文档介绍：5. 细胞通讯
细胞通讯(munication)是细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制,对环境作出综合反应的细胞行为。
 
细胞通讯的基本特点
细胞的通讯与人类社会的通讯有异曲同工之妙(图5-1):由信号发射细胞发出信号(接触和产生信号分子),由信号接收细胞(靶细胞)探测信号,其接收的手段是通过接收分子(受体蛋白),然后通过靶细胞的识别,最后作出应答。
图5-1 信号传导
(a)电话接收器将电信号转换成声信号;(b)细胞将细胞外信号(分子A)转变成细胞内的信号(分子B)。
 
细胞通讯的方式与反应
●通讯方式
细胞有三种通讯方式(图5-2):①通过信号分子;②通过相邻细胞间表面分子的粘着或连接;③通过细胞与细胞外基质的粘着。在这三种方式中,第一种不需要细胞的直接接触,完全靠配体与受体的接触传递信息,后两种都需要通过细胞的接触。所以可将细胞通讯的方式分为两大类:①不依赖于细胞接触的细胞通讯;②依赖于细胞接触的细胞通讯。
图5-2 细胞通讯的方式及引起的某些反应
 
■细胞通讯的反应过程
细胞通讯中有两个基本概念:
●信号传导(cell signalling)
●信号转导(signal transduction)
这两个概念反映了细胞通讯的两个最主要的反应过程。
请从细胞通讯的反应过程比较这两个概念的差异。
 
■信号分子(signal molecules)
细胞通讯的信息多数是通过信号分子来传递的。信号分子是同细胞受体结合并传递信息的分子。
信号分子本身并不直接作为信息,它的基本功能只是提供一个正确的构型及与受体结合的能力。
 
■信号分子的类型及信号传导方式
有三种类型的信号分子(图5-3)。
图5-3 三种不同类型的信号分子及其信号传导方式
●激素(hormone)
激素是由内分泌细胞(如肾上腺、睾丸、卵巢、胰腺、甲状腺、甲状旁腺和垂体)合成的化学信号分子,一种内分泌细胞基本上只分泌一种激素,参与细胞通讯的激素有三种类型:蛋白与肽类激素、类固醇激素、氨基酸衍生物激素(表5-1)
表5-1 某些激素的性质和功能
名称
合成部位
化学特性
主要作用
肾上腺素
肾上腺
酪氨酸衍生物
提高血压、心律、增强代谢
皮质醇
肾上腺
类固醇
在大多数组织中影响蛋白、糖、脂的代谢
雌二醇
卵巢
类固醇
诱导和保持雌性副性征
胰高血糖素
胰α细胞
肽
在肝、脂肪细胞刺激葡萄糖合成、糖原断裂、脂断裂
胰岛素
胰β细胞
蛋白质
刺激肝细胞等葡萄糖吸收、蛋白质及脂的合成
睾酮
睾丸
类固醇
诱导和保持雄性副性征
甲状腺素
甲状腺
酪氨酸衍生物
刺激多种类型细胞的代谢
通过激素传递信息是最广泛的一种信号传导方式,这种通讯方式的距离最远,覆盖整个生物体。在动物中,产生激素的细胞是内分泌细胞,所以将这种通讯称为内分泌信号(endocrine signaling)。
●局部介质(local mediators)
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。通常将这种信号传导称为旁分泌信号(paracrine signaling),以便与自分泌信号相区别。有时这种信号分子也作用于分泌细胞本身, 如前列腺素(prostaglandin,PG)是由前列腺合成分泌的脂肪酸衍生物(主要是由花生四烯酸合成的), 它不仅能够控制邻近细胞的活性,也能作用于合成前列腺素细胞自身,通常将由自身合成的信号分子作用于自身的现象称为自分泌信号(autocrine signaling)。
●神经递质(neurotransmitters)
神经递质是由神经末梢释放出来的小分子物质,是神经元与靶细胞之间的化学信使。由于神经递质是神经细胞分泌的,所以这种信号又称为神经信号(neuronal signaling)。
 
■依赖于细胞接触的信号传导
通过细胞的接触,包括通过细胞粘着分子介导的细胞间粘着、细胞与细胞外基质的粘着、连接子(植物细胞为胞间连丝)介导的信号传导。
通过细胞接触进行的通讯中,信号分子位于细胞质膜上,两个细胞通过信号分子的接触传递信息(图5-4)。
图5-4 通过分泌的信号分子通讯与通过膜结合的信号分子通讯的比较
受体与信号的接收
细胞通讯中,由信号传导细胞送出的信号分子必须被靶细胞接收才能触发靶细胞的应答,接收信息的分子称为受体( receptor),信号分子则被称为配体(ligand)。
 
■受体存在的部位
信号分子识别并结合的受体通常位于细胞质膜或细胞内,所以有两类受体:
●表面受体(