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同学们 大家好
今天我们开始讲 第三节
细胞的主要跨膜信号转导
上一次我们讲过
人体 是由 数百万亿个细胞 组成的
细胞是人体最基本的一个功能单位
它有一定的独立性 所以
细胞 通过它本身的一些特殊的方式
和外界进行物质交流
那同时呢
细胞又是整体的一部分
于是它又要执行整体的功能
要从整体中获取信息
来改变自己的功能状态
那么细胞是如何获取信息
来改变自己的活动状态的呢
这就是我们今天要讲的
细胞的主要跨膜信号转导
那么当细胞受到
外界的刺激或某些物质作用的时候
就会引起细胞内部产生一系列的功能变化
这种外界信号的作用
转变成细胞内部信号的过程
我们就称为细胞的跨膜信号转导
把这些转导方式呢 概括起来
大概有如下这么几种
第一类是离子通道
也就是说在膜上有专门的
可以供带电离子通过的一些通道
这些通道通过改变细胞内外离子浓度的
平衡状态影响细胞的活动
那么通常这些离子通道
都是由细胞的通道蛋白质组成的
对转运的离子具有特异性
常见的通道有钠离子 钾离子 钙离子等等
由于这些通道可开可关 像一扇门一样
所以我们把它叫做门控通道
这是一个通道的一个模型
我们可以看 通常这个通道呢
它是由几个蛋白质的亚单位
围成的一个结构
中间有离子通道的
Ion channel
我们来看这张图
这是离子通道的几种类型
上面这是关闭的情况
下面呢 是通道打开的情况
什么因素引起它开或者引起它关呢
通常有这么几种 我们看
第一种叫 电压门控通道
通道开关取决于膜内外的电位差
我们看第一种 在这里
本来膜外我们画的是三个正电荷
膜内是三个负电荷
当这个正负电荷变化的时候
那么通道就打开了
像第二类 是我们称为叫化学门控通道
那么在英文呢
叫 ligand gated
也就是有配体调控的这个通道
配体决定开关的
那么主要的这个配体就是一些化合物质
当化学物质结合到这个通道的时候
通道就会打开 离子就会进出
当然 这个化合物可以是胞外的
也可以是细胞内的
第三种呢 我们称为机械门控通道
我们看这最后一组
当这个通道受到机械的拉升或者引起变形之后
通道被打开了
这个我们称为叫机械门控通道 这是一类
由于这些因素导致通道打开
离子进去或者出来
会引起细胞内活动的一系列变化
这是第一种跨膜的这个信号转导
第二类我们称为叫G蛋白偶联受体
G-protein Coupled Receptor
通常称为GPCR
这是整个全球目前研究比较热的一个领域
那么其实它是非常简单的一种模式
我们来看一看 这个绿颜色的 是受体
那么下面α β γ 这三个是G蛋白
它是和这个受体连在一起的
当化学物质作用到这个受体上之后呢
就会导致G蛋白活化
把通过GTP变成GDP提供能量
于是呢 就有三个α β γ 三个亚单位
其中的一个α亚单位呢
就脱离出来去作用到相应的酶上面
那么这个酶被激活
就引起细胞内一系列的反应
这是最最基本的一种模式
当然了 这个G蛋白
它的类型在细胞膜上有很多很多种
所以它引起的这种级联反应的类型
也有许许多多
我们看其中的最典型的两大类型
一个是我们称为G蛋白引起的
cAMP信号通路
这是我们刚才讲的G蛋白
G蛋白的α亚单位 它会作用到这一个酶
这个酶 我们在这里叫腺苷酸环化酶
它可以使ATP形成环一磷酸腺苷
我们叫cAMP 那么cAMP
又被称为是第二信使
它会引起细胞内的一系列反应
我们看它可以引起蛋白激酶A被激活
这边是protein kinase或者protein kinase A
这是蛋白激酶被激活 激活之后
它又会引起细胞内许多蛋白质的磷酸化
磷酸化呢就会引起产生一系列生物活性物质
那最后会导致一些效应
从这里我们可以看到只有一个
one signal molecule
一个分子
通过它作用到受体上之后的一系列
结果呢 可以放大到整个细胞
产生一些翻天覆地的变化
那么 这是一种类型
那么G蛋白信号通路的另一条这个方式
那就是磷脂酰肌醇的一个信号途径
这是一个模式图 我们可以看
一样的 G蛋白α亚单位
作用的它不是一个腺苷酸环化酶
作用到了一个PLC 我们叫做磷脂酶C
作用到磷脂酶C之后呢
磷脂酶C它又可以把磷脂酰肌醇
这个物质呢在细胞膜的上面呢有大量的存在
把磷脂酰肌醇呢转变成三磷酸肌醇
这个三磷酸肌醇就会引起细胞里面
储存钙的那一个内质网
使钙释放出来
另一个部分呢我们叫做二酰甘油
是磷脂酰肌醇的分解掉的一个部分
又作用到蛋白酶C
然后再引起一系列的级联反应
那么通过这一个也会导致细胞内的
活动状态的改变
这是我们讲的G蛋白的主要的两大信号途径
第三种跨膜信号转导方式
那就是酪氨酸激酶受体信号转导
那我们这里只是简单的说一下
这个是一个细胞膜
蓝色的这一条线我们代表细胞膜
那么在细胞膜上呢
它有一个酪氨酸激酶的这个受体
它有两个亚单位
我们来看一下 当两个亚单位
它受到一个化学物质的作用之后
于是呢这两个亚单位就会聚合到一起
很有意思的是 它膜内段会自己会磷酸化
磷酸化之后 又会引起其他蛋白质的磷酸化
从而导致细胞内一系列的
蛋白质 信号蛋白的相互的传递
而导致发育这一个细胞的增值细胞分裂
等等一系列的变化
我们把这类受体我们叫做
酪氨酸激酶受体
它的大致过程呢我们看这边的文字
受体磷酸化 然后呢
磷酸化酶的这个活性 就产生改变
有几条通路
一条呢也是通过磷子酶C
还有一条通过我们称为叫蛋白激酶通路
是MAPK信号通路
还有一些其他的信号通路
我们来看一看 这是一个示例图
神经生长因子的一个信号通路
当神经生长因子作用到
这个酪氨酸激酶受体之后
那么受体的细胞内段就会磷酸化
这个磷酸化之后呢
它可以通过多条途径
蛋白质的不断的
就是信号蛋白不断的传递
形成一系列的级联反应
最后导致了细胞的增值 停止
然后 分化 开始
同时 导致细胞更容易的存活
能够抵抗外界的不良反应等等
第四条这个通路
是类固醇的一种激素信号转导
那么类固醇激素啊
它是一个脂溶性的物质
所以它的跨膜信号转导很简单
直接进入到细胞内
它的受体呢是在细胞内的
受体和这个激素结合之后直接进入到核内
调控基因的表达 从而产生一系列的变化
那么今天我们讲的几种跨膜的信号转导
其实跨膜信号转导
细胞内涉及到的信号蛋白大概有几千种
目前 明确的 非常明确的一千七百多种
那还有很多没有被明确
那么这些信号蛋白的突变
往往和我们现在很多很多的疾病有关系
特别是癌症
有很多的癌症都是和
这些信号蛋白的突变是有关系
所以对于细胞信号通路的研究目前来讲
是整个医学界和生物学界的一个研究热点
今天我们就讲到这里 谢谢
-第一节 细胞结构
-第二节 细胞的跨膜物质转运
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