第六章 信号转导--第二信使-案例

第六章同化物的运输、分配及信号的传导（一）名词解释源(source) 即代谢源，是产生或提供同化物的器官或组织，如功能叶、萌发种子的子叶或胚乳。

库(sink) 即代谢库，是指消耗或积累同化物的器官或组织，如根、茎、果实、种子等。

共质体运输(symplastic transport) 物质在共质体中的运输称为共质体运输。

质外体运输(apoplastic transport) 物质在质外体中的运输称为质外体运输。

P蛋白（P-protein）即韧皮蛋白，位于筛管的内壁，当韧皮部组织受到损伤时，P-蛋白在筛孔周围累积并形成凝胶，堵塞筛孔以维持其他部位筛管的正压力，同时减少韧皮部内运输的同化物的外流。

转移细胞（transfer cells）在共质体-质外体交替运输过程中起转运过渡作用的特化细胞。

它的细胞壁及质膜内突生长，形成许多折叠片层，扩大了质膜的表面积，从而增加溶质内外转运的面积,能有效地促进囊泡的吞并，加速物质的分泌或吸收。

比集转运速率(specific mass transfer rate, SMTR) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的数量。

韧皮部装载(phloem loading) 同化物从合成部位通过共质体或质外体胞间运输，进入筛管的过程。

韧皮部卸出(phloem unloading) 同化物从筛管分子-伴胞复合体进入库细胞的过程。

空种皮技术(empty seed coat technique，empty-ovule technique) 切除部分豆荚壳和远种脐端的半粒种子，并去除另半粒种子的胚性组织，制成空种皮杯。

短时间内，空种皮杯内韧皮部汁液的收集量与种子实际生长量相仿，此法适用于研究豆科植物的同化物运输。

源库单位(source-sink unit) 在同化物供求上有对应关系的源与库合称为源-库单位。

源强和库强源强(source strength)是指源器官同化物形成和输出的能力；库强 (sink strength) 是指库器官接纳和转化同化物的能力。

1基本概念信号转导signal transduction——细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。

化学信号chemical signals——细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。

物理信号physical signal——细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号等物理性因子。

G蛋白G protein——全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。

在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。

第二信使second messenger——能被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。

第二信使亦称细胞信号传导过程中的次级信号。

在植物细胞中的第二信使系统主要是钙信号系统、肌醇磷脂信号系统和环核苷酸信号系统等。

动作电波action potential，AP——也叫动作电位，指细胞和组织中发生的相对于空间和时间的快速变化的一类生物电位，它是植物的一种物理信号，可通过输导组织传递。

钙调素calmodulin，CaM——是最重要的多功能Ca2+信号受体，为单链的小分子酸性蛋白。

当外界信号刺激引起胞内Ca2＋浓度上升到一定阈值后，Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。

而活化的CaM又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。

磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI——亦称肌醇磷脂(lipositol)，即其肌醇分子六碳环上的羟基被不同数目的磷酸酯化，PI为磷脂酰肌醇；PIP为磷脂酰肌醇-4-磷酸；PIP2为磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸。

