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第一篇 总论1

第一章 细胞信号转导系统概述(卢建)1

第一节 细胞信号的种类4

一、化学信号4

二、物理信号5

三、生物大分子的结构信号5

第二节 细胞间通讯的方式和类型6

一、细胞的直接接触和粘合7

二、细胞的连接7

三、细胞的间接联系8

第三节 细胞信号转导的过程8

一、信号的跨膜转导9

二、细胞内的信号转导通路10

三、信号转导通路对效应器的调节12

四、细胞信号转导的终止12

第四节 信号转导的一般规律13

一、信号转导的速率13

二、信号的放大、抑制和拮抗13

三、信号转导的正负反馈14

四、信号转导通路的通用性和特异性14

第五节 细胞信号转导系统的网络概念16

一、信号的发散16

二、信号的会聚和整合17

三、信号转导通路间的相互协同17

四、信号转导通路间的拮抗作用18

第二章 信号系统研究的简史、方法和意义(卢建)19

第一节 受体及信号转导系统研究简史19

一、受体的研究19

二、细胞信号转导系统的研究19

第二节 信号转导系统研究的内容和任务21

第三节 信号转导系统研究的策略和方法22

一、信号转导蛋白结构和功能的研究22

二、信号转导蛋白之间相互作用的研究24

三、对转基因小鼠模型的研究25

四、对人体组织信号转导蛋白基因突变的研究27

五、新的信号转导分子和信号通路的研究29

第四节 信号转导系统研究的意义29

一、细胞信号转导系统与生物学29

二、细胞信号转导系统与医学29

三、细胞信号转导系统与药学30

四、细胞信号转导系统与生物高技术产业30

五、细胞信号转导系统与其他领域的关系31

第二篇 受体及信号转导系统34

第三章 受体和配体的结合(徐仁宝)34

第一节 受体和配体的概念34

一、受体的概念和分类34

二、配体的概念38

第二节 受体与配体结合的特征39

一、受体与配体结合的化学键39

二、受体与配体结合的特异性43

第三节 受体与配体结合的动力学44

一、结合的饱和曲线44

二、受体结合的两个基本参数46

第四章 受体研究的基本方法(张幼怡 韩启德 徐仁宝)48

第一节 药理学功能分析方法48

一、受体功能分析中的基本概念48

二、激动剂分析方法49

三、拮抗剂分析方法51

第二节 放射配体结合测定法53

一、饱和实验与Scatchard分析53

二、竞争抑制结合实验56

三、一点分析法58

第三节 免疫学方法58

一、概述58

二、抗体在受体的分离、纯化中的应用58

三、抗体在受体的探测、定位、定量中的应用60

四、抗体在受体分子克隆中的应用62

五、抗体在粘附受体研究中的应用62

第五章 膜受体概论(徐仁宝)65

第一节 膜受体的一般结构特征65

一、质膜的结构和功能65

二、膜受体的结构70

第二节 膜受体的生物合成和组装74

第三节 膜受体的分类77

一、按功能分类77

二、按细胞定位分类78

第四节 膜受体的胞吞和再循环-受体介导性胞吞78

一、概述78

二、RME的典型经过78

三、RME的非典型经过82

四、生理意义82

第五节 可溶性受体83

一、定义和形成的机制83

二、功能85

三、临床意义86

第六章 运货受体的导向信号受体(徐仁宝)88

第一节 细胞表面的运货受体88

一、运铁蛋白受体88

二、摄取细胞外脂蛋白的受体-低密度脂蛋白受体家族90

三、清除化学修饰了的脂蛋白受体-清道夫受体家族96

四、高级糖基化最终产物的受体98

第二节 细胞内的导向信号受体100

一、信号识别颗粒(SRP)受体101

二、过氧化物酶体受体102

三、M6P受体和SNAP受体103

四、ER保留信号的受体105

第七章 病原体受体和细菌毒素受体(徐仁宝)109

第一节 病原体受体109

一、病原体与宿主细胞的粘附概述109

二、细菌和宿主细胞粘附的分子机制110

三、病毒受体119

四、疟原虫受体122

第二节 细菌毒素受体123

一、细菌外毒素123

二、细菌内毒素受体128

第八章 部分膜受体介导的信号转导(卢建)131

第一节 酪氨酸蛋白激酶型受体家族131

一、PTK型受体的组成132

二、PTK型受体的结构与功能133

三、PTK型受体介导的信号转导134

