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细胞生物学各章节重点内容整理
第一章细胞质膜
1、被动运输
是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向跨膜转运。
转运动力来自于物质浓度梯度,不需要细胞代谢提供能量。
2、主动运输
是由载体蛋白所介导物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运方式。
转运溶质分子其自由能变化为正值,因此需要和某种释放能量过程相耦连。
主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。
3、紧密连接
是封闭连接主要形式,一般存在于上皮细胞之间。
紧密连接有两个主要功能:
一是紧密连接阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧,形成渗透屏障,起重要封闭作用,二是形成上皮细胞质膜蛋白和质膜分子侧向扩散屏障,从而维持上皮细胞极性。
4、通讯连接
一种特殊细胞连接方式,位于特化具有细胞间通讯作用细胞。
介导相邻细胞间物质转运、化学或电信号传递,主要包括间隙连接、神经元间化学突触和植物细胞间胞间连丝。
动物和植物通讯连接方式是不同,动物细胞通讯连接为间隙连接,而植物细胞通讯连接则是胞间连丝
5、桥粒
是一种常见细胞连接结构,位于中间连接深部。
一个细胞质内中间丝和另一个细胞内中间丝通过桥粒相互作用,从而将相邻细胞形成一个整体,在桥粒处内侧细胞质呈板样结构,汇集很多微丝,这种结构和加强桥粒坚韧性有关。
物质跨膜运输方式和特点
Ⅰ、被动运输
是指物质由高浓度向低浓度方向跨膜转运。
转运动力来自于物质浓度梯度,不需要细胞代谢提供能量。
主要分为两种类型:
(1)简单扩散:
①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;②不需要提供能量;③没有膜蛋白协助。
属于这种运输方式物质有水分子、气体分子、脂溶性小分子物质等。
(2)协助扩散:
①比自由扩散转运速率高;②存在最大转运速率;在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。
如超过一定限度,浓度不再增加,运输也不再增加。
因膜上载体蛋白结合位点已达饱和;③有特异性,即和特定溶质结合。
这类特殊载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。
④不需要提供能量。
属于这种运输方式物质有某些离子和一些较大分子如葡萄糖等物质
Ⅱ、主动运输
物质从浓度梯度从低浓度一侧向高浓度一侧方向跨膜运输过程。
此过程中需要消耗细胞生产能量,也需要膜上载体协助。
属于这种运输方式物质有离子和一些较大分子如葡萄糖、氨基酸等物质。
主动运输根据其过程所需能量来源不同,可将其归纳为三种主要类型:
(1)ATP驱动泵:
ATP酶直接利用水解ATP提供能量,实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度跨膜运动。
(2)耦连转运蛋白:
是介导各种离子和分子跨膜运动。
这类转运蛋白包括2种基本类型:
同向转运蛋白和反向转运蛋白。
这两类转运蛋白使一种离子或分子逆浓度梯度运动和一种或多种不同离子顺浓度梯度运动耦连起来。
(3)光驱动泵:
主要在细菌细胞中发现,对溶质主动运输和光能输入相耦连,如菌紫红质利用光能驱动氢离子转运。
Ⅲ、膜泡运输
物质进出细胞不需穿透细胞膜,而是借助各种膜泡来达到运输目。
运输过程中涉及膜融合,不需要膜上载体协助,但需要消耗细胞生产能量,是一种物质批量运输方式,又包括胞吞作用和胞吐作用。
(1)胞吞作用
大分子物质通过和膜上特异性受体结合而附着于膜上,这部分细胞膜内陷形成有被小窝,将附着物包在里面,然后分离下来形成小囊泡进入细胞内部,之后一般和溶酶体相融合,以此达到运输目。
此过程中物质不需穿透细胞膜,不需要膜上载体协助,但需要受体帮助,也需要消耗细胞生产能量,其方向是从细胞外到细胞内。
白细胞吞噬细菌就属于这种方式。
(2)胞吐作用
