细胞信号传导

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介绍

想象一下，一只鹿正在被猎豹追赶，拼命逃跑。鹿跑得很快，呼吸急促，心跳加速，双腿飞快地奔跑。这种对外部威胁（**刺激**）的强烈**生理反应**是鹿的**逃跑或战斗反应**的一部分，其中神经系统、肌肉系统和骨骼系统共同工作以做出适当的反应。包括伤口愈合、抵抗病原体等其他反应，只有通过细胞信号传导和细胞间通讯才能实现。身体是如何知道何时以及如何反应的？什么是细胞信号传导？细胞间通讯是如何进行的？让我们来了解一下！

细胞信号传导的含义

• 细胞**相互沟通**以**协同工作**并**协调**细胞活动和身体机能。

• 它们需要**接收和响应**来自周围环境的信号。

• 细胞接收信号、处理信号并传递信号的整个过程被称为**细胞信号传导**。细胞信号传导有时也称为**细胞通讯**。

细胞信号传导的特征

• 细胞通讯或信号传导是由称为**细胞外信使（或信号）分子**的特殊分子介导的。

• 细胞外信号分子的例子（也称为配体）包括激素、类固醇、神经递质、糖蛋白、氨基酸、气体等。

• 细胞信号传导可能是远程的，其中信号分子从一个细胞分泌，靶细胞位于远处；也可能是短程的，其中靶细胞位于产生细胞附近。

• 一旦配体（即信号分子）与其**受体**结合，后者就会发生**构象变化**，从而导致整个细胞的**继发反应**。

• 信号分子有两种：**分泌分子**和**膜结合分子**。

• 参与细胞信号传导的受体也有两种类型——**细胞表面受体**和**细胞内受体**。

• 细胞表面受体将细胞外配体结合转化为细胞内信号。

细胞信号传导的阶段

细胞信号传导包括以下阶段：

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• **信号接收：**信号分子与受体结合。

• **信号转导：**在这个阶段，信号转化为能够引起细胞反应的形式。

  • 这个阶段可能是一个步骤，也可能是一系列步骤，称为**信号转导途径**。

  • 所涉及的分子也称为**中继分子**。

  • 这一系列反应也称为**级联反应**。

  • 在信号转导中，通常会产生称为**第二信使**的分子。这些分子增强了细胞的反应。第二信使的例子包括cAMP、Ca²⁺、二酰甘油等。

• **细胞反应：**根据信息和接收信号的细胞类型，反应可能包括

  • 基因表达的变化

  • 酶催化

  • 蛋白质合成

  • 细胞骨架的重构

  • 膜通透性的变化

  • 转录/复制

  • 转录/复制

• **信号终止：**在信号终止中，细胞外信号分子将被消除，要么通过细胞外酶的作用，要么通过配体-受体复合物的内化和降解。

细胞信号传导的类型

根据信使分子的性质、信号的来源和作用的位置，细胞信号传导分为以下几种类型。

内分泌信号传导

• 这种类型的信号传导是由称为**激素**的信号分子介导的，这些信号分子由**内分泌细胞**产生。

• 这些激素作用于位于体内远处部位的细胞。因此，内分泌信号传导介导**远程通讯**。

• 内分泌信号分子，即激素，通过血液运输。

旁分泌信号传导

• 旁分泌信号传导不同于内分泌信号传导，前者影响的是**附近的**靶细胞。

• 因此，旁分泌信号传导的信使作用于短距离，因此旁分泌信号传导被称为**局部信号传导**或**短程信号传导**。

• 旁分泌信号传导的例子包括**突触信号传导、炎症反应**。

自分泌信号传导

• 顾名思义，在自分泌信号传导中，信号分子对其产生这些分子的**相同细胞**产生影响。

• 产生细胞也**表达其信使的受体**。

• 这些细胞将**刺激或抑制自身**。

• 这些细胞只有在携带相应的细胞外分子受体时才会对细胞外信使分子做出反应。

• 自分泌信号传导的例子包括程序性细胞死亡。

邻分泌信号传导

• 在邻分泌信号传导中，信号分子表达在细胞表面，**而不是分泌**。然后这些细胞能够与相邻细胞的相应受体相互作用。

• 邻分泌信号传导也称为接触依赖性信号传导。

细胞信号传导的例子

细胞信号传导的例子有很多，包括炎症反应、逃跑或战斗反应、神经递质的作用等。

细胞间接触信号传导

• 多细胞生物中的细胞往往需要将其中一个细胞接收到的信息传递给其他细胞。

• 这被称为细胞间接触信号传导，由称为**间隙连接**（动物）和**胞间连丝**（植物）的细胞连接介导。

• 这些通道促进信号分子在两个细胞之间的传递。这些分子被称为**细胞内介质**。

• 这种细胞间接触**促进两个细胞的协调**，进一步促进**细胞通讯**和对只有单个细胞接收到的特定刺激的反应。

结论

为了对刺激做出反应，细胞必须接收信号并将该信号转导为反应。这个过程被称为细胞信号传导。细胞信号传导对于对任何外部信号产生协调反应至关重要。这种细胞信号传导是由细胞外信号分子（第一信使）、其相应的受体、第二信使和效应蛋白介导的。细胞信号传导的阶段包括信号接收、信号转导、细胞反应的产生和信号终止。各种类型的信号分子存在，包括氨基酸及其衍生物、类固醇、类花生酸、气体等。细胞信号传导可以是不同类型的，包括内分泌、旁分泌、自分泌和邻分泌。

常见问题

Q1. 两个细胞可以携带相同的信号分子的受体吗？

答：是的，细胞可以共享相同的受体，但是它们对信号分子的反应不同。**例如，**β-肾上腺素受体存在于肝细胞和平滑肌细胞中。两者都被肾上腺素激活。然而，在肝细胞中，肾上腺素导致糖原分解，而在平滑肌中，肾上腺素导致松弛。

Q2. 参与细胞信号传导的不同类型的受体有哪些？

答：G蛋白偶联受体 (GPCR)、配体门控通道、类固醇激素受体和受体蛋白酪氨酸激酶 (RTK)。

Q3. 什么是G蛋白偶联受体及其功能？

答：GPCR是最大的细胞信号传导受体家族。它们与G蛋白相互作用。它们的功能包括激素作用、神经传递、趋化性、胞吐作用、细胞生长和分化、血压调节等。

Q4. 与细胞信号传导和通讯故障相关的疾病有哪些？

答：细胞信号传导或通讯效率低下会导致癌症、神经退行性疾病、自身免疫性疾病等。

Q5. 细菌中的细胞间接触是如何介导的？

答：群体感应现象促进了细菌细胞之间的细胞间通讯。细胞聚集在表面，在其周围形成细胞外基质。然后它们通过AHL等自诱导物相互交流。由此形成的通讯细胞的聚集体被称为生物膜。