生命中的化學-9細胞信號轉導細胞信號轉導※細胞信號轉導（signaltransduction）——細胞通過識別外源性的信號，進而將其轉化成細胞內的各種分子功能的變化的過程。※外源性信號種類：（1）物理信號——光、熱、紫外線、X射線等；（2）化學信號——離子、過氧化氫、生長因子、分化因子、神經遞質和激素等；生命中的化學-9細胞信號轉導※根據生物物理學的觀點，無非是自然界三個量綜合運動的表現，即物質、能量和信息在生命系統中無時無刻地在變化，這三個量有組織、有秩序的活動是生命的基礎。信息流起著調節控制物質和能量代謝的作用。

※薛定諤：“生命的基本問題是信息問題”生命中的化學-9細胞信號轉導生物體的生命活動受遺傳信息及環境變化信息的調節控制。細胞的基因表達及增殖、分化、生長、衰老、死亡、代謝、神經傳導、免疫等生存依賴于精巧調控的細胞間、細胞內分子通訊網絡：內環境恒穩態生命中的化學-9細胞信號轉導

生命中的化學-9細胞信號轉導第一節細胞通訊方式

單細胞生物僅與環境交換信息；高等的多細胞生物的細胞間通訊方式主要有三種：一、細胞間隙連接（gapjunction）一種細胞間直接通訊方式。由相鄰細胞間存在的一種特殊蛋白質構成的結構——連接子（connexon）完成。連接子兩端分別嵌入兩個相鄰的細胞，形成親水性孔道，允許兩個細胞間進行水溶性小分子物質（1500Da以下）的自由交換。生命中的化學-9細胞信號轉導一、細胞間隙連接（gapjunction）2~3nm第一節細胞通訊方式生命中的化學-9細胞信號轉導二、膜表面分子的接觸通訊

細胞膜表面的信息識別分子（給體蛋白或受體蛋白）通過特異性互相識別和相互作用，而達到細胞功能協調的通訊方式，屬于直接通訊。膜表面的識別分子第一節細胞通訊方式生命中的化學-9細胞信號轉導三、化學通訊

信號細胞分泌的一些化學物質（蛋白質或小分子）可以作為化學信號作用于其它細胞（靶細胞），調節其功能，這種通訊方式叫化學通訊，屬于間接通訊。根據化學信號作用距離范圍，可分為三類：1、內分泌（Endocrine）系統——內分泌器官分泌，隨血液作用于全身靶細胞；2、旁分泌（Paracrine）系統——以細胞因子為主，作用距離以毫米計；3、自分泌（Autocrine）系統——作用局限于突觸內，作用距離在100nm以內。第一節細胞通訊方式生命中的化學-9細胞信號轉導三、化學通訊——三類分泌系統：第一節細胞通訊方式生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號

細胞間通訊的化學信號分子——激素（內分泌）、神經遞質、細胞生長因子（旁分泌）以及氣體信號分子四類。細胞內通訊的信號分子——環腺苷酸（cAMP）、環鳥苷酸（cGMP）、鈣離子（Ca2＋）、肌醇三磷酸（IP3）及甘油二脂（DG）等。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號一、激素定義：是由?特定細胞產生?對某些靶細胞具有特殊刺激作用?微量物質。激素信號系統構成：?激素與靶細胞特異受體的結合和轉換，?激素的失活和排除，?各種激素之間的協調作用及拮抗作用等。

激素的作用：對代謝過程或生理過程（甚至情緒）起準確有效的調控作用，使細胞及組織器官形成一個協調運作的整體。正常生理狀態下激素處于高度平衡；激素水平失恒則導致生理活動或代謝紊亂。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號一、激素激素的分類（按化學結構和調控功能）：含氮激素、類固醇激素和脂肪酸衍生物激素。1、含氮激素——蛋白質類、多肽類由：腦垂體前葉、中葉及后葉，下丘腦，甲狀旁腺，胰島以及胃腸黏膜等分泌；氨基酸衍生物類則由甲狀腺（甲狀腺素）、腎上腺髓質分泌（腎上腺素）。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號1、含氮激素——（1）甲狀腺素（2）腎上腺素（3）腦垂體激素（4）下丘腦激素（5）胰島激素（6）甲狀旁腺激素（7）其他多肽及蛋白質激素生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（1）甲狀腺素——甲狀腺分泌，酪氨酸的衍生物，L－構型，甲狀腺是體內吸收碘能力最強的組織（70％～80％）。促進細胞代謝，增加氧消耗，刺激組織生長、成熟和分化的功能。

