PDE：cGMP磷酸二酯酶
（二）激活或抑制腺苷酸环化酶的G蛋白偶联受体 又称PKA系统(protein kinase A system, PKA)，细胞外信号与相应受体结合，通过调节细胞内第二信使cAMP的水平而引起反应的信号通路。
信号分子通常是激素，对cAMP水平的调节，是靠腺苷酸环化酶进行的。 PKA系统的五种成分组成？ 刺激性激素受体， 抑制性激素受体， 刺激性G蛋白， 抑制性G蛋白， 腺苷酸环化酶C。
cAMP特异地活化cAMP依赖的PKA
1、cAMP-PKA信号对肝和肌细胞糖原代谢的调节，短期快速应答反应
2、cAMP-PKA信号通路对基因转录的激活 信号途径：
激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。缓慢应答反应 霍乱毒素：百日咳毒素
（三）激活磷脂酶C——磷脂酰肌醇信号通路 磷脂酰肌醇信号通路：
胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的Gsα亚基和磷脂酶C，
使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG）两个第二信使，
胞外信号转换为胞内信号，这一信号系统又称为“双信使系统”（double messenger system）。 IP3- Ca2+和DAG-PKC双信使信号通路 “双信使系统”反应链：
胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→①→IP3→胞内Ca2+浓度升高→ Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应
磷脂酶C(PLC)→②→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH↑
咖啡因降低ryanodine受体对Ca2+的敏感性，通道开通，细胞兴奋
活化的PKC激活基因转录的两条细胞内途径： ①PKC的活化，激活一条蛋白激酶的级联反应，导致与DNA特异序列结合的基因调控蛋白的磷酸化激活，增强特殊基因的转录；
②PKC的活化，导致一种抑制蛋白的磷酸化，使细胞质中的基因调控蛋白摆脱抑制状态释放出来，进入细胞核，激活特殊基因的转录 第四节 酶连受体介导的信号转导
酶连接细胞表面受体：又称催化性受体，都为跨膜蛋白，当胞外信号与受体结合即激活受体胞内段的酶活性。 酶连受体种类： 受体络氨酸激酶； 受体丝氨酸/苏氨酸激酶； 受体络氨酸磷酸酯酶； 受体鸟苷酸环化酶； 络氨酸蛋白激酶联系的受体。
1、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路 受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs）：细胞表面一大类重要受体家族，50多种，包括7个亚族；
RTKs具有控制细胞生长、分化功能。 所有RTKs三个结构域：
细胞外结构域——配体结合位点； 疏水跨膜α螺旋；
细胞质结构域——一个蛋白络氨酸激酶活性的催化位点
信号转导：配体→受体→受体二聚化→受体的自身磷酸化→激活RTK→胞内信号蛋白→启动信号传导
RTK- Ras信号通路 Ras蛋白：
一类能与GTP结合的蛋白质，参与细胞内的信号转导，最初发现于大鼠肉瘤病毒(rat sarcoma)，以字头缩写而得名
RTK-Ras信号通路：配体→RTK→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白转录因子的磷酸化修钸。 细胞表面整联蛋白介导的信号转导 ●整联蛋白：
组成：α和β亚基组成的异二聚体，胞外段具有细胞外基质（纤连蛋白、胶原和蛋白聚糖）结合位点。 功能：不仅介导细胞黏附，而其提供了一种信号途径，使胞外环境调控细胞内活性 ●粘着斑：
组成：整联蛋白、细胞质蛋白和肌动蛋白纤维。 功能：一是机械结构功能；二是信号传递功能（既受信号控制，又具有信号转导功能），由络氨酸激
酶Src和黏着斑激酶FAK实现。
