细胞生物学课程论文--细胞的跨膜信号传递功能研究进展

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1、细胞的跨膜信号传递功能研究进展摘要：细胞跨膜信号的传递是外界信息分子特异地与质膜表面的受体结合,刺激细胞产生一定的生理应答的过程。一般认为外界信号(除甾体类激素作用和细胞间连接以外)跨膜传递的机制有3种：(1)信息分子与质膜表面的受体特异性结合后,通过第二信使系统将信号传入细胞内.(2)受体本身直接向细胞内传递信号;有些生长因子的受体本身即具有激酶活性,能介导细胞内一系列反应，并且,受体与信息分子结合后,通过受体介导的内吞作用将信号传入细胞内;(3)信息分子通过膜上离子通道传递信息。这3种机制之间也有相互联系。近年来有一些特殊的化学信号影响其靶细胞的方式受到广泛的重视，

2、很可能成为跨膜信号传递的一种新类型。关键词：跨膜信号传递门控通道跨膜信号传导系统第二信使前言：在多细胞动物，由于绝大多数细胞是生活在直接浸浴它们的细胞外液之中，因此出现在内环境中的各种化学分子，是它们常能感受到的外来刺激：这不仅是指存在于细胞外液中的激素或其他体液性调节因子；而且就是在神经调节过程中，在绝大多数情况下，也都要通过一种或多种神经递质和调质为中介，通过这些化学分子在距离极小的突触间隙液中的扩散，才能作用到下一级神经元或效应器细胞。尽管激素和递质等分子作为化学信号在细胞外液中播散的距离和范围有所不同，但对接受它们影响的靶细胞并不存在本质的差别。细胞外液中的各种

3、化学分子，并不需要自身进入它们的靶细胞后才能起作用（一些脂溶性的小分子类固醇激素和甲状腺激素例外）它们大多数是选择性地同靶细胞膜上具有特异的受体性结构相结合，再通过跨膜信号传递或跨膜信号转换过程，最后才间接地引起靶细胞膜的电变化或其他细胞内功能的改变。机体和细胞也可能受到化学信号以外的其他性质的刺激，如机械的、电的和一定波长电磁波等来自外界环境的刺激的影响；但在动物进化的过程中，这些刺激信号大都由一些在结构和功能上高度分化了的特殊的感受器细胞来感受，引起相应的感受器细胞出现某种电反应。仔细分析各种感受器细胞接受它们所能感受的某种特异刺激信号的过程时发现，它们也涉及到外来

4、刺激信号的跨膜传递，即刺激信号也要先作用于膜结构中的感受性结构，才能引起感受器细胞的电变化和随后的传入神经冲动。不论是化学信号中的激素分子和递质分子，以及非化学性的外界刺激信号，当它们作用于相应的靶细胞时，都是通过为数不多、作用形式较为类似的途径来完成跨膜信号传递的；这些过程所涉及的膜蛋白质也为数不多，在生物合成上由几类特定基因家族所编码；正因为如此，由每个特定基因家族所表达生成的蛋白质分子，在肽链的氨基酸排列顺序上有较大的相同性，功能上也较为类似。因此，关于跨膜信号传递的研究，早已超出了递质或激素作用机制的范畴。　一、由具有特异感受结构的通道蛋白质完成的跨膜信号传递（

5、一）化学门控通道对这种跨膜信号的传递方式的研究，最早是从对运动神经纤维末梢释放的乙酰胆碱（Ach）如何引起它所支配的骨骼肌细胞兴奋的研究开始的。当神经冲动到达神经末梢处时，先是由末梢释放一定数量的Ach分子，后者再同肌细胞膜上称为终板处的“受体”相结合，引起终板膜产生电变化，最后引起整个细胞的兴奋和收缩。由于神经-肌接头处的“受体”也可同烟碱相结合，因而过去在药理学分类中称它为N-型Ach受体。80年代后期，我国学者李镇源发现α-银环蛇毒同N-型受体有极高的特异性结合能力又有人发现一些电鱼的电器官中有密集的这种受体蛋白质分子存在；再依靠70年代以来蛋白质化学和分子生物学

6、技术的迅速发展，目前不仅已将这种蛋白质分子提纯，而且基本上搞清了它的分子结构和它们在膜中的存在形式。原来它是由4种不同的亚单位组成的5聚体蛋白质，总分子量约为290kd；每种亚单位都由一种mRNA编码，所生成的亚单位在膜结构中通过氢键等非共价键式的相互吸引，形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，而其中的两个α-亚单位正是同两分子ACH相结合的部位，这种结合可引起通道结构的开放，其几何大小足以使终板膜外高浓度的Na+内流，同时也能使膜内高浓度的K+外流结果是使原来存在两侧的静息电位近于消失，亦即使该处膜内外电位差接近于0值，这就是终板电位，于是完成了Ach这种化学信

7、号的跨膜传递，因为肌细胞后来出现的兴奋和收缩都是以终板电位为起因的。用分子生物学实验技术证明，同其他膜结合蛋白质类似，在上述4种不同的亚单位肽链中，都存在有4种主要由20-25个疏水性氨基酸形成的α-螺旋，因而推测每个亚单位的肽链都要反复贯穿膜4次，而5个亚单位又各以其第2个疏水性跨膜α-螺旋构成了水相孔道的“内壁”。由上述分子水平的研究成果可以知道，原初将终板膜上完成Ach跨膜信号传递的蛋白质称作“受体”是不符合实际情况的；它们是一种通道样结构，只是在组成通道的蛋白质亚单位中有两个亚单位具有同Ach分子特异地相结合的能力，并能因此引起通