细胞内合成某些大分子物质先包裹在小囊泡中,然后转移到细胞膜处并和之融合,最后囊泡中物质排出细胞外,组成囊泡膜成为细胞膜一部分。
此过程中物质也不需穿透细胞膜,不需要膜上载体协助,但需要特定信号调节,也需要消耗细胞生产能量,其方向则是从细胞内到细胞外。
分泌蛋白分泌就属于这一方式。
第二章内膜系统
1、分子伴侣
一类在序列上没有相关性但有共同功能蛋白质,它们在细胞内帮助其他含多肽结构完成正确组装,而且在组装完毕后和之分离,不构成这些蛋白质结构执行功能组份。
热休克蛋白就是一大类分子伴侣。
2、泛素
泛素(ubiquitin)是一种存在于所有真核生物(大部分真核细胞)中小蛋白,由76个氨基酸残基组成,它主要功能是在蛋白质降解过程中,多个泛素分子共价结合到含有不稳定氨基酸残基蛋白质N端,使其被26S蛋白酶体完全水解。
3、糙面内质网
糙面内质网(roughendoplasmicreticulum,RER)是多呈排列极为整齐扁平膜囊状核糖体和内质网共同构成复合机能结构,和细胞核外层膜相连通。
糙面内质网功能是合成分泌性蛋白质和多种膜蛋白,并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到其他部位。
凡蛋白质合成旺盛细胞,糙面内质网便发达。
4、光面内质网
光面内质网(smoothendoplasmicreticulum,SER)为表面不带有核糖体内质网,为分支管状结构,是细胞内脂类物质进行合成场所,广泛存在于各种类型细胞中,包括合成胆固醇内分泌腺细胞、肌细胞、肾细胞等。
5、溶酶体
溶酶体(lysosomes)真核细胞中一种细胞器;为单层膜包被囊状结构,内含多种酸性水解酶,其主要功能进行细胞内消化作用。
溶酶体在维持细胞正常代谢活动以及防御等方面起着重要作用。
什么是蛋白质分选,蛋白质分选途径有哪些?
依靠蛋白质自身信号序列,从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位过程称为蛋白质分选。
蛋白质分选不仅保证了蛋白质正确定位,也保证了蛋白质生物学活性。
蛋白质分选途径大体可分为两种:
(1)翻译后转运途径:
在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链合成,然后转运至膜周围细胞器,如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核,或者成为细胞质基质可溶性驻留蛋白和支架蛋白
(2)共翻译转运途径:
蛋白质合成在游离核糖体上起始后由信号肽引导移至糙面内质网,然后新生肽边合成边转入糙面内质网中,在经高尔基体加工包装运输到溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外,内质网和高尔基体本身蛋白质分选也是通过这一途径完成。
从蛋白质分选转运方式或机制来看,可将蛋白质转运分为4类:
(1)、蛋白质跨膜转运:
主要指在细胞质基质合成蛋白质转运至内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器。
(2)、膜泡运输:
蛋白质通过不同类型转运小泡从其糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而分选运至细胞不同部位。
(3)、选择性门控转运:
指在细胞质基质中合成蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核输入或从细胞核返回细胞质。
(4)、细胞质基质中蛋白质转运:
上述几种分选类型也涉及蛋白质在细胞基质中转运,这一过程显然和细胞骨架系统密切相关,但由于细胞质基质结构并不清楚,因此对其中蛋白质转运特别是伴随信号转导途径中蛋白质分子转运方式了解很少。
简述溶酶体功能以及溶酶体酶形成
溶酶体功能:
(1)调节代谢:
在细胞分化过程中,某些衰老细胞器和无用生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉,这是机体自身更新组织需要。
(2)异吞噬作用:
