此課件可編輯版，如對(duì)課件有異議或侵權(quán)的請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系刪除！課件可編輯版，請(qǐng)放心使用！,.,細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)課件,第八章第十二章,2,第八章蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸,第一節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸,3,第一節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選,真核細(xì)胞中除線粒體和植物細(xì)胞葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)外，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都是由核基因編碼，起始合成均發(fā)生在游離核糖體上，然后或在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（游離核糖體）中完成翻譯過(guò)程，或在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體上完成合成。然而，蛋白質(zhì)發(fā)揮結(jié)構(gòu)或功能作用的部位幾乎遍布細(xì)胞的各種區(qū)間或組分。因此必然存在不同的機(jī)制以確保蛋白質(zhì)分選，轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的特定部位，也只有蛋白質(zhì)各就各位并組裝成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體，才能參與實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的各種生命活動(dòng)。這一過(guò)程稱蛋白質(zhì)分選（proteinsorting）或蛋白質(zhì)尋靶（proteintargeting）。蛋白質(zhì)分選不僅保證了蛋白質(zhì)的正確定位，也保證了蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性。實(shí)際上，蛋白質(zhì)分選主要依靠蛋白質(zhì)自身信號(hào)序列，從蛋白質(zhì)起始合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)到其功能發(fā)揮部位的過(guò)程。一、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)二、蛋白質(zhì)分選轉(zhuǎn)運(yùn)的基本途徑與類型三、蛋白質(zhì)向線粒體、葉綠體和過(guò)氧化酶體的分選,4,一、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào),細(xì)胞質(zhì)的游離核糖體產(chǎn)生非分泌蛋白，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)附著核糖體產(chǎn)生分泌蛋白。核糖體沒(méi)有結(jié)構(gòu)差異，假設(shè)存在于蛋白質(zhì)本身。信號(hào)假說(shuō)（signalhypothesis）：分泌蛋白可能攜帶N端短信號(hào)序列，一旦該序列從核糖體翻譯合成，結(jié)合因子和蛋白結(jié)合，指導(dǎo)其轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，后續(xù)翻譯過(guò)程將在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上進(jìn)行?，F(xiàn)在已知，信號(hào)假說(shuō)是解釋分泌性蛋白在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的重要理論，該過(guò)程是包括蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽、信號(hào)識(shí)別顆粒和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱停泊蛋白）等因子共同協(xié)助完成的。信號(hào)肽（signalpeptide）：信號(hào)肽位于蛋白質(zhì)的N端，一般由1626個(gè)氨基酸殘基組成，其中包括信號(hào)肽疏水核心區(qū)、N端和C端等3部分；原核細(xì)胞某些分泌性蛋白的N端也具有信號(hào)序列。值得注意的是，信號(hào)肽似乎沒(méi)有嚴(yán)格的專一性（好利用?。?。,5,信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)序列（圖8-1）,6,信號(hào)識(shí)別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP）：信號(hào)識(shí)別顆粒是由6種不同蛋白質(zhì)和一個(gè)7S小RNA分子構(gòu)成的RNP顆粒。SRP含有2種結(jié)構(gòu)域，即信號(hào)肽識(shí)別結(jié)構(gòu)域和核糖體結(jié)合結(jié)構(gòu)域，其中信號(hào)肽識(shí)別結(jié)構(gòu)域中的p54蛋白是一種包含成簇Met殘基的GTP酶，Met側(cè)鏈與信號(hào)肽的疏水核心結(jié)合；當(dāng)SRP與信號(hào)肽結(jié)合后，核糖體結(jié)合結(jié)構(gòu)域中的p9和p14蛋白復(fù)合體阻斷新生肽鏈的翻譯。SRP通常存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，等待信號(hào)肽從多核糖體上延伸暴露出來(lái)，SRP既可與新生信號(hào)肽序列和核糖體大亞基結(jié)合，又可與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上SRP受體結(jié)合，指導(dǎo)新生多肽及核糖體和mRNA附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱停泊蛋白，dockingprotein，DP）：DP是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白，由和亞基組成，可特異地與SRP結(jié)合。亞基可結(jié)合GTP。信號(hào)肽酶（signalpeptidase）：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面上蛋白水解酶，負(fù)責(zé)切除并快速降解新生多肽的N端信號(hào)肽序列。,7,信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP）的結(jié)構(gòu)示意圖（圖8-2）,8,在非細(xì)胞系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程與SRP、DP和微粒體的關(guān)系（表8-1）,9,分泌性蛋白的合成與跨越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)圖解（圖8-3）,共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（cotranslationaltranslocation）：分泌蛋白向rER腔內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)是同蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程偶聯(lián)進(jìn)行的，這種蛋白在信號(hào)肽引導(dǎo)下邊翻譯邊跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程稱為共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)。,10,膜蛋白的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理,膜蛋白的共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)涉及幾個(gè)問(wèn)題：（1）靠疏水區(qū)滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上；（2）單次跨膜和多次跨膜；（3）跨膜段的定向。開(kāi)始轉(zhuǎn)移序列（starttransfersequence）：位于新生肽鏈N端的信號(hào)序列（信號(hào)肽）（最終不保留），既可被SRP識(shí)別，又可引導(dǎo)新生肽鏈開(kāi)始穿膜轉(zhuǎn)移。內(nèi)部信號(hào)錨定序列（internalsignal-anchorsequence,SA）：位于新生肽鏈內(nèi)部的疏水序列，既是信號(hào)序列，又是肽鏈跨膜錨定在脂雙層中的序列。內(nèi)部停止轉(zhuǎn)移錨定序列（internalstop-transferanchorsequence,STA）：位于新生肽鏈內(nèi)部的疏水序列，既是肽段終止轉(zhuǎn)移，又是肽鏈跨膜錨定在脂雙層中的序列。多次跨膜蛋白：含有多個(gè)SA和多個(gè)STA的肽鏈將成為多次跨膜蛋白?？鐑?nèi)質(zhì)網(wǎng)膜肽段的取向：一般而言，帶正電荷氨基酸殘基多的一端，或帶正電荷氨基酸殘基多的一側(cè)，朝向細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)（外側(cè)）。