細(xì)胞生物學(xué)第八章——細(xì)胞通信(已修改)
2025-01-28 21:21 本頁面
【正文】 第八章 細(xì)胞通信 CELL COMMUNICATION South China Normal University ? 北京時間 2022年 10月 5日下午 17時 30分，2022年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎在瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院揭曉，三位美國科學(xué)家伊麗莎白 ?布蘭克波恩 (Elizabeth H. Blackburn)、卡羅爾 ?格雷德 (Carol W. Greider)以及杰克 ?紹斯塔克 (Jack W. Szostak)共同獲得該獎項(xiàng)。他們發(fā)現(xiàn)了由染色體根冠制造的端粒酶 (telomerase)，這種染色體的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥。 South China Normal University 伊麗莎白 布萊克本 卡羅爾 格雷德 杰克 紹斯塔克 South China Normal University ? 這三位科學(xué)家解決了生物學(xué)的重大問題：在細(xì)胞分裂過程中，染色體是如何完整復(fù)制、又是如何避免自身退化的？這幾位獲獎?wù)咭呀?jīng)證明，染色體解決上述問題的奧妙就在于染色體末端的端粒（ telomer）以及形成端粒的酶 ——端粒酶。 ? 承載著各種基因的 DNA分子就象一根長長的細(xì)線，并依一定規(guī)則扭曲成染色體，而端粒就象一頂帽子那樣覆蓋在染色體末端。伊麗莎白 布萊克本和杰克 卓斯塔克發(fā)現(xiàn)，由于端粒上有獨(dú)特的 DNA序列，從而能防止染色體的退化?？_爾 葛萊德爾和布萊克本還分離出端粒酶，即合成端粒 DNA所需要的一種酶。他們的發(fā)現(xiàn)解釋了染色體末端是怎樣得到端粒的保護(hù)，而端粒是在端粒酶的作用下形成的。 South China Normal University ? 當(dāng)端粒變短的時候，細(xì)胞就開始老化。相反，如果端粒酶一直保持較高的活力，則端粒的長度就能保持下去，而細(xì)胞衰老的進(jìn)程就會被推遲，這種情形可見于癌細(xì)胞：一類屬于永生的細(xì)胞。相比之下，某些遺傳病的機(jī)制正是因?yàn)槎肆Ｃ赣腥毕荨亩鴮?dǎo)致細(xì)胞受損的緣故。本屆諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎對此予以獎勵，等于宣布人類發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞生長的基本機(jī)理，這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)，將加快人類研究全新的疾病治療方案的步伐。 ? 用一句話說，布萊克本、葛萊德爾和卓斯塔克三位科學(xué)家所取得的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，讓我們得以從新的角度去了解細(xì)胞，進(jìn)一步闡明了產(chǎn)生疾病的機(jī)理，加快了人類研發(fā)新的疾病治療方案的進(jìn)程。 South China Normal University 第一節(jié) 基本概念 ? 生命與非生命物質(zhì)最顯著的區(qū)別在于生命是一個完整的自然的信息處理系統(tǒng) 。 一方面生物信息系統(tǒng)的存在使有機(jī)體得以適應(yīng)其內(nèi)外部環(huán)境的變化 ， 維持個體的生存；另一方面核酸和蛋白質(zhì)信息在不同世代間傳遞維持了種族的延續(xù)。 生命現(xiàn)象是信息在同一或不同時空傳遞的現(xiàn)象 ， 生命的進(jìn)化實(shí)質(zhì)上就是信息系統(tǒng)的進(jìn)化 。 South China Normal University Gene transcription Cell proliferation Cell survival Cell death Cell differentiation Cell function Cell motility Immune responses FUNCTIONS OF CELL COMMUNICATION South China Normal University 一、幾個容易混淆的概念 ? 細(xì)胞信號發(fā)放（ cell signaling）：細(xì)胞釋放信號分子，將信息傳遞給其它細(xì)胞。 ? 細(xì)胞通訊（ cell munication）：細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的過程。 ? 細(xì)胞識別（ cell recognition）：細(xì)胞之間通過細(xì)胞表面的信息分子相互作用，引起細(xì)胞反應(yīng)的現(xiàn)象。 ? 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（ signal transduction）： 指外界信號（如光、電、化學(xué)分子）作用于細(xì)胞表面受體，引起胞內(nèi)信使的濃度變化，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的一系列過程。 South China Normal University 二、細(xì)胞信號分子 ? 種類：短肽、蛋白質(zhì)、氣體分子（ NO、 CO）、氨基酸、核苷酸、脂類、膽固醇衍生物。 ? 特點(diǎn)：①特異性；②高效性；③可被滅活。 ? 脂溶性信號分子 （ 如甾類激素和甲狀腺素 ） 可直接穿膜進(jìn)入靶細(xì)胞 ， 與胞內(nèi)受體結(jié)合形成激素 受體復(fù)合物 ， 調(diào)節(jié)基因表達(dá) 。 South China Normal University ? 水溶性信號分子 （ 如神經(jīng)遞質(zhì) ） 不能穿過靶細(xì)胞膜 ， 只能經(jīng)膜上的信號轉(zhuǎn)換機(jī)制實(shí)現(xiàn)信號傳遞 ， 所以這類信號分子又稱為 第一信使 （ primary messenger） 。 ? 第二信使 （ secondary messenger） 主要有： cAMP、cGMP、 IP DG、 Ca2+。 ? 第二信使的作用：信號轉(zhuǎn)換 、 信號放大 。 South China Normal University 三、受體 （ receptor） ? 能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體 （ 信號分子 ） 的大分子物質(zhì) ， 多為糖蛋白 ， 至少包括兩個功能區(qū)域：配體結(jié)合區(qū)域和產(chǎn)生效應(yīng)的區(qū)域 。 ? 受體的特征： ① 特異性； ② 飽和性； ③ 高度的親和力 。 ? 分為： 細(xì)胞內(nèi)受體 （ intracellular receptor） 、 細(xì)胞表面受體 （ cell surface receptor） 。 South China Normal University ? 細(xì)胞對信號的反應(yīng)不僅取決于其受體的特異性 ，而且與細(xì)胞的固有特征有關(guān) 。 – 有時相同的信號可產(chǎn)生不同的效應(yīng) ， 如 Ach可引起骨骼肌收縮 、 降低心肌收縮頻率 ， 引起唾腺細(xì)胞分泌 。 – 有時不同信號產(chǎn)生相同的效應(yīng) ， 如腎上腺素 、 胰高血糖素 ， 都能促進(jìn)肝糖原降解而升高血糖 。 South China Normal University South China Normal University 四、蛋白激酶 ? 是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶 ， 能將 ATP 的 γ 磷酸基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基酸殘基上 ， 使蛋白質(zhì)磷酸化 。 分為 5類 ， 其中了解較多的是蛋白酪氨酸激酶 、 蛋白絲氨酸 /蘇氨酸激酶 。 ? 作用： – 通過磷酸化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性； – 通過蛋白質(zhì)的逐級磷酸化 ， 使信號逐級放大 ， 引起細(xì)胞反應(yīng) 。 South China Normal University Protein kinases Sou
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