生理学：信号转导

本思维导图的内容来自：人民卫生出版社临床医学“5 3”用教材《生理学》第三版（不过作者觉得临床五年制也可使用，差别不大）。第三章：细胞信号转导。本思维导图适用于课前预习、课后复习以及考前复习。

信号转导

• 胞外刺激信号传递
  • 细胞信号转导
    • 指的是偶联各种胞外刺激信号与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制
  • 信号转导组分
    • 环境或生理信号
      • 环境：光、温度、水分、气体、植物激素、伤害、病原菌等
      • 生理：激素、营养
    • 受体
      • 受体激酶，G蛋白偶联受体
    • 信号转导途径
      • （cAMP）
      • （DAG，IP3)
      • （Ca2+）
    • 反应
      • 基因表达 细胞骨架 酶活性
  • 胞外信号的类型
    • 环境刺激信号 ：光、气体（NO)等
    • 胞间信号
      • 化学信号：激素、生长活性物质等
        • 传递
          • 韧皮部，向顶和向基传递
          • 木质部，集流传递
      • 物理信号：电波、水力学信号等
        • 传递
          • 维管束，长距离
          • 共质体及质外体，短距离
      • 气体信号： 体内气相的传递
• 跨膜信号转换
  • 构成
    • （一）受体
      • 能与化学信号物质（配体）特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。
      • 受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步
      • 特性
        • 特异性、亲和性、饱和性、有效性、可逆性
      • 分类
        • 质膜受体
          • 细胞质膜表面有5种类型受体
            • 离子通道偶联受体
            • G蛋白偶联受体
            • 酶偶联受体
            • 光受体
            • 激素受体
        • 胞内受体
          • 细胞质受体
          • 细胞核受体
    • （二）G蛋白
      • GTP结合调节蛋白
      • 膜上信号转换是通过G蛋白偶联的
      • 特点
        • G蛋白位于质膜内侧
        • 由α、β、γ构成的异源三聚体
        • 通过活化和非活化状态循环实现跨膜信号转换
      • G蛋白的活化循环
        • G α＋GTP激活态（开）
        • G α＋GDP失活态（关）
        • 流程
          • 1.刺激信号与膜受体结合，激活的受体将信号传递给G蛋白
          • 2.α-亚基与GTP结合而活化
          • 3.活化的α-亚基触发效应器，把胞外信号转换成胞内信号
• 胞内信号转导
  • （一）细胞内信号传递系统
    • 第二信使
      • 指由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子
        • 环腺苷酸（cAMP）信号系统
        • 肌醇磷脂信号系统（DAG，IP3)
        • 钙信号系统（Ca2+）
    • 系统
      • 环腺苷酸（cAMP）信号系统
      • 肌醇磷脂信号系统
        • 质膜中有三种肌醇磷脂
          • 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）
        • 运作
          • 刺激信号与膜受体结合
          • 受体激活
          • 信号传递给G蛋白
          • 磷脂酶C（PLC）水解PIP2产生肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DAG ）
            • IP3通过调节Ca2+传递信息
            • DAG通过激活蛋白激酶C（PKC）传递信息
        • IP3/Ca2+的信号传导途径
          • 
          • 从磷酸脂酶C（PLC）的激活到胞质钙增加的转导顺序。与质膜结合的PLC由G蛋白激活，磷脂酰肌醇4，5-二磷酸（PIP2）被PLC水解产生第二信使IP3和DAG； IP3激活与液泡和内质网结合的IP3受体，诱导Ca2+的释放。
        • DAG/PKC信号传递：DAG与Ca2+作用激活蛋白激酶C（PKC）
    • 细胞内信号转导的双信使系统
      • 3. 钙信号系统
        • 各种胞外刺激信号可能直接或间接地调节钙运输系统而引起胞内游离Ca2+浓度的变化，并导致不同的细胞反应
        • 植物细胞内Ca2+的不均衡分布
        • 植物细胞中Ca2+的运输系统
        • 钙调素CaM
          • 胞内Ca2+信号也可通过钙受体蛋白转导信号调节细胞生理反应
            • （1）直接与靶酶结合，诱导靶酶的活性构象 而调节它们的活性，如NAD 激酶、Ca2+ - ATP激酶等
            • （2）通过活化依赖 Ca 2+ ·CaM的蛋白激酶， 将靶酶磷酸化，影响其活性，如H+-ATP酶等
  • （二）蛋白质的可逆磷酸化
    • 胞内信号通过调节胞内蛋白质磷酸化或脱磷酸化过程进一步实现信号转导，最后导致一定生理反应
• 分子机制
• 细胞信号转导与植物体的生理效应
  • 信号感知
  • 跨膜转换
    • 受体→G蛋白→ 效应器（酶）
  • 胞内信号转导
    • cAMP、IP3/DAG、Ca2+/CaM→蛋白激酶→ 靶蛋白（酶）的可逆磷酸化
  • 细胞反应
    • 启动基因表达 改变离子流向 调控代谢途径 细胞骨架变化 细胞分裂分化
  • 植物体的生理反应
    • 组织生长 器官运动 花芽分化 形态建成