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细胞通讯方式 细胞有三种通讯方式：①通过信号分子；②通过相邻细胞表面分子黏着；③通过细胞与细胞外基质的黏着。 1. 细胞通讯的反应 细胞通讯中有两个基本概念：细胞信号传导和信号转导，前者强调的产生与细胞间的传送，而信号转导是接受与接收后信号转换的方式途径和结果。 细胞通讯基本过程：①信号分子的合成：一般的细胞都合成信号分子，而内分泌细胞是信号分子的主要来源。②信号分子从信号生成细胞释放到周围环境中：这是一个相当复杂的过程，特别是蛋白质类的信号分子，要经过内膜系统的合成、加工、分选和分泌，最后释放到细胞外。③信号分子向靶细胞运输：运输的方式有很多种，但主要是通过血液循环系统运送到靶细胞。④靶细胞对信号分子的识别和检测：主要通过位于细胞膜或细胞内受体蛋白的选择性的识别和结合。⑤细胞对细胞外信号进行跨膜转导，产生细胞内信号。⑥细胞内信号作用于效应分子，进行逐步放大的级联反应，引起细胞代谢、生长、基因表达等方面的一系列变化。 细胞完成信号应答之后，要进行信号解除，终止细胞应答，主要是通过对信号分子的修饰、水解或结合等方式降低信号分子的水平和浓度以终止反应。 （1）信号分子及信号传导 1.1信号分子 信号分子是指生物体内的某些化学分子，即非营养物，又非能源物质和结构物质，而且也不是酶，它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息，如激素、神经递质、脂肪酸衍生物以及可溶解的气体分子等。 多细胞生物体中有几百种不同的信号分子在细胞间传递信息，这些信号分子中有蛋白质、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸、胆固醇、脂肪酸衍生物以及可溶解的气体分子等。 1.2信号分子的类型及信号传导方式 激素 激素是由内分泌细胞合成的化学信号分子，这些信号分子被分泌到血液中后，经血液循环送到体内各个部位作用于靶细胞。参与细胞通讯的激素有3种类型：蛋白与肽类激素、类固醇激素、氨基酸衍生物。 激素信息传递，通讯方式距离最远，覆盖整个生物体。在动物中，产生激素的细胞是内分泌细胞，所以这种通讯成为内分泌信号传导。 蛋白质和肽类激素 组成此类激素的肽链长度变化很大，短的为3个氨基酸残基，多的有几百个氨基酸残基。此类激素通常与细胞质膜受体结合。 类固醇激素 该类激素是在光面内质网上利用胆固醇酶促合成的。由于此类激素不溶于水，所以通常与血液中蛋白质结合，然后通过血液循环运送到靶细胞。类固醇激素能够穿过靶细胞的质膜作用于靶细胞内受体。 氨基酸衍生物 主要是由酪氨酸衍生而来的小分子激素如肾上腺素和甲状腺素。肾上腺素是由肾上腺以及一些神经细胞合成的，因此属于神经递质激素。 局部介质 局部介质是由各种不同类型的细胞合成并分泌到细胞外液中的信号分子，它只能作用于周围的细胞。信号分子分泌出来之后停留在分泌细胞周围的细胞外液体中，只是将信息传递给相邻细胞，通讯距离很短，只有几毫米。有时这种信号分子作用于分泌细胞本身。生长因子就是典型的局部介质。另一类信号蛋白，淋巴因子，主要是控制面系统的细胞的发育及其他行为，也只作用于局部区域。 神经递质 神经递质是从神经末梢释放出来的小分子物质，是神经元与靶细胞的化学信使。在它作用于靶细胞之前，突触必须同靶细胞挨得很近，这是因为神经递质扩散的距离有限。另外，为了引起邻近靶细胞的反应，还必须产生一种电信号，所以神经递质仅作用于与之相连的靶细胞。 1.3依赖于细胞接触的信号传导 细胞信号传导的另一种方式就是通过细胞的接触，包括通过细胞黏着分子介导的细胞间黏着、细胞与细胞外基质的黏着、连接子介导的信号传导。 无论是通过分泌的信号分子进行的细胞通讯还是通过膜结合的信号分子接触进行的细胞通讯，信号分子都起重要作用。 