细胞生物学第八章——细胞通信

第八章 细胞通信
CELL COMMUNICATION
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• 北京时间2009年10月5日下午17时30分，
2009年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡
罗林斯卡医学院揭晓，三位美国科学家伊
丽莎白•布兰克波恩(Elizabeth H. Blackburn)
、卡罗尔•格雷德(Carol W. Greider)以及杰克
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• 当端粒变短的时候，细胞就开始老化。相反，如果端粒酶一 直保持较高的活力，则端粒的长度就能保持下去，而细胞衰 老的进程就会被推迟，这种情形可见于癌细胞：一类属于永 生的细胞。相比之下，某些遗传病的机制正是因为端粒酶有 缺陷、从而导致细胞受损的缘故。本届诺贝尔生理学及医学 奖对此予以奖励，等于宣布人类发现了细胞生长的基本机理 ，这一科学发现，将加快人类研究全新的疾病治疗方案的步 伐。
• 用一句话说，布莱克本、葛莱德尔和卓斯塔克三位科学家所 取得的科学发现，让我们得以从新的角度去了解细胞，进一 步阐明了产生疾病的机理，加快了人类研发新的疾病治疗方 案的进程。
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第一节 基本概念
体（cell surface receptor）。
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• 细胞对信号的反应不仅取决于其受体的特异性， 而且与细胞的固有特征有关。
– 有时相同的信号可产生不同的效应，如Ach可引起骨骼 肌收缩、降低心肌收缩频率，引起唾腺细胞分泌。
• 生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自 然的信息处理系统。一方面生物信息系统的存在使有机体 得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存；另一方 面核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续 。生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的 进化பைடு நூலகம்质上就是信息系统的进化。
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• 这三位科学家解决了生物学的重大问题：在细胞分裂过程中 ，染色体是如何完整复制、又是如何避免自身退化的？这几 位获奖者已经证明，染色体解决上述问题的奥妙就在于染色 体末端的端粒（telomer）以及形成端粒的酶——端粒酶。
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一、几个容易混淆的概念
• 细胞信号发放（cell signaling）：细胞释放信号分子，将 信息传递给其它细胞。
• 细胞通讯（cell communication）：细胞发出的信息通过介 质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。
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三、受体（receptor）
• 能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物 质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域 和产生效应的区域。
• 受体的特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。 • 分为：细胞内受体（intracellular receptor）、细胞表面受
• 细胞识别（cell recognition）：细胞之间通过细胞表面的信 息分子相互作用，引起细胞反应的现象。
• 信号转导（signal transduction）： 指外界信号（如光、电 、化学分子）作用于细胞表面受体，引起胞内信使的浓度 变化，进而导致细胞应答反应的一系列过程。
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•绍斯塔克(Jack W. Szostak)共同获得该奖项
。他们发现了由染色体根冠制造的端粒酶
(telomerase)，这种染色体的自然脱落物将
引发衰老和癌症。
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伊丽莎白·布莱克本 卡罗尔·格雷德 杰克·绍斯塔克
二、细胞信号分子
• 种类：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）、氨基酸、 核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。
• 特点：①特异性；②高效性；③可被灭活。 • 脂溶性信号分子（如甾类激素和甲状腺素）可直接穿膜进
入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节 基因表达。
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FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION
Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses
• 承载着各种基因的DNA分子就象一根长长的细线，并依一定 规则扭曲成染色体，而端粒就象一顶帽子那样覆盖在染色体 末端。伊丽莎白·布莱克本和杰克·卓斯塔克发现，由于端粒 上有独特的DNA序列，从而能防止染色体的退化。卡罗尔· 葛莱德尔和布莱克本还分离出端粒酶，即合成端粒DNA所需 要的一种酶。他们的发现解释了染色体末端是怎样得到端粒 的保护，而端粒是在端粒酶的作用下形成的。
• 水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只 能经膜上的信号转换机制实现信号传递，所以这类信号 分子又称为第一信使（primary messenger）。
• 第 二 信 使 （ secondary messenger ） 主 要 有 ： cAMP 、 cGMP、IP3、DG、Ca2+。
• 第二信使的作用：信号转换、信号放大。