華東理工大學(xué)-過程分子生物學(xué)1

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1、過程分子生物學(xué)523416基因的表達(dá)與調(diào)控細(xì)胞通訊的分子機(jī)制免疫多樣性的分子識(shí)別胚胎發(fā)育的基因表達(dá)譜腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)細(xì)胞通訊的分子機(jī)制EBCDAFG細(xì)胞通訊的基本概念水溶性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸-物理傳送信號(hào)分子的跨膜傳遞-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑JAK-STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑TNF信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑TGF信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑HPI3K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑I細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑J信使系統(tǒng)的偶聯(lián)與啟動(dòng)2A細(xì)胞通訊的基本概念外界信號(hào)如何進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞又如何應(yīng)答，這是分子生物學(xué)的一個(gè)基本命題，正在受到越來越多的重視。1992年的諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)授予了蛋白

2、質(zhì)可逆磷酸化的奠基人；1994年則授予了GTP結(jié)合蛋白的發(fā)現(xiàn)者。響應(yīng)環(huán)境并控制分子跨細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)出，是所有細(xì)胞的重要特征這一過程依靠定位于細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)膜對(duì)水溶性的物質(zhì)是不容滲透的，這些物質(zhì)包括離子、無機(jī)物、多肽等。為了進(jìn)入和影響細(xì)胞，親水性的物質(zhì)或者通過胞飲的方式進(jìn)入細(xì)胞，或者與定位在細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用。2A細(xì)胞通訊的基本概念配體與受體、抗原與抗體，酶與底物是蛋白質(zhì)之間特異性結(jié)合的三大系統(tǒng)。a配體與受體配體（Ligand）通常是指細(xì)胞外物質(zhì)，不管是無機(jī)分子還是多肽，它們的共同特征是通過細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白組分傳遞信號(hào)，故

3、亦稱為信號(hào)分子。受體（Receptor）是指細(xì)胞質(zhì)膜上與配體特異性結(jié)合的靶蛋白分子，有些受體本身還具有酶的催化功能。2A細(xì)胞通訊的基本概念物理擴(kuò)散：脂溶性信號(hào)分子（脂溶性激素如甾體激素），可通過簡單的物理擴(kuò)散作用穿透質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)或核內(nèi)與其靶蛋白結(jié)合，發(fā)揮功能，無需細(xì)胞膜專一性受體。b信號(hào)分子傳遞的基本形式物理傳送：水溶性信號(hào)分子，通過與細(xì)胞膜上的特異性受體系統(tǒng)結(jié)合，將之物理傳送至細(xì)胞內(nèi)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：大部分的水溶性信號(hào)分子，與細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合，并觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的一系列響應(yīng)過程。信號(hào)分子本身不進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，但在其與受體結(jié)合過程中產(chǎn)

4、生的信號(hào)已進(jìn)入胞內(nèi)，并得以倍增，同時(shí)產(chǎn)生出新的信號(hào)分子，后者稱為第二信使和第三信使。2B水溶性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸-物理傳送小分子糖類物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)膜上的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致受體蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，變構(gòu)的受體蛋白將糖翻入細(xì)胞內(nèi)。然后，配體脫離后的受體又轉(zhuǎn)換成原來的構(gòu)象。這一過程屬于主動(dòng)運(yùn)輸，需要消耗能量。a翻轉(zhuǎn)作用（糖）水溶性分子的主動(dòng)運(yùn)輸糖分子糖分子翻轉(zhuǎn)作用細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外2B水溶性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸-物理傳送當(dāng)配體與受體結(jié)合后，胞內(nèi)的包含素蛋白分子便結(jié)合在受體附近的胞膜內(nèi)側(cè)，胞膜在包含素的作用下形成微囊泡結(jié)構(gòu)，將配體受體復(fù)合物包

5、裹起來并運(yùn)至靶部位膜（如核膜等）。b胞飲作用（受體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)胞飲）蛋白質(zhì)分子的胞飲過程蛋白分子胞飲作用微囊泡包含素細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞膜受體配體復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞后的命運(yùn)受體循環(huán)配體降解配體從微囊泡中被釋放到核內(nèi)體，發(fā)揮功能后，在溶酶體中被降解；受體則由微囊泡帶到胞膜上循環(huán)使用。一個(gè)受體循環(huán)大約需1-20分鐘，在細(xì)胞20小時(shí)的生命周期中可重復(fù)循環(huán)上百次。這一途徑的經(jīng)典例子是LDL受體，其配體為血漿低密度脂蛋白（LDL），它攜帶膽固醇或膽固醇酯。膽固醇從LDL上釋放出來供細(xì)胞使用，LDL則被送到溶酶體中降解，而LDL受體則隨微囊泡重新回到細(xì)胞膜上。

6、受體配體復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞后的命運(yùn)受體配體雙循環(huán)鐵傳遞蛋白受體是這一途徑的一個(gè)經(jīng)典案例。配體受體復(fù)合物進(jìn)入核內(nèi)體，酸性環(huán)境使鐵傳遞蛋白釋放出鐵離子，這時(shí)配體仍與受體結(jié)合在一起，并雙雙隨微囊泡傳至胞膜上重復(fù)使用。配體一旦回到膜上，遇到胞外的中性環(huán)境，便從受體上釋放下來，重新進(jìn)入循環(huán)，周期為15-20分鐘，而受體的半衰期則大于30小時(shí)。受體配體復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞后的命運(yùn)受體配體雙降解這一途徑的案例是表皮生長因子受體系統(tǒng)（EGF）。表皮生長因子系一小分子多肽，它與受體復(fù)合物被運(yùn)至核內(nèi)體中，EGF發(fā)揮功能后，與其受體雙雙進(jìn)入溶酶體中被降解。受體配體復(fù)合物進(jìn)

7、入細(xì)胞后的命運(yùn)受體配體被轉(zhuǎn)移受體與配體復(fù)合物被送至核內(nèi)體中，配體釋放，發(fā)揮功能后，又與其受體重新形成復(fù)合物（此時(shí)兩者的空間結(jié)構(gòu)已發(fā)生改變），該復(fù)合物再被轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜的另一處。免疫球蛋白由受體橫跨上皮胞細(xì)胞膜的傳遞即屬此例。上述受體迅速循環(huán)機(jī)制一般只用于配體運(yùn)輸，而不發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。用于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的受體一般被降解。2B水溶性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸-物理傳送受體直接構(gòu)成離子通道c通道作用（離子通道）受體直接構(gòu)成離子通道，而配體則控制離子通道的孔徑及選擇性。受體直接構(gòu)成離子通道鈉離子通道乙酰膽堿是一種神經(jīng)信號(hào)分子，它參與肌肉延伸收縮的調(diào)節(jié)作用。乙酰膽堿受

8、體由五個(gè)亞基組成，形成配體控制的Na+通道。乙酰膽堿與受體結(jié)合后，受體a亞基構(gòu)象改變，Na+迅速流入細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外電壓降減小在數(shù)微秒的時(shí)間內(nèi)，肌肉細(xì)胞便會(huì)響應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞的電壓