在胚胎发育过程中，依赖于细胞接触的信号传导在组织的形成过程中具有重要作用。δ蛋白是一类依赖于细胞接触的信号分子，是跨膜蛋白，位于神经元及各种胚性细胞。这些部位细胞开始都是相同的，通过依赖于细胞接触进行的信号传导作用，分别进入不同的分化途径形成特别的细胞。 （2）受体与信号的接收 2.1受体存在的部位 细胞表面受体 表面受体多为膜上的功能性糖蛋白，也有由糖脂组成的，如霍乱素受体、百日咳毒素受体；有的受体是糖脂和糖蛋白组成的复合物，如促甲状腺素受体。若仅为由一条多肽链组成的受体，称单体型受体，若由两条或两条以上的多肽链组成的则称聚合型受体。 表面受体主要是同大的信号分子或小的亲水性信号分子作用，传递信息。而细胞内受体主要是同脂溶性的小信号分子作用。 细胞内受体 细胞内受体主要位于细胞核，也有些位于胞质溶胶中，位于胞质溶胶中受体要与相应的配体结合后才可进入细胞核。胞内受体识别和结合的是能够穿过细胞质膜的小的脂溶性信号分子。细胞内受体通常由两个不通过的结构域，一个是与DNA结合的结构域，另一个是激活基因转录的N端结构域。此外还有两个结合位点，一个是与配体结合的位点，位于C端，另一个是与抑制蛋白结合的位点，在没有与配体结合时，则由抑制蛋白抑制了受体与DNA的结合，若是有相应的配体，则释放出抑制蛋白。 细胞内受体在接受脂溶性的信号分子并与之结合形成受体-配体复合物后就成为转录促进因子，作用于特异的基因调控序列，启动基因的转录和表达。 2.2 三类细胞表面受体的基本特性 离子通道偶联受体 具有离子通道作用的细胞质膜受体称为离子通道受体。这种受体见于可兴奋细胞间的突触信号传导，产生一种电效应。如烟碱样乙酰胆碱受体（nAchR）,γ-氨基丁酸受体（GABAR）和甘氨酸受体等都是离子通道受体。它们为多数为亚基组成的寡聚体蛋白，除了配体结合位点外，本身就是离子通道的一部分，借此将信号传递至细胞内。信号分子同离子通道结合受体，可改变膜的离子通透性。 G蛋白偶联受体 G蛋白偶联受体最大的一类细胞表面受体，它们介导许多细胞外信号的转导，包括激素、局部介质和神经递质。配体与受体结合后激活相邻的G蛋白，被激活的G蛋白可激活或抑制一种产生特异第二信使的酶、或离子通道，引起膜电位的变化。由于这种受体参与的信号转导作用要与GTP结合的调节蛋白相偶联，因此将它称为G蛋白偶联受体。 这类受体的种类很多，在结构上都很相似：都是一条多肽链，并且有7次α螺旋跨膜区。这种7次跨膜受体蛋白的超家族包括视紫红质以及脊椎动物鼻中嗅觉受体。 酶联受体 这种受体蛋白即是受体又是酶，一旦被配体激活即具有酶活性并将信号放大，又称催化受体。酶联受体也是跨膜蛋白，但是它的细胞内结构域常常具有某种酶的活性，故称酶联受体。 酪氨酸激酶偶联是缺少细胞内催化活性的酶联受体，受体与酪氨酸蛋白激酶是两种不同的蛋白，与此类受体结合的信号分子有促红细胞生成素、干扰素等。 内源酶促活性受体：某些配体与受体结合激活受体细胞内结构域中的鸟苷酸环化酶的活性，或是磷酸酶的活性，此类受体通常以单体起作用。 2.3表面受体超家族 根据表面受体进行信号转导的方式将受体分为3大类，若是根据表面受体与质膜的结合方式可分为单次跨膜、7次跨膜和多亚单位跨膜3个家族。 酪氨酸蛋白激酶受体和鸟苷酸环化酶受体等都属于单次跨膜受体，它们的多肽链上只有一个跨膜的α螺旋。第二类是7次跨膜受体，这类受体的多肽链中有7个跨膜α螺旋区，如肾上腺素受体、多巴胺受体、5-羟色胺受体、促甲状腺素受体、黄体生成素受体等都是7次跨膜受体，此类受体在信号转导中全部同G蛋白偶联。第三类是由多个亚基共同组装成的多亚基受体，去烟碱样乙酰胆碱受体。受体与膜结合方式的差异决定着它们参与细胞通讯方式的不同。 |
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