肌醇磷脂参与细胞胞内的信号转导。

肌醇-1，4，5-三磷酸inositol-1，4，5-triphosphate，IP3——植物细胞内信号分子，通过调节Ca2+浓度来传递信息。

化学物质传递与信号转导化学物质的传递与信号转导是生命活动中十分重要的过程。

这一过程是指，化学物质在细胞内、细胞间或细胞与外界之间传递，并通过一系列化学反应最终转化成细胞内信息，控制细胞的行为。

典型的例子包括神经递质传递、荷尔蒙作用、信号转导等。

这些过程的理解对于学习和应用生命科学起到了非常重要的作用。

神经递质传递是一种为神经元提供信息的过程，涉及到神经元之间或神经元与细胞之间的传递。

神经递质主要有两种类型：兴奋性神经递质和抑制性神经递质。

前者能够刺激神经元发放冲动，后者则相反。

神经递质传递是一种基于电化学信号的过程，由神经元释放到突触间隙，通过密切接触的神经元或肌肉细胞感受到其中的化学物质，从而传达信息。

在此过程中，神经递质与受体之间的特定相互作用非常重要。

神经递质的作用可以通过多重学科的研究手段进行观察和解释。

例如，生理学家可以通过测量神经递质对细胞响应的影响来研究其功能，而化学家则立足于发掘神经递质的化学结构和制备新型递质类分子。

荷尔蒙是由内分泌细胞合成并分泌到全身循环系统中的化学物质。

荷尔蒙在人体内起到了非常重要的调节作用，例如控制新陈代谢、性发育、生殖和细胞生长等。

与神经递质传递主要依赖于电化学信号不同，荷尔蒙作用则主要依赖于化学信号的传递。

荷尔蒙与其靶细胞表面的受体相结合，从而启动一系列信号转导反应。

这一过程中，起着关键作用的是一个叫做“第二信使”的分子。

第二信使可以放大荷尔蒙的信号，增强细胞的响应。

另外，还有一些荷尔蒙通过阻止其他分子的合成或分解来影响细胞的活动。

荷尔蒙的合成、调节和应用领域都是医学和生物工程研究的重要课题。

信号转导是在化学和生物分子之间进行的一种信息传递过程。

这里的信号可以是物理刺激、荷尔蒙、神经递质等，而转导则是指将这些信号转化成细胞内的行为改变。

信号转导的过程包含了许多细节和理解难点，因而成为了生命科学中一个十分详细且研究深奥的方向。

目前，关于信号转导的研究涉及到许多不同的层次，从分子和生物物理学的层次，到分子生物学和细胞生物学的层次上。

细胞信号转导的二级信使与调控细胞信号转导是细胞内外环境变化传达给细胞内部的过程，调控细胞生理活动的重要途径。

在细胞信号转导中，二级信使起着极为关键的作用。

二级信使是细胞内外信号分子传递信息的媒介，能够放大、整合和传递信号，从而启动细胞内的生理反应。

本文将探讨细胞信号转导的二级信使以及它们在调控细胞内生理活动中的作用。

一、细胞信号转导的基本原理细胞信号转导可分为三个阶段：信号的接受、信号传递和效应的产生。

信号的接受通常通过细胞膜上的受体分子完成，包括离子通道、酪氨酸激酶受体和七螺旋受体等。

信号传递阶段是通过一系列的信号分子传递信号，其中以二级信使最为重要。

最终，信号的效应在细胞内产生，激活不同的信号通路调控细胞生理活动，如细胞增殖、分化和凋亡等。

二、细胞信号转导中的常见二级信使1. 离子类二级信使离子类二级信使主要包括钙离子（Ca2+）和钠离子（Na+）。

在许多信号通路中，细胞膜上的受体激活后会导致细胞内钙离子浓度的增加。

钙离子通过与钙离子结合蛋白相互作用，调控一系列的酶活性和信号分子的活性，如蛋白激酶、磷酸酶等。

钠离子的浓度变化也可以调控细胞内的代谢和离子平衡。

2. 核苷酸类二级信使核苷酸类二级信使主要包括环磷酸腺苷（cAMP）和肌醇三磷酸（IP3）。

cAMP和IP3可被受体激活后产生的腺苷酸酶和磷脂酶C降解。

cAMP通过激活蛋白激酶A（PKA）来调节细胞内的生理反应，而IP3则通过释放细胞内的钙离子来影响细胞功能。

3. 脂质类二级信使脂质类二级信使主要包括二酰甘油（DAG）和磷脂酸（PA）。

当受体激活时，酪氨酸或七螺旋受体会激活磷脂酰肌醇磷脂酸信号通路，使磷脂酰肌醇在膜上的磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）通过磷脂酶C催化分解为IP3和DAG。

