12 第十二章:细胞信号转导
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简述细胞信号转导的过程细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程,通过这个过程,细胞可以感知和响应外界刺激,并调控细胞内的生物活动。
细胞信号转导过程复杂而精确,涉及多种分子信号、信号传递通路和调控机制。
本文将以简洁明了的语言,从信号的产生、传递和响应三个方面,详细介绍细胞信号转导的过程。
一、信号的产生细胞信号可以来自于细胞外部环境,如激素、神经递质、细胞外基质等,也可以来自于细胞内部,如细胞器的功能变化、代谢产物的积累等。
这些信号分为内源性信号和外源性信号。
内源性信号是由细胞内部的变化所产生的,如细胞内的离子浓度变化、代谢产物积累等。
外源性信号则是由细胞外部的刺激所引起的,如激素的结合、神经递质的释放等。
二、信号的传递细胞信号的传递主要通过信号分子在细胞内外之间的传递来实现。
细胞膜是信号传递的重要场所,其表面覆盖着许多受体分子,当外界信号分子与受体结合时,受体会发生构象变化,并激活下游的信号传递通路。
这些通路包括细胞内信号传导分子的激活、蛋白质的磷酸化和解磷酸化等一系列反应。
这些反应可以通过细胞内的信号传导通路来调控,形成一个复杂的信号网络。
三、信号的响应细胞信号的响应是指细胞对信号的感知和相应行为。
细胞可以通过调节基因表达、蛋白质合成、细胞骨架重组等方式,来实现对信号的响应。
基因表达调控是一种常见的信号响应方式,细胞可以通过转录因子的激活或抑制来改变基因的表达水平。
蛋白质合成则是通过信号传导通路内的蛋白质磷酸化或解磷酸化等酶促反应来实现。
细胞骨架重组是通过改变细胞内骨架蛋白的结构和功能,来调节细胞形态和运动。
细胞信号转导的过程是一个动态平衡的过程,信号的产生、传递和响应是相互关联的。
细胞通过调节信号分子、信号传导通路和调控机制的活性,来实现对外界刺激的感知和响应。
这个过程在细胞生理、发育和疾病中起着重要的作用。
例如,细胞信号转导的异常会导致癌症、心血管疾病等多种疾病的发生和发展。
总结起来,细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程,包括信号的产生、传递和响应三个方面。
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。