20第十九章 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制

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1、第十九章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制生物體內(nèi)各種細(xì)胞在功能上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一是通過(guò)細(xì)胞間相互識(shí)別和相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一些細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，而另一些細(xì)胞則接收信號(hào)并將其轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砉δ茏兓?，這一過(guò)程稱為細(xì)胞通訊（cellcommunication）。細(xì)胞針對(duì)外源信息所發(fā)生的細(xì)胞內(nèi)生物化學(xué)變化及效應(yīng)的全過(guò)程稱為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction)。細(xì)胞通訊和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程是高等生物生命活動(dòng)的基本機(jī)制。第一節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概述細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過(guò)多種分子相互作用的一系列有序反應(yīng)，將來(lái)自細(xì)胞外的信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)各種效應(yīng)分子的過(guò)程。通過(guò)這一過(guò)程，細(xì)胞可接收

2、細(xì)胞間的接觸刺激信號(hào)、或所處微環(huán)境中的各種化學(xué)和物理信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)各種分子數(shù)量、分布或活性的變化，從而改變細(xì)胞內(nèi)的某些代謝過(guò)程，或改變生長(zhǎng)速度，或改變細(xì)胞遷移等生物學(xué)行為。在某些情況下，細(xì)胞可在外來(lái)信號(hào)的誘導(dǎo)下進(jìn)入程序化死亡過(guò)程（凋亡）。一、細(xì)胞外化學(xué)信號(hào)有可溶型和膜結(jié)合型兩種形式細(xì)胞可以感受物理信號(hào)，但體內(nèi)細(xì)胞所感受的外源信號(hào)主要是化學(xué)信號(hào)?；瘜W(xué)信號(hào)通訊的建立是生物為適應(yīng)環(huán)境而不斷變異、進(jìn)化的結(jié)果。單細(xì)胞生物可直接從外界環(huán)境接收信息；而多細(xì)胞生物中的單個(gè)細(xì)胞則主要接收來(lái)自其他細(xì)胞的信號(hào)，或所處微環(huán)境的信息。最原始的通訊方式

3、是細(xì)胞與細(xì)胞間通過(guò)孔道進(jìn)行的直接物質(zhì)交換，或者是通過(guò)細(xì)胞表面分子相互作用實(shí)現(xiàn)信息交流，這種調(diào)節(jié)方式至今仍然是高等動(dòng)物細(xì)胞分化、個(gè)體發(fā)育及實(shí)現(xiàn)整體功能協(xié)調(diào)、適應(yīng)的重要方式之一。但是，相距較遠(yuǎn)細(xì)胞之間的功能協(xié)調(diào)必須有可以遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用的信號(hào)。（一）可容型信號(hào)分子作為游離分子在細(xì)飽間傳遞多細(xì)胞生物中，細(xì)胞可通過(guò)分泌化學(xué)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)或小分子有機(jī)化合物）而發(fā)出信號(hào)，這些分子作用于靶細(xì)胞表面或細(xì)胞內(nèi)的受體，調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的功能，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞之間的信息交流?？扇苄托盘?hào)分子可根據(jù)其溶解特性分為脂溶性化學(xué)信號(hào)和水溶性化學(xué)信號(hào)兩大類；而根據(jù)其在體內(nèi)的作用距

4、離，則可分為內(nèi)分泌信號(hào)、旁分泌信號(hào)和神經(jīng)遞質(zhì)三大類（表19-1）。有些旁分泌信號(hào)還作用于發(fā)出信號(hào)的細(xì)胞自身，稱為自分泌。（二）膜結(jié)合型信號(hào)分子需要細(xì)胞間接觸才能傳遞信號(hào)每個(gè)細(xì)胞的質(zhì)膜外表面都有眾多的蛋白質(zhì)、糖蛋白、蛋白聚糖分子。相鄰細(xì)胞可通過(guò)膜表381382第三篇遺傳信息的傳遞面分子的特異性識(shí)別和相互作用而傳遞信號(hào)。當(dāng)細(xì)胞通過(guò)膜表面分子發(fā)出信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的分子即為膜結(jié)合型信號(hào)分子，亦稱為配體（ligand），而在靶細(xì)胞表面與之特異性結(jié)合的分子（受體卜竺則通過(guò)這種分子間的相互作用而接收信號(hào)，并將信號(hào)傳人靶細(xì)胞內(nèi)。這種細(xì)胞通訊方式稱為膜、表