DAG与钙离子共同激活蛋白激酶C（PKC），从而调节一系列的信号传导和细胞功能。

三、二级信使的调控机制细胞内的二级信使受到多种调控机制的影响，从而能够实现信号的精确调控。

《细胞生物学》题库第六章信号转导一、名词解释1.Cell communication2.cell recognition3.receptor4.signal transduction5.second messenger6.ion-channel-linked receptor7.G.protein-linked receptor8.enzyme-linked receptor 9.intergrin 10.signaling pathway 11.类激素分子12.整联蛋白13.细胞通讯14.细胞识别15.受体16.第二信使学说17.受体二聚化二、填空题1、细胞以三种方式进行通讯：、和。

2、细胞的信号分子根据其溶解性通常可分为和。

3、亲脂性信号分子主要有和 ,亲水性信号分子主要有、和。

4、在体内发现的第一个气体信号分子是。

5、Gi对腺苷酸环化酶的抑制的两个途径是和。

6、第二信使有________、_________、________、_________等。

7、受体的本质是，构成。

8、受体至少有两个功能区_________和_________。

9、离子通道偶联的受体主要存在于________，G蛋白偶联的受体位于________酶偶联的受体都是____________蛋白。

10、根据信号转导机制和受体蛋白类型的不同,细胞表面受体可以分为：①_________②_________③。

11、G蛋白是的简称。

12、G蛋白由个亚基组成，具有活性的是_________。

13、G蛋白偶联的受体是细胞表面由条多肽次跨膜形成的受体，N端在_______，C端在________。

N端与________结合，C端与________作用。

14、由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路主要包括_______和________。

15、cAMP信号通路由质膜上5种成分组成：①②_____③_____④______⑤______。

16、细胞的信号传递是_________、_________、__________、________的_______过程。

第二信使科技名词定义中文名称：第二信使英文名称：second messenger定义1：配体与受体结合后并不进入细胞内，但间接激活细胞内其他可扩散，并能调节调节信号转导蛋白活性的小分子或离子。

如钙离子、环腺苷酸、环鸟苷酸、环腺苷二磷酸核糖、二酰甘油、肌醇-1，4，5-三磷酸、花生四烯酸、磷脂神经酰胺、一氧化氮和一氧化碳等。

应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；信号转导（二级学科）定义2：受细胞外信号的作用，在胞质溶胶内形成或向胞质溶胶释放的细胞内小分子。

通过作用于靶酶或胞内受体，将信号传递到级联反应下游，如环腺苷酸、环鸟苷酸、钙离子、肌醇三磷酸和肌醇磷脂等。

应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞通信与信号转导（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布目录定义作用方式基本特性编辑本段定义第二信使(second messengers)第二信使学说是 E.W.萨瑟兰于1965年首先提出。

他认为人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都是通过细胞内的环磷酸腺苷(cAMP)而发挥作用的。

首次把cAMP叫做第二信使，激素等为第一信使。

已知的第二信使种类很少，但却能转递多种细胞外的不同信息，调节大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有明显的通用性。

细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使,而将细胞外的信号称为第一信使(first messengers)。

第二信使为第一信使作用于靶细胞后在胞浆内产生的信息分子，第二信使将获得的信息增强，分化，整合并传递给效应器才能发挥特定的生理功能或药理效应。

第二信使包括：环磷腺苷，环磷鸟苷，肌醇磷脂，钙离子，廿碳烯酸类，一氧化氮等。

编辑本段作用方式第二信使的作用方式一般有两种:①直接作用。

如Ca能直接与骨骼肌的肌钙蛋白结合引起肌肉收缩;②间接作用。

这是主要的方式，第二信使通过活化蛋白激酶，诱导一系列蛋白质磷酸化，最后引起细胞效应。

第六章同化物的运输、分配及信号的传导（一）名词解释源(source) 即代谢源，是产生或提供同化物的器官或组织，如功能叶、萌发种子的子叶或胚乳。

库(sink) 即代谢库，是指消耗或积累同化物的器官或组织，如根、茎、果实、种子等。

共质体运输(symplastic transport) 物质在共质体中的运输称为共质体运输。

质外体运输(apoplastic transport) 物质在质外体中的运输称为质外体运输。

P蛋白（P-protein）即韧皮蛋白，位于筛管的内壁，当韧皮部组织受到损伤时，P-蛋白在筛孔周围累积并形成凝胶，堵塞筛孔以维持其他部位筛管的正压力，同时减少韧皮部内运输的同化物的外流。

