演講人：日期:細(xì)胞信號傳遞CATALOGUE目錄01信號傳遞概述02主要信號通路03跨膜運(yùn)輸機(jī)制04受體類型與功能05信號調(diào)控機(jī)制06病理關(guān)聯(lián)與應(yīng)用01信號傳遞概述基本定義與功能信號傳遞定義細(xì)胞信號傳遞是指細(xì)胞通過細(xì)胞膜上的受體接收外界信號，通過細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，將信號轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)可識(shí)別、可調(diào)節(jié)的生物學(xué)效應(yīng)的過程。01信號傳遞功能細(xì)胞信號傳遞的主要功能是調(diào)節(jié)細(xì)胞對外部環(huán)境的響應(yīng)，包括細(xì)胞增殖、分化、凋亡、代謝等生物學(xué)過程。02信號分子分類離子通道型信號分子如神經(jīng)遞質(zhì)和激素等，通過與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，引起離子通道的開放或關(guān)閉，從而改變細(xì)胞內(nèi)的離子濃度。酶聯(lián)型信號分子如生長因子和細(xì)胞因子等，通過與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，激活或抑制細(xì)胞內(nèi)的酶系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的代謝過程。受體-酶復(fù)合物型信號分子如肽類激素和神經(jīng)遞質(zhì)等，通過與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，形成受體-酶復(fù)合物，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的生物學(xué)過程。生物學(xué)意義解析細(xì)胞信號傳遞是細(xì)胞間通訊的基礎(chǔ)，通過信號傳遞，細(xì)胞可以感知外部環(huán)境的變化，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。細(xì)胞通訊細(xì)胞信號傳遞在個(gè)體生長發(fā)育過程中起著重要作用，如激素調(diào)節(jié)、生長因子調(diào)控等。生長發(fā)育神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)元間的信號傳遞是神經(jīng)傳導(dǎo)的基礎(chǔ)，通過神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和接收，神經(jīng)元可以傳遞信息并調(diào)節(jié)其他神經(jīng)元的活動(dòng)。神經(jīng)傳導(dǎo)細(xì)胞信號傳遞在免疫應(yīng)答中起著重要作用，如免疫細(xì)胞通過受體感知外部病原體，進(jìn)而激活免疫應(yīng)答。免疫應(yīng)答02主要信號通路cAMP信號通路受體與G蛋白結(jié)合cAMP信號通路通過細(xì)胞膜上的受體與G蛋白（特別是Gs和Gi）結(jié)合而激活或抑制。02040301PKA激活cAMP作為第二信使，激活蛋白激酶A（PKA），PKA進(jìn)一步磷酸化下游靶蛋白，影響細(xì)胞功能。腺苷酸環(huán)化酶作用激活型G蛋白（Gs）激活腺苷酸環(huán)化酶，催化ATP轉(zhuǎn)化為cAMP；抑制型G蛋白（Gi）則抑制該過程。信號終止通過磷酸二酯酶（PDE）水解cAMP，或通過PKA的負(fù)反饋機(jī)制終止信號。MAPK/ERK通路磷酸化的RTK招募并磷酸化MAPK激酶激酶（MAPKKK），MAPKKK再磷酸化MAPK激酶（MAPKK），MAPKK磷酸化MAPK（ERK）。MAPK級聯(lián)反應(yīng)

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通過磷酸酶作用使ERK去磷酸化，或通過負(fù)反饋機(jī)制終止信號。信號終止生長因子等細(xì)胞外信號與細(xì)胞膜受體結(jié)合，引發(fā)受體酪氨酸激酶（RTK）自磷酸化。受體酪氨酸激酶激活ERK進(jìn)入細(xì)胞核，磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控基因表達(dá)，影響細(xì)胞增殖、分化、凋亡等。ERK調(diào)控細(xì)胞功能PI3K-Akt通路PI3K激活A(yù)kt調(diào)控細(xì)胞功能PIP3生成與Akt激活信號終止生長因子等細(xì)胞外信號與細(xì)胞膜受體結(jié)合，激活磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）。