5、面分子接觸通訊。屬于這一類通訊的有相鄰細(xì)胞間貓附因子的相互作用、T淋巴細(xì)胞與B淋｛巴細(xì)胞表面分子的相互作用等。二、細(xì)胞經(jīng)由特異性受體接收細(xì)胞外信號(hào)細(xì)胞接收信號(hào)時(shí)，是通過(guò)受體（receptor）將信號(hào)導(dǎo)人細(xì)胞內(nèi)。受體通常是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識(shí)別外源化學(xué)信號(hào)并與之結(jié)合的蛋白質(zhì)分子，個(gè)別糖脂也具有受體作用。能夠與受體特異性結(jié)合的分子稱為配體?？扇苄院湍そY(jié)合型信號(hào)分子都是常見(jiàn)的配體。（一）受體有細(xì)幽內(nèi)受體和目受體兩種類型按照其在細(xì)胞內(nèi)的位置，受體分為細(xì)胞內(nèi)受體和細(xì)胞表面受體（圖19-1）。細(xì)胞內(nèi)受體包括位于細(xì)胞質(zhì)或胞核內(nèi)的受體，其相應(yīng)配體是脂

6、溶性信號(hào)分子，如類固醇激素、甲狀腺激素、維甲酸等。水溶性信號(hào)分子和膜結(jié)合型信號(hào)分子（如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、水溶性激素分子、貓附分子等）不能進(jìn)入靶細(xì)胞，其受體位于靶細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜表面。（二）受體結(jié)合配體并轉(zhuǎn)換他號(hào)受體識(shí)別并與配體結(jié)合，是細(xì)胞接收外源信號(hào)的第一步反應(yīng)。受體有兩個(gè)方面的作用：一是識(shí)別外源信號(hào)分子并與之結(jié)合；二是轉(zhuǎn)換配體信號(hào)，使之成為細(xì)胞內(nèi)分子可識(shí)別的信號(hào)，并傳遞至其他分子引起細(xì)胞應(yīng)答。1.細(xì)胞內(nèi)受體能夠直接傳遞信號(hào)或通過(guò)特定的通路傳遞信號(hào)有許多細(xì)胞內(nèi)受體是基因表達(dá)的調(diào)控蛋白，與進(jìn)入細(xì)胞的信號(hào)分子結(jié)合后，可以直接傳遞信號(hào)，即直

7、接調(diào)控基因表達(dá)。另有一些細(xì)胞內(nèi)受體可以結(jié)合細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)分子（如細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子），直接激活效應(yīng)分子或通過(guò)一定的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活效應(yīng)分子。2.膜受體識(shí)別細(xì)胞外信號(hào)分子并轉(zhuǎn)換信號(hào)膜受體識(shí)別并結(jié)合細(xì)胞夕日言號(hào)分子，將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)換成為能夠被細(xì)胞內(nèi)分子識(shí)別的信號(hào)，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路將信號(hào)傳遞至效應(yīng)分子，引起細(xì)胞的應(yīng)答。（三）受體與配體的相互作用具有共同的特點(diǎn)受體在膜表面和細(xì)胞內(nèi)的分布可以是區(qū)域性的，也可以是散在的，其作用都是識(shí)別和接收第十九章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制383外源信號(hào)。受體與配體的相互作用有以下特點(diǎn)：1．高度專一

8、性受體選擇性地與特定配體結(jié)合，這種選擇性是由分子的空間構(gòu)象所決定的。受體與配體的特異性識(shí)別和結(jié)合保證了調(diào)控的準(zhǔn)確性。2.高度親和性體內(nèi)化學(xué)信號(hào)的濃度非常低，受體與信號(hào)分子的高親和力保證了很低濃度的信號(hào)分子也可充分起到調(diào)控