,11,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜整合蛋白的拓?fù)鋵W(xué)類型（圖8-4）,STA：內(nèi)部停止轉(zhuǎn)移錨定序列SA：內(nèi)部信號(hào)錨定序列,12,線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)的信號(hào)序列特稱為導(dǎo)肽（leaderpeptide），其基本的特征是蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的游離核糖體上合成以后再轉(zhuǎn)移到這些細(xì)胞器中，因此稱這種翻譯后再轉(zhuǎn)運(yùn)的方式為翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（post-translationaltranslocation）。這種轉(zhuǎn)運(yùn)方式在蛋白質(zhì)跨膜過(guò)程中不僅需要消耗ATP使多肽去折疊，而且還需要跨膜后由分子伴侶幫助蛋白質(zhì)再正確折疊形成有功能的蛋白。繼信號(hào)假說(shuō)提出與確證后，人們又發(fā)現(xiàn)一系列蛋白質(zhì)分選信號(hào)序列，統(tǒng)稱信號(hào)序列（signalsequence），而且有些信號(hào)序列還可形成三維結(jié)構(gòu)的信號(hào)斑（signalpatch），指導(dǎo)蛋白的靶向轉(zhuǎn)運(yùn)和定位。,13,指導(dǎo)蛋白質(zhì)從細(xì)胞基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞器的靶向序列的主要特征（表8-2）,14,二、蛋白質(zhì)分選轉(zhuǎn)運(yùn)的基本途徑與類型,核基因編碼的蛋白質(zhì)的分選大體可分2條途徑：（1）共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（cotranslationaltranslocation）途徑：即蛋白質(zhì)合成在游離核糖體上起始之后，由信號(hào)肽和與之結(jié)合的SRP引導(dǎo)轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或定位在ER膜上，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡運(yùn)到高爾基體加工包裝再分選至溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到細(xì)胞外。這種蛋白在信號(hào)肽引導(dǎo)下邊翻譯邊跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程稱為共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)。注意：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體本身的蛋白質(zhì)分選也按此途徑來(lái)完成。（2）翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（post-translationaltranslocation）途徑：即蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上合成以后，再轉(zhuǎn)移到膜圍繞的細(xì)胞器，如細(xì)胞核、線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體，或者成為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和骨架蛋白。酵母中有些分泌蛋白由結(jié)合ATP的分子Bip蛋白（Bip-ATP）與膜整合蛋白Sec63復(fù)合物相互作用，水解ATP提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，即分泌蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上合成后，再轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。,15,真核細(xì)胞蛋白質(zhì)分選的主要途徑與類型（圖8-5）,左：共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)右：翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn),16,根據(jù)蛋白質(zhì)分選的機(jī)制或轉(zhuǎn)運(yùn)方式不同，又可將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)分為4類：（1）跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（transmembranetransport）：指共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中蛋白質(zhì)邊合成邊轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜；另指翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中蛋白質(zhì)在合成后依不同機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器。（2）膜泡運(yùn)輸（vesiculartransport）：蛋白質(zhì)被不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體進(jìn)而再分選轉(zhuǎn)移至細(xì)胞的不同部位，其中涉及供體膜出芽形成不同的轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡、膜泡運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜的融合等過(guò)程。（3）選擇性門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)（gatedtransport）：在游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)通過(guò)核孔復(fù)合體在核-質(zhì)間雙向選擇性地完成核輸入或核輸出。（4）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)：蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的轉(zhuǎn)運(yùn)顯然與細(xì)胞骨架系統(tǒng)密切相關(guān)，其它不明。,17,三、蛋白質(zhì)向線粒體、葉綠體和過(guò)氧化酶體的分選,轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器的蛋白質(zhì)分選是一個(gè)多步過(guò)程，需要多個(gè)不同的靶向序列（targetingsequence）。定位到葉綠體的前體蛋白N端具有4050個(gè)氨基酸組成的轉(zhuǎn)運(yùn)肽（transitpeptide），用以指引多肽定位到葉綠體并進(jìn)一步穿過(guò)葉綠體被膜進(jìn)入基質(zhì)或類囊體中。轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體和過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)靠的是線粒體蛋白N端的導(dǎo)肽（leaderpeptide）或過(guò)氧化物酶體蛋白C端的靶向序列（targetingsequence）。注意：蛋白質(zhì)最終的定位還需要其它空間定位信號(hào)；蛋白質(zhì)必須在分子伴侶的幫助下解折疊或維持非折疊狀態(tài)，以利于通過(guò)膜；蛋白質(zhì)輸入通常需要能量。,18,（一）蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體,1.線粒體蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體基質(zhì)：兩性的N端靶向信號(hào)序列（形成螺旋構(gòu)象）對(duì)于指導(dǎo)蛋白質(zhì)輸入線粒體基質(zhì)是至關(guān)重要的；需要分子伴侶胞質(zhì)蛋白Hsc70和線粒體基質(zhì)蛋白Hsc70協(xié)助；需要從內(nèi)外膜接觸點(diǎn)的Tom（外膜移位子）和Tim（內(nèi)膜移位子）處輸入。2.線粒體蛋白以3種途徑從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體內(nèi)膜：途徑A：具有N端基質(zhì)靶向序列和內(nèi)部停止轉(zhuǎn)移序列；途徑B：具有N端基質(zhì)靶向序列和內(nèi)部疏水的Oxa1靶向序列（內(nèi)膜蛋白Oxa1所識(shí)別）；途徑C：沒(méi)有N端基質(zhì)靶向序列，含有多個(gè)內(nèi)部靶向序列；倆種膜間隙蛋白（Tim9/10）為外膜與內(nèi)膜之間轉(zhuǎn)運(yùn)的分子伴侶。3.線粒體蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體膜間隙：途徑A：具有N端基質(zhì)靶向序列和內(nèi)部間隙靶向序列（其過(guò)程類似內(nèi)膜蛋白途徑A，需要內(nèi)膜上蛋白酶于膜間隙一側(cè)切割釋放。）；途徑B：通過(guò)外膜Tom40孔直接進(jìn)入膜間隙。,19,通過(guò)后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑對(duì)核基因編碼的線粒體蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)（圖8-6）,A：線粒體蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體基質(zhì)B：線粒體蛋白通過(guò)3種途徑從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體內(nèi)膜C：線粒體蛋白通過(guò)2種途徑從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到線粒體膜間隙,20,（二）葉綠體基質(zhì)蛋白與類囊體蛋白的靶向輸入,進(jìn)入基質(zhì)與線粒體的相似：葉綠體前體蛋白具有N端葉綠體（基質(zhì)）靶向序列和類囊體靶向序列，進(jìn)入基質(zhì)與線粒體的相似：如前體蛋白非折疊，依賴于基質(zhì)Hsc70水解ATP提供能量。