四、受体的失活及与疾病的关系137

第二节 细胞因子受体超家族137

一、I类细胞因子受体家族138

二、II类细胞因子受体家族140

三、受体的寡聚化与激活141

四、受体介导的跨膜信号转导机制141

五、受体信号转导异常与疾病145

第三节 淋巴细胞抗原受体和抑制性受体146

一、淋巴细胞抗原受体146

二、抑制性细胞表面受体147

第四节 丝/苏氨酸蛋白激酶型受体家族148

一、受体超家族的组成、结构与功能149

二、受体介导的信号转导机制149

三、TGFβ信号转导通路介导的部分作用152

第五节 TNF受体家族介导的信号转导153

一、TNF受体家族概述153

二、参与TNF受体家族信号转导的接头蛋白156

三、几种死亡受体介导的信号转导通路和功能157

四、TNF家族受体的负调节机制159

第六节 鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导160

一、尿钠肽受体的配体160

二、钠尿肽受体的分类与结构160

第九章 G蛋白及其偶联受体介导的跨膜信号转导(卢建)164

第一节 三聚体G蛋白及其偶联受体介导的信号转导164

一、G蛋白的结构、功能和分类165

二、G蛋白偶联受体的结构、功能和它们的配体166

三、G蛋白与受体的相互作用168

四、G蛋白的效应器169

五、G蛋白信号转导的特点172

第二节 小G蛋白超家族介导的信号通路174

一、小G蛋白超家族概述174

二、Ras家族介导的信号转导通路175

三、Rho家族介导的信号途径179

四、Rab家族介导的信号途径182

第三节 其他G蛋白183

一、动力蛋白183

二、Gh蛋白184

第四节 G蛋白的研究及检测方法185

一、检测G蛋白功能的试剂和方法185

二、G蛋白含量的测定方法187

三、在完整细胞中确定参与既定信号通路中的G蛋白188

第十章 信号转导蛋白的特征与信号通路的连接(卢建)190

第一节 信号转导蛋白的信号结构域190

一、信号域的概念190

二、主要信号域的结构与功能191

第二节 参与信号转导的接头蛋白196

一、在酪氨酸蛋白激酶信号转导通路中的接头蛋白196

二、其他信号通路中的接头蛋白198

第三节 信号转导蛋白的脂化在信号转导中的作用198

一、脂肪酸酰化199

二、异戊二烯化199

三、豆蔻酰化和棕榈酰化双重修饰200

第四节 参与信号转导的酶与底物接近的机制200

第十一章 磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶的信号转导通路(卢建)202

第一节 磷脂酶203

一、磷脂酶A2203

二、磷脂酶C204

三、磷脂酶D206

四、鞘磷脂酶207

五、磷脂酰胆碱特异性的磷脂酶209

第二节 磷脂酰肌醇-3激酶家族209

一、PI-3K家族的组成210

二、PI-3K上游成分212

三、PI-3K下游的蛋白激酶B212

第十二章 胞内信使及其信号转导(陈明 李爱媛)216

第一节 Ca2+与Ca2+结合蛋白217

一、Ca2+稳态与Ca2+信号217

二、Ca2+结合蛋白219

三、Ca2+-钙调节依赖性蛋白激酶与磷酸酶222

四、Ca2+结合蛋白的生理功能225

第二节 环化核苷酸227

一、环化腺苷酸227

二、环化鸟苷酸230

三、环化腺苷二磷酸核糖233

第三节 脂质信使234

一、肌醇三磷酸与二酰甘油234

二、磷脂酸238

三、花生四烯酸239

四、神经酰胺241

第四节 新型气体性信使243

一、一氧化氮243

二、一氧化碳245

第十三章 MAPK家族的信号转导通路(卢建)249

第一节 MAPK家族信号转导通路概述249

一、MAPK信号转导通路的组成及特点249

二、MAPK家族信号通路的激活信号250

第二节 MAPK/ERK信号转导通路251

一、Raf激活机制251

二、MKK/MEK1.2和MAPK的激活252

三、MAPK/ERK介导的生物效应252

四、MAPK/ERK通路的调节253

第三节 应激及炎症活化的蛋白激酶途径253

一、SAPK/JNK通路253

二、p38MAPK通路255

第四节 活性氧激活的信号转导通路256

一、活性氧的种类和生成256

