07 第四章 细胞信号传导.ppt

第1页：课程导入：鸭子与老鹰

鸭子与老鹰你认得老鹰吗?老鹰会做事鸭子只会嘎嘎叫…遇事鸭子常说:这我可办不到老鹰则说:我要如何办到?思考老鹰则报道正面讯息,鼓励众人鸭子负面思考,甚至开鸭子大会,一起吐苦水,大肆抱怨

第2页：鸭子与老鹰的对比

鸭子找借口的能力一流老鹰则会找解决办法鸭子在机会里找问题老鹰在问题里找机会鸭子不敢冒险,老鹰也会恐惧,但还是勇于尝试鸭子喜欢在人背后闲言闲语,觉得这样才快乐老鹰只谈正面的话,其他时候保持沉默鸭子花很久时间决定,执行后只有3分钟热度老鹰果决行事,他知道自己要什么,有多少能耐鸭子与老鹰

第3页：从抱怨到改变

鸭子与老鹰鸭子把精神摆在问题上,而且只会空谈老鹰则会解决问题,并且实践鸭子抱怨人生不如意老鹰则努力改变不如意的人生鸭子终其一生都在小池塘里打转老鹰则翱翔到世界上最高的顶峰傲视苍生

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第6页：第四章 细胞信号传导

第四章细胞信号传导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系列分子反应机制.概念

第7页：信号传导的四个阶段

4蛋白质的可逆磷酸化3胞内信号的转导2跨膜信号的转换1胞间信号的传递细胞信号传导的分子途径分为四个阶段：

第8页：图6-25 信号传导分子途径

图6-25细胞信号传导的主要分子途径IP3.三磷酸肌醇；DG.二酰甘油；PKA.依赖cAMP的蛋白激酶；PK Ca2+依赖Ca2+的蛋白激酶；PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶；PK Ca2+-CaM.依赖Ca2+-CaM的蛋白激酶

第9页：胞间信号的传递

一、胞间信号的传递(一)物理信号•物理信号(physical signal)是指细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号。化学信号(chemical signal)是指细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。植物激素是植物体主要的胞间化学信号(二)化学信号

第10页：化学信号的传递方式

1.易挥发性化学信号在体内气相的传递:体内的气腔网络中的扩散2.化学信号的韧皮部传递3.化学信号的木质部传递通过集流的方式在木质部内传递。4.电信号的传递短距离传递需要通过共质体和质外体途径，而长距离传递则是通过维管束。5.水力学信号的传递通过水连续体系中的压力变化来传递(二)胞间信号的传递

第11页：受体与G蛋白

二、膜上信号的转换受体(receptor)是指特异地识别并结合信号,在细胞内放大和传递信号,发生相应细胞反应的物质(一)受体(二)G蛋白(G protein)全称为GTP结合调节蛋白G蛋白的发现是生物学一大成就。吉尔曼(Gilman)与罗德贝尔(Rodbell)因此获得1994年诺贝尔医学生理奖。一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三体G蛋白另一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白”。

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第13页：第二信使

初级信号或第一信使:胞外各种刺激信号作为细胞信号传导过程中的次级信号或第二信使(second messenger)。由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子三、胞内信号的转导1.钙信号系统2.肌醇磷脂信号系统3.环核苷酸信号系统

第14页：钙信号系统

1.钙信号系统钙调素(calmodulin,CaM)是最重要的多功能Ca2+信号受体，有四个Ca2+结合位点。当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后(一般≥１０－６mol.L-1),Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。

第15页：钙信号的传递过程

外界信号刺激(红光、低温、重力、触摸、植物激素等等)胞内Ca2+浓度上升，达到阈值时(10-6mol/L)Ca2+与CaM结合，活化CaM活化的CaM与酶结合，酶活化，引起生理生化反应。

第16页：图6-26 钙离子的运输系统

图6-26植物细胞中Ca2+的运输系统质膜与细胞器膜上的Ca2+泵和Ca2+通道，控制细胞内Ca2+的分布和浓度；胞内外信号可调节这些Ca2+的运输系统，引起Ca2+浓度变化。在液泡内，Ca2+往往和植酸等有机酸结合。核膜的Ca2+-ATPase在动物中发现，在植物中还不能确认。

第17页：钙信号与气孔关闭

Ca2+信号反应在气孔关闭过程中，与多个离子通道的活性及H+泵相协调。在这个模型中，受体（R）感受ABA的作用导致了Ca2+的输入或Ca2+从内部储存中的释放，从而使得细胞质中的自由Ca2+浓度促进了质膜上阴离子与K+Out通道的开放，并抑制了K+in通道的开放。当离开细胞的离子比进入细胞的多时，流出细胞水的量就会超过进入的水，如此，细胞就会失去膨胀作用，从而使得气孔关闭。

