一、 细胞信号转导的相关分子 （一）细胞间信号分子 （二）受体
（三）细胞内信号转导分子
（一）细胞间信号分子
相关 分子
又称为第一信使或配体
1.类型 神经递质
内分泌激素 细胞因子 水溶性分子依赖膜受体， 脂溶性分子结合胞内受体 扩散进入细胞内部，不 需要受体
气体分子
2.作用方式：根据靶细胞的距离远近
磷酸化酶激酶ｂ PPi ATP 磷蛋白磷酸酶 PKA
ATP 磷酸化酶激酶ａ
激活AC
ATP cAMP
磷酸化酶ｂ
磷酸化酶ａ
H2O
PPi 磷蛋白磷酸酶

抑制物Ｉb PKA ATP 抑制物Ｉa 磷蛋白磷酸酶 PPi
cAMP-PKA途径调 节代谢
cAMP-PKA途径调节基因表达
ATP
胞浆
AC
cAMP
改变靶蛋白的活性及功能
Ca2+ － 磷脂依赖性蛋白激酶途径
（三）Ca2+－钙调蛋白依赖性蛋白激酶( CaMK )途径
Ca2+ 除 参 与 IP3-PKC 途 径 外 ， 还 可 激 活 钙 调 蛋 白 CaM，进而激活 CaMK，使效应蛋白的丝氨酸或苏氨
酸磷酸化，产生生物效应。
受体 G蛋白 磷脂酶C（PLC） 三磷酸肌醇（IP3） Ca2+ 钙调蛋白CaM CaM激酶
第
一
章
细胞信号转导
Cellular Signal Transduction
基本概念
细胞信号转导：生物细胞对外界的刺激或信
号发生反应，并据以调节细胞代谢、增殖、
分化、功能活动或凋亡的过程。
细胞信息传递是生物维持细胞间联系、协调细胞间功能，保 证生命活动正常进行的基本条件。例如：
组织生长需要 病原体侵入 细胞过度生长
生长因子
抗原
死亡因子
细胞
细胞
细胞
细胞分裂增殖
抗感染状态
细胞死亡
第一节 细胞信号转导的基本原理
第二节 膜受体介导的信号转导途径 第三节 胞内受体介导的信号转导途径
第一节 细胞信号转导的基本原理
细胞信号转导：胞外信号通过与细胞表面的 受体相互作用转变为胞内信号，在细胞内经 信号途径传递引起细胞发生反应的过程。
环化酶或酪氨酸蛋白激酶活性。
（一）酪氨酸蛋白激酶受体介导的信号转导途径
（二）cGMP-蛋白激酶途径 （三）转化生长因子受体介导的信号转导途径
（一）酪氨酸蛋白激酶受体介导的信号转导途径
受体具有酪氨酸蛋白 激酶活性，与信号分 子结合后，两个单体
受体分子接近、二聚
化、并使对方的酪氨
酸磷酸化。
1. 受体型TPK-Ras-MAPK途径
cAMP-蛋白激酶途径总结
R G AC
ATP
磷酸二酯酶 AMP cAMP
蛋白激酶A
酶活性改变 蛋白质或 酶磷酸化 膜通透性改变 基因转录加快 蛋白质合成加速 信息效应
（二）双信使系统 ——IP3 /DAG-PKC途径
胞外信号结合受体后，激活G蛋白，进而激活磷脂酶C （PLC），促进磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解，生成两 种第二信使三磷酸肌醇(IP3 )和甘油二脂(DAG或DG)，
b、细菌毒素ADP-核糖基化修饰部位 c、具有GTP 酶活性 -亚基（35KD）
非共价紧密 结合成二聚体
-亚基（ 7KD）
G蛋白的活化机制
Ｇ蛋白的分类
Ｇ蛋白类型 Ｇ Ｇi Ｇ
p * ** s
亚基 s
功
能
激活腺苷酸环化酶 抑制腺苷酸环化酶
激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ 大脑主要Ｇ蛋白,可调节离子通道
胞内第二信使特点
a. 多为小分子，不位于能量代谢途径的中心；
b. 在 细 胞 中 的 浓 度 或 分 布 可 以 迅 速 地 改 变 ； c. 作为变构效应剂可作用于相应靶分子，已知的 靶分子主要为各种蛋白激酶。
常见的细胞内信息物质（第二信使）
2. 酶 （1）催化第二信使生成的酶
腺苷酸环化酶 cAMP
细胞核
CREB
激活
R R
R
配体
C C R R
Gs
C
C
ATP
C
PKA
ADP P CREB P CREB CRE
P CREB
CRE： cAMP-应答元件， （ cAMP response element） CREB： cAMP-应答元件结合蛋白， （ cAMP response element binding protein ）
二、信号转导分子的作用机制
1.第二信使的浓度和分布的变化 2.通过变构调节改变蛋白信号转导分子的活性 3.蛋白信号转导分子的可逆磷酸化作用
4.信号转导体的形成集作用
第二节 膜受体介导的信号转导途径
膜受体介导的信息传递
一、离子通道型受体及其信号转导