但與線粒體不同的是：不產(chǎn)生跨內(nèi)膜的電化學(xué)梯度。進(jìn)入基質(zhì)后不同蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑不同：一個(gè)是葉綠體SRP依賴途徑（與蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過(guò)程相似）；另一種是pH依賴途徑（蛋白質(zhì)與其輔因子結(jié)合，在類囊體靶向序列N端的2個(gè)Arg殘基和跨線粒體內(nèi)膜的pH梯度是折疊蛋白輸入到類囊體腔所必需的。）。,21,通過(guò)翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑將葉綠體蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)輸入到類囊體腔（圖8-7）,Toc：外膜轉(zhuǎn)運(yùn)體復(fù)合物Tic：內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)體復(fù)合物,22,（三）過(guò)氧化物酶體蛋白的分選,過(guò)氧化物酶體是真核細(xì)胞中唯一利用分子氧氧化底物形成小分子用于合成途徑的細(xì)胞器。由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出芽衍生出前體膜泡，然后過(guò)氧化物酶體的膜蛋白摻入，形成過(guò)氧化物酶體雛形。過(guò)氧化物酶體靶向信號(hào)（PTS）：常見(jiàn)的C端PTS1（Ser-Lys-Leu）和少見(jiàn)的N端PTS2（Arg/Lys-Leu/Ile-5X-His/Gln-Leu）?？扇苄约?xì)胞質(zhì)受體識(shí)別并結(jié)合具有PTS序列的基質(zhì)蛋白將其靶向運(yùn)輸?shù)竭^(guò)氧化物酶體的基質(zhì)中?？扇苄约?xì)胞質(zhì)受體（Pex5或Pex7）和膜結(jié)合受體（Pex14）似乎與SRP和SRP受體的功能有相似性。需要ATP水解提供能量?？蓞⒖紙D7-19及相關(guān)內(nèi)容。,23,過(guò)氧化物酶體靶向序列1（PTS1）指導(dǎo)的過(guò)氧化物酶體基質(zhì)蛋白的輸入（圖8-8）,24,第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸,一、膜泡運(yùn)輸概觀二、COP包被膜泡的裝配與運(yùn)輸三、COP包被膜泡的裝配與運(yùn)輸四、網(wǎng)格蛋白接頭蛋白包被膜泡的裝配與運(yùn)輸五、轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜的錨定和融合六、細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝,25,一、膜泡運(yùn)輸概觀,在細(xì)胞分泌與胞吞過(guò)程中，以膜泡運(yùn)輸方式介導(dǎo)的蛋白質(zhì)分選途徑形成細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的膜流。這種膜流具有高度組織性、方向性并維持動(dòng)態(tài)平衡。在細(xì)胞的膜泡運(yùn)輸中，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相當(dāng)于重要的物質(zhì)生產(chǎn)車(chē)間和供應(yīng)站，而高爾基體是重要的樞紐和集散中心。高爾基體聚集在微管組織中心（MTOC）附近。高爾基體不同的膜囊具有各自不同的成分，其它內(nèi)膜系統(tǒng)的成員也一樣，這是行使復(fù)雜膜泡運(yùn)輸功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。受體蛋白返回原來(lái)的膜結(jié)構(gòu)中有利于維持特定膜成分的相對(duì)穩(wěn)定，如從受體介導(dǎo)的胞吞泡返回到質(zhì)膜上，從高爾基體順面膜囊返回到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及從溶酶體返回到高爾基體的TGN等。很多蛋白質(zhì)分子的表面可能含有多種介導(dǎo)轉(zhuǎn)移與分選的信號(hào)。轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡形成或出芽主要發(fā)生在膜的特異部位，即蛋白信號(hào)與受體結(jié)合的部位。細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸需要多種轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡參與，根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡表面包被蛋白的不同，主要分3種不同類型：網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡、COP（包被蛋白）包被膜泡和COP包被膜泡，它們分別介導(dǎo)不同的膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)途徑,26,蛋白質(zhì)的分泌與胞吞途徑概觀（圖8-9）,27,在細(xì)胞合成-分泌與內(nèi)吞途徑中3種不同的主要膜泡運(yùn)輸方式（圖8-10）,網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡從TGN出芽和從質(zhì)膜內(nèi)化形成，脫包被后與晚期胞內(nèi)體融合；COP（包被蛋白）包被膜泡介導(dǎo)順向運(yùn)輸（二去）；COP包被膜泡介導(dǎo)逆向運(yùn)輸（一來(lái)）。,28,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中涉及的3種包被膜泡的特征比較（表8-3）,29,二、COP包被膜泡的裝配與運(yùn)輸,COP（包被蛋白）包被膜泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)順向運(yùn)輸，即負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。Sar1：一種調(diào)節(jié)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)的小G蛋白，有一個(gè)共價(jià)結(jié)合的疏水N端脂基團(tuán)，幫助其插入ER膜，同膜結(jié)合的Sar1對(duì)包被蛋白的進(jìn)一步裝配起募集者作用。膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)既能轉(zhuǎn)運(yùn)膜結(jié)合的蛋白，又能通過(guò)膜受體識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)可溶性蛋白，其包裝特異性取決于被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的靶向分選序列，借以區(qū)分哪些膜蛋白或可溶性蛋白將進(jìn)一步包裝轉(zhuǎn)運(yùn)，哪些將作為駐留蛋白而被排除在外，從而使膜泡包被直接選擇靶向序列或分選信號(hào)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被轉(zhuǎn)運(yùn)的膜蛋白具有雙酸（Asp-X-Glu）分選信號(hào)，Sec24亞基為其受體。參見(jiàn)表8-3/-4和圖8-11/-12,30,Sar1蛋白在Cop包被膜泡裝配與去裝配中作用模型（圖8-11）,31,已知的指導(dǎo)蛋白質(zhì)包裝到特異性轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡的分選信號(hào)（表8-4）,32,不同類型的膜泡運(yùn)輸（圖8-12）,A：COP包被膜泡介導(dǎo)順向運(yùn)輸和COP包被膜泡介導(dǎo)逆向運(yùn)輸B：駐留蛋白的回收C：出芽與膜泡包裝,33,三、COP包被膜泡的裝配與運(yùn)輸,COP包被膜泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)膜泡逆向運(yùn)輸（圖8-12B），負(fù)責(zé)從高爾基體反面膜囊到順面膜囊以及從高爾基體順面管網(wǎng)狀區(qū)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)，包括再循環(huán)的膜脂雙層、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留的可溶性蛋白和膜蛋白（如v-SNARE），是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)回收錯(cuò)誤分選的逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的重要途徑。ARF（裝配反應(yīng)因子）：一種調(diào)節(jié)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)的小G蛋白，有一個(gè)共價(jià)結(jié)合的疏水N端脂基團(tuán)，幫助其插入ER膜，同膜結(jié)合的ARF對(duì)包被蛋白的進(jìn)一步裝配起募集者作用。細(xì)胞器中的蛋白質(zhì)是通過(guò)2種機(jī)制保留及回收來(lái)維持的：一是轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡將駐留蛋白有效排斥在外；二是對(duì)逃逸蛋白的回收機(jī)制，使其返回它們正常駐留的部位。KDEL：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可溶性駐留蛋白C端分選信號(hào)，其受體主要定位在TGN區(qū)、COP和COP包被膜泡的膜上；KKXX：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白C端分選信號(hào)，其受體是COP和亞基。