●通过粘着斑由整联蛋白介导的信号传递通路： ?由细胞表面到细胞核的信号通路 ?由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路 第六节、细胞信号转导的整合与控制 ●细胞信号传递的基本特征：
多通路、多环节、多层次和高度复杂的可控过程 ●特定胞外信号产生多样性细胞反应机制： 细胞外信号的强度或持续时间的不同控制反应的性质
在不同细胞中，相同受体因不同的胞内信号蛋白可引发不同的下游通路
细胞通过整合不同通路的输入信号调节细胞对信号的反应
来自细胞表面G蛋白耦联受体、整联蛋白和受体酪氨酸激酶所转导的信号都收敛到Ras蛋白，然后沿MAPK级联反应途径向下传递
信号传递途径具有收敛、发散和交叉特点 细胞对信号的控制
细胞对外界信号的适度反应：信号的有效刺激和启动；信号通路本身的调节；信号的解除并导致细胞反应终止
解除和终止信号的方式：受体脱敏与下调（desensitization）
靶细胞对信号分子脱敏的5种方式
1，受体没收,2，受体下调,3，受体失活4，信号蛋白失活,5，产生抑制蛋白 本章总结
第一节、细胞通讯与信号转导系统及其特性 细胞间通讯方式：分泌化学信号；接触性依赖；间隙连接实现代谢偶联或电偶联
细胞通讯步骤：产生信号分子；运送信号分子；信号分子结合并激活受体；活化受体启动信号转导；引发细胞生理活动改变；信号解除
信号转导系统主要参与者：信号分子，受体，第二信使，分子开关
信号转导系统特性：特异性；放大效应；网络化与反馈调节机制；胞外信号的整合作用。 第二节、通过细胞内受体介导的信号转导 细胞内核受体及其对基因表达的调节 类固醇激素诱导基因活化两个阶段：
初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；
次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟
的放大作用
一氧化氮介导的信号通路
第三节、G蛋白偶联受体介导的信号转导 ● cAMP信号通路
五种成分：激活型受体，抑制型受体，激活型和抑制型调节G蛋白和腺苷酸环化酶C
信号途径：激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。 ●磷脂酰肌醇信号通路
“双信使系统”反应链：胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→
①→IP3→胞内Ca2+浓度升高→ Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应 PLC→
②→DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内?pH↑, ●G蛋白偶联受体介导离子通道的调控
受体/离子通道复合体；跨膜信号转导无需中间步骤；主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递；具有配体的特异性选择和运输离子的选择性
第四节、酶连受体介导的信号转导 酶连受体种类 受体络氨酸激酶；
RTK-Ras信号通路：配体→RTK→ →Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白转录因子的磷酸化修钸。 受体丝氨酸/苏氨酸激酶； 受体络氨酸磷酸酯酶； 受体鸟苷酸环化酶； 络氨酸蛋白激酶联系的受体。 细胞表面整联蛋白介导的信号转导
通过粘着斑由整联蛋白介导由细胞表面到细胞核或细胞质核糖体的两条信号传递通路 第六节、信号的整合与控制
细胞信号传递的基本特征：多通路、多环节、多层次和高度复杂的可控过程
5种不同的脱敏方式:1. 受体没收;2. 受体下调； 3. 受体失活；4. 信号蛋白失活；6. 抑制性蛋白质产生。
第十章 细胞骨架(Cytoskeleton)
第一节、微丝(microfilament, MF)与细胞运动 又称肌动蛋白纤维(actin filament)或纤维状肌动蛋
