病毒与细胞受体结合过程视频

第五章　细胞的信号转导

大纲要求

1．掌握细胞信号转导的含义、胞外信号的种类和特点。

2．掌握受体的概念、结构和类型以及膜受体的特性。

3．熟悉G蛋白的共同特征和作用机制。

4．熟悉第二信使及其介导的下游信号途径及信号转导途径的主要特点。

5．了解信号转导与医学的关系。

重点和难点

1．重点

（1）胞外信号的种类和特点，受体的概念、结构和类型以及膜受体的特性。

（2）G蛋白的结构和作用、信号转导引起的细胞生物学效应、信号转导途径的共同特点。

2．难点：第二信使及其介导的下游信号途径。

内容精要

一、细胞信号转导

1．信号分子包括激素、神经递质、细胞因子、光子等。

2．受体分为细胞表面以及细胞内受体，能够接受胞外信号分子并将这种信号进行跨膜转导。

3．胞内信号转导。

二、受体的概念、结构和类型

1．受体是一类蛋白质，存在于细胞膜或细胞内。膜受体能接受外界的信号并将这一信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，导致细胞内各种复杂的生物学效应。

2．完整的膜受体包括3个部分

（1）胞外域：识别部位（discriminator）或调节亚单位。

（2）跨膜段：转换部（transducer）或传导部（inducer）。

（3）胞内结构域：效应部（effector）或催化亚单位。

3．膜受体分为3类

（1）通道型受体。

（2）G蛋白偶联受体。

（3）酶偶联受体。

三、膜受体的特性

1．特异性及非决定性。

2．可饱和性。

3．高亲和力。

4．可逆性。

5．特定的组织定位。

综合练习题

一、名词解释

1．细胞通讯（cell communication）

2．信号转导（signal transduction）

3．信号分子（signaling molecules）

4．受体（receptor）

5．离子通道偶联受体（ino－channel linked receptor）

6．G蛋白偶联受体（G－protein linked receptor）

7．酶联受体（enzyme linked receptor）

8．信号级联放大（signaling cascade）

9．第二信使（second messengers）

10．GTP结合蛋白（GTP binding protein，G蛋白）

11．腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）

12．钙调蛋白（calmodulin）

13．SH结构域（SH domain）

14．Ras蛋白（Ras protein）

15．Grb2蛋白（growth factor receptor－bound protein 2）

16．Sos蛋白

17．信号趋异（divergence）

18．窜扰（crosstalk）

19．受体钝化（receptor desensitization）

20．受体减量调节（receptor down－regulation）

二、填空题

1．生物体内的化学信号分子一般分为________和________两大类。

2．细胞内的第二信使有________、________、________和________。

3．膜受体的特性________、________、________、________和________。

4．G蛋白偶联受体通常为________次跨膜蛋白，而酶偶联受体通常为________次跨膜蛋白。

5．一个完整的膜受体包括三部分：________、________和________。

6．膜受体根据其结构和功能可分为3类，分别是________、________和________。

7．由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路主要包括________和________。

8．磷脂酰肌醇信号系统由分解PIP₂产生的两个第二信使是________和________。

9．cAMP信号通路的效应酶是________；磷脂酰肌醇信号通路的效应酶是________。

10．一般将细胞外的信号分子称为________，将细胞内最早产生的信号分子称为________。

11．根据参与信号转导作用方式的不同，将受体分为三大类：________、________和________。

12．蛋白激酶C（PKC）有两个功能域，一个是________，另一个是________。

13．从蛋白质结构看，蛋白激酶A是由________组成的，而蛋白激酶C________组成。

14．蛋白激酶C是________和________依赖性的酶。

15．三磷酸肌醇（IP₃）是水溶性的小分子，可与内质网膜上的________，启动________，向细胞质中释放Ca^2＋。

16．蛋白激酶A和蛋白激酶C激活靶蛋白的作用位点都是________或________残基。

三、是非题

1．细胞识别就是指细胞与细胞外信号分子选择性的相互作用，而不发生生理变化。

2．与胞内受体结合的信号分子多为亲脂性分子。

3．细胞外信号都是通过细胞表面受体来进行跨膜信号转导的。

4．所有的受体都是跨膜蛋白。

5．在G蛋白偶联型受体中，霍乱毒素使G蛋白α亚基不能活化，百日咳毒素使G蛋白α亚基持续活化。

6．G蛋白偶联型受体被激活后，使相应的G蛋白解离成α、β、γ3个亚基，以进行信号传递。

7．在信号传递的过程中，信号的放大作用和信号所启动的终止作用同等重要，同时并存。

8．IP₃是直接由PIP₂产生的，PIP₂是从肌醇磷脂衍生而来的，肌醇磷脂没有掺入另外的磷酸基团。

9．胞外信号分子都是通过与膜受体结合来传递信息。

10．信号分子与受体结合具有高度的特异性，并且不可逆。

11．来源于质膜的不同信号能通过细胞内不同信号途径间的相互作用而被整合。

12．IP₃是蛋白激酶系统中的第二信使，它直接激活内质网上的Ca^2＋泵，动员Ca^2＋的释放。

13．cAMP、cGMP、DAG、IP₃都是细胞内的第二信使，它们的产生都与G蛋白有关。

14．参与信号转导的受体都是膜蛋白。

15．信号分子有水溶性和脂溶性之分，但它们的作用机制是相同的。

16．受体被磷酸化修饰可改变受体的活性，不能与信号分子结合或与抑制物结合失去信号转导的作用。

17．蛋白激酶C是一种Ca^2＋和脂依赖性的酶。

18．胞内受体一般处于受抑制状态，细胞内信号的作用是解除抑制。

19．Ca^2＋激酶与PKA、蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶一样，都是使靶蛋白的丝氨酸和苏氨酸磷酸化。