第18页：肌醇磷酸信号系统

2.肌醇磷酸信号系统这是以肌醇磷酸代谢为基础的细胞信号系统特点胞外信号被膜受体接受肌醇三磷酸（IP3）二酰甘油（DAG）同时产生两个胞内信号分子IP3/Ca2+途径DAG/PKC途径因此把这一信号系统称为“双信号系统”

第19页：环核苷酸信号系统

3.环核苷酸信号系统在动物细胞中，cAMP依赖性蛋白激酶(蛋白激酶A，PKA)是cAMP信号系统的作用中心。植物中也可能存在着PKA。蔡南海实验室证实了在叶绿体光诱导花色素苷合成过程中，cAMP参与受体G蛋白之后的下游信号转导过程，环核苷酸信号系统与Ca2+-CaM信号转导系统在合成完整叶绿体过程中协同起作用(图6-27)。

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第21页：蛋白质的磷酸化与去磷酸化

四、蛋白质的磷酸化和去磷酸化蛋白质磷酸化以及去磷酸化是分别由一组蛋白激酶(proteinkinase)和蛋白磷酸酯酶(proteinphosphatase)所催化的

第22页：蛋白激酶级联反应

许多由蛋白磷酸化酶传导的信号，级联反应和基因表达。MAPK——活化的促进细胞分裂的蛋白激酶TF——转录因子Ras——一种小的GTP酶

第23页：图6-25 信号传导途径全图

图6-25细胞信号传导的主要分子途径IP3--三磷酸肌醇；DG--二酰甘油；PKA--依赖cAMP的蛋白激酶；PKCa2+--依赖Ca2+的蛋白激酶；PKC--依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶；PKCa2+CaM--依赖Ca2+CaM的蛋白激酶

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第26页：胞间信号的传递回顾

一.胞间信号的传递1.物理信号：是以电波形式传递的信号，是植物体内长距离传递信息的一种重要方式。电信号水力学信号由于细胞压力势的变化而产生的一种信号。2.化学信号：植物激素是植物体主要的胞间化学信号。

第27页：受体与信号的感受

二.膜中信号的转换1.受体与信号的感受受体(receptor)：位于细胞质膜，能与信号物质特异性结合，并引发产生次级信号的活性物质。（蛋白质或酶系）细胞壁—质膜—细胞骨架

第28页：G蛋白与信号的转换

G蛋白全

称为GTP结合调节蛋白，受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间要进行信号转换，是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又称为信号转换蛋白或偶联蛋白。概念2. G蛋白与信号的转换G蛋白的偶联功能主要靠因GTP的结合或水解而产生的变构作用。

第29页：第一信使与第二信使

一般将细胞外信号物质

称为“第一信使”。概念三.胞内信号的转导第一信使与受体作用后在胞内产生的信号物质称为“第二信使”。目前公认的第二信使有：Ca2+,肌醇三磷酸，二酰甘油，cAMP

第30页：图1-11 钙离子的运输系统

图1-11植物细胞中Ca2+的运输系统

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第32页：图1-12 肌醇磷酸代谢循环

图1-12肌醇磷酸代谢循环过程

第33页：环腺苷酸信号系统

在动物细胞中，cAMP信号系统的作用中心是依赖cAMP的蛋白激酶。植物中也可能存在PKA（依赖cAMP的蛋白激酶）。3.环腺苷酸(cAMP)信号系统

第34页：蛋白质的可逆磷酸化

胞内信号通过调节蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程而实现信号的进一步转导。四.蛋白质的可逆磷酸化共价修饰蛋白质磷酸化由蛋白激酶(A,C)催化，去磷酸化由蛋白磷酸酯酶催化。蛋白质磷酸化是一种共价修饰。

第35页：磷酸化的级联放大作用

蛋白质磷酸化在信号传递中的最重要的特点：是对外界信号具有级联放大作用。胞外即使有很微弱的信号也可以通过一系列连锁反应得到充分的放大。

第36页：图1-10 信号传导分子途径

图1-10细胞信号传导的主要分子途径（IP3.三磷酸肌醇DG.二酰甘油）PKA.依赖cAMP的蛋白激酶PK Ca2+.依赖Ca2+的蛋白激酶PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶PK Ca2+•CaM.依赖Ca2+•CaM的蛋白激酶