和食物泡融合,将细胞吞噬进食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子,对高等动物而言细胞营养物质主要来源于血液中大分子物质,而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞,如内吞低密脂蛋白获得胆固醇,它们和初级溶酶体相融合后成为次级溶酶体。
次级溶酶体内各种大分子在水解酶作用下,被分解为小分子物质,小分子通过溶酶体膜上载体蛋白转运到细胞质中,供细胞代谢使用。
防御作用:
如吞噬细胞可吞入病原体,在溶酶体中将病原体杀死和降解。
(3)自溶作用:
形态建成,清除死亡细胞。
个体发生过程中往往涉及组织或器官改造或重建,如昆虫和蛙类变态发育等等。
这一过程是在基因控制下实现,称为程序性细胞死亡,注定要消除细胞以出芽形式形成凋亡小体,被巨噬细胞吞噬并消化。
(4)其他重要生理功能:
参和分泌过程调节,如将甲状腺球蛋白降解成有活性甲状腺素。
形成精子顶体:
顶体相当于一个化学钻,可溶穿卵子皮层,使精子进入卵子。
所有白细胞均含有溶酶体性质颗粒,能消灭入侵微生物。
溶酶体在病理过程中也有重要意义。
由于肺巨噬细胞吞噬吸入硅或石棉粉尘,引起溶酶体破裂和水解酶释放,刺激结缔组织纤维增加,导致硅肺发生。
组织缺氧(如心肌梗死)也可造成溶酶体急性释放,使血液中有关酶浓度迅速增高。
溶酶体酶形成:
内质网上核糖体合成溶酶体蛋白→进入内质网腔进行N-连接糖基化修饰,溶酶体酶蛋白先带上3个葡萄糖、9个甘露糖和2个N-乙酰葡萄糖胺,后切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖→转移至高尔基体→在高尔基体顺面膜囊中寡糖链上甘露糖残基被磷酸化形成M6P,在高尔基体反面囊膜和TGN膜上存在M6P受体→以出芽方式转运到溶酶体中。
第三章叶绿体和线粒体
1、原初反应
是指从光合色素分子被光激发,到引起第一个光化学反应为止过程,它包括光能吸收、传递和转换,即光能被天线色素分子吸收,并传递至反应中心,在反应中心发生最初光化学反应,使电荷从而将光能转换为电能过程。
原初反应和生化反应相比,其速度非常快,只有10-19-10-12s,由于速度快,散失能量少,所以其光能利用率高。
2、光反应
光反应只发生在光照下,是由光引起反应。
光反应发生在叶绿体基粒片层(光合膜)。
光反应从光合色素吸收光能激发开始,经过水光解,电子传递,最后是光能转化成化学能,以ATP和NADPH形式贮存。
3、化学渗透学说
电子在呼吸链中传递,通过线粒体内膜上电子传递体,使质子(H+)由膜内侧向外侧定向转移,由于H+自由回到内侧,故形成跨膜质子梯度(质子动力势),这种质子动力势中蕴藏能量驱动ADP和Pi形成ATP。
4、碳同化
是指植物利用光反应中形成同化力(ATP和NADPH),将CO2转化为碳水化合物过程。
二氧化碳同化是在叶绿体基质中进行,有许多种酶参和反应。
高等植物碳同化途径有三条,即C3途径、C4途径和CAM(景天酸代谢)途径。
5、光合磷酸化
由光照所引起电子传递和磷酸化作用相耦联而生成ATP过程,光合作用通过光合磷酸化在光下把Pi和ADP转为ATP,用于CO2而将能量储存在有机物中。
光合磷酸化按照电子传递方式可将光合磷酸化分为非循环和循环两种类型。
光合磷酸化中ATP合成机制
在光合作用光反应中,两个光系统联合作用将水裂解释放电子传递到NADP+,以NADPH形式暂时储存了所吸收光能中一部分;另一部分光能以电化学势(质子梯度)形式储存起来,用来提供合成ATP驱动力。
它和线粒体中发生氧化磷酸化过程一样,能够将电子传递所释放能量转换成ATP中化学能,ATP合酶使电子传递过程中所形成质子梯度和磷酸化过程耦联在一起。
随着电子从H2O转移到NADP+,大约每4个电子转移(即1分子O2形成),在类囊体腔中,约增加了12个H+,其中4个H+是由放氧复合体直接提供;8个H+是由细胞色素b6f复合体从基质中转运。
在ATP合成高峰期测得结果是,类囊体膜两侧质子浓度相差1000倍,相当于3个单位△pH。
这是可用于ATP合成强大驱动力。
在电子传递过程中,H+从基质转移到类囊体腔同时,电荷由其他离子向基质转移而得到补偿,以致不会产生明显膜电位,所以,叶绿体中质子驱动力主要来自于△pH。
为何说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器?