生理活性更高，是甲狀腺素的5～10倍。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（2）腎上腺素——腎上腺的髓質分泌，酪氨酸的衍生物，R－構型，調節糖代謝，促進肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（3）腦垂體激素——腦垂體的前、中、后葉分泌激素10多種，可以調節和控制其它類型激素的功能。促進生長發育和促進其它腺體分泌激素,具有重要影響。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（4）下丘腦激素——生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（5）胰島激素——胰臟中胰島分泌，胰島有a、b和d三種細胞，其中a細胞分泌胰高血糖素（多肽激素，促進肝糖原分解，使血糖升高），b細胞分泌胰島素（蛋白質激素，促進細胞攝取葡萄糖，促進肝糖原和肌糖原的合成，抑制肝糖原的分解）,

細胞分泌生長激素抑制素。（6）甲狀旁腺素（PTH）——和降鈣素（CT）一起由甲狀旁腺分泌，多肽類激素，調節鈣的代謝。PTH——促進骨骼脫鈣，增高血鈣。CT——降低血鈣。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（7）其它多肽及蛋白激素※血管緊張肽II——八肽化合物，使皮膚和肌肉的血管收縮，引起心、腎等內臟血管擴張，增高血壓。※血管疏緩激肽——9肽激素，擴張血管、降低血壓作用。※促胃酸激素——※促胰液激素——生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號2、類固醇激素——脂溶性激素，環戊烷多氫菲衍生物；脊椎動物的類固醇激素可分為：腎上腺皮質激素和性激素兩類。（1）腎上腺皮質激素——腎上腺皮質分泌，已分離提取的類固醇化合物30多種。生理功能：調節糖代謝（抑制糖氧化，使血糖升高，促進蛋白質轉化成糖。還具有良好抗炎、抗過敏作用）；調節水鹽代謝（促使體內保留鈉離子及排出過多鉀離子）。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（2）性激素——分為雄性及雌性激素兩類；與動物的性別及第二性征的發育有關；分泌受垂體的促性腺激素調節；從膽固醇衍生而來；在體內可以互相轉變。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號3、脂肪酸衍生物激素——主要是前列腺素，已發現幾十種，廣泛存在于生殖系統和其它組織中，基本結構為：含有一個環戊烷及兩個脂肪側鏈的二十碳脂肪酸，生物合成前體為花生四烯酸（二十碳四烯酸），主要有E、F、A、B四種類型，在人體內分布最廣，對生殖、心血管、呼吸、消化和神經系統等都有顯著作用。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號3、脂肪酸衍生物激素——生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號3、脂肪酸衍生物激素——1964年由E.J.Corey完成其人工全合成。（1990年諾貝爾化學獎得主，“計算機設計輔助有機合成”）生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號4、激素的特點——內分泌系統的細胞產生的激素釋放到血液中，經過血液的運送到達靶細胞發揮作用，這種傳遞方式叫內分泌作用。具有以下特點：（1）低濃度——10－10～10－8M；（2）全身性；（3）長時效；生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號二、神經遞質

是神經系統細胞間通訊的化學信號分子。種類：膽堿類（乙酰膽堿），氨基酸類（g－氨基丁酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸），單胺類（去甲腎上腺素、多巴胺、5－羥色胺），多肽類（神經肽）。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號二、神經遞質作用特點：作用時間短、作用距離短，神經遞質濃度高