白（fibrous actin）, 是指真核细胞中由肌动蛋白(actin)组成、直径为7nm的骨架纤维。 一、微丝的组成及其组装
●肌动蛋白(actin)是微丝的主要结构成分，在胞内具有两种形式：肌动蛋白单体，又叫G-actin，单体组装形成纤维状肌动蛋白，又称为F-actin。 哺乳类和鸟类细胞中至少存在6种肌动蛋白：4种α-肌动蛋白和β及γ-肌动蛋白。
生物进化过程中高度保守， α-肌动蛋白（400个AA）仅有4-6个AA差异， α-肌动蛋白和β及γ-肌动蛋白相差约25个AA残基 （一）结构与成分
β-Actin是PCR常用的内参，β-Actin抗体是Western Blot很好的内参。
内参即是内部参照（Internal Control），对于哺乳动物细胞表达来说一般是指由管家基因编码表达的蛋白。它们在各组织和细胞中的表达相对恒定，在检测蛋白的表达水平变化时常用它来做参照物。 ◆ MF是由G-actin单体形成的多聚体，肌动蛋白单体具有极性, 装配时呈头尾相接, 故微丝具有极性，既正极与负极之别。
◆微丝的组装与去组装与下列因素有关： 肌动蛋白的状态（是否结合ATP）；
离子的种类及浓度：溶液含ATP/Mg2+以及较高浓度的Na+、 K+时，倾向于F-actin
◆ 体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为正极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于G- actin在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。 （二）微丝的组装及其动力学特性
肌动蛋白在正极端组装占优势，负极端去组装占优势
踏车行为：微丝在体外组装过程中，正极由于肌动蛋白亚基的不断添加而延长，负极由于肌动蛋白亚基的去组装而缩短的现象。 微丝装配过程
第一步：成核反应——2-3个肌动蛋白单体组成寡聚体，限速步骤，过程缓慢。 第二步：纤维的延长，快速过程
第三步：稳定期——纤维的正极组装速度与负极解聚速度相同，长度保持不变，此时体系中的actin单体浓度称为临界浓度（Cc） 三、影响微丝组装的特异性药物
◆细胞松弛素（cytochalasins）：真菌的一种代谢产
物，可以切断微丝，并结合在微丝末端阻抑肌动蛋白聚合，但对解聚没有明显影响，因而可以破坏微丝的三维网络。
◆鬼笔环肽（phalloidin）：由毒蕈（Amanita phallodies）产生的双环杆肽，?与微丝有强亲合作用，使肌动蛋白纤维稳定，抑制解聚，且只与F-肌动蛋白结合，而不与G-肌动蛋白结合 （一）非肌肉细胞中的微丝结合蛋白
1、肌动蛋白单体结合蛋白：胸腺素β4；前纤维蛋白
2、成核蛋白：Arp2/3复合物（-）——启动成核过程；形成蛋 白（+）——提高组装速度，抵抗加帽蛋白作用
3、加帽蛋白：CapZ；凝溶胶蛋白超家族——阻止微丝解聚或 过度组装
4、交联蛋白：成束蛋白——相邻微丝交联成平行排列；凝胶形成蛋白——将微丝链接成网状；丝束蛋白——相邻微丝形成排列紧密的微丝束；α-辅肌动蛋白——肌动蛋白间相距较远
5、割断及解聚蛋白：凝溶胶蛋白——高钙浓度下切断微丝，使肌动蛋白有凝胶态向溶胶态转变；丝切蛋白/肌动蛋白解离因子——提高微丝解聚速度 二、微丝网络动态结构的调节与细胞运动 （二）细胞皮层（cell cortex）：
大部分微丝集中紧贴在细胞质膜的胞质区域并由微丝交联蛋白交联成凝胶状三维网络结构 维持细胞形状和赋予质膜机械强度，参与多种细胞运动：胞质环流、阿米巴运动、变皱膜运动和吞噬等
（三）应力纤维（stress fiber）：
紧贴黏合斑的细胞质膜侧大量排列的微丝束 广泛存在于真核细胞。呈带状外观，介导细胞间或细胞与基质表面的粘着。
成分：肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和-?辅肌动蛋白。
（四）细胞伪足的形成与细胞迁移 细胞在基质或相邻细胞表面的迁移过程： 1、细胞表面在它运动方向的前端伸出突起； 2、突起与基质之间形成锚定位点（黏着斑），使突起附着在基质表面
3、细胞以附着点为支点向前移动，
