G蛋白的种类已多达40余种，大多数存在于细胞膜上，由α、β、γ三个不 同亚单位构成，总分子量为100kDa左右。
目前研究发现，趋化因子受体家族（chemokine receptor family）以及一 些神经递质受体都属于G蛋白偶联的7次跨膜受体的超家族。
种类 （1）Gs：细胞表面受体与Gs（stimulating adenylate cyclase g protein,Gs）偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活 cAMP依赖的蛋白激酶。
息内容的化学物质, 或机械的、电的、电 磁波等刺激
信号的类型
❖ 化学信号 激素, 递质, 细胞因子
❖ 机械信号 声音
❖ 电磁信号 光
❖ 电信号
电流
跨膜信号转导 (transmembrane tranduction)
外界信号 细胞膜表面
一种或几
种膜蛋白分子构象改变 胞内信号分子
变化
引起相应的效应
二、细胞跨膜信号转导的方式
✓ G蛋白耦联受体介导信号转导 ✓ 酶耦联受体介导的信号转导 ✓ 离子通道介导的信号转导
三、G蛋白耦联受体介导的 信号转导
（signal transduction mediated by G protein-linked receptor)
G蛋白是鸟苷酸结 合蛋白的简称
1. G protein- linked receptor
效应器分子的作用 1 作用于特定特定的底物产生特殊的分子（二次信使） 2 产生的特殊分子将细胞膜上的信号传递到胞内 3 影响各种胞内蛋白激酶的活性 4 促进或抑制功能蛋白质的磷酸化，实现对细胞功能的调节。
4.二次信使second messenger
是细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细 胞内信号分子。
Ligand
receptor Gs AC
PDE
ATP
cAM P
PKA
5’-AMP 蛋白激酶A
7. IP3-Ca2+ /DG-PKC pathway
Ligan d
recepto r
Gq PLC
PIP2
IP3
DG
PK
C
IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道， 使胞内Ca2+浓度升高。激活各类依赖钙离子的蛋白。用 Ca2+载体离子霉素（ionomycin）处理细胞会产生类似 的结果。
细胞外信号分子称first messenger, 细胞内 的信号分子则称为second messenger。
环磷酸腺苷(cAMP) 环磷酸鸟苷(cGMP) 三磷酸肌醇 （IP3） 二酰甘油 ( DG) Ca2+
3'-5'-cyclic adenosine monophosphate
3'-5'-cyclic guanosine monophosphate
第三章 细胞的生物电现象
第一节 细胞的跨膜信号转导 第二节 细胞的生物电现象与兴奋性 第三节 骨骼肌的收缩
第一节 细胞表面受体介导的信号跨膜转导 ❖ 离子通道偶联的受体 ❖ G-蛋白偶联的受体 ❖ 与酶偶联的受体
一、细胞跨信号转导的概念
❖ 信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 ❖ 人体内的信号: 存在于细胞外液中含有信
关键点：
α亚单位具有ATP酶的活性，并有与GTP/GDT结合 的位点，是发挥功能的重要部分。
α亚单位与GDP or GTP结合而具有失活或激活两种 形式，这取决于G蛋白是否与受体结合。
α亚单位在信号转导过程中发挥重要的分子开关作 用。
3.G protein 效应器分子: ❖ 腺苷酸环化酶Adenylate cyclase, AC ❖ 磷脂酶C Phospholipase C, PLC
（2）Gi：细胞表面受体同Gi（inhibitory adenylate cyclase g protein,Gi） 偶联则产生与Gs相反的生物学效应。
（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同视觉有关。
（4）Go：可以产生百日咳杆菌毒不导致的一系列效应。
（5）Gq：同PLC偶联，在磷脂酰肌醇代谢途径信号传递过程中发挥重要 作用。
4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三 磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使， 胞外信号转换为胞内信号，这一信号系统又称为“双 信使系统”（double messenger system）
❖ 磷脂酶A Phospholipase A, PLA ❖ 鸟苷酸环化酶 Guanylate cyclase, GC ❖ 磷酸二酯酶 phosphodiesterase, PDE
（6）小G蛋白：近年来研究发现小G蛋白，特别是一些原癌基因表达产物 具有广泛的调节功能。Ras蛋白主要参与细胞增殖和信号转导；Rho蛋白对 细胞骨架网络的构成发挥调节作用；Rab蛋白则参与调控细胞内膜交通 （membrane traffic）。此外，Rho和Rab亚家庭可能分别参与淋巴细胞极 化（polarization）和抗原的提呈。某些信号蛋白通过SH-3功能区将酪氨酸 激酶途径同一些由小G蛋白所控制的途径连接起来，如Rho（与Ras有30% 同源性）调节胞浆中微丝上肌动蛋白的聚合或解离，从而影响细胞形态。 这一事实解释了某些含有SH-3的蛋白同细胞骨架某些成份相关联或调节它 们的功能。
DG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C， PKC可以使蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同 的细胞产生不同的反应，如细胞分泌、肌肉收缩、细胞 增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯（phorbol ester）模拟。
位于细胞膜、 具有特异地 识别和结合 外来化学信 号物质的功 能蛋白质
2.G protein (GTP binding protein)
位于受体与 效应器之间
配体与 受体结合
受体构象改变与 G蛋白α亚单位结合
α亚单位与效应器分子分离 与βγ亚单位结合
等待新信号 G蛋白的工作原理
α亚单位与βγ亚单位分离 与GTP结合成为激发状态 效应器分子被激活 α亚单位水解GTP成GDP
inositol triphosphate
5. Protein kinase
❖ 分类： 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶
❖ 另一分类： cAMP-dependent protein kinase, PKA Calcium-dependent protein kinase, PKC
6.cAMP-PKA pathway