第十二章细胞通讯与细胞识别 厦门大学
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细胞通讯与信号传导细胞是生物体的最基本单位,每个细胞都像一个小工厂,拥有自己的机器和设备,它们需要不断地接收与发出信息才能完成各自的任务,这就需要细胞间的通讯与信号传导。
本文将从细胞通讯和信号传导两个方面介绍这个重要的生命现象。
一、细胞通讯细胞通讯是指细胞之间通过化学信号相互交流的过程。
这种信号传递可以调节细胞的生命周期、维持内环境的恒定,以及协调身体各系统之间的协同运作。
在细胞通讯中,信号的传递可以分为内源性和外源性两类。
内源性信号是由细胞内自身产生的,如某些信号分子可以调节基因表达,从而影响一系列细胞行为。
外源性信号则来自外界,如神经元通过传递神经递质来调节细胞行为。
通常,细胞通讯的信号传递过程可分为三个基本步骤:识别、传递和响应。
第一步是识别阶段,在这个阶段,细胞必须能够识别外界或内源性信号分子。
这需要细胞表面的受体与信号分子之间发生特定的化学结合。
第二步是信号的传递阶段,在这个阶段,信号分子通过细胞内传递通路进入到细胞内部,从而调节细胞行为。
第三步是响应阶段,在这个阶段,细胞根据传递的信号做出相应的反应。
二、信号传导信号传导是指信号分子在细胞内部的传递过程。
它涉及一系列的生化反应和分子互动。
信号分子进入到细胞内部后,可能被一些蛋白激酶或酶水解,进而改变信号分子的化学结构。
这些过程就是信号转导的第一步,即信号的转换,使原本无法进入细胞内部的信号分子转变为可以作用于细胞内部的具有生物活性的物质。
第二步是信号传导通路,在这一步中,转换后的信号分子会引起细胞内一些特定蛋白质的生物分子反应,这些反应一般有激活或抑制的作用,从而调节细胞内的活动。
最后一步是响应阶段,在这个阶段,细胞会根据信号的强度和类型产生不同的反应,如细胞分裂、细胞分化、细胞凋亡等。
总的来说,细胞通讯和信号传导是两个紧密联系的概念。
细胞通讯的主要任务是产生信号分子,并将其传递到另一个细胞,而信号传导则是用一种内部系统将细胞解码和响应这些信号。
了解细胞的信号传递与细胞通讯细胞是构成生物体的基本单位,它们通过信号传递与通讯来实现生物体内的协调和调节。
了解细胞的信号传递机制对于探索生命奥秘以及相关疾病的治疗具有重要意义。
本文将就细胞的信号传递与通讯进行探讨。
一、细胞的信号传递机制细胞的信号传递机制是指细胞内外环境信息的接收、传递和响应的过程。
广义的信号传递包括细胞间的相互作用以及细胞内各种信号传导的过程。
细胞间的相互作用是指细胞通过细胞外分泌物(如激素)或细胞接触等方式传递信息。
这种方式通过细胞表面的受体感知到信号,然后经过信号转导传递给细胞内的靶蛋白,从而引发一系列信号级联反应,最终实现细胞的应答。
另一种信号传递方式是细胞内的信号传导。
细胞内的信号传导通常是通过细胞内分子间的相互作用来传递信号。
常见的信号传导分子有离子、细胞因子、酶、蛋白激酶等。
这些信号传导分子可以通过磷酸化、磷酸酶等酶促反应来改变其活性,从而实现信号的传导。
二、细胞通讯的方式细胞的通讯方式有多种,包括直接接触、细胞外信号分子介导以及细胞外囊泡转运等。
1. 直接接触:直接接触是指细胞之间通过细胞间连接或结构物相互贴附、接触来进行信息传递。
这种方式常见于神经元之间的传递、免疫细胞的识别和交流等。
2. 细胞外信号分子介导:细胞外信号分子介导是指细胞通过分泌信号分子来传递信息。
这些信号分子可以是激素、生长因子等蛋白质,也可以是小分子信号物质如细胞因子、氨基酸等。
这些信号分子可以通过扩散或运输蛋白质在细胞间传递信息。
3. 细胞外囊泡转运:细胞外囊泡转运是细胞之间通过囊泡来传递信号和物质。
这种方式常见于细胞的分泌、摄取等生理过程中。
三、典型的信号传递通路细胞的信号传递通路有很多,其中细胞外信号分子介导的通路是比较典型的。
1. G蛋白偶联受体信号传导通路:这是一种广泛存在于细胞膜上的信号传导方式。
当外界的信号分子(如激素)结合到受体上时,受体会激活相应的G蛋白,从而引发下游的蛋白级联反应,最终产生一系列生理效应。
第九章细胞信号转导1 、什么是细胞通讯?细胞通讯有哪些方式?答:细胞通讯是指一个信号产生细胞发出的信息通过介质(又称配体)传递到另一个靶细胞并与其相对应的受体相互作用,然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化,最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。
