咳毒素(whooping couch toxin)whooping couch toxin)作用机理同霍乱毒素相同，但是使作用机理同霍乱毒素相同，但是使GiGi蛋白蛋白进行进行ADPADP核糖化核糖化,其结果也是使其结果也是使cAMPcAMP的浓度增加。的浓度增加。核核糖糖化化作作用用磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路“双信使系统双信使系统”反应链：胞外信号分子反应链：胞外信号分子G-G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体G-G-蛋白蛋白 IPIP3 3胞内胞内CaCa2+2+浓度升高浓度升高CaCa2+2

36、+结合蛋白结合蛋白(CaM)CaM)细胞反应细胞反应 磷脂酶磷脂酶C(PLC)C(PLC)DG DG激活激活PKCPKC蛋白磷酸化蛋白磷酸化 磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇信信号号途途径径磷酸酯酶磷酸酯酶C-能够将质膜上的能够将质膜上的PIP2水解成两个水解成两个第二信使第二信使:Inositol1,4,5-trisphosphate(IP3)anddiacylglycerol(DAG)第二信使的产生第二信使的产生DAGDAG和和IPIP3 3的产生的产生信号的放大作用信号的放大作用蛋白激酶蛋白激酶C C(ProteinkinaseC,PKC)PKCPKC是是钙钙和和磷脂磷脂依赖性酶，在未受刺激的依赖性

37、酶，在未受刺激的细胞中细胞中,PKCPKC主要分布在细胞质中主要分布在细胞质中,呈非活呈非活性构象。它的激活需有性构象。它的激活需有CaCa2+2+、DAGDAG和脂和脂的存的存在。在。由由PIPPIP2 2水水解解产产生生的的IP3是是水水溶溶性性的的小小分分子子，它它离离开开质膜并迅速在胞质溶胶中扩散。质膜并迅速在胞质溶胶中扩散。IP3同同内内质质网网上上特特异异的的IP3受受体体结结合合，使使IP3-Ca2+释释放放通通道道打打开开，引引起起Ca2+从从内内质质网网释释放放出出来来，导导致胞内致胞内Ca2+浓度瞬间升高。浓度瞬间升高。释释放放出出的的Ca2+作作为为第第二二（三三）信信使

38、使能能够够引引起起许许多多不同的细胞反应。不同的细胞反应。包括：包括：1、协同、协同DAG激活蛋白激酶激活蛋白激酶C（PKC）,2、与钙调蛋白结合直接引起细胞的其他反应。与钙调蛋白结合直接引起细胞的其他反应。IPIP3 3动员细胞动员细胞CaCa2+2+释放释放蛋白激酶蛋白激酶C C的激活的激活PIPPIP2 2水水解解释释放放出出的的DAGDAG是是水水不不溶溶的的(非非极极性的性的)，一直停留在质膜上。，一直停留在质膜上。一一旦旦IPIP3 3动动员员释释放放了了CaCa2+2+,DAGDAG在在CaCa2+2+和和磷磷脂脂酰酰丝丝氨氨酸酸(phosphatidylserine,PS)ph

39、osphatidylserine,PS)的的存存在下使在下使PKCPKC结合到质膜上并使之激活。结合到质膜上并使之激活。信号放大作用信号放大作用PKCPKC的作用机理的作用机理ProteinkinaseC是将是将靶蛋白靶蛋白的的丝氨酸丝氨酸和和苏氨酸苏氨酸残基残基磷酸化磷酸化的酶。的酶。ProteinkinaseC能激活细胞质中的某能激活细胞质中的某些酶，参与些酶，参与生化反应的调控生化反应的调控，同时也，同时也能作用于细胞核中的能作用于细胞核中的转录因子转录因子。PKCPKC类似类似PKAPKA信号放大作用信号放大作用?胰高血糖素，胰高血糖素，肾上腺素肾上腺素蛋白激酶蛋白激酶C C的激活与基

40、因调控的激活与基因调控?CaCa2+2+的第二（三）信使作用的第二（三）信使作用由由IPIP3 3动员释放到细胞内的动员释放到细胞内的CaCa2+2+除了参与除了参与蛋白激酶蛋白激酶C的激活的激活外，在细胞的生命活动中还有许多重要外，在细胞的生命活动中还有许多重要作用，包括细胞分裂、分泌活动、内吞作用、受作用，包括细胞分裂、分泌活动、内吞作用、受精、突触传递、代谢以及细胞运动。精、突触传递、代谢以及细胞运动。钙调蛋白钙调蛋白(calmodulin)一个一个钙调蛋白可以结合钙调蛋白可以结合4个个Ca2+，当刺激引当刺激引起细胞中起细胞中Ca2+浓度升高时，浓度升高时，Ca2+与钙调蛋白结与钙调蛋

41、白结合形成合形成钙钙-钙调蛋白复合物钙调蛋白复合物，引起钙调蛋白构像，引起钙调蛋白构像的变化，增强了钙调蛋白同许多效应物结合的亲的变化，增强了钙调蛋白同许多效应物结合的亲和力和力。钙调蛋白的结构钙调蛋白的结构钙钙调调蛋蛋白白的的激激活活作作用用信号的终止信号的终止DAGDAG信号的解除信号的解除 DAGDAG只只是是由由PIPPIP2 2水水解解得得到到的的暂暂时时性性产产物物,寿命只有几秒钟寿命只有几秒钟,靠两种方式进行降解靠两种方式进行降解:被被DAGDAG磷磷酸酸激激酶酶磷磷酸酸化化,生生成成磷磷脂脂酸酸(PA),PA),PAPA被被转转化化为为CMP-CMP-磷磷脂脂酸酸,再再与与肌肌

42、醇醇作作用用合合成成磷磷脂酰肌醇脂酰肌醇(PI)PI)。DAGDAG被被DAGDAG酯酯酶酶水水解解生生成成单单脂脂酰酰甘甘油油,再再进进一一步步水水解解成成自自由由的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸和和花花生生四四烯烯酸甘油。酸甘油。信号的终止信号的终止IPIP3 3作用的终止作用的终止IPIP3 3的水解的水解 在在55磷磷酸酸酶酶的的作作用用下下,水水解解为为I(1,4)PI(1,4)P2 2,并并进进一一步步水水解解成肌醇。成肌醇。55磷酸酶是一种膜结合的酶。磷酸酶是一种膜结合的酶。在在胞胞浆浆的的肌肌醇醇磷磷酸酸脂脂3-3-激激酶酶的的作作用用下下IPIP3 3被被磷磷酸酸化化成成I(

43、1,3,4,5)PI(1,3,4,5)P4 4,进进而而水水解解成成无无活活性性的的肌肌醇醇-1,3,4-1,3,4-三磷酸三磷酸CaCa2+2+信号解除信号解除 IPIP4 4参参与与打打开开细细胞胞质质膜膜上上的的CaCa2+2+通通道道,使使细细胞胞质质中中的的CaCa2+2+较为持久地增高。较为持久地增高。胞胞内内CaCa2+2+浓浓度度持持久久地地升升高高,可可激激活活CaCa2+2+-ATP-ATP酶酶（质质膜膜、内内质质网网膜膜的的钙钙泵泵），从从而而降降低低胞胞质质中中的的 CaCa2+2+，使使胞胞质质中中的的CaCa2+2+迅迅速速恢恢复复到到基基态态水水平平(10(10-7-7 M),M),并并使使活活性性CaM-CaM-酶酶复复合合物物解解离离,从从而而酶酶失失去去活活性性,细胞反应终止。细胞反应终止。信号的窜扰（信号的窜扰（cross-talk）