,34,四、網(wǎng)格蛋白接頭蛋白包被膜泡的裝配與運(yùn)輸,網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡介導(dǎo)蛋白質(zhì)從高爾基體TGN向胞內(nèi)體、溶酶體、分泌泡和植物細(xì)胞液泡的運(yùn)輸，也參與質(zhì)膜受體介導(dǎo)的胞吞作用中從細(xì)胞表面運(yùn)往胞內(nèi)體轉(zhuǎn)而到溶酶體的運(yùn)輸。TGN：既是細(xì)胞分泌途徑中物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的主要分選位點(diǎn)，又是網(wǎng)格蛋白包被膜泡的組裝位點(diǎn)。網(wǎng)格蛋白呈三腿結(jié)構(gòu)，也有自組裝形成多角型網(wǎng)格的特性。接頭蛋白（AP）復(fù)合物（異四聚體）一方面將網(wǎng)格蛋白網(wǎng)格包被連接到膜上（AP的一個(gè)亞基與網(wǎng)格蛋白重鏈遠(yuǎn)端的球形結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合），另一方面又能特異地促使一些膜結(jié)合蛋白（v-SNARE）富集到形成包被的膜區(qū)，并與之特異性結(jié)合，決定哪些蛋白將被包裝轉(zhuǎn)運(yùn)或哪些蛋白將被排除在外，這種特異性是由轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的分選信號(hào)決定的。ARF也參與網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被的起始裝配。發(fā)動(dòng)蛋白（dynamin）具有GTPase活性，介導(dǎo)網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡的縊縮并與供體膜斷裂，這很關(guān)鍵。,35,網(wǎng)格蛋白（A）、多角形網(wǎng)格包被結(jié)構(gòu)（B）及發(fā)動(dòng)蛋白介導(dǎo)的網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡的形成（C）示意圖（圖8-13）,36,五、轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜的錨定和融合,膜泡運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵步驟至少包括如下過(guò)程：供體膜的出芽、裝配和斷裂，形成不同包被轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡（已學(xué)過(guò)）；在細(xì)胞內(nèi)由馬達(dá)蛋白驅(qū)動(dòng)、以微管為軌道的膜泡運(yùn)輸（以后學(xué)）；轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與特定靶膜的錨定和融合（現(xiàn)在學(xué)）。膜泡錨定與融合是一個(gè)耗能的特異性過(guò)程：其特異性是通過(guò)供體膜和靶膜上的蛋白相互作用完成的。小G蛋白R(shí)ab主要介導(dǎo)供體膜和靶膜的錨定：Rab-GTP與特定轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡的表面蛋白相互作用，并通過(guò)類異戊二烯基團(tuán)插入轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡內(nèi)。一旦Rab-GTP被結(jié)合在膜泡表面，便與靶膜上的Rab效應(yīng)器結(jié)合蛋白相互作用，從而使轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡被錨定在適當(dāng)?shù)陌心ど?。v-SNARE與t-SNARE蛋白的配對(duì)（互補(bǔ)性）是介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜融合的主要機(jī)制：NSF（N-ethylmaleimide-sensitivefactor）即N-乙基馬來(lái)酰亞胺敏感因子和SNAP（solubleNSFattachmentprotein）即可溶性NSF結(jié)合蛋白負(fù)責(zé)介導(dǎo)不同類型膜泡的融合，但沒(méi)有明顯的特異性；SNARE（SNAPreceptor）即SNAP受體（可溶性N-乙基馬來(lái)酰亞胺敏感因子結(jié)合蛋白受體），位于細(xì)胞器和膜泡膜上的跨膜蛋白大家族，介導(dǎo)膜泡與靶細(xì)胞器膜的特異性融合。其中v-SNARE位于膜泡的膜上，與之互補(bǔ)配對(duì)的t-SNARE位于靶細(xì)胞器膜上。,37,在供體膜和靶膜之間膜泡的錨定與融合模式圖解（圖8-14）,如果說(shuō)Rab蛋白主要是控制轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與適當(dāng)靶膜的錨定，那么，介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜融合的主要機(jī)制是v-SNARE/t-SNARE蛋白的配對(duì)。,38,六、細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝,細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝和去組裝是整體上認(rèn)識(shí)細(xì)胞生命活動(dòng)應(yīng)該關(guān)注的重要問(wèn)題。生物大分子的組裝方式大體可分為自我裝配（self-assembly）、協(xié)助裝配（aided-assembly）和直接裝配（direct-assembly）以及更為復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)體系之間的組裝。有些裝配過(guò)程需ATP或GTP提供能量。各類型的裝配具有以下生物學(xué)意義：（1）減少和校正蛋白質(zhì)合成中出現(xiàn)的錯(cuò)誤；（2）可大大減少所需的遺傳物質(zhì)信息量；（3）通過(guò)裝配與去裝配更容易調(diào)節(jié)與控制多種生物學(xué)過(guò)程。事實(shí)上細(xì)胞內(nèi)許多代謝活動(dòng)往往涉及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸、蛋白質(zhì)與磷脂等組裝成特定的復(fù)合體，這些復(fù)合體構(gòu)成了細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與功能單位。膜圍繞的細(xì)胞器大體分為2類：一是內(nèi)膜系統(tǒng)；二是含有DNA的細(xì)胞器。細(xì)胞器的組裝同樣涉及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸、蛋白質(zhì)與膜脂的組裝，其運(yùn)輸和組裝過(guò)程與方式也更為復(fù)雜。細(xì)胞骨架體系在整個(gè)細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系中起著重要的組織作用。,39,本章概要,真核細(xì)胞中除線粒體和植物細(xì)胞葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)外，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都是由核基因編碼，起始合成均發(fā)生在游離核糖體上，然后或在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（游離核糖體）中完成翻譯過(guò)程，或在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體上完成合成。然而，蛋白質(zhì)發(fā)揮結(jié)構(gòu)或功能作用的部位幾乎遍布細(xì)胞的各種區(qū)間或組分。因此必然存在不同的機(jī)制以確保蛋白質(zhì)分選，轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的特定部位，也只有蛋白質(zhì)各就各位并組裝成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體，才能參與實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的各種生命活動(dòng)。信號(hào)肽學(xué)說(shuō)是解釋分泌性蛋白在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的重要理論，該過(guò)程是包括蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽、信號(hào)識(shí)別顆粒和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上信號(hào)識(shí)別顆粒的受體等因子共同協(xié)助完成的。蛋白質(zhì)分選包括蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)和膜泡運(yùn)輸?shù)戎饕霓D(zhuǎn)運(yùn)方式。其分選指令存在于多肽鏈自身，繼信號(hào)假說(shuō)提出與確證后，人們又發(fā)現(xiàn)一系列的信號(hào)序列，指導(dǎo)蛋白的靶向轉(zhuǎn)運(yùn)。