細胞生物學：信號轉導與第二信使
發布時間：2014-12-29 共1頁
信號分子這把鑰匙一旦打開了細胞表面的受體鎖，細胞就要作出應答。由于細胞自身就是一個社會，有各種不同的結構和功能體系，外來信號應由何種功能體系應答？ 這就是所謂的信號轉導的通路。
■ 信號轉導途徑
信號轉導途徑有兩個層次，第一是將外部信號轉換成內部信號途徑， 即信號轉導途徑。第二層次的含義是外部信號轉換成內部信號后從哪個途徑引起應答。
● 兩種信號轉導途徑：
一種是通過G蛋白偶聯方式，即信號分子同表面受體結合后激活G蛋白，再由G蛋白激活效應物，效應物產生細胞內信號；第二種轉導途徑是結合的配體激活受體的酶活性，然后由激活的酶去激活產生細胞內信號的效應物（圖5-17）。
圖5-17 信號轉導的兩種途徑
途徑①：結合的配體激活G蛋白，然后由G蛋白激活效應物產生信號；途徑②：結合配體激活受體的酶活性，然后由激活的受體酶激活產生信號的效應物。
● 細胞內生化反應途徑：
當外部信號被轉換成內部信號后，在細胞內的傳遞途徑如何？ 細胞內各種不同的生化反應途徑都是由一系列不同的蛋白和酶組成的，執行著不同的生理生化功能。各途徑中上游蛋白對下游蛋白活性的調節（激活或抑制）主要是通過添加或去除磷酸基團，從而改變下游蛋白的構型完成的（圖5-18）。所以，構成生化反應途徑的主要成員是蛋白激酶和磷酸酶，它們能夠引起細胞活性的快速變化又迅速恢復。
圖5-18 由蛋白激酶和蛋白質磷酸酶構成的信號轉導途徑
■ 細胞應答與信號級聯放大
● 細胞應答
細胞對外部信號的應答通常是綜合性反應，包括基因表達的變化、酶活性的變化、細胞骨架構型的變化、通透性的變化、DNA合成的變化、細胞死亡程序的變化等（圖5-19）。這些變化并非都是由一種信號引起的，通常要幾種信號結合起來才能產生較復雜的反應，而且通過信號的不同組合產生不同的反應。
圖5-19 多種細胞外信號引起動物細胞的應答
細胞在信號應答中的每一種最終表現都是受體接受了一套相關的細胞外信號并作出綜合應答的結果，圖中所示只是推測的簡化模式。
● 信號級聯放大（signaling cascade）
從細胞表面受體接收外部信號到最后作出綜合性應答，不僅是一個信號轉導過程，更重要的是將信號進行逐步放大的過程（圖5-20）。
圖5-20 細胞內的信號級聯放大作用
細胞表面受體蛋白將細胞外信號轉變為細胞內信號，經信號級聯放大、分散和調節產生綜合性的細胞應答。
● 第二信使（second messengers）
● 由細胞表面受體接受信號后轉換而來的細胞內信號稱為第二信使（圖5-21）。
圖5-21 第二信使的產生及作用
● 細胞內有五種最重要的第二信使：cAMP、cGMP、1，2-二酰甘油（diacylglycerol，DAG）、1，4，5-三磷酸肌醇（inosositol 1，4，5-trisphosphate，IP3）、Ca2+ 等（圖5-22）。
圖5-22 細胞內五種第二信使的結構
