细胞通讯与信号传递

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1、第八章细胞通信与信号传递CELLCOMMUNICATION基本概念生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存；另一方面核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信息系统的进化。多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，依赖于细胞的物质代谢、能量代谢、细胞间通讯与信号调控来协调的行为，如细胞生长、分裂、分化、死亡及其各种生理功能。GenetranscriptionCellproliferationCellsurviva

2、lCelldeathCelldifferentiationCellfunctionCellmotilityImmuneresponsesFUNCTIONSOFCELLCOMMUNICATION一、细胞通讯与细胞识别（一）细胞通讯细胞通讯（cellcommunication）：细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用然后通过信号转导产生胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。它是多细胞生物体的发生和组织构件，协调细胞的功能，控制细胞的生长和分裂所必需的。细胞通讯的三种方式：①通过分泌化学信号进行细胞间互相通讯；②细胞间接触性依赖的通讯

3、；③细胞间的间隙连接方式。细胞分泌化学信号的作用方式：①内分泌；②旁分泌；③自分泌；④通过化学突触传递神经信号。1、细胞间隙连接两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。允许小分子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞对外界信号的协同反应，如可兴奋细胞的电耦联现象（电紧张突触）。connexon2、细胞间接触性依赖的通讯即细胞识别（cellrecognition）。如：精子和卵子之间的识别，T与B淋巴细胞间的识别。3、通过分泌化学信号进行细胞间通讯细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能

4、，可分为4类。内分泌（endocrine）：内分泌激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。特点：①低浓度10-8-10-12M，②全身性，③长时效。旁分泌（paracrine）：信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞因子（如表皮生长因子）；②气体信号分子（如：NO）。突触信号发放：神经递质经突触作用于特定的靶细胞。自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。（二）细胞识别与信号通路细胞识别（cellrecognition）：细胞之间通过细胞表面的信息分子选择性相互作用（即受体和配体之间），导致胞内一系列生理生化变化，引起细胞反应的

5、现象。细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。信号通路：外界信号胞内信号基因表达细胞应答信号转导（signaltransduction）：指外界信号（如光、电、化学分子）作用于细胞表面受体，引起胞内信使的浓度变化，进而导致细胞应答反应的一系列过程。（三）、细胞信号分子与受体1、细胞的信号分子种类：化学信号如肽类激素、局部介质、神经递质、气体分子（NO、CO）、氨基酸、核苷酸、脂类、胆固醇衍生物；物理信号如光、电和温度变化等。。特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。脂溶性信号分子（如甾类激素和甲状腺素）可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。NO属于

6、气体信号分子，可进入细胞直接激活效应酶。水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递，所以这类信号分子又称为第一信使（primarymessenger）如神经递质、局部介质和大多数肽类激素。。第二信使（secondarymessenger）主要有：cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+。第二信使的作用：信号转换、信号放大。2、受体（receptor）能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域和产生效应的区域。受体的特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。分为：细胞内受体（intr

7、acellularreceptor）、细胞表面受体（cellsurfacereceptor）。细胞对信号的反应不仅取决于其受体的特异性，而且与细胞的固有特征有关。有时相同的信号可产生不同的效应，如Ach可引起骨骼肌收缩、降低心肌收缩频率，引起唾腺细胞分泌。有时不同信号产生相同的效应，如肾上腺素、胰高血糖素，都能促进肝糖原降解而升高血糖。3、第二信使与分子开关第二信使的发现:向肝组织加入肾上腺素时，糖原分解为葡萄糖，即糖原磷酸化酶活性增加了，它是糖原分解的限速酶。正是这项初步工作导