4、最后细胞后部的附着点与基质脱离，细胞尾部前移。
（五）微绒毛(microvillus) 是肠上皮细胞的指状突
起，用以增加肠上皮细胞表面积，以利于营养的快速吸收。
微丝束功能：支撑微绒毛，无收缩功能 （六）胞质分裂环
胞质分裂环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。 五、肌球蛋白：依赖于微丝的分子马达
分子马达（molecular motor）：既能与微丝或微管结合，又能与细胞器或膜泡特异结合，水解ATP而沿着骨架纤维运输“货物”
一类为依赖于微管的驱动蛋白（kinesin）和动力蛋白（dynein）；
一类为依赖于微丝的肌球蛋白（myosin）： （一）肌球蛋白（myosin）的种类
18种肌球蛋白超家族：最保守的马达结构域 分类依据：差异很大的C端和N端 （二）肌球蛋白的结构
3个功能结构域：马达结构域；调控结构域；与肌球蛋白复合体组装相关或与运输的“货物”结合的尾部结构域
Ⅱ型肌球蛋白：（传统的肌球蛋白） 2条重链和4条轻链形成的高度不对称结构 在肌细胞中组成肌原纤维的粗丝，占肌细胞总蛋白的一半；
在非肌细胞中则参与胞质分裂环的收缩环的形成和张力纤维的活动
Ⅰ和V型肌球蛋白：（非传统的肌球蛋白） 参与细胞内“货物”的运输
运输方向：往微丝的正极端移动（Ⅵ例外） 四、肌细胞的收缩运动 肌肉可看作一种特别富含细胞骨架的效力非常高的能量转换器，它直接将化学能转变为机械
能。
骨骼肌及肌纤维的结构 （一）肌纤维的结构 粗肌丝与细肌丝
（二）肌肉收缩系统中的有关蛋白
①原肌球蛋白(tropomyosin, Tm)由两条平行的多肽链形成α-螺旋构型,位于肌动蛋白螺旋沟内,结合于细丝, 调节肌动蛋白与肌球蛋白头部的结合。 ②肌钙蛋白 (Troponin, Tn)为复合物，包括三个亚基：Tn-C(Ca2+敏感性蛋白) 能特异与Ca2+结合; Tn-T(与原肌球蛋白结合); Tn-I(抑制肌球蛋白ATPase活性)
③ CapZ； α-辅肌动蛋白；钮蛋白等。 （三）肌肉收缩的滑动模型
1、动作电位的产生：神经元→肌细胞→肌质网 2、Ca2+的释放：肌质网→肌浆
3、原肌球蛋白位移：暴露出肌动蛋白与肌球蛋白结合位点
4、肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑动：肌球蛋白沿肌动蛋白丝滑动，水解ATP 5、Ca2+的回收 ：收缩停止
第二节、微 管（Microtubules）及其功能 一、微管结构组成与极性
（一）成分：α，β微管蛋白，其二聚体是微管装配的基本单位。
不可交换位点： α微管蛋白上的GTP结合位点，GTP不被水解
可交换位点： β微管蛋白上的GTP结合位点，GTP被水解
在二聚体上还有鸟嘌呤核苷酸的两个结合位点；一个秋水仙素的结合位点；一个长春花碱的结合位点。
（二）形态：长管状结构，外径24nm，内径15nm，其壁包括13条原纤维。 真核细胞中微管的分布状态
微管可装配成单管(细胞质和纺锥体)，二联管(纤毛和鞭毛中)，三联管(中心粒和基体中)。 ◆所有的微管都有确定的极性。有“头”、“尾”之分。微管的起始端为尾，（-）极；生长端为头，（+）极；（-）极指向MTOC，（+）极背向MTOC。装配主要在（+）极添加或释放异二聚体。 ◆具有踏车现象。
在一定条件下，微管一端发生装配使微管延长，而另一端发生去装配而使微管缩短，当装配和去装配的速度相同时，微管的长度保持稳定，这一现象称踏车现象。 二、微管的组织与去组装 微管装配过程
1、α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚体，并纵向聚合成短的丝状结构——成核阶段； 2、αβ二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维——延伸阶段；
3、进一步经过侧面增加二聚体而扩展为螺旋带——延伸阶段；
4、当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一段微管——延伸阶段；
