Endocrine Paracrine Autocrine
4. 信号分子的种类
1、生物大分子的结构信号 2、物理信号 3、化学信号
胞外信号分子
• hormones • neurotransmitters (神经递质) • growth factors • extra-cellular matrix • metabolites • oderants • light • second messengers (slime mold-cAMP) • drugs
receptors
Catecholamines
Extracellular
Fatty acid derivatives:
molecules
Prostaglandins
Signal molecules
Effect by intracellular receptors
Steroid hormones导的四大特性
example: walking from bright sunlight into a dark room
细胞信号转导与生命活动的关系
常用的概念
Ligand （配体）– Receptor （受体）
Agonist（激动剂） Antagonist（拮抗剂） Inverse Agonist（反向激动剂）
受体与配体的关系很像酶与底物的关系，其特点：
（1）有高度的专一性 （2）有高度的亲和力 （3）非共价键可逆结合 （4）配体与受体的结合量与其生物效应成正比。
Proteins and peptides:
Effect by
Hormones, cytokines
membrane Amino acid derivatives:
胞内信号分子
• G protein • Small GTPases • Cyclic AMP (cAMP) and GMP (cGMP) • Ca2+ • ON • Phosphatidylinositol-triphosphate (PIP3) • Kinases and phospharases
5. 受体及跨膜信号转换
• 受体（Receptor）的定义： • 是细胞表面或亚细胞组分中的一种分子，可以识别并特
异地与有生物活性的化学信号物质（配体）结合，从而 激活或启动一系列生物化学反应，最后导致该信号物质 特定的生物效应。
• 两个功能：1、识别特异的配体；2、把识别和接受的信 号准确无误的放大并传递到细胞内部，产生特定的细胞 反应。
• 具有酶活性的跨膜受体（Enzyme-Linked Receptors） 胰岛素受体, 表皮生长因子受体等
• 离子通道型受体（Channel-Linked Receptors） 代谢型谷氨酸受体，乙酰胆碱受体等
5.1 核受体
5.2 G蛋白偶联受体
G Protein-Coupled Receptors (GPCRs)
propranolol, which blocks the β-adrenergic receptor, and the H2 histamin receptor blocker cimetidine. 1994. Martin Rodbell and Alfred G. Gilman for heterotrimeric G-proteins 2004. Linda B. Buck and Richard Axel for odourant receptors.
细胞信号转导的研究对象
❖ 生物的新陈代谢和发育 遗传信息 环境信息
❖ 细胞 生物体外界环境信息 体内环境信息
• 细胞感受 • 转导环境刺激 • 调节代谢生理反应 • 基因表达调控的分子途径
细胞信号转导的模式
2. 细胞信号转导研究的里程碑
信号转导研究-诺贝尔生理学或医学奖
❖ 1971：Sutherland提出第二信使学说 ❖ 1991:离子单通道(E.Nelzer, B.Sokmann) ❖ 1992:糖原代谢中蛋白质可逆磷酸化(E.Krebs, E.Fisher) ❖ 1994:G蛋白(A.G.Gilman,M.Rodbell) ❖ 1998:NO信号(R.F.Furchgott,L.J.Ignarro,F.Murad) ❖ 1999:蛋白质运输的信号理论和分子机理 （Guenter Blobel) ❖ 2000:神经系统信号(Carlsson,Greengard,Kandel)
细胞信号转导 Signal Transduction/Signaling
• 信号 • 受体 • 传导通路 • 作用终端
1. 什么是信号转导?
高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协 调统一要求有一个完善的细胞间相互识别、相互反应和相 互作用的机制，而细胞或者识别与之相接触的细胞，或者 识别周围环境中存在的各种信号(来自于周围或远距离的 细胞)，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从 而改变细胞内的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚 至诱导细胞的死亡。这种针对外源性信号所发生的各种分 子活性的变化，以及将这种变化依次传递至效应分子，以 改变细胞功能的过程称为信号转导(Signal Transduction or Signaling)
Intracellular molecules
cAMP, cGMP, IP3, DG, Ca2+
Receptor Types
• 核受体（Nuclear Receptors） 雌激素受体, 雄激素受体等
• G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors） 肾上腺素, 趋化因子和神经递质受体等
GPCR Research
1967. Ragnar Granit, Haldan Keffer Hartline and George Wald for the physiological and chemical processes underlying photoreception.
1971. Earl W. Sutherland, Jr., for cyclic AMP (cAMP) 1988. Sir James W. Black for the discovery of