細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸?shù)难芯窟M(jìn)展較大，包括COP包被膜泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)順向運(yùn)輸，即負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸；COP包被膜泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)膜泡逆向運(yùn)輸，負(fù)責(zé)從cis高爾基體網(wǎng)狀區(qū)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)，包括再循環(huán)的膜脂雙層、某些蛋白質(zhì)如v-SNARE和回收錯(cuò)誤分選的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；網(wǎng)格蛋白/AP包被膜泡介導(dǎo)的蛋白質(zhì)從高爾基體TGN向質(zhì)膜、胞內(nèi)體或溶酶體以及分泌泡的運(yùn)輸，也參與受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用。包被膜泡的組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及其與靶膜的融合是一個(gè)特異性的、需能的過(guò)程，膜泡錨定與融合的特異性是通過(guò)供體膜和靶膜上的蛋白相互作用完成的。細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝和去組裝是整體上認(rèn)識(shí)細(xì)胞生命活動(dòng)應(yīng)該關(guān)注的重要問(wèn)題。,40,第九章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),第一節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概述第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第三節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第四節(jié)酶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第五節(jié)其他細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)通路第六節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的整合與控制,41,第一節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概述,一、細(xì)胞通訊二、信號(hào)分子與受體三、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及其特性,42,一、細(xì)胞通訊（1）,多細(xì)胞生物是一個(gè)有序而可控的細(xì)胞社會(huì)，這種社會(huì)性的維持不僅依賴于細(xì)胞的物質(zhì)代謝與能量代謝，更有賴于細(xì)胞間通訊與信號(hào)調(diào)控，從而以不同的方式協(xié)調(diào)細(xì)胞的行為，諸如細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂、分化、凋亡及其它各種生理功能。細(xì)胞通訊（cellcommunication）：指信號(hào)細(xì)胞發(fā)出的信息（配體/信號(hào)分子）傳遞到靶細(xì)胞并與其受體相互作用，通過(guò)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引起靶細(xì)胞產(chǎn)生特異性生物學(xué)效應(yīng)的過(guò)程。（細(xì)胞）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）：指細(xì)胞將外部信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨響?yīng)答反應(yīng)的過(guò)程。這是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵過(guò)程。細(xì)胞信號(hào)傳遞（cellsignaling）：通過(guò)信號(hào)分子與受體的相互作用，將外界信號(hào)經(jīng)細(xì)胞質(zhì)膜傳遞至細(xì)胞內(nèi)部，通常傳遞至細(xì)胞核，并引發(fā)特異生物學(xué)效應(yīng)的過(guò)程。細(xì)胞通訊可概括為3種方式：（1）細(xì)胞通過(guò)分泌化學(xué)信號(hào)進(jìn)行細(xì)胞間通訊，這是多細(xì)胞生物普遍采用的通訊方式；（2）細(xì)胞間接觸性依賴的通訊，即一方具有跨膜配體另一方具有細(xì)胞表面受體，包括細(xì)胞-細(xì)胞黏著和細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)黏著；（3）動(dòng)物細(xì)胞間通過(guò)間隙連接、植物細(xì)胞間通過(guò)胞間連絲，通過(guò)交換小分子實(shí)現(xiàn)通訊。,43,不同的細(xì)胞通訊方式（圖9-1）,A：內(nèi)分泌B：旁分泌C：化學(xué)突觸通訊D：自分泌E：細(xì)胞間接觸依賴性通訊,44,一、細(xì)胞通訊（2）,通過(guò)胞外信號(hào)所介導(dǎo)的細(xì)胞通訊通常包括如下6個(gè)步驟：信號(hào)細(xì)胞合成并釋放信號(hào)分子（配體）；轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)分子至靶細(xì)胞；信號(hào)分子與靶細(xì)胞表面受體特異性結(jié)合并導(dǎo)致受體被激活；活化的受體啟動(dòng)靶細(xì)胞內(nèi)一種或多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑；引發(fā)細(xì)胞代謝、功能或基因表達(dá)的改變；解除信號(hào)并導(dǎo)致細(xì)胞反應(yīng)終止。本章討論后4步！,45,二、信號(hào)分子與受體,（一）信號(hào)分子（二）受體（三）第二信使與分子開(kāi)關(guān),46,（一）信號(hào)分子,信號(hào)分子（signalmolecule）：指細(xì)胞的信息載體，種類繁多，包括化學(xué)信號(hào)（各類激素、神經(jīng)遞質(zhì)和局部介質(zhì)等）和物理信號(hào)（聲、光、電和溫度等）。激素（hormone）：激素是內(nèi)分泌細(xì)胞合成的化學(xué)信號(hào)分子，它們經(jīng)血液循環(huán)被送到體內(nèi)各個(gè)部位作用于靶細(xì)胞。神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter）：突觸前端釋放的一種化學(xué)物質(zhì)，與突觸后靶細(xì)胞結(jié)合，并改變靶細(xì)胞的膜電位。局部介質(zhì)（localmediator）：即由各種不同類型的細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外液中的信號(hào)分子，它只能作用于周?chē)募?xì)胞，典型的如生長(zhǎng)因子、淋巴因子和前列腺素等。根據(jù)化學(xué)信號(hào)（分子）的化學(xué)性質(zhì)可分為3類：氣體性信號(hào)分子（可自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞直接激活效應(yīng)酶，如NO）、疏水性信號(hào)分子（可穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合成激素-受體復(fù)合物來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)，如甾類激素和甲狀腺素）和親水性信號(hào)分子（只能通過(guò)與靶細(xì)胞表面受體結(jié)合而啟動(dòng)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，如大多數(shù)蛋白類激素、神經(jīng)遞質(zhì)和局部介質(zhì)）。,47,信號(hào)分子舉例（表9-1）,48,（二）受體（1）,受體（recsptor）：受體是一種能夠識(shí)別和選擇性結(jié)合某種配體（信號(hào)分子）的大分子，大多數(shù)為糖蛋白，少數(shù)是糖脂，還有的是糖蛋白和糖脂組成的復(fù)合物。細(xì)胞內(nèi)受體（intracellularreceptor）與細(xì)胞表面受體（cell-surfacereceptor）：細(xì)胞內(nèi)受體位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或核基質(zhì)中，其本質(zhì)是依賴疏水性激素激活的轉(zhuǎn)錄因子。細(xì)胞表面受體位于細(xì)胞質(zhì)膜上，主要識(shí)別和結(jié)合親水性信號(hào)分子，包括分泌型信號(hào)分子（如多肽類激素、神經(jīng)遞質(zhì)和生長(zhǎng)因子等）或膜結(jié)合型信號(hào)分子（如細(xì)胞表面抗原和細(xì)胞表面黏著分子等）。細(xì)胞表面受體按其功能分為3大家族：（1）離子通道偶聯(lián)受體（ionchannel-coupledreceptor）：受體-離子通道；（2）G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupledreceptor，GPCR）：受體G蛋白；（3）酶連/聯(lián)受體（enzyme-linkedreceptor）：受體-酶或受體酶。受體至少有2個(gè)功能域：不管哪種類型的受體，一般至少有2個(gè)功能域，即結(jié)合配體的功能域和產(chǎn)生效應(yīng)的功能域，分別具有結(jié)合特異性和效應(yīng)特異性。