PI3K催化PIP2轉(zhuǎn)化為PIP3，PIP3作為第二信使，招募并激活A(yù)kt（蛋白激酶B）。Akt磷酸化下游靶蛋白，如mTOR、GSK3β等，影響細(xì)胞代謝、增殖、凋亡等。通過PTEN等磷酸酶將PIP3去磷酸化，或通過Akt的負(fù)反饋機(jī)制終止信號。03跨膜運(yùn)輸機(jī)制主動(dòng)運(yùn)輸載體載體蛋白依賴性能量依賴性選擇性飽和性主動(dòng)運(yùn)輸需要特異性載體蛋白的參與，這些載體蛋白能夠識(shí)別并結(jié)合特定的溶質(zhì)分子或離子。主動(dòng)運(yùn)輸是一種耗能過程，通常需要ATP水解提供能量，以逆濃度梯度運(yùn)輸溶質(zhì)。主動(dòng)運(yùn)輸具有高度的選擇性，能夠確保細(xì)胞內(nèi)外特定物質(zhì)的精確交換。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾蕰?huì)受到載體蛋白數(shù)量和運(yùn)輸物質(zhì)濃度的影響，存在飽和現(xiàn)象。一些脂溶性物質(zhì)或不帶電荷的極性小分子物質(zhì)可以順濃度梯度通過細(xì)胞膜進(jìn)行單純擴(kuò)散。一些離子和小分子物質(zhì)可以通過細(xì)胞膜上的通道蛋白進(jìn)行快速、選擇性的擴(kuò)散。某些物質(zhì)在載體蛋白的幫助下，以被動(dòng)方式順濃度梯度或電位梯度進(jìn)行擴(kuò)散。被動(dòng)擴(kuò)散不需要消耗能量，是物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自然移動(dòng)的過程。被動(dòng)擴(kuò)散模式單純擴(kuò)散通道介導(dǎo)的擴(kuò)散載體介導(dǎo)的擴(kuò)散無需能量胞吞與胞吐作用胞吞作用細(xì)胞通過膜內(nèi)陷形成囊泡，將外界物質(zhì)或團(tuán)塊包裹進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程稱為胞吞。胞吞作用包括吞噬和吞飲兩種類型，分別針對較大的固體顆粒和液態(tài)物質(zhì)。胞吐作用細(xì)胞通過膜外凸形成囊泡，將細(xì)胞內(nèi)的大分子物質(zhì)或顆粒排出體外的過程稱為胞吐。胞吐作用在細(xì)胞分泌、細(xì)胞排泄和細(xì)胞間交流等方面發(fā)揮重要作用。膜融合與斷裂胞吞和胞吐過程中，細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生融合和斷裂，以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。這些過程需要消耗能量，并由細(xì)胞內(nèi)的相關(guān)蛋白質(zhì)進(jìn)行調(diào)控。膜蛋白參與胞吞和胞吐作用都依賴于細(xì)胞膜上的特定蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在膜融合、斷裂和物質(zhì)識(shí)別等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。04受體類型與功能離子通道型受體離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，存在于細(xì)胞膜上，通過與信號分子結(jié)合后改變離子通道的開放狀態(tài)來傳遞信號。定義根據(jù)離子通道門控機(jī)制的不同，離子通道型受體可分為配體門控離子通道和電壓門控離子通道。分類在神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮、腺體分泌等生理過程中發(fā)揮重要作用。生理功能與癲癇、心律失常、肌無力等神經(jīng)肌肉疾病相關(guān)。相關(guān)疾病G蛋白偶聯(lián)受體定義信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程生理功能相關(guān)疾病G蛋白偶聯(lián)受體是一類通過與G蛋白（鳥苷酸結(jié)合蛋白）偶聯(lián)而實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的受體。信號分子與受體結(jié)合后，激活G蛋白，進(jìn)而激活或抑制下游的效應(yīng)分子，如腺苷酸環(huán)化酶、磷脂酶C等，最終產(chǎn)生細(xì)胞應(yīng)答。參與感覺傳導(dǎo)、細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生理過程。與心臟病、高血壓、糖尿病、腫瘤等多種疾病相關(guān)。酶聯(lián)型受體定義酶聯(lián)型受體是一類受體本身具有酶活性或與酶緊密偶聯(lián)的受體。