线粒体和叶绿体均有自己一套遗传体系,有自己蛋白质合成系统,线粒体和叶绿体中有DNA和RNA、核糖体、氨基酸活化酶等;这两种细胞器均有自我繁殖所必需基本组分,具有独立进行转录和转译功能。
迄今为止,已知线粒体基因组仅能编码约20种线粒体膜和基质蛋白并在线粒体核糖体上合成;线粒体和叶绿体绝大多数蛋白质是由核基因编码,在细胞质核糖体上合成,然后转移至线粒体或叶绿体内。
这些蛋白质和线粒体或叶绿体DNA编码蛋白质协同作用,可以说,细胞核和发育成熟线粒体和叶绿体之间存在着密切、精确、严格调控生物学机制。
在二者协同作用关系中,细胞核功能更重要,一方面它提供了绝大部分遗传信息;另一方面它具有关键控制功能。
也就是说,线粒体和叶绿体自主程度是有限,而对核遗传系统有很大依赖性。
因此,线粒体和叶绿体生长和增殖是受核基因组及其自身基因组两套遗传系统控制,所以称为半自主性细胞器。
第四章细胞核
1、核小体
核小体是由DNA和组蛋白形成染色质基本结构单位,包括200bp左右DNA、一个组蛋白八聚体和一分子组蛋白H1。
核小体形状类似一个扁平碟子或一个圆柱体。
染色质就是由一连串核小体所组成。
2、核被膜
核被膜是真核生物细胞核最外层结构,是细胞核和细胞质之间界膜。
由两层平行但不连续单位膜所组成,面向核质一层膜称为内核膜,面向胞质另一层膜称为外膜,两层膜之间有20-40nm透明间隙,称为核周间隙或核周池。
核被膜上核孔复合体贯穿内外核膜,是核质物质交换通道。
3、核孔复合体
是核被膜上沟通核质和细胞质复杂隧道结构,由多种核孔蛋白构成,隧道内、外口和中央有由核糖核蛋白组成颗粒,对进出核物质有控制作用。
其主要有四种结构组分:
胞质环,位于核孔边缘胞质面一侧,又称外环;核质环,位于核孔边缘核质面一侧,又称内环;辐,由核孔边缘伸向中心,呈辐射状八重对纤维;栓,又称中央栓。
位于核孔中心,呈颗粒状或棒状。
核孔复合体功能是核质交换双向选择性亲水通道,是一种特殊跨膜运输蛋白质复合体。
他具有双功能和双向性。
双功能表现在两种运输方式:
被动扩散和主动运输。
双向性表现在既介导蛋白质入核运输,又介导RNARNP等出核运输。
4、染色质和染色体
染色质是遗传物质载体。
染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在形式。
染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂特定阶段,由染色质聚缩而成棒状结构。
实际上,二者之间区别主要并不在于化学组成上差异,而在于包装程度不同,反映了它们在细胞周期不同功能阶段中所处不同结构状态。
在真核细胞细胞周期中,大部分时间是以染色质形态而存在。
5、组蛋白
组蛋白是构成真核生物体细胞染色体基本结构蛋白,和DNA结合但没有序列特异性,是一类小分子碱性蛋白质。
主要分成5类:
H1、H2A、H2B、H3、H4,它们富含带正电荷碱性氨基酸,能够同DNA中带负电荷磷酸基团相互作用。
第五章细胞骨架
1、微丝
微丝是由肌动蛋白分子螺旋状聚合成纤丝,又称肌动蛋白丝,和微管和中间纤维共同组成细胞骨架,是一种所有真核细胞中均存在分子量大约42kDa蛋白质,也是一种高度保守蛋白质,因物种差异(例如藻类和人类)不同不会超过20%。