,49,三種類型的細(xì)胞表面受體（圖9-2）,50,（二）受體（2）,受體通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引發(fā)2種主要的細(xì)胞反應(yīng)：受體結(jié)合特異性配體后而被激活，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號(hào)，引發(fā)2種主要的細(xì)胞反應(yīng)：一是細(xì)胞內(nèi)存量蛋白活性或功能的改變，進(jìn)而影響細(xì)胞代謝功能的短期反應(yīng)（快反應(yīng)）；二是影響細(xì)胞內(nèi)特殊蛋白的表達(dá)量，最常見(jiàn)的方式是通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子的修飾激活或抑制基因表達(dá)的長(zhǎng)期反應(yīng)（慢反應(yīng)），最后的綜合效應(yīng)是改變細(xì)胞的行為。靶細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)：受體與配體空間結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性是二者特異性結(jié)合的主要因素，但并不意味著受體與配體之間是簡(jiǎn)單的一對(duì)一的關(guān)系。靶細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)：一是通過(guò)受體對(duì)信號(hào)結(jié)合的特異性，二是通過(guò)細(xì)胞本身固有的特征。,51,細(xì)胞表面受體轉(zhuǎn)導(dǎo)胞外信號(hào)引發(fā)兩類主要反應(yīng)：快反應(yīng)和慢反應(yīng)（圖9-3）,52,（三）第二信使與分子開(kāi)關(guān)（1）,第二信使（secondmessenger）：第二信使是指第一信使分子（胞外激素或其他配體）與細(xì)胞表面受體結(jié)合后，導(dǎo)致在胞內(nèi)產(chǎn)生（或釋放）的非蛋白類小分子，通過(guò)其濃度變化（增加或減少）來(lái)應(yīng)答胞外信號(hào)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶和非酶蛋白的活性，從而在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中行使攜帶和放大信號(hào)的功能。目前公認(rèn)的第二信使包括cAMP、cGMP、Ca2+、DAG（二酰甘油）、IP3（1,4,5-三磷酸肌醇）和PIP3（3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇）等。分子開(kāi)關(guān)（molecularswitch）：分子開(kāi)關(guān)是指通過(guò)活化（開(kāi)啟）和失活（關(guān)閉）2種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換來(lái)控制下游靶蛋白的活性的調(diào)控蛋白。G蛋白超家族開(kāi)關(guān)：GTP結(jié)合蛋白，包括三聚體（大G蛋白）和單體（小G蛋白），都具有GTPase活性，都具有2種存在狀態(tài)：即G蛋白GDP為失活的“關(guān)閉”狀態(tài)，而G蛋白GTP為活化的“開(kāi)啟”狀態(tài)。GEF即鳥(niǎo)苷酸交換因子通過(guò)以GTP交換G蛋白上的GDP引發(fā)G蛋白構(gòu)象改變而活化（開(kāi)啟）。隨著結(jié)合的GTP的水解形成GDP，則恢復(fù)失活（關(guān)閉）。GTP的水解速率被GAP即GTPase促進(jìn)蛋白和RGS即G蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)子所促進(jìn)，被GDI即鳥(niǎo)苷酸解離抑制蛋白所抑制。,53,4種常見(jiàn)的細(xì)胞內(nèi)第二信使及其主要效應(yīng)（圖9-4）,54,G蛋白開(kāi)關(guān)活化（開(kāi)）與失活（關(guān)）的轉(zhuǎn)換（圖9-5）,GEF（guaninenucleotide-exchangefactor）即鳥(niǎo)苷酸交換因子GAP（GTPase-acceleratingprotein）即GTPase促進(jìn)蛋白R(shí)GS（regulatorofGprotein-signaling）即G蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)子GDI（guaninenucleotidedissociationinhibitor）即鳥(niǎo)苷酸解離抑制蛋白,55,（三）第二信使與分子開(kāi)關(guān)（2）,蛋白激酶/蛋白磷酸酶開(kāi)關(guān)：通過(guò)蛋白激酶（proteinkinase，PK）使靶蛋白磷酸化和通過(guò)蛋白磷酸酶（proteinphosphatase，PP）使靶蛋白去磷酸化，從而調(diào)節(jié)靶蛋白的活化（開(kāi)啟）與失活（關(guān)閉）。當(dāng)有些靶蛋白被磷酸化時(shí)活化（開(kāi)啟），則去磷酸化時(shí)失活（關(guān)閉）；有些靶蛋白具有相反的變化模式。蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化可以改變蛋白質(zhì)的電荷并改變蛋白質(zhì)構(gòu)象，從而導(dǎo)致該蛋白質(zhì)活性的增強(qiáng)或降低，這是細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種調(diào)節(jié)機(jī)制，在代謝調(diào)節(jié)、基因表達(dá)和細(xì)胞周期調(diào)控中均具有重要作用。細(xì)胞內(nèi)許多蛋白，諸如結(jié)構(gòu)蛋白、酶、膜通道蛋白和信號(hào)蛋白其活性變化都是通過(guò)蛋白激酶/蛋白磷酸酶開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)的，并具有靶蛋白特異性。此外，鈣調(diào)蛋白（calmodulin，CaM）可通過(guò)與Ca2+的結(jié)合或解離分別處于活化（開(kāi)啟）或失活（關(guān)閉）的狀態(tài)。,56,靶蛋白磷酸化和去磷酸化是細(xì)胞調(diào)節(jié)靶蛋白活性的一種普遍機(jī)制（圖9-6）,蛋白激酶（PK）/蛋白磷酸酶（PP）：將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到其它蛋白質(zhì)上（或相反）的酶，通常對(duì)其它蛋白質(zhì)的活性具有調(diào)節(jié)作用。,57,三、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及其特性,（一）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的基本組成及信號(hào)蛋白的相互作用（二）細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白復(fù)合物的裝配（三）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性,58,（一）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的基本組成及信號(hào)蛋白的相互作用,細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)通路通常由下列5個(gè)步驟組成：激活受體：形成配體-受體復(fù)合物；產(chǎn)生第二信使（或活化的信號(hào)蛋白）：信號(hào)初級(jí)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)；起始信號(hào)放大的級(jí)聯(lián)反應(yīng)：由第二信使或信號(hào)蛋白復(fù)合物起始；細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)：通過(guò)酶、轉(zhuǎn)錄因子或細(xì)胞骨架等方式引起；終止或降低細(xì)胞反應(yīng)：如受體脫敏或下調(diào)。信號(hào)傳遞鏈：細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)是由細(xì)胞內(nèi)多種行使不同功能的信號(hào)蛋白所組成的信號(hào)傳遞鏈，具有可調(diào)控的動(dòng)態(tài)特征，涉及細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白復(fù)合物的裝配。蛋白質(zhì)模式結(jié)合域（modularbindingdomain）：蛋白質(zhì)模式結(jié)合域通常由40120個(gè)氨基酸殘基組成，一側(cè)有較淺凹陷的球形結(jié)構(gòu)域，雖不具酶活性，但能識(shí)別蛋白質(zhì)上特定基序或特定修飾位點(diǎn)，它們與識(shí)別對(duì)象的親和性較弱，因而有利于快速和反復(fù)進(jìn)行精細(xì)的組合式網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白的相互作用是靠蛋白質(zhì)模式結(jié)合域所特異性介導(dǎo)的，多種模式結(jié)合域經(jīng)多重相互作用極大地拓展了細(xì)胞內(nèi)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的多樣性。,59,SH2結(jié)構(gòu)域（Srchomology2domain）：由約100個(gè)氨基酸殘基組成，可特異性結(jié)合圍繞磷酸酪氨酸（p-Tyr）殘基的氨基酸序列。含有SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)家族包括多種功能性成員：酶（enzyme）：含有1或2個(gè)與催化序列相聯(lián)系的SH2結(jié)構(gòu)域，如PK、PP、PLC、Ras、Pho、GAP和GEF等；錨定蛋白（dockingprotein）：IRS（胰島素受體底物）等；接頭蛋白（adaptor）：含單個(gè)SH2和多個(gè)SH3結(jié)構(gòu)域，如Grb2（生長(zhǎng)素受體結(jié)合蛋白2）等；調(diào)節(jié)蛋白（regulator）：STAT通路；轉(zhuǎn)錄因子；癌蛋白（oncoprotein）。