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程信號分子與受體結(jié)合后，激活受體的酶活性或促進(jìn)受體與酶的偶聯(lián)，進(jìn)而通過酶促反應(yīng)產(chǎn)生第二信使，如IP3、DAG等，最終引發(fā)細(xì)胞應(yīng)答。生理功能在細(xì)胞代謝、基因表達(dá)調(diào)控等方面發(fā)揮重要作用。相關(guān)疾病與癌癥、免疫系統(tǒng)疾病等多種疾病相關(guān)。05信號調(diào)控機(jī)制負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持信號穩(wěn)態(tài)負(fù)反饋調(diào)節(jié)能夠維持信號在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)，避免信號波動(dòng)過大對細(xì)胞造成損害。精確控制信號強(qiáng)度負(fù)反饋機(jī)制能夠精確控制信號強(qiáng)度，確保細(xì)胞對信號的正確響應(yīng)。抑制信號通路細(xì)胞通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制信號通路的活性，從而防止信號過度放大或持續(xù)激活。磷酸化修飾蛋白質(zhì)磷酸化磷酸化是細(xì)胞內(nèi)最常見的蛋白質(zhì)修飾方式之一，通過磷酸化可以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，從而調(diào)控信號傳遞。磷酸酶的作用磷酸酶能夠去除蛋白質(zhì)上的磷酸基團(tuán)，使蛋白質(zhì)恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和功能，從而終止信號傳遞。磷酸化級聯(lián)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)的許多信號傳遞過程都是通過磷酸化級聯(lián)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，即一個(gè)磷酸化蛋白質(zhì)激活另一個(gè)磷酸化蛋白質(zhì)，依次傳遞信號。蛋白降解途徑泛素-蛋白酶體途徑這是一種主要的蛋白質(zhì)降解途徑，通過泛素標(biāo)記蛋白質(zhì)并將其運(yùn)送到蛋白酶體進(jìn)行降解，從而調(diào)控信號傳遞。調(diào)控蛋白質(zhì)穩(wěn)定性細(xì)胞通過調(diào)控蛋白質(zhì)的降解速率來維持信號傳遞的精確性和持續(xù)性，某些關(guān)鍵蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性對于信號傳遞至關(guān)重要。溶酶體途徑另一種蛋白質(zhì)降解途徑，通過溶酶體酶將蛋白質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，如氨基酸等，以供細(xì)胞再利用。06病理關(guān)聯(lián)與應(yīng)用癌癥信號異常生長因子信號失調(diào)信號通路異常受體異常信號分子轉(zhuǎn)運(yùn)異常癌細(xì)胞能夠自主分泌生長因子，導(dǎo)致信號通路異常激活，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和侵襲。癌細(xì)胞表面受體異常激活或過度表達(dá)，導(dǎo)致信號通路異常，影響細(xì)胞生長和分化。細(xì)胞內(nèi)信號通路異常，如MAPK、PI3K/Akt等信號通路異常激活，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和侵襲。細(xì)胞內(nèi)信號分子轉(zhuǎn)運(yùn)異常，如鈣離子、cAMP等信號分子異常，影響細(xì)胞生長和分化。神經(jīng)退行性疾病神經(jīng)遞質(zhì)異常神經(jīng)受體異常信號通路異常細(xì)胞器損傷神經(jīng)遞質(zhì)釋放和攝取異常，導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性異常，影響神經(jīng)系統(tǒng)功能。神經(jīng)受體異常，導(dǎo)致神經(jīng)信號傳遞異常，影響神經(jīng)元生長和分化。神經(jīng)信號通路異常，如MAPK、PI3K/Akt等信號通路異常激活，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡和神經(jīng)退行。神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器損傷，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等，影響神經(jīng)元生長和分化。胰島素抵抗