二、活性氧对细胞信号转导成分的调节作用257

第五节 MAPK家族信号转导通路的效应259

一、产生非特异性的防御反应259

二、促进细胞的增殖分化260

三、产生特异性的防御反应260

四、在细胞凋亡中的作用261

第十四章 跨膜离子输送与细胞的信号转导(罗建红)263

第一节 离子通道263

一、电压门控离子通道266

二、配基门控离子通道275

三、机械力敏感性离子通道290

第二节 离子交换体系292

一、参与细胞内pH调节的离子交换体293

二、Na？/CA2？交换体293

第三节 离子泵294

第四节 细胞内钙的稳态调节295

一、Ca2+进入胞浆的途径296

二、Ca2+离开胞浆的途径297

三、细胞内钙库298

第五节 离子通道异常与疾病299

一、LQT综合征299

二、肌强直和周期性麻痹300

三、囊性纤维化301

第十五章 细胞粘附分子介导的信号转导和作用(卢建)304

第一节 细胞粘附分子概述304

一、细胞粘附分子的分类、一般结构和配体304

二、细胞粘附分子与细胞骨架的联系及信号转导306

第二节 几类重要的细胞粘附分子的结构与功能308

一、钙信赖性粘附素家族308

二、整合素家族310

三、免疫球蛋白超家族316

四、选择素家族317

五、CD44家族320

第三节 细胞粘附分子的调节320

一、快速数量调节321

二、慢速数量调节321

三、亲和力和活性的调节321

第四节 细胞粘附分子的生理和病理学作用322

一、在生长发育中的作用322

二、参与免疫反应的调节323

三、在感染、炎症、凝血和组织损伤修复中的作用325

四、在肿瘤转移中的作用326

五、在疾病诊断及治疗中的意义328

第十六章 细胞对机械信号的感受及转导(刘明耀 潘真)329

第一节 机械力的分类和研究机械信号伟导的方法329

第二节 机械刺激对细胞结构和功能的影响及其机制330

一、机械刺激对细胞骨架蛋白和形态的影响331

二、机械刺激对细胞增殖的影响331

三、机械刺激与细胞功能332

四、机械刺激对细胞作用的机制333

第三节 细胞对机械刺激的感受和信号转导335

一、机械刺激在细胞内的信号转导335

二、细胞对机械信号感受和转导的可能机制337

第四节 机械力引起的信号与其他生物刺激引起的信号间的相互关系339

第五节 机械刺激的病理生理339

第十七章 蛋白质可逆的磷酸化与信号转导(卢建 王红阳)342

第一节 蛋白质的可逆磷酸化概述343

一、蛋白激酶和磷酸酶的概述343

二、可逆磷酸化在细胞信号转导中的作用344

三、可逆磷酸化调节的细胞功能345

第二节 蛋白激酶346

一、蛋白激酶的结构346

二、蛋白激酶的分类347

三、蛋白激酶的调节352

第三节 蛋白磷酸酶354

一、丝/苏氨酸蛋白磷酸酶355

二、酪氨酸蛋白磷酸酶358

三、双重专一性的蛋白磷酸酶362

第四节 蛋白激酶和磷酸酸的底物专一性363

一、酶底物的结构特征363

二、酶与底物接近的分子机制364

第十八章 核受体超家族(宋亮年)368

第一节 概述369

一、核受体的发现369

二、核受体的分子克隆与核受体超家族概念的形成369

三、核受体超家族的共同结构特点369

四、核受体超家族的分类370

第二节 甾体激素受体家族370

一、甾体激素受体的结合特性和理化性质370

二、甾体激素受体的分子结构与功能372

三、甾体激素受体促进基因表达的机制375

四、甾体激素受体抑制基因表达的机制377

五、甾体激素受体拮抗剂及其作用的分子机制380

六、甾体激素作用的非基因机制381

第三节 非甾体激素受体与孤儿受体381

一、非甾体激素受体与孤儿受体的作用机制381

二、RXR异二聚体的结构与功能383

三、孤儿受体384

第四节 核受体与辅助因子386

一、核受体与基础转录因子间的相互作用387

二、共激活因子387

三、共抑制因子390

四、共整合因子390

五、染色质与核受体转录活性391

第五节 核受体的病理生理学意义392

一、核受体的生理功能392

二、核受体异常与疾病395

第十九章 细胞外信号控制的基因表达(宋亮年)398

第一节 信号对基因转录的调节398

一、磷酸化对基因转录的调节399

二、核受体对基因转录的调节404

三、核受体与膜受体信号转导间的交互应答405