20．磷酸酶具有脱去一个磷酸基团的活性，激酶可以给一个分子加上一个磷酸基团；酸化酶则具有以上的两种功能。

21．乙酰胆碱对一个动物的不同细胞有不同的效应，而且它与不同细胞上的不同受体分子相结合。

22．GTP结合的α亚基能够激活G蛋白偶联受体的其他下游分子。

23．钙调蛋白调节细胞内钙的浓度。

24．酪氨酸磷酸化用来构建的结合部位，用于其他蛋白质与受体酪氨酸激酶的结合。

25．乙酰胆碱由细胞分泌后，是长寿的，因为它必须到达周身的靶细胞。

四、选择题

（一）单选题

1．受体的跨膜区通常是

A．α－螺旋结构　　　B．β^－折叠结构　　　C．U－形转折结构

D．不规则结构　　　　E．β^－转角结构

2．现在下列哪些不被当成第二信使

A．cAMP　　　　　　　　B．cGMP　C．二酰甘油（甘油二酯）

D．Ca^2＋　　E．IP₃

3．下列哪个物质的受体通常不是细胞膜受体

A．生长因子　　　　B．糖皮质激素C．肾上腺素

D．胰岛素　　　　　E．乙酰胆碱

4．酶偶联受体中的酶不包括

A．丝氨酸/苏氨酸激酶　　　　B．酪氨酸激酶

C．丝氨酸/苏氨酸磷酸酯酶　　D．酪氨酸磷酸酯酶

E．MAP激酶

5．与视觉有关的第二信使分子是

A．花生四烯酸　　　　B．cAMP　　　　C．Ca^2＋

D．cGMP　　　　　　　E．IP₃

6．佛波酯的受体分子是

A．PTK　　　　　　B．PKC　　　C．PLC

D．PKA　　　　　　E．MAP

7．信号传递中的第二信使之一是

A．二酰甘油　　　　B．ATP　　　　C．纤粘连蛋白

D．膜受体蛋白　　　E．IP₃

8．一氧化氮作为信号分子，它能使细胞内的哪些物质水平升高

A．cAMP　　　　　　　B．cGMP　　　　C．Ca^2＋

D．二酰甘油（DG）　　E．IP₃

9．只有一个单体分子起作用的是

A．离子通道受体　　　　B．酶偶连受体C．整合素

D．G蛋白偶联受体　　　　E．没有任何作用

10．由细胞外信号转换为细胞内信使，从而使细胞对外界信号作出相应的反应，这是通过下列哪种机制完成的

A．信号转导　　　　B．cAMP　　　　C．第二信使

D．信号分子　　　　E．没有任何作用

11．G蛋白在细胞信息传递中的作用是

A．受体　　　　　　B．偶联因子　　C．GTP水解酶

D．腺苷酸环化酶　　E．没有任何作用

12．不属于蛋白酪氨酸激酶类型的受体是

A．EGF受体　　　　B．PDGF受体　　　　C．TGFβ受体

D．IGF－1受体　　　E．HGF受体

13．心钠肽是心房肌细胞产生的肽激素，对血压具有调节作用。心钠肽作为第一信使作用于受体，并在细胞内产生第二信使。下面第二信使中哪种对于心钠肽具有应答作用

A．cAMP　　　　　　B．cGMP　　　　　C．Ca^2＋

D．DAG　　　　　　E．IP₃

14．被称为“第二信使”的是

A．ATP　　　　　　　B．mRNA　　　　　C．cAMP

D．rRNA　　　　　　E．GMP

15．下列哪个不是细胞内信息传递途径

A．受体门控离子通道　　　B．受体G蛋白体系

C．受体酪氨酸激酶体系　　D．细胞内受体信息转导

E．神经递质的传递

16．表皮生长因子（EGF）的跨膜信号转导是通过哪个酶实现的

A．活化酪氨酸激酶　　　B．活化腺苷酸激酶　　C．活化磷酸二酯酶

D．抑制腺苷酸激酶　　　E．抑制磷酸二酯酶

17．甲状腺瘤患者在其部分甲状腺细胞中会含有持续激活的G蛋白。肿瘤细胞不仅分泌大量的甲状腺激素，同时不断分裂生长。基于这些症状，突变的G蛋白参与下列哪种信号传导途径