细胞通讯有3种方式:①细胞通过分泌化学信号进行细胞通讯,这是多细胞生物普遍采用的通讯方式;②细胞间接触依赖性通讯,细胞间直接接触,通过信号细胞跨膜信号分子(配体)与相邻靶细胞表面受体相互作用;③动物相邻细胞间形成间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通,通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联。
2 、简述细胞的信号分子和受体的类型,信号转导系统的主要特性有什么?答:<1>信号分子是细胞信息的载体,种类繁多,包括化学信号和物理信号。
各种化学信号根据其化学性质通常分为3类:①气体性信号,包括NO、CO;②疏水性信号分子,主要是甾类激素和甲状腺激素;③亲水性信号分子,包括神经递质、局部介导和大多数蛋白类激素。
<2>根据靶细胞上受体存在的部位,可将受体区分为细胞内受体和细胞表面受体。
细胞内受体位于细胞质基质或核基质中,主要识别和结合小的脂溶性分子;细胞表面受体又可分属三大家族:离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体和酶联受体。
<3>信号转导系统的主要特性:①特异性:细胞受体与胞外配体的识别、结合、效应具有特异性,且受体与配体的结合具有饱和性可逆性特征;细胞信号转导既有专一性又有作用机制的相似性。
②放大效应:信号传递至胞内效应器蛋白,引发细胞内信号放大的级联反应。
最常见的级联放大作用是通过蛋白质磷酸化实现的;③网络化和反馈调节机制:由一系列正反馈和负反馈环路组成网络特性,对于及时校正反应的速率和强度是最基本的调控机制;④整合作用:细胞必须整合不同的信息,对细胞外信号分子的特异性组合作出程序性反应;⑤信号的终止和下调:信号转导过程具有信号放大作用,但这种放大作用又必须受到适度控制,这表现为信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存。
第十二章细胞的信号转导信号转导:细胞之间联系的信号有许多种,由细胞分泌的、能够调节机体功能的生物活性物质是一类重要的化学信号分子,它们通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合,将信号转换后传给相应的胞内系统,使细胞对外界信号做出适当的反应,这一过程称为信号转导。
第一信使:细胞所接收的信号包括物理信号、化学信号等,其中最重要的是由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质,它们是细胞间通讯的信号,被称为“第一信使”。
激素:由内分泌细胞合成,经血液或淋巴循环到达机体各部位靶细胞的化学信号分子,如胰岛素、甲状腺素等,作用特点是距离远、范围大、持续时间长。
神经递质:由神经元的突触前膜终端释放,作用于突触后膜上的特殊受体,如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等,特点是作用时间短、作用距离短。
局部化学介质:由某些细胞产生并分泌的一大类生物活性物质,包括生长因子、前列腺素和一氧化氮等,它们通过细胞外液的介导作用于附近的靶细胞。
胞外信号分子可根据与受体结合后细胞所产生的效应不同,分为激动剂和拮抗剂。
激动剂:指与受体结合后能使细胞产生效应的物质。
①Ⅰ型激动剂:与受体结合的部位与内源性配体相同,产生的细胞效应与内源性配体相当或更强者②Ⅱ型激动剂:与受体结合的部位不同于内源性配体,本身不能使细胞产生效应,但可增强内源性配体对细胞作用者拮抗剂:指与受体结合后不产生细胞效应,但可阻碍激动剂对细胞作用的物质。
①Ⅰ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体相同,可阻断或减弱内源性配体对细胞的效应②Ⅱ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体不同,能阻断或减弱内源性配体对细胞的作用。
受体:是一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质,能特异性识别并结合胞外信号分子,进而激活细胞内一系列生物化学反应,使细胞对外界刺激产生相应的效应。
配体(ligand):与受体结合的生物活性物质统称为配体,包括激素、神经递质、生长因子、某些药物和毒物等。
膜受体:主要为镶嵌在胞膜上糖蛋白,由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的穿膜域和起传递信号作用的胞内域三部分构成,其配体是一些亲水的、不能直接穿过细胞膜脂质双分子层的肽类激素、生长因子和递质。