四、信号对转录调节的专一性406

第二节 磷酸化对翻译水平的高节408

一、超始因子409

二、延伸因子409

三、核糖体蛋白410

第二十章 受体和信号转导系统的调节(徐仁宝)412

第一节 概述412

第二节 受体的调节413

一、受体的生理性变动413

二、激素对受体的调节414

第三节 其他信号转导分子的调节418

第四节 脱敏419

一、脱敏的分类419

二、脱敏的机制420

第三篇 细胞信号转导的生理和病理429

第二十一章 与细胞增殖、分化及凋亡有关的信号转导(余应年)429

第一节 细胞周期及其控制的信号转导429

一、细胞周期进展的自身调节430

二、控制细胞周期校正点的信号转导途径434

第二节 细胞分化调控及其障碍440

一、细胞分化的概念和特征440

二、细胞分化的机制441

三、细胞分化的调控443

四、细胞分化调控紊乱444

第三节 细胞凋亡及其诱发的信号转导446

一、作为细胞凋亡执行器的蛋白酶及其级联反应446

二、诱导细胞凋亡的信号转导449

三、细胞凋亡的调控451

四、细胞凋亡的生理和病理意义455

第二十二章 神经元信号转导的生理和病理(罗建红)459

第一节 神经元结构和基本功能461

一、神经元及其组织461

二、神经元膜与突触461

第二节 神经元的电信号传导462

一、神经元膜的电学特征462

二、静息电位463

三、动作电位463

四、突触电位464

第三节 中枢神经化学突触的信号传递465

一、中枢神经递质与调质465

二、突触的快速信号传递467

三、突触的缓慢信号传导468

四、递质共存现象及神经肽的作用472

五、作为特殊化学信使的一氧化氮472

第四节 神经递质的释放与调节473

一、递质的合成与储存473

二、递质的释放及调控474

第五节 神经元信号传导异常与疾病477

一、兴奋性神经毒性作用477

二、巴金森病发病的递质基础480

三、老年性痴呆481

第二十三章 免疫细胞信号转导的生理和病理(孙为民)485

第一节 参与淋巴细胞信号转导的信号成分486

一、淋巴细胞受体及其配体487

二、与受体相互作用的信号转导分子491

三、淋巴细胞的信号转导途径494

四、受体信号调节的转录因子496

第二节 淋巴细胞活化与信号转导498

一、B细胞活化和信号转导498

二、T细胞活化与信号转导501

三、粘附分子的功能和淋巴细胞再循环503

第三节 淋巴细胞分化成熟过程中的信号转导503

一、淋巴细胞的发育和功能503

二、原B或原T细胞内的转录启动信号505

三、前B或前T细胞内的信号转导和检查点1506

四、未成熟B或未成熟T细胞内的信号转导和检查点2507

第四节 信号转导与淋巴细胞凋亡507

一、淋巴细胞发育成熟过程中的凋亡507

二、免疫应答过程中的细胞凋亡508

三、细胞毒T淋巴细胞诱导靶细胞的凋亡508

第五节 淋巴细胞信号转导与免疫性疾病508

一、信号转导与免疫缺陷病509

二、信号转导与自身免疫病510

第二十四章 肌细胞信号转导的生理与病理(陈明 李爱媛)512

第一节 肌细胞结构概述514

一、肌细胞的结构514

二、肌细胞的收缩装置515

第二节 肌细胞内游离Ca2+浓度的调节518

一、肌细胞膜Ca2+通道519

二、肌浆网Ca2+释放通道520

三、Na2+/Ca2+交换体521

四、钙泵522

第三节 横纹肌细胞的兴奋收缩偶联523

一、肌钙蛋白C及其构象变化523

二、TnC与TnI的相互作用524

三、原肌球蛋白的调节功能524

四、肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用524

第四节 平滑肌细胞的信号转导机制526

一、肌球蛋白调节轻链的磷酸化/去磷酸化在平滑肌收缩中的作用527

二、钙调蛋白结合蛋白与类肌钙蛋白及其磷酸化/去磷酸化532

三、蛋白激酶C在平滑肌信号转导中的作用534

第五节 肌细胞信号转导异常535

一、肌无力综合征与神经肌肉接头功能异常535

二、Ryanodine受体突变与恶性高热537

三、收缩蛋白质的基因突变与家族性肥大性心肌病538

四、肌营养不良与肌营养不良539

第二十五章 血小板内信号转导的生理和病理(吴其夏)544