A．cAMP调节途径

B．MAP蛋白激酶途径

C．cAMP和MAP蛋白激酶途径均有

D．cAMP和MAP蛋白激酶途径均没有

E．cGMP调节途径

18．下列通讯系统中，受体可进行自我磷酸化的是

A．酪氨酸蛋白激酶系统　　　B．鸟苷酸环化酶系统

C．腺苷酸环化酶系统　　　　D．肌醇磷脂系统

E．以上系统均不是

19．生长因子主要作为何种物质启动细胞内与生长相关的基因表达

A．营养物质　　　B．能源物质　　　C．结构物质

D．信息分子　　　E．以上均不对

20．细胞信号转导不包括

A．细胞间通讯　　　　B．细胞垃圾的释放　　　C．环境监控

D．应激反应　　　　　E．以上都不是

21．下列关于酪氨酸蛋白激酶系统的描述，哪项是不正确的

A．受体的膜外部分是生长因子的识别结合部位

B．受体的膜内部分具有酪氨酸蛋白激酶的活性

C．多数为单次跨膜蛋白

D．该系统与细胞的生长分裂有关

E．不需要通过G蛋白

22．霍乱毒素的A亚基可以使何种物质处于持续的激活状态

A．腺苷酸环化酶　　　B．ATP合酶　　　C．G蛋白

D．端粒酶　　　　　　E．磷脂酶C

23．PKC以非活性形式分布于细胞溶质中，当细胞中的哪一种离子浓度升高时，PKC转位到质膜内表面

A．Mg^2＋　　　B．Ca^2＋C．K＋

D．Na^＋　　　　E．Fe^2＋

24．PKC受何种物质的作用而活化

A．Ca^2＋　　　　B．cGMP　C．DAG

D．磷脂酶C　　　　　　　　　E．cAMP

25．G蛋白的下列哪一种功能使其进行自我抑制

A．α亚基的GTP酶活性　　　　B．效应子的活性

C．与受体的结合　　　　　　D．亚基的解离

E．以上都不是

26．信息分子（配体）与受体的结合

A．没有特异性　　　　B．具有可饱和性　　　C．具有半自主性

D．没有生物效应　　　E．是不可逆的

（二）多选题

27．受体与配体结合具有的特点包括

A．特异性　　　　　　B．可饱和性　　　　C．半自主性

D．高亲和性　　　　　E．可逆性

28．指出下列分子哪些属于细胞内第二信使分子

A．cAMP　　　　　　　B．cGMP　　　　　　C．IP₃

D．DG　　　　　　　　E．Mg^2＋

29．信号转导阐明了外界分子如何导致细胞内的变化，这些过程

A．通常涉及配体的跨膜运动

B．放大了外界刺激的强度

C．依赖于细胞表面可与胞内蛋白作用的受体分子

D．可以在胞内引发第二信号分子

E．可以使细胞膜受体的特性发生改变

30．受体酪氨酸激酶

A．有一个胞质激酶结构域

B．以二聚体的形式存在

C．与配体结合时，其胞质结构域的构象发生改变

D．构象发生变化后，具有催化活性

E．具有催化活性时发生自体磷酸化

31．SH₂结构域

A．是许多信号转导蛋白都有的结构域

B．长约100个氨基酸

C．自体磷酸化后与酪氨酸激酶结合

D．与所有SH₂结构域的亲和力都相同

E．通常存在于具有催化活性蛋白质的多肽序列中

32．下列哪些物质属于配体

A．激素　　　　　　B．神经递质　　　C．细胞因子

D．光子　　　　　　E．某些化学物质

33．一般认为一个完整的膜受体应包括以下哪些部分

A．识别部位　　　　B．转换部位　　　C．效应部位

D．疏水部位　　　　E．亲水部位

34．现在一般把膜受体分为以下哪几类

A．生长因子类受体　　 B．某些神经递质受体

C．G蛋白偶联受体　　　D．激素类受体

E．药物类受体

35．下列哪些疾病与细胞的信号转导异常有关