,SH2結(jié)構(gòu)域,60,細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的組成（圖9-7）,61,細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白之間的相互作用是靠蛋白質(zhì)模式結(jié)合域所特異性介導(dǎo)的示意圖（圖9-8）,IRS1：胰島素受體底物,62,蛋白質(zhì)模式結(jié)合域及其結(jié)合基序特異性（表9-2）,63,（二）細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白復(fù)合物的裝配,信號(hào)蛋白復(fù)合物的生物學(xué)意義：細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白復(fù)合物的形成在時(shí)空上增強(qiáng)細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的速度、效率和反應(yīng)的特異性。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白復(fù)合物的裝配可能有3種不同類型：（1）基于支架蛋白預(yù)先裝配成等待激活的信號(hào)復(fù)合物；（2）在（自磷酸化）活化受體上裝配信號(hào)復(fù)合物；（3）在受體活化的肌醇磷脂錨定位點(diǎn)上裝配信號(hào)復(fù)合物（募集具有PH結(jié)構(gòu)域信號(hào)蛋白）。,64,細(xì)胞內(nèi)信號(hào)蛋白復(fù)合物裝配的3種類型（圖9-9）,A：基于支架蛋白B：基于受體活化域C：基于肌醇磷脂,65,（三）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性,（1）特異性（specificity）：“結(jié)合”特異性、飽和性和可逆性以及“效應(yīng)器”特異性。（2）放大效應(yīng)（amplification）：效應(yīng)器蛋白（酶或離子通道蛋白）引發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)（放大效應(yīng)）。（3）網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)與正反饋（positivefeedback）和負(fù)反饋（negativefeedback）環(huán)路：網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)有利于克服分子間相互作用的隨機(jī)性對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的負(fù)面干擾；正反饋和負(fù)反饋環(huán)路對(duì)于及時(shí)校正反應(yīng)的速率和強(qiáng)度是最基本的調(diào)控機(jī)制。（4）整合作用（integration）：細(xì)胞通過(guò)整合不同的信息，對(duì)細(xì)胞外信號(hào)分子的特異性組合做出程序性反應(yīng)，甚至做出生死抉擇，這樣才能維持生命活動(dòng)的有序性。,66,第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),一、細(xì)胞內(nèi)核受體及其對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)二、NO作為氣體信號(hào)分子進(jìn)入靶細(xì)胞直接與酶結(jié)合,67,一、細(xì)胞內(nèi)核受體及其對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié),信號(hào)分子（類固醇激素、甲狀腺素、維生素D和視黃酸）是一些與細(xì)胞內(nèi)受體相互作用的親脂性小分子；但個(gè)別親脂性小分子（如前列腺素）的受體卻在細(xì)胞質(zhì)膜上。細(xì)胞內(nèi)受體的本質(zhì)是依賴激素激活的轉(zhuǎn)錄因子。信號(hào)分子的作用是將抑制性蛋白從細(xì)胞內(nèi)受體上解離，使受體上的DNA結(jié)合位點(diǎn)暴露而激活。激素受體復(fù)合物與基因的特殊調(diào)節(jié)區(qū)即激素應(yīng)答元件（HRE）結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞內(nèi)受體一般都含有3個(gè)功能域：N端是轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，中部是DNA（或抑制性蛋白Hsp90）結(jié)合域，C端是激素結(jié)合域。中部結(jié)構(gòu)域是高度保守富含Cys的區(qū)域，具有2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)重復(fù)單位。類固醇激素誘導(dǎo)的基因活化通常分為2個(gè)階段：快速的初級(jí)反應(yīng)階段：即直接激活少數(shù)特殊基因轉(zhuǎn)錄；延遲的次級(jí)反應(yīng)階段：即初級(jí)反應(yīng)的基因產(chǎn)物再激活其它基因轉(zhuǎn)錄，對(duì)初級(jí)反應(yīng)起放大作用。,68,細(xì)胞內(nèi)受體蛋白及其作用模型（圖9-10）,69,二、NO作為氣體信號(hào)分子進(jìn)入靶細(xì)胞直接與酶結(jié)合,血管內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞是NO的生成細(xì)胞，NO合酶（NOS）（需要NADPH）在催化精氨酸轉(zhuǎn)化為瓜氨酸的同時(shí)釋放出NO。NO是一種具有自由基性質(zhì)的脂溶性氣體分子，可透過(guò)細(xì)胞膜快速擴(kuò)散，通過(guò)作用于鄰近（平滑肌）靶細(xì)胞而發(fā)揮作用?？扇苄詺怏wNO作為局部介質(zhì)在許多組織中發(fā)揮作用，其主要機(jī)制是激活靶細(xì)胞內(nèi)具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）活性的NO受體。NO可與GC活性中心的Fe2+結(jié)合，改變酶的構(gòu)象，導(dǎo)致GC活性增強(qiáng)，cGMP水平升高。cGMP激活依賴cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌動(dòng)-肌球蛋白復(fù)合物信號(hào)通路，導(dǎo)致血管平滑肌舒張。硝酸甘油為什么能用于治療心絞痛？硝酸甘油能在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO，可舒張血管，從而減輕心臟負(fù)荷和心肌的需氧量。,70,NO在導(dǎo)致血管平滑肌舒張中的作用（圖9-11）,71,第三節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),一、G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)與激活二、G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路,72,一、G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)與激活（1）,大G蛋白：大G蛋白是三聚體G蛋白的簡(jiǎn)稱，由G、G和G3種亞基組成，其中G亞基具有GTPase活性，作為分子開(kāi)關(guān)，G和G亞基以二聚體形式存在，G和G亞基分別通過(guò)共價(jià)結(jié)合的脂分子錨定在質(zhì)膜上。G、G和G各有27種、5種和13種。大G蛋白的作用：當(dāng)配體與受體結(jié)合時(shí)，受體與大G蛋白（偶聯(lián)）結(jié)合，發(fā)生GTP與GDP交換，導(dǎo)致大G蛋白解離，游離出來(lái)的GGTP結(jié)合并激活效應(yīng)器蛋白，從而傳遞信號(hào)；當(dāng)GGTP水解成GGDP時(shí)，則處于失活的關(guān)閉狀態(tài)，終止信號(hào)傳遞并導(dǎo)致大G蛋白的重新裝配，恢復(fù)系統(tǒng)進(jìn)入靜息狀態(tài)。在有些信號(hào)途徑中，效應(yīng)器蛋白是離子通道，其活性受游離的G亞基激活與調(diào)節(jié)。,73,與G蛋白偶聯(lián)受體相聯(lián)系的效應(yīng)蛋白的激活機(jī)制（圖9-12）,74,一、G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)與激活（2）,G蛋白偶聯(lián)受體（Gproteincoupledreceptor，GPCR）：G蛋白偶聯(lián)受體都含有7次疏水跨膜螺旋段，N端在細(xì)胞外側(cè)，C端在細(xì)胞胞質(zhì)側(cè)。其中胞外環(huán)狀結(jié)構(gòu)域（E4環(huán)）結(jié)合胞外信號(hào)（配體）；跨膜螺旋5（H5）和螺旋6（H6）之間的胞內(nèi)環(huán)狀結(jié)構(gòu)域（C3環(huán)）對(duì)于受體與G蛋白之間的相互作用具有重要作用。受體活化G蛋白：與受體偶聯(lián)的大G蛋白作為“活化”與“失活”轉(zhuǎn)換的分子開(kāi)關(guān)而起作用。推測(cè)配體與受體的E4環(huán)結(jié)合會(huì)引起H5和H6螺旋的彼此相對(duì)移動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致C3環(huán)構(gòu)象改變，從而容許結(jié)合并激活G亞基。G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)無(wú)數(shù)胞外信號(hào)的細(xì)胞應(yīng)答：包括多種對(duì)蛋白或肽類激素、局部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)和氨基酸或脂肪酸衍生物等配體識(shí)別與結(jié)合的受體，以及哺乳類嗅覺(jué)、味覺(jué)受體和視覺(jué)的光激活受體（視紫紅質(zhì)）。