訊息傳遞 (生物)

生物学中的信号转导是一种细胞机制。它将刺激转化为细胞中的反应。在这个过程中,有两个阶段。

  1. 一个信号分子附着在细胞膜上的受体蛋白上
  2. 第二个信使将信号传入细胞,细胞就会发生变化。

所以,信号转导的起点是对细胞受体的信号,终点是细胞功能的改变。无论哪一步,信号都可以被放大。因此,一个信号分子可以引起许多反应。

受体在细胞膜上,一部分受体在细胞外,一部分在细胞内。  化学信号与受体的外侧部分结合,改变其形状。这样就会在细胞内引起另一个信号。  有些化学信使,如睾酮,可以穿过细胞膜,直接与细胞质或细胞核中的受体结合。

有时,细胞内有一个信号的级联。随着级联的每一步,信号可以被放大,所以一个小信号可以导致一个大的反应。最终,信号会在细胞中产生变化,要么是细胞核中DNA的表达,要么是细胞质中酶的活性。

最常见的是,细胞内有序的生化反应序列。这些都是由进行的,并通过第二信使联系起来。所以就产生了"第二信使途径"。这些事情通常发生得很快,有时非常快。它们可能持续几毫秒(就离子通量而言)到基因表达的几天。

在这个过程中,参与的蛋白质和其他分子的数量会增加。所以形成了一个"信号级联",相对较小的刺激可能会引起较大的反应

细菌和其他单细胞生物体中,一个细胞所具有的转导过程限制了它对环境作出反应的方式的数量。在多细胞生物体中,很多不同的信号转导过程被用来协调单个细胞的行为。通过这种方式来组织整个生物体的功能。生物体越复杂,生物体必须拥有的信号转导过程的剧目就越复杂。

因此,在细胞水平上对外部和内部环境的感应,都依赖于信号转导。许多疾病过程,如糖尿病心脏病、自身免疫和癌症,都是由于信号转导途径的缺陷造成的。这突出了信号转导对生物学和医学的关键重要性。

这些细胞间的通讯系统极为古老,在所有的甲壳虫中都有。

显示所有的信号转导途径Zoom
显示所有的信号转导途径

信号转导的外部反应和内部反应。Zoom
信号转导的外部反应和内部反应。

信号转导途径Zoom
信号转导途径

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问题和答案

问:什么是信号转导?
答:信号转导是一种细胞机制,它将刺激物转化为细胞内的反应。

问:信号转导的两个阶段是什么?
答:信号转导的两个阶段是:(1)信号分子附着在细胞膜上的受体蛋白上;(2)第二信使将信号传入细胞,使细胞发生变化。

问:在信号转导的任一阶段,信号如何被放大?
答:在信号转导的任何一个阶段,信号都可以通过让一个信号分子引起许多反应而被放大。

问:受体在细胞中位于何处?
答:受体位于细胞膜上,部分受体位于细胞外,部分位于细胞内。

问:化学信号传递如何在细胞内发挥作用?
答:化学信号在细胞内的作用是与膜外的受体结合,在细胞内引起另一个信号。在某些情况下,细胞内可能有一连串的信号,将小信号放大为大反应。最终,这在细胞内产生了基因表达或酶活性的变化。

问:这些过程通常是如何快速发生的?
答:这些过程通常发生得很快,因为它们可能从几毫秒(在离子通量情况下)持续到基因表达的几天。

问:为什么了解信号转导的工作原理很重要?
答:了解信号转导的工作原理很重要,因为许多疾病过程,如糖尿病、心脏病、自身免疫和癌症都是由这些途径的缺陷引起的。此外,了解这些系统有助于协调单个细胞之间的行为,使生物体能够作为一个整体发挥作用。

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