A．重症肌无力　　　　B．霍乱　　　　C．肿瘤

D．肺结核　　　　　　E．痛风

36．下列哪些是膜受体异常引起的疾病

A．家族性高胆固醇血症　　　B．甲状腺功能亢进症

C．糖尿病　　　　　　　　　D．睾丸女性化综合征

E．精神分裂症

五、简答题

1．简述G蛋白作用机制。

2．环磷酸腺苷怎样影响基因表达？

3．简述磷脂酰肌醇信号途径。

4．G蛋白偶联受体与酶偶联受体的主要不同点是什么？

5．霍乱毒素与百日咳毒素的作用机制有何不同？

6．PKA和PKC系统在信号放大中的根本区别是什么？

六、论述题

1．何谓受体？试述膜受体的结构与特性。

2．试述膜受体的类型。

3．概述G蛋白偶联受体介导信号通路的组成、特点及主要功能。

4．cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路有哪些区别和联系？

5．细胞信号传递的通路随信号受体存在的部位不同分为哪几类？各有什么特点？

参考答案

一、名词解释

1．细胞通讯是指在多细胞生物的细胞社会中，细胞间或细胞内通过高度精确和高效发送与接收信息的通讯机制，并通过放大引起快速的细胞生理反应，或者引起基因活动，尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动，使之成为生命的统一整体对多变的外界环境作出综合反应。

2．指细胞外因子通过与受体（膜受体或核受体）结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程。

3．是指生物体内的某些化学分子，既非营养物，又非能源物质和结构物质，而且也不是酶，它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息，如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子，它们的唯一功能是同细胞受体结合，传递细胞信息。

4．是指任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子，通常是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。

5．具有离子通道作用的细胞质膜受体称为离子通道受体。

6．配体与受体结合后激活相邻的G蛋白，被激活的G蛋白又可激活或抑制一种产生特异第二信使的酶或离子通道，引起膜电位的变化。由于这种受体参与的信号转导作用要与GTP结合的调节蛋白相偶联，因此它称为G蛋白偶联受体。G蛋白偶联受体是最大的一类细胞表面受体。

7．这种受体蛋白既是受体，又是酶。一旦被配体激活即具有酶活性并将信号放大，又称催化受体。酶联受体也是跨膜蛋白，细胞内结构域常常具有某种酶的活性，故称为酶联受体。按照受体的细胞内结构域是否具有酶活性将此类受体分为两大类：缺少细胞内催化活性的酶联受体和具有细胞内催化活性的受体。

8．从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合性应答是一个将信号逐步放大的过程，称为信号的级联放大反应。组成级联反应的各个成员称为一个级联，主要是由磷酸化和去磷酸化的酶组成。

9．细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使。细胞内有5种最重要的第二信使：cAMP、cGMP、1，2－二酰甘油、1，4，5－三磷酸肌醇、Ca^2＋等。