转移细胞（transfer cells）在共质体-质外体交替运输过程中起转运过渡作用的特化细胞。

它的细胞壁及质膜内突生长，形成许多折叠片层，扩大了质膜的表面积，从而增加溶质内外转运的面积,能有效地促进囊泡的吞并，加速物质的分泌或吸收。

比集转运速率(specific mass transfer rate, SMTR) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的数量。

韧皮部装载(phloem loading) 同化物从合成部位通过共质体或质外体胞间运输，进入筛管的过程。

韧皮部卸出(phloem unloading) 同化物从筛管分子-伴胞复合体进入库细胞的过程。

空种皮技术(empty seed coat technique，empty-ovule technique) 切除部分豆荚壳和远种脐端的半粒种子，并去除另半粒种子的胚性组织，制成空种皮杯。

短时间内，空种皮杯内韧皮部汁液的收集量与种子实际生长量相仿，此法适用于研究豆科植物的同化物运输。

源库单位(source-sink unit) 在同化物供求上有对应关系的源与库合称为源-库单位。

源强和库强源强(source strength)是指源器官同化物形成和输出的能力；库强 (sink strength) 是指库器官接纳和转化同化物的能力。

【细胞生物学】信号转导与第二信使一、信号传导途细胞通讯的传导和接收，多数建立在水溶性的信号分子身上，只能通过表面受体传递信息。

表面受体通过一定的机制将外部信号转变为内部信号，称为信号转导。

并非所有的外边信号都需要进行转导，如一些脂溶性的信号分子直接进入细胞作用于受体，并与受体一起作为转录促进因子启动基因表达。

细胞有两种信号传导途径，一种是通过G蛋白偶联方式，即信号分子同表面受体结合后激活G蛋白，再由G蛋白激活效应物，效应物产生细胞内信号；第二种转导途径是结合的配体激活受体的酶活性，然后由激活的酶去激活产生细胞内信号的效应物。

二、细胞应答与信号级联放大一般细胞对外部信号的反应通常是综合性反应，包括记忆的表达、酶活性的变化、细胞骨架构型的变化、通透性的变化、DNA合成的变化、细胞死亡程序的变化等。

当然，这些变化并非都是由一种信号引起的，通常要几种信号结合起来才能产生较复杂的反应，而且通过信号的不同组合产生不同的反应。

另外，从反应的速度来看，有些反应相当快，有些则十分缓慢，需要几分钟到几小时。

例如，激活的蛋白激酶A对一些参与糖原分解酶的磷酸化在几秒钟之内即可完成。

如果细胞对信号的反应涉及基因，就相当慢，因为信号要通过受体和第二信使并传递到细胞核才能启动基因的表达，而且基因的启动要涉及若干不同的反式作用因子和顺式作用元件的相互作用。

从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合应答，不仅是一个信号传导过程，更重要的是将信号进行逐步放大，称为信号级联放大或级联反应。

组成级联反应的各个成员称为一个级联，主要是由磷酸化和去磷酸化的酶组成。

信号的级联放大作用对细胞来说至少有两个优越性：第一，同一级中所有催化活性的酶受同一分子调控。

第二，通过级联放大作用，因此同一级联反应的信号得到最大限度的放大。

级联反应除了具有将信号放大，使原始信号变得更强，更具激发作用，引起细胞的强烈反应，级联反应还有其他作用：①信号转移，即将原始信号转移到细胞的其他部位；②信号转化，即将信号转化成能够激发细胞应答的分子，如级联中的酶的磷酸化；③信号的趋异，即将信号分开为几种平行的信号，影响多种生化途径，引起更大的反应。