二、G蛋白偶联型受体介导的信号转导
三、催化型受体介导的信号转导 四、酶偶联受体介导的信号转导途径
鸟苷酸环化酶 磷脂酶C
cGMP 甘油二酯、神经酰胺
（2）蛋白激酶/磷酸酶
激酶 磷酸酶 加磷酸 去磷酸 蛋白活性的开关
蛋白激酶A（PKA）
调节代谢 PKA的生理功能
调节基因表达 PKA对代谢的调节作用
① 使物质代谢关键酶磷酸化，改变活性。 ② 使质膜Ca2+通道磷酸化，促进Ca2+内流。 ③ 使受体Ser/Thr残基磷酸化，调节相关信号途径。 ④使微丝、微管蛋白磷酸化，调节细胞分泌。
受体本身为离子通 道，与配体结合后构象
离子 蛋白质亚基 离子孔道
变化，开放通道，允许
特殊离子通过，从而改 变细胞膜的电位梯度。
脂双层 通道开放 通道关闭
乙酰胆碱受体（nAchR）离子通道的开闭
Ach结合位点 Ach 胞外侧 Na＋,Ca2＋ 持续兴奋
胞浆侧 静息状态 （通道关闭） ① 兴奋状态 （通道开放） ② 脱敏状态 （通道关闭） ③ Ach 乙酰胆碱与AchR结合，通道活化开放，Na+内流，使局部去极化引起神经冲动
一、离子通道型受体及其信号转导
受体本身即通道；
寡聚体； 每个亚基都具有多次螺旋跨膜结构；
引起的应答主要是去极化或超极化。
例：乙酰胆碱受体
二、G蛋白偶联型受体介导的信号转导
（一）cAMP信号途径
（二）磷脂酰肌醇信号途径
（一）cAMP- 蛋白激酶途径
—— 细胞外信号和相应的受体结合，导致胞内第二信 使cAMP的水平变化，进而激活蛋白激酶A，产生一系 列生物学效应。 受体； 途 径 组 成 G蛋白； ATP与第二信使cAMP； 腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase，AC）；
IP3打开内质网Ca2+通道，释放Ca2+，与DAG一起激活
蛋白激酶C（PKC），产生生物学效应，又称为双信使 途径。
细胞膜受体； 途 径 组 成 G蛋白；
磷脂酶C（PLC）；
PIP2与第二信使IP3 /DAG； 内质网受体； Ca2+； 蛋白激酶C（PKC）
PKC（蛋白激酶C）—— DAG的靶分子
（三）细胞内信号转导分子
相关 分子
概念：细胞外的信号经过受体转换进入细胞内，通
过细胞内的一些小分子物质和蛋白质进行传递。 类型：
小分子化学物质：第二信使 酶 催化产生第二信使的酶
激酶/磷酸酶
G蛋白
调节蛋白
接头蛋白
1. 小分子化学物质
概念：细胞内可扩散，并能调节信号转导蛋白 活性的小分子或离子，又称为第二信使。 如 cAMP 、 cGMP 、 Ca2+ 、 DAG 、 IP3 、 Cer 或 花生四烯酸等。
生理激素
质膜受体 胞内受体
（二）受体（Receptor）
相关 分子
受体：是一类分布于细胞膜、细胞质或细胞核的特
殊蛋白质，能特异性识别并结合相应信号分子，激
活并启动细胞内一系列生化反应，使细胞对信号刺
激产生相应的生物效应。
1.受体的类型
离子通道型
G蛋白偶联型
细胞膜受体
催化型 酶偶联型
细胞内受体
（1）离子通道偶联受体
＊ 内分泌 (endocrine) 信号 : 如胰岛素等。特点 : 通过血液
循环到达全身远端器官靶细胞,作用时间长、距离远
＊ 旁分泌 (paracrine) 信号 : 如生长因子等。特点 : 通过扩
散局部作用于邻近靶细胞，作用时间短。
＊自分泌(autocrine)信号：如前列腺素等。特点:由细胞
分泌至胞外反作用于分泌细胞自身。
＊突触（syn胆碱等。特
点:由突触分泌，短时间、短距离作用于神经细胞。
（1）endocrine［内分泌］ 内分泌细胞
（2）paracrine［旁分泌］
靶细胞
靶细胞
（3）autocrine［自分泌］ （4）synaptic［突轴分泌］
*气体直接扩散，无需受体
3.调节蛋白
非酶的蛋白质，通过结构变化识别、结合、
调节上下游分子。
（1）G蛋白 （2）调节蛋白
（1）G蛋白
全称：GTP结合蛋白
特点： ①加GTP被激活，加GDP失活 ②具有GTP酶活性，水解GTP
与前面说的“非酶蛋 白质”矛盾？
G蛋白的结构特点
-亚基（45KD） a、多活化位点
与受体结合位点 与 亚基结合 与GDP（GTP）结合 与效应分子作用位点
i
p o
Ｇo ＧT
Ｔ
激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
G蛋白偶联受体家族的信息传递可归纳为
（2）接头蛋白
介导蛋白质信号转导分子之间或蛋白质信号转
导分子与脂类分子间相互作用。依靠结构域