10．与GTP或GDP结合的蛋白质，又叫鸟苷酸结合调节蛋白。从组成上看，有单体G蛋白（一条多肽链）和多亚基G蛋白（多条多肽链组成）。G蛋白参与细胞的多种生命活动，如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、蛋白质合成等。

11．腺苷酸环化酶是膜整合蛋白，它的N端和C端都朝向细胞质。腺苷酸环化酶在膜的细胞质面有两个催化结构域，还有两个膜整合区，每个膜整合区分别有6个跨膜的α螺旋。哺乳动物中已发现6个腺苷酸环化酶异构体。由于腺苷酸环化酶能够将ATP转变成cAMP，引起细胞的信号应答，因此，腺苷酸环化酶是G蛋白偶联系统中的效应物。

12．钙调蛋白是真核生物细胞中的胞质溶胶蛋白，每个末端有两个Ca^2＋结构域，每个结构域可以结合一个Ca^2＋。这样，一个钙调蛋白可以结合4个Ca^2＋，钙调蛋白与Ca^2＋结合后的构型相当稳定。在非刺激的细胞中钙调蛋白与Ca^2＋结合的亲和力很低。如果由于刺激使细胞中Ca^2＋浓度升高时，Ca^2＋同钙调蛋白结合形成Ca^2＋－钙调蛋白复合物，就会引起钙调蛋白构型的变化，增强了钙调蛋白与许多效应物结合的亲和力。

13．SH结构域是“Src同源结构域”（Src homology domain）的缩写（Src是一种癌基因，最初在Rous sarcoma病毒中发现）。这种结构域是能够与受体酪氨酸激酶磷酸化残基紧紧结合，形成多蛋白的复合物进行信号转导。

14．Ras是大鼠肉瘤（rat sarcoma，Ras）的英文缩写。Ras蛋白是原癌基因c－ras的表达产物，属单体GTP结合蛋白，具有弱的GTP酶活性。

15．Grb₂是生长因子受体结合蛋白2，又叫Ash蛋白。该蛋白参与细胞内各种受体激活后的下游调节。它能够直接与激活的表皮生长因子（EGF）受体磷酸化的酪氨酸结合，参与EGF受体介导的信号转导，也能通过与Shc磷酸化的酪氨酸结合间接参与由胰岛素受体介导的信号转导。Grb₂蛋白含有一个SH₂结构域和两个SH₃结构域，属SH蛋白。

16．Sos蛋白是编码鸟苷释放蛋白的基因sos的产物（sos是son of sevenless的缩写）。Sos蛋白在Ras信号转导途径中的作用是促进Ras释放GDP，结合GTP，使Ras蛋白由非活性状态转变为活性状态，所以Sos蛋白是Ras激活蛋白。Sos蛋白不含SH结构域，不属于SH蛋白。

17．信号趋异是指同一种信号与受体作用后在细胞内分成几个不同的信号途径进行传递，最典型的是受体酪氨酸激酶的信号转导。

18．信号转导途径间的“窜扰”是指不同信号转导途径间的相互影响，即通常所说的“相互作用”（interaction）。

19．受体对信号分子失去敏感性称为受体钝化，一般是通过对受体的修饰进行钝化的。如肾上腺素受体在丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化后，则失去对肾上腺素的信号转导作用。分为同源钝化（homologousdesensitization）和异源钝化（heterologousdesensitization）。