5、在端部不断添加二聚体使微管延长——延伸阶段。
微管的动态不稳定性依赖于微管末端β-微管蛋白上GTP的有无 微管特异性药物
◆秋水仙素(colchicine) 阻断微管蛋白组装成微管，对微管的去组装没有影响，可破坏纺锤体结构。 ◆诺考达唑（Nocodazole） 是一种抗肿瘤药物，通过使微管解聚发挥作用。
◆紫杉酚(taxol)和重水（D2O）能阻止微管的去组装，促进微管的装配，并使已形成的微管稳定。 三、微管组织中心(MTOC)
◆概念：在生理状态或实验处理时，能够起始微管的成核作用并使之延伸的细胞结构称为微管组织中心(microtubule organizing center, MTOC)。 ◆常见微管组织中心：
1、间期细胞MTOC：? 中心体(动态微管) 2、分裂细胞MTOC：?有丝分裂纺锤体极(动态微管)
3、鞭毛纤毛细胞MTOC：?基体(永久性结构) （一）中心体(centrosome) 中心体(centrosome)
结构：9组三联体微管组成；微管A为完全微管含有13根原纤丝；微管B和C为不完全微管 中心体的微管成核作用
电镜发现微管并不起源于中心粒，而是在中心粒外周物质区域γ-微管蛋白
（二）基体(basal body)和其他微管组织中心 基体：位于鞭毛和纤毛根部的类似结构。 结构：9组三联体微管组成；微管A为完全微管含有13根原纤丝；微管B和C为不完全微管 基体和中心粒为同源结构，可以相互转变（精子鞭毛），都具有自我复制功能（S期） 高尔基体反面膜囊也具有组织微管组装能力 四、微管的动力学性质
微管装配的动力学不稳定性：指微管装配生长与快速去装配的一个交替变换的现象，通常发生在微管的正极或中心体的远端
研究方法：体外培养细胞，注射罗丹明标记的微管蛋白，荧光显微镜观察 动力学不稳定性产生的原因：
微管两端具GTP帽(取决于微管蛋白浓度),微管将继续组装,反之,无GTP帽则解聚。 活细胞内微管的动态不稳定性
五、微管结合蛋白
(Microtubule Associated Protein, MAP)
组成微管的化学成分除微管蛋白外，还包括其它一些蛋白质。通称为微管结合蛋白。 结构：有两个区域组成
碱性的微管结合区域，可与微管结合，增加微管的成核作用；
酸性的突出区域，可与其他骨架纤维相连。 分类：包括I 型和II型
I 型对热敏感，如MAP-1，主要存在于神经细胞。II型热稳定性高，包括 MAP-2（神经细胞内），MAP-4和tau蛋白（神经细胞内）。 MAP的主要功能是：
①参与微管的装配；②增加微管稳定性或强度。 Tau蛋白异常磷酸化、糖基化
MAP2和tau蛋白诱导产生的维管束的结构 细胞器的分布及细胞形态发生与维持：
用秋水仙素处理细胞破坏微管，导致细胞变圆说明微管对维持细胞的不对称形状是重要的。 对于细胞突起部分，如纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持， 微管亦起关键作用。 六、微管对细胞结构的组织作用 七、细胞内依赖于微管的物质运输
真核细胞内部是高度区域化的体系, 细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过细胞内运输过程。 这种运输过程与细胞骨架体系中的微管及其马达蛋白（Motor protein）有关。
快速冷冻深度蚀刻电镜图像显示在轴突内部的微管和膜性细胞器之间有马达蛋白构成的横桥相连（箭头）
马达蛋白（Motor proteins）
目前已鉴定的Motor proteins多达数十种。根据其结合的骨架纤维以及运动方向和携带的转运物不同而分为不同类型。胞质中微管motor protein分为两大类：
驱动蛋白(kinesin):大多朝微管的正极方向运动 胞质动力蛋白(cytoplasmic dynein)：朝微管的负极运动 （一）驱动蛋白
驱动蛋白（Kinesin）是一类蛋白质超级家族（Kinesin superfamily proteins，KIFs），
驱动蛋白是由单体组成的多聚体，其“头部”具有ATP酶活性，能通过水解ATP获得能量，改变构型，进行运动。