微丝对细胞贴附、铺展、运动、内吞、细胞分裂等许多细胞功能具有重要作用。
2、肌球蛋白
微丝马达蛋白,依赖于细胞骨架,通过水解ATP,把ATP中蕴藏化学能转化为机械能一类蛋白质。
在骨骼肌细胞内,多个Ⅱ型肌球蛋白分子组装成肌原纤维粗丝并被相关细胞结构约束而不能移动,肌球蛋白头部和组成微丝肌动蛋白亚基之间相互作用导致微丝滑动。
肌球蛋白马达结构域包含一个微丝结合位点和一个具有ATP酶活性ATP结合位点。
根据肌球蛋白分子结构上差异,习惯上将Ⅱ型肌球蛋白称为传统肌球蛋白。
3、微管
微管是由微管蛋白装配成细长、具有一定刚性圆管状结构,是一种具有极性细胞骨架。
微管参和细胞形态维持、某些细胞结构形成、胞内膜性细胞器定位、细胞运动、胞内物质运输和细胞分裂等。
4、驱动蛋白
驱动蛋白通常由2条重链和2条轻链组成。
它是能利用ATP水解所释放能量驱动自身及所携带货物分子沿微管运动一类马达蛋白,和细胞内物质运输有关。
体外实验证明驱动蛋白运输具有方向性,从微管负极移向微管正极,是正端走向微管发动机,速度和ATP浓度有关。
5、中心体
中心体是动物细胞中一种重要细胞器,每个中心体主要含有两个中心粒,这两个中心粒相互垂直排列。
它是细胞分裂时内部活动中心。
动物细胞和低等植物细胞中都有中心体。
它总是位于细胞核附近细胞质中,接近于细胞中心,因此叫中心体。
中心体和细胞有丝分裂有关,动物细胞间期微管通道都是从中心体开始生长。
三种细胞骨架组装及结构特点
(1)微丝
结构特点:
微丝主要结构成分是肌动蛋白(action)。
在大多数真核细胞中,肌动蛋白是含量最丰富蛋白质之一。
微丝是直径为7nm扭链,呈双股螺旋状。
每条丝都是由肌动蛋白单体头尾相连呈螺旋状排列而成,螺距为36nm。
肌动蛋白纤维也是一种极性分子,具有两个不同末端,一个是正端,另一个是负端。
在纤维内部,每个肌动蛋白单体周围都有四个单体,上下各一个,另外两个位于一侧。
组装:
微丝能被组装和去组装。
当单体上结合是ATP时,就会有较高相互亲和力,单体趋向于聚合成多聚体,就是组装。
而当ATP水解成ADP后,单体亲和力就会下降,多聚体趋向解聚,即是去组装。
高ATP浓度有利于微丝组装。
所以当将细胞质放入富含ATP溶液时,细胞质会因为微丝大量组装迅速凝固成胶。
而微丝两端组装速度并不一样。
快一端(+极)比慢一端(-极)快上5到10倍。
微丝组装分为三个阶段:
即成核期(nuleationphase)、生长期(growthphase)或延长期,以及平衡期(eauilibrium)。
成核期是微丝组装限速过程,需要一定时间,故又称延迟期,此时肌球蛋白开始聚合,其二聚体不稳定,易水解,只有形成三聚体才稳定,即核心形成。
一旦核心形成,球状肌球蛋白便迅速在核心两端聚合,进入生长期。
微丝两端组装速度有差异,正端组装速度明显快于负端,约为负端10倍以上。
微丝组装到一定长度时,肌动蛋白组装和去组装达到平衡状态,微丝长度基本保持不变,即所谓“稳定期”。
在体外组装过程中有时可以见到微丝正极由于肌动蛋白亚基不断添加而延长,负极则由于肌动蛋白亚基去组装而缩短,这一现象称为踏车行为。
(2)微管
结构特点:
微管是一种具有极性细胞骨架。