20．通过内吞作用减少质膜中受体量来调节信号转导，称为受体减量调节。

二、填空题

1．亲水性的信号分子　亲脂性的信号分子

2．cAMP　cGMP　IP₃　DAG

3．专一性　高亲和力　可饱和性　可逆性　信号的放大

4．7　1

5．识别部位　转换部位　效应部位

6．离子通道关联受体　G蛋白偶联型受体　酶关联受体

7．cAMP信号通路　磷脂酰肌醇信号通路

8．IP₃　DAG

9．腺苷酸环化酶　磷脂酶C

10．第一信使　第二信使

11．离子通道偶联受体　G蛋白偶联受体　酶联受体

12．亲水的催化活性中心　疏水的膜结合区

13．4个亚基　只有一条肽链

14．钙　脂

15．专一性受体结合　IP₃门控的Ca^2＋通道

16．丝氨酸　苏氨酸

三、是非题

1．╳2．√　3．╳4．╳5．╳6．╳7．√8．√9．╳10．╳

11．√12．╳13．╳14．╳15．╳16．√17．√18．√19．╳20．╳

21．√22．√23．╳24．√25．╳

四、选择题

1．A　2．D　3．B　4．C　5．B

6．B　7．A　8．B　9．B　10．A

11．B　12．C　13．B　14．C　15．E

16．A　17．C　18．A　19．D　20．B

21．B　22．C　23．B　24．C　25．A

26．B　27．A、B、D、E　28．A、B、C、D29．B、C、D

30．A、B、C、D、E　31．A、B、E　32．A、B、C、D、E

33．A、B、C　34．A、B、C　35．A、B、C　36．A、B、C、D

五、简答题

1．在静息状态下，G蛋白以异三聚体的形式存在于细胞膜上，并与GDP相结合，而与受体则呈分离状态。当配体与相应的受体结合时，使受体蛋白分子发生空间构象改变，从而与G蛋白亚单位相接触。这导致亚单位与鸟苷酸的亲和力改变，表现为与GDP的亲和力下降，与GTP的亲和力增加，故α亚单位转而与GTP结合。α亚单位与GTP的结合诱发了其本身的构象改变，一方面使α亚单位与β、γ亚单位相分离，另一方面促使与GTP结合的α亚单位从受体上分离成为游离的α亚单位。这是G蛋白的功能状态，能调节细胞内效应蛋白的生物学活性，实现细胞内外的信号传递。当配体与受体结合的信号解除时，完成了信号传递作用的α亚单位同时具备了GTP酶的活性，能分解GTP释放磷酸根，生成GDP，诱导了α亚单位的构象改变，使之与GDP的亲和力增强，并与效应蛋白分离。最后，α亚单位与β、γ亚单位结合恢复到静息状态下的G蛋白。

2．被cAMP激活的PKA，大多数在胞质溶胶中激活一些细胞质靶蛋白，也有少数被激活的PKA可以转移到细胞核中磷酸化某些重要的核蛋白，其中多数是被称为CREB的转录因子。被磷酸化了的CREB能够作用于DNA中的特定位点，该位点通常含有被称为cAMP效应元件（CRE）的特别核苷酸序列（TGACGTCA）。CRE一般位于基因的调节区，对cAMP的作用进行应答。如在肝细胞中，有几种酶与糖异生有关，而这些酶的编码基因含有CRE序列。由此看来，肾上腺素和胰高血糖素不仅激活了催化糖原裂解的酶，而且促进了利用小分子前体合成葡萄糖。

3．磷脂酰肌醇（PI）分布于细胞膜脂双层的内层，在ATP存在下，经PI激酶催化，生成PIP（4－磷酸肌醇），再经PIP激酶磷酸化，生成PIP₂（磷脂酰肌醇－4，5－二磷酸）。被信号活化的受体，通过特异的G蛋白，激活膜内侧特异的磷酸肌醇蛋白激酶C，将PIP₂水解，生成IP₃和DAG两种胞内重要信使。

（1）IP₃的主要作用：IP₃是一种水溶性分子，生成后立即从细胞膜进入细胞质中，能与Ca^2＋贮存室（内质网、线粒体等）的膜上特异受体结合，将膜Ca^2＋－闸门离子通道开放，使Ca^2＋从Ca^2＋贮存室中释放入细胞质，细胞质中Ca^2＋浓度瞬时升高，细胞质中的Ca^2＋与钙调蛋白结合成Ca^2＋－钙调蛋白复合物，活化的Ca^2＋－钙调蛋白可激活Ca^2＋激酶，依次活化磷酸二酯酶，水解cAMP，降低cAMP，产生生物学效应。

（2）DAG有两种潜在作用：一是进一步裂解成花生四烯酸，用于细胞内前列腺素的合成；二是它能够活化特异的蛋白激酶（激酶C），然后激酶C再催化各种不同功能的靶蛋白发生磷酸化。