突觸前神經元負責合成神經遞質，并將其包裹在突觸小泡內，在神經元發生沖動時，突觸小泡通過胞吐作用，將其中的神經遞質釋放到突觸間隙中。通過擴散作用神經遞質分子抵達突觸后膜，并與其上的一系列受體通道結合，起到改變通道蛋白構相、激活第二信使系統等作用，進而導致突觸后神經元的電位或代謝等變化。神經遞質可看作是神經元的輸出工具。每一個神經元只帶有一種神經遞質。同一種遞質對不同的受體可能產生不同的作用。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號三、生長因子和細胞因子主要功能：調控細胞生長、分化。1、生長因子——可溶性多肽，來自不同種類的細胞，對靶細胞的增殖、運動、收縮、分化和組織的改造起調控作用。（1）表皮生長因子（2）血小板生長因子（3）成纖維生長因子（4）血管內皮生長因子（5）神經生長因子生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號（1）表皮生長因子——存在于組織的分泌物和體液中，刺激上皮細胞、肝細胞、成纖維細胞的生長。（2）血小板生長因子——儲存于血小板a顆粒內，刺激平滑肌細胞、纖維母細胞和單核細胞的增生、分裂和運動。（3）成纖維生長因子——在創傷愈合、慢性炎癥中，對新生血管的形成、成纖維細胞、上皮細胞、血管內皮細胞的分裂、移動具有刺激作用。（4）血管內皮生長因子——促進新血管的形成和發育。（5）神經生長因子——維持交感神經元和感覺神經元生長、發育和功能的營養因子。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號2、細胞因子——免疫細胞和非免疫細胞合成和分泌的小分子多肽類因子，調節多種細胞生理功能。（1）集落刺激因子——刺激細胞形成細胞集落。（2）趨化因子——免疫細胞產生，趨化白細胞。使細胞向著某一化學物質刺激的方向移動。（3）白介素——介導白細胞間相互作用。（4）干擾素——抵抗病毒感染，干擾病毒復制，抗病毒、抗腫瘤、免疫調節、控制細胞增殖及引起發熱等作用。（5）腫瘤壞死因子——直接造成腫瘤細胞死亡的因子。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號四、氣體信號分子特點：具有高度膜穿透性，極容易以自分泌或旁分泌等方式傳遞信號。1、一氧化氮（NO）——半衰期短、活性高，分布于全身各器官組織，迅速通過細胞膜，在胞間傳遞并進入平滑肌細胞，通過cGMP引起平滑肌細胞松弛而使血管舒張。硝化甘油的作用機制。生命中的化學-9細胞信號轉導第二節細胞間化學信號2、一氧化碳（CO）——心、腦血管系統中起重要生物學效應。3、硫化氫（H2S）——神經細胞中參與學習和記憶功能，心血管系統中具有舒張平滑肌、降低血壓、抑制心肌收縮力等生物學效應。生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體

作用于細胞的外界物質稱為化學信號或配體。對配體具有特異識別和結合功能的生物活性分子是受體，主要是膜蛋白。配體分成激動劑和拮抗劑兩類。一、受體的特性1、特異性2、飽和性3、可逆性4、高親和力生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體二、受體學說三、受體的結構類型四類：離子通道型受體、G蛋白偶聯受體、具有酪氨酸激酶活性的受體（以上為膜受體）、細胞內受體。1、離子通道型受體生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體2、G蛋白偶聯受體細胞內產生第二信使（cAMP、Ca2+、IP3、DAG），進一步調節其它酶活性。需要G蛋白介導其細胞作用的受體類型，（數十種神經遞質及激素的受體）。生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體2、G蛋白偶聯受體G蛋白受體與配體結合后即與膜上的偶聯蛋白結合，使其釋放活性因子，再與效應器發生反應。由于這些偶聯蛋白的結構和功能極為類似，且都能結合并水解GTP，所以通常稱G蛋白，即鳥苷酸調節蛋白（guaninenucleotideregulatoryprotein）。自80年代中期發現G蛋白以來，G蛋白與信號轉導關系的研究已獲得重大突破，因之獲得1994年諾貝爾醫學和生理學獎。生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體3、具有酪氨酸激酶活性的受體（主要是細胞因子受體）與配體結合后會發生二聚作用，促其本身及胞內其他底物酪氨酸殘基的磷酸化，激活蛋白激酶，增加DNA及RNA合成，加速蛋白合成，產生細胞生長分化等效應。生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體4、細胞內受體生命中的化學-9細胞信號轉導第三節受體四、受體激動劑和拮抗劑生命中的化學-9細胞信號轉導第四節細胞信號轉導途徑

信號傳遞途徑可分為：細胞內受體和細胞表面受體（膜受體）介導的信號傳遞途徑兩類。甾體類激素——胞內受體介導的信號傳遞途徑親水性信號分子（肽類激素、神經遞質和各種細胞因子等）——膜受體的跨膜信號轉導途徑生命中的化學-9細胞信號轉導第四節細胞信號轉導途徑一、細胞內信號產生方式細胞表面受體結合胞外信號分子，將其轉換為胞內信號的方式：1、產生胞內信使胞內信使激活了一種或數種靶酶或靶蛋白，從而調節細胞活性。生命中的化學-9細胞信號轉導第四節細胞信號轉導途徑2、酶促信號直接跨膜轉換受體本身具有酶的催化活性（催化受體蛋白），其胞外部分具有受體功能，接受信號激活其胞內部分，從而調節某種生理反應。3