微管是由α,β两种类型微管蛋白亚基形成微管蛋白二聚体,由微管蛋白二聚体组成长管状细胞器结构。
微管由微管蛋白异源二聚体为基本构件,螺旋盘绕形成微管壁。
在每根微管中微管蛋白二聚体头尾相接,形成细长原纤维(protofilament),13条这样原纤维纵向排列组成微管壁。
微管是直径为24-26nm中空圆柱体。
外径平均为24nm,内径为15nm。
细胞内微管呈网状和束状分布,并能和其他蛋白共同组装,可装配成单管,二联管(纤毛和鞭毛中),三联管(中心粒和基体中),纺锤体、基粒、轴突、神经管等结构。
组装:
微管在体外组装过程可分为成核和延伸两个阶段。
1一些微管蛋白(α微管蛋白和β微管蛋白)二聚体(①αβ二聚体)
首先纵向聚合形成短丝状结构(②原纤维),即所谓成核反应。
②然后通过两端以及侧面增加二聚体而扩展成片状,当片状聚合物加宽到大致
13根原纤丝时,即合拢成为一段微管(③微管)。
新微管蛋白二聚体不断地
组装到这段微管两端,使之延长。
•通常持有α微管蛋白负极端组装较慢,而持有β微管蛋白正极端组装较快。
微管组装同样和其底物(携带GDPαβ二聚体)浓度有关(微管两端具GTP帽,微管将继续装配,具GDP帽则解聚)
•当一端组装速度和另一端解聚速度相同时,微管长度保持稳定,即所谓踏车行为
(3)中间丝
结构特点:
中间丝又称中间纤维(intermediatefilament,IF)直径10nm左右,介于微丝(细肌丝)和肌球蛋白(粗肌丝)之间。
和微管不同是中间纤维是最稳定细胞骨架成分,它主要起支撑作用。
IF几乎分布于所有动物细胞,IF在细胞中围绕着细胞核分布,成束成网,并扩展到细胞质膜,和质膜相连结。
因其粗细介于肌细胞和细肌丝之间,故命名为中间丝。
组装:
和微管微丝组装过程不同,中间丝蛋白在合适缓冲体系中能自我组装成10nm丝状结构,而且组装过程不需要ATP或者GTP提供能量。
中间丝蛋白在组装首先是两个单体杆状区以平行排列方式形成双股螺旋二聚体。
该二聚体可以是同型二聚体。
二聚体长度约为50nm。
然后是两个二聚体以反向平行和半分子交错形式组装成四聚体,反向平行四聚体导致IF不具有极性,作为中间丝组装基本结构单位,四聚体之间在纵向和侧向相互作用,最终形成横截面由32个中间丝蛋白分子组成,长度不等中间丝。
第六章细胞信号转导
1、G蛋白耦联受体
是指配体-受体复合物和靶蛋白(效应酶或通道蛋白)作用要通过和G蛋白耦联,在细胞内产生第二信使,从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为。
受体和酶或离子通道之间相互作用通过一种结合GTP调节蛋白介导完成。
2、受体酪氨酸激酶
又称酪氨酸激酶受体,是细胞表面一大类重要受体家族,迄今已鉴定有50余种,包括6个亚族。
酪氨酸激酶受体由细胞外、跨膜及细胞内三部分组成,细胞外侧和配体结合,由此接受外部信息,和之相连是一段跨膜结构,细胞内侧为酪氨酸激酶活性区域,能促进自身酪氨酸残基磷酸化而增强此酶活性,再催化细胞内各种底物蛋白磷酸化,激活胞内蛋白激酶,从而将细胞内信息传递到细胞外,如胰岛素受体等。
3、G蛋白