第一节 血小板的结构、功能和活化544

第二节 介导血小板粘附聚集与信号转导的细胞粘附分子545

一、介导未激活血板与内皮细胞粘附的粘附分子546

二、介导激活的血小板粘附和聚集作用的粘附分子548

第三节 血小板活化的信号转导549

一、丝/苏氨酸蛋白激酶活化与血小板变形和聚集549

二、酪氨酸蛋白激酶活化与血小板变形和聚集550

三、磷脂酰肌醇-3激酶与血小板活化552

四、丝裂原激活的蛋白激酶与血小板活化552

第四节 蛋白质去磷酸化在血小板信号转导中的作用553

一、丝/苏氨酸去磷酸化与血小板活化553

二、酪氨酸去磷酸化防止血小板活化554

第五节 血小板活化的放大和去敏感反应中的信号转导555

一、血小板活化的放大555

二、血小板活化的去敏感556

第二十六章 炎细胞的信号转导与炎症反应(卢建)558

第一节 启动炎症细胞激活的信号转导558

一、炎细胞的组成与功能558

二、炎细胞激活的信号转导与炎症的启动559

第二节 炎症介质的信号转导及对炎症的放大560

一、活性氧561

二、促炎细胞因子562

三、脂质炎症介质563

四、其他介质564

第三节 激活的炎细胞在炎症反应中的作用564

一、粘附分子介导的炎细胞的粘附作用565

二、趋化因子调节的吞噬细胞的趋化性567

三、吞噬细胞的吞噬杀菌作用568

第四节 机体对炎症反应的调控机制570

一、全身的抗炎机制570

二、局部的抗炎机制570

三、细胞水平的抗炎机制572

第四篇 信号转导异常与医学的关系577

第二十七章 信号转导异常与疾病(卢建 郑仲承)577

第一节 受体信号转导的病理学概述577

一、病因578

二、发病机制578

三、细胞信号转导异常的结果583

第二节 胰岛素的信号转导障碍与胰岛素抵抗综合征584

一、胰岛素的信号转导通路及其作用584

二、胰岛素信号转导障碍的原因及机制587

第三节 G蛋白信号转导通路的异常与疾病589

一、肾性尿崩症590

二、甲状旁腺机能低下或亢进592

三、青春期提前593

四、色素性视网膜炎及其他视力障碍594

五、遗传性和自身免疫性甲状腺病594

六、变异Gsa与内分泌肿瘤595

第二十八章 信号转导异常与肿瘤(余应年)597

第一节 理化性致癌物诱发的细胞恶性转化与信号转导598

一、理化性致癌因子诱发细胞癌变/突变的信号转导模型598

二、理化性致癌物引发的信号转导599

三、理化性致癌因子诱导的基因表达603

第二节 肿瘤细胞增殖调控异常608

一、肿瘤细胞细胞周期(G1/S转折起始校正点的控制异常608

二、跨膜信号转导通路中信号蛋白功能的异常610

三、发育性跨膜信号转导通路的功能异常614

第三节 肿瘤细胞的凋亡调控异常614

一、肿瘤细胞凋亡的调控异常617

二、肿瘤细胞端粒酶异常表达与肿瘤细胞的永生化617

第三节 肿瘤转移与细胞粘附分子618

第二十九章 信号转导异常与心血管病(潘真)624

第一节 调节心血管细胞功能的信号624

一、信号的种类625

二、信号导致的效应625

第二节 心血管细胞的受体及其介导的信号转导通路626

一、G蛋白偶联受体介导的信号转导626

二、鸟苷酸环化酶介导的信号转导631

三、酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导632

四、内皮细胞超极化因子的作用机制633

五、其他受体633

第三节 信号转导异常与心血管疾病634

一、高血压左心肌肥厚634

二、心力衰竭636

三、活性氧介导的信号转导与心血管病637

四、细胞凋亡的信号转导与心血管病639

第三十章 以纠正信号转导异常为目的的疾病治疗(郑仲承)642

第一节 针对配基和受体的治疗方法642

一、针对配基的治疗方法642

二、针对受体的治疗方法644

第二节 针对激酶的治疗方法645

一、针对蛋白激酶C活性的疾病治疗645

二、针对蛋白激酶A的疾病治疗646

三、针对酪氨酸蛋白激酶的疾病治疗646

第三节 针对钙通道的治疗方法649

第四节 以其他信号转导分子为靶的治疗方法649

第五节 其他类型的药物650

第六节 通过调节信号转导过程治疗疾病650

一、调控信号途径，促使细胞死亡650

二、调控信号途径，阻止细胞死亡651

附录 本书所用名词术语的中英文对照656