,75,G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)圖（圖9-13）,76,哺乳類三聚體G蛋白的主要種類及其效應(yīng)器（表9-3）,77,二、G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路,根據(jù)G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）在質(zhì)膜上的效應(yīng)蛋白的不同又可分為3類（1）調(diào)節(jié)離子通道的GPCR，如心肌細(xì)胞的乙酰膽堿受體，其效應(yīng)蛋白是K+通道；（2）激活或抑制腺苷酸環(huán)化酶的GPCR，細(xì)胞內(nèi)第二信使為cAMP；（3）激活磷脂酶C的GPCR，細(xì)胞內(nèi)第二信使包括IP3、Ca2+、DAG。（一）激活離子通道的G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路（二）激活或抑制腺苷酸環(huán)化酶的G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路（三）激活磷脂酶C（以IP3和DAG作為雙信使）的G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的信號(hào)通路,78,（一）激活離子通道的G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路,1.心肌細(xì)胞上M型（蠅蕈堿）Ach受體激活G蛋白開(kāi)啟K+通道AchM型Ach受體Gi蛋白（GiG）GK+通道K+外流超極化減緩心肌細(xì)胞的收縮頻率2.光受體活化誘發(fā)cGMP門(mén)控陽(yáng)離子通道的關(guān)閉光視紫紅質(zhì)（感受弱光刺激）Gt蛋白（傳導(dǎo)素）（GtG）GtcGMP-PDE（磷酸二酯酶）抑制性亞基cGMP-PDE（/）破壞cGMP（水解）cGMP門(mén)控陽(yáng)離子通道關(guān)閉膜瞬間超極化視神經(jīng)腦,79,心肌細(xì)胞上M型乙酰膽堿受體的活化與效應(yīng)器K+通道開(kāi)啟的工作模型（圖9-14）,80,視桿細(xì)胞中Gt蛋白偶聯(lián)的光受體誘導(dǎo)的陽(yáng)離子通道的關(guān)閉（圖9-15）,81,（二）激活或抑制腺苷酸環(huán)化酶的G蛋白偶聯(lián)受體,不同的配體-受體復(fù)合物或刺激或抑制腺苷酸環(huán)化酶（AC）活性：受體和G蛋白都有刺激性的（Rs和Gs）和抑制性的（Ri和Gi）。不同的激素-受體復(fù)合物，偶聯(lián)不同的G蛋白（僅G亞基不同），導(dǎo)致激活或抑制AC活性。腺苷酸環(huán)化酶（AC）：12次跨膜蛋白，含2個(gè)胞質(zhì)側(cè)催化結(jié)構(gòu)域，2個(gè)膜整合結(jié)構(gòu)域（每個(gè)含6個(gè)跨膜螺旋）。AC催化cAMP的生成。cAMP磷酸二酯酶（cAMP-PDE）：水解cAMP的磷酸二酯酶。蛋白激酶A（PKA）：意為cAMP激活型蛋白激酶，屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族。無(wú)活性時(shí)，2個(gè)調(diào)節(jié)亞基和2個(gè)催化亞基（R2C2）；有活性時(shí)（依賴cAMP與R亞基結(jié)合而釋放出C亞基），僅2個(gè)催化亞基（C2）。cAMP與R亞基是以協(xié)同方式結(jié)合的，即第一個(gè)cAMP的結(jié)合會(huì)促進(jìn)第二個(gè)cAMP的結(jié)合，因此胞內(nèi)cAMP水平的很小變化就能導(dǎo)致PKA的C亞基快速釋放而活化。幾個(gè)重要結(jié)論：（1）通過(guò)激素引發(fā)的某些抑制物的解離導(dǎo)致酶的迅速活化是各種信號(hào)通路的普遍特征；（2）雖然許多激素刺激G蛋白偶聯(lián)受體導(dǎo)致PKA的激活，但是細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)可能只依賴于細(xì)胞表達(dá)的特殊PKA異構(gòu)體和PKA底物；（3）雖然PKA在不同類型的細(xì)胞中作用于不同底物，但PKA總是磷酸化相同序列的基序：X-R-R/K-X-S/T-。,82,脂肪細(xì)胞受激素誘導(dǎo)的AC激活與抑制（圖9-16）,83,哺乳動(dòng)物AC的結(jié)構(gòu)與該酶同Gs-GTP的相互作用（圖9-17）,A：哺乳動(dòng)物腺苷酸環(huán)化酶的結(jié)構(gòu)示意圖B：包含牛Gs亞基、狗型腺苷酸環(huán)化酶和鼠型腺苷酸環(huán)化酶催化結(jié)構(gòu)域的重組三維結(jié)構(gòu),84,PKA的結(jié)構(gòu)與活化示意圖（圖9-18）,85,cAMP-PKA信號(hào)對(duì)肝和肌細(xì)胞糖原代謝的調(diào)節(jié)（圖9-19）,86,cAMP-PKA信號(hào)通路對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的激活（圖9-20）,激素GPCRGs蛋白（Gs）ACcAMPPKAC2CREBCREB-CBPCRE靶基因轉(zhuǎn)錄,87,為什么不同的信號(hào)（配體）通過(guò)類似的機(jī)制會(huì)引發(fā)多種不同的細(xì)胞反應(yīng)？GPCR存在的多種異構(gòu)體、G蛋白不同亞基組合的多樣性以及一些酶存在的多種異構(gòu)體決定了通過(guò)類似機(jī)制可產(chǎn)生眾多不同的細(xì)胞反應(yīng)?；魜y毒素與百日咳毒素對(duì)G蛋白的特殊作用：霍亂毒素具有ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶活性，進(jìn)入細(xì)胞催化胞內(nèi)的NAD+中的ADP-核糖基共價(jià)結(jié)合在Gs亞基上，結(jié)果使Gs亞基喪失GTPase活性，導(dǎo)致Gs亞基被“鎖定”在持續(xù)活化狀態(tài)并不斷地激活A(yù)C，cAMP增加100倍以上，致使細(xì)胞大量Na+和水分子持續(xù)外流，產(chǎn)生嚴(yán)重腹瀉而脫水。百日咳毒素催化Gi亞基ADP-核糖基化，結(jié)果阻止與Gi亞基結(jié)合的GDP的釋放，使Gi亞基被“鎖定”在非活化狀態(tài)，導(dǎo)致氣管上皮細(xì)胞內(nèi)cAMP水平升高，促使液體、電解質(zhì)和黏液分泌減少。,88,（三）激活磷脂酶C（以IP3和DAG作為雙信使）的G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)通路,磷脂酰肌醇代謝途徑：雙信使DAG和IP3來(lái)自膜結(jié)合的磷脂酰肌醇（PI）。磷脂酰肌醇（PI）磷脂酰肌醇-4-磷酸（PIP）磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）二酰甘油（DAG）肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）DAG是親脂性分子，錨定在膜上；IP3擴(kuò)散在細(xì)胞質(zhì)中。磷脂酶C（phospholipaseC）的異構(gòu)體（PLC）：催化PIP2水解產(chǎn)生二酰甘油（DAG）和肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）2個(gè)第二信使分子。蛋白激酶C（PKC）：意為Ca2+激活型蛋白激酶，屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，可廣泛磷酸化多種不同的蛋白質(zhì)底物。DAG和Ca2+共同激活PKC：錨定在質(zhì)膜上的DAG使PKC轉(zhuǎn)位結(jié)合于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)；IP3刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，使胞質(zhì)Ca2+濃度升高；DAG和Ca2+共同激活PKC，廣泛磷酸化多種底物蛋白。DAG也可單獨(dú)激活一些PKC。,89,磷脂酰肌醇代謝途徑（圖9-21）,90,IP3-Ca2+和DAG-PKC雙信使信號(hào)通路（圖9-22）,配體GPCRGo/Gq蛋白（Go/Gq）PLCPIP2（DAG）+IP3IP3RCa2+PKC轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜上DAG激活PKC調(diào)節(jié)代謝或基因轉(zhuǎn)錄,91,1.IP3-Ca2+信號(hào)通路與鈣火花IP3-Ca2+信號(hào)通路：配體GPCRGo/Gq蛋白（Go/Gq）PLCPIP2IP3IP3RCa2+PKC轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜PKC被DAG激活調(diào)節(jié)代謝或基因轉(zhuǎn)錄IP3的主要功能：IP3結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3門(mén)控受體（IP3R）Ca2+通道，引發(fā)該通道釋放貯存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，使胞質(zhì)中游離Ca2+濃度瞬時(shí)提高。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+濃度的升降因素：升的因素：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3受體（IP3R）通道和萊恩素受體（RyR）通道，質(zhì)膜上的Ca2+通道；降的因素：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的Ca2+泵，質(zhì)膜上的Ca2+泵和Ca2+-Na+通道。Ca2+作為第二信使發(fā)揮作用。鈣火花（Ca2+spark）：在短短的10ms內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)某一微區(qū)Ca2+探針Fluo-3的熒光強(qiáng)度驟升1倍，隨后又在20ms內(nèi)消失，故稱鈣火花。鈣火花的發(fā)生是一個(gè)“擴(kuò)散-反應(yīng)”的過(guò)程，即Ca2+從一簇萊恩素受體構(gòu)成的發(fā)放源放出，向周?chē)鷶U(kuò)散，并通過(guò)不同的分