G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白简称,位于质膜內胞浆一侧,由Gα、Gβ、Gγ3个亚机组成,Gβ和Gγ以异二聚体存在,Gα和Gβγ亚基分别通过共价结合脂分子锚定在膜上。
G蛋白有GTP酶活性,在传递信息过程中发生所结合GTP(鸟苷三磷酸)水解转化成GDP(鸟苷二磷酸)反应。
4、受体
受体是一类存在于胞膜或胞内,能和细胞外专一信号分子结合进而激活细胞内一系列生物化学反应,使细胞对外界刺激产生相应效应特殊蛋白质。
和受体结合生物活性物质统称为配体(ligand)。
受体和配体结合即发生分子构象变化,从而引起细胞反应,如介导细胞间信号转导、细胞间黏合、胞吞等过程。
5、蛋白激酶A
由两个催化亚基和两个调节亚基组成(图8-15),在没有cAMP时,以钝化复合体形式存在。
cAMP和调节亚基结合,改变调节亚基构象,使调节亚基和催化亚基解离,释放出催化亚基。
活化蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化,于是改变这些蛋白活性,进一步影响到相关基因表达。
简要说明由G蛋白偶联受体介导信号特点。
G蛋白偶联受体是细胞质膜上最多,也是最重要倍转导系统,具有两个重要特点:
⑴信号转导系统由三部分构成:
①G蛋白偶联受体,是细胞表面由单条多肽链经7次跨膜形成受体;②G蛋白能和GTP结合被活化,可进一步激活其效应底物;③效应物:
通常是腺苷酸环化酶,被激活后可提高细胞内环腺苷酸(cAMP)浓度,可激活cAMP依赖蛋白激酶,引发一系列生物学效应。
⑵产生第二信使。
配体—受体复合物结合后,通过和G蛋白偶联,在细胞内产生第二信使,从而将胞外信号跨膜传递到胞内,影响细胞行为。
根据产生第二信使不同,又可分为cAMP信号通路和磷酯酰肌醇信号通路。
cAMP信号通路主要效应是激活靶酶和开启基因表达,这是通过蛋白激酶完成。
该信号途径涉及反应链可表示为:
激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化化酶→cAMP→cAMP依赖蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。
磷酯酰肌醇信号通路最大特点是胞外信号被膜受体接受后,同时产生两个胞内信使,分别启动两个信号传递途径即IP3—Ca2+和DG—PKC途径,实现细胞对外界信号应答,因此,把这一信号系统又称为“双信使系统”。
cAMP信号系统组成及其信号途径?
1、组成:
主要包括:
Rs和Gs;Ri和Gi;腺苷酸不化酶;PKA;环腺苷酸磷酸二酯酶。
2、信号途径主要有两种调节模型:
Gs调节模型,当激素信号和Rs结合后,导致Rs构象改变,暴露出和Gs结合位点,使激素-受体复合物和Gs结合,Gs构象发生改变从而结合GTP而活化,导致腺苷酸环化酶活化,将ATP转化为cAMP,而GTP水解导致G蛋白构象恢复,终止了腺苷酸环化酶作用。
该信号途径为:
激素→识别并和G蛋白偶联受体结合→激活G蛋白→活化腺苷酸环化酶→胞内cAMP浓度升高→激活PKA→基因调控蛋白→基因转录。
Gi调节模型,Gi对腺苷酸环化酶抑制作用通过两个途径:
一是通过α亚基和腺苷
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