细胞间传递信息的过程。包括信息的输入、转换、传递、处理、存贮、调制、控制、输出和反馈等作用、是生物体保持结构与功能处于内稳态的基础。通讯系统输出和输入细胞的信息有时是其原形,如感觉细胞所感受内、外环境中的理化因子,以及肌细胞张力变化等。但一般信息常编码成一定形式的信号,如发放某些信息分子(激素或神经递质)或改变细胞膜电位(神经冲动)等。
细胞间传递信息的过程。包括信息的输入、转换、传递、处理、存贮、调制、控制、输出和反馈等作用、是生物体保持结构与功能处于内稳态的基础。
输出和输入细胞的信息有时是其原形,如感觉细胞所感受内、外环境中的理化因子,以及肌细胞张力变化等。但一般信息常编码成一定形式的信号,如发放某些信息分子(激素或神经递质)或改变细胞膜电位(神经冲动)等。动物界有神经、内分泌、免疫三大信息系统,均以细胞通讯为基础。每个细胞通讯系统都由信息发放细胞、信息载体、信息通道和信息接受细胞(靶细胞)组成。在发育过程中细胞间也有通讯现象。植物界有较简单的细胞通讯系统(表1)。
信息发放细胞发放的信息载体必须通过一定的通道才能到达信息接受细胞。通道有两种类型:一是信息载体直接在相邻细胞间传递,其通道为短程(距离以毫微米计)、定向(对应关系明确)和效应快速而短暂(时间以毫秒计),如神经系统通道。二是信息载体通过体液传递,其通道为长程(距离以厘米或米计)、弥散(靶细胞可以分布于全身各部位)和效应迟缓而持续(时间以小时至年计),如内分泌系统通道。免疫和发育中的细胞通讯则兼有两者特性。
某些物质(离子或分子)在细胞通讯活动中是以信息载体的身份起作用,因而区别于细胞代谢活动中的营养物质和能量载体,称为生物学信使,作为信使物质在细胞内的浓度必须极低,且细胞内外的浓度差极高。如钙在胞内浓度仅10-6 m ol以下,胞内外浓度差达104倍以上。同时该物质的浓度可随细胞的调节作用而瞬时升降,以期能起控制信号的作用(表2)。
表1 各种细胞通讯系统的组成
表2 细胞通讯系统中的信使物质
生物学信使作为受体的配体,当其与相应靶细胞的受体特异结合后,才能翻译成为细胞所能接受的信息,并经一定的放大作用,使微量的信使触发一系列的级联反应,最终产生明显的生物学效应,如分泌、运动和代谢水平或方向的改变等。信息转换系统有两类:①信使能穿过细胞膜进入接受细胞内时,与胞质或胞核内受体结合成复合体,再与DNA链上的激素应答部位结合,此部位起增强子作用,能加强转录启动的效应,固醇类激素的多受体系统即是;②信使不能穿过细胞膜时,只能与膜表的特异受体结合,从而产生胞内信使,引起一系列酶和结构蛋白的修饰和变构,某些激素和神经递质的多信使系统即是。作用于膜表受体的信息载体称第一信使,由受体产生的胞内信息载体称第二信使(表3)。在多信使系统内,存在两类受体和胞内信息转换机构。一类称为cAM P机构,另一类称为IP3机构,它们分别以cAM P和IP3做第二信使(表4)。同种第一信使作用于不同细胞时,由于受体不同可产生不同的第二信使,引起不同的生物效应。
表3 两种信息转换系统
表4 两类受体和细胞内信息转换机构
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