4．G蛋白偶联受体都含有7次跨膜的结构域，在信号转导中全部与G蛋白偶联；酶偶联受体都属于单次跨膜受体。

5．霍乱毒素抑制了Gs蛋白α亚单位的GTP酶活性，而百日咳毒素抑制了Gi蛋白的GTP酶活性。

6．PKA途径激活的是蛋白激酶A；PKC途径激活的是蛋白激酶C。

六、论述题

1．受体是一种生物大分子。其功能是能够识别外界特异信号并与之结合，进而引起细胞内一系列代谢反应的特殊的蛋白质。

大多数膜受体是镶嵌在细胞膜中的糖蛋白，也有脂蛋白和糖脂蛋白。一个完整的受体应包括三部分：①识别部是糖蛋白伸展在细胞膜表面的糖链部分，糖链是多种多样的，可以识别环境中不同的信息分子并与之结合。②转换部是受体与效应部位之间的偶联成分，可把识别部位接受的信号转换传给效应部位。③效应部是受体向着细胞质的部分，一般具有酶活性，激活后可产生相应的生物学效应。膜受体的三部分可以是不同的蛋白质分子，它们直接或间接地结合成一个复合体，也可以是同一蛋白质的不同亚单位。

膜受体的特性：①特异性受体与配体结合具有专一性；②高亲和力；③可饱和性；④可逆性；⑤信号的放大能将胞外信号放大，产生明显的生物学效应。

2．膜受体根据其结构和功能可分为3类。

（1）离子通道关联受体：这类受体都是由几个亚单位组成的多聚体，亚

单位上面有配体结合部位，中间围成离子通道。离子通道的“开”或“关”受细胞外配体的调节。如N－乙酰胆碱受体（N－AChR）等。

（2）酶关联受体：此类受体大多数是单条肽链的一次跨膜糖蛋白，其胞质区具特异酪氨酸蛋白激酶的活性。该受体通过本身的酪氨酸蛋白激酶活化来完成信息的跨膜传递，使细胞内靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，从而触发细胞分裂增殖，如胰岛素受体等。

（3）G蛋白偶联受体：这类受体是7次跨膜糖蛋白受体，与酶或离子通道之间有一种结合GTP的调节蛋白（又称G蛋白）介导，在细胞内产生第二信使，从而引起细胞的反应。这类受体信号转导方式又可分为cAMP和cGMP信号通路与磷脂酰肌醇信号通路。

3．（1）组成：G蛋白偶联型受体是由单条多肽7次跨膜形成的，该信号通路是指配体－受体复合物与靶蛋白（酶或离子通道）的作用主要通过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的行为。根据第二信使的不同，又可分为cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。

（2）特点：磷脂酰肌醇信号通路最大的特点是胞外信号被受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号途径即IP₃－Ca^2＋信号途径和DAG－PKC途径，实现细胞对外界信号的应答。因此，这一信号系统又称为双信号通路。

（3）主要功能：cAMP信号通路所涉及的反应链可表示为激素→G蛋白偶联型受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→依赖cAMP的蛋白激酶A→基因调控蛋白磷酸化→基因转录。它的主要效应是激活靶酶和开启基因表达。

4．两条信号通路的相同点：①都是由7次跨膜的G蛋白偶联型受体和G蛋白介导的；②最终的结果都是通过磷酸化级联反应使基因调控蛋白或者靶蛋白发生改变，产生细胞反应。

不同点：①前者效应酶为腺苷酸环化酶，后者效应器为特异的磷脂酶C；②前者的第二信使为cAMP，而后者为双信使通路。有两个第二信使：IP₃和DAG。③前者主要通过激活蛋白激酶A引发磷酸化级联反应，后者主要是PKC和钙调蛋白依赖激酶。

5．细胞信号传递的通路随信号受体存在的部位不同分为两大类。

（1）通过细胞内受体介导的信号转导：一些亲脂性小分子，如甾类激素等，可通过质膜与细胞内受体结合传递信号，进而诱导基因活化。这一过程分为初级反应阶段和延迟的次级反应阶段。

（2）通过细胞表面受体介导的信号跨膜转导：亲水性化学信号分子，如神经递质、蛋白激素和生长因子等一般不能直接进入细胞，而是通过与细胞表面特异受体的结合，进行信号转导继而对靶细胞产生效应，将信号传递到核内，影响特异基因的表达，最终改变细胞的行为。

（山东中医药大学　李　兰　王　萍）