生物化學(xué)與分子生物學(xué):第一節(jié)　細(xì)胞通訊方式

單細(xì)胞生物僅與環(huán)境交換信息，高等生物則根據(jù)自然需求進(jìn)化出一套精細(xì)的調(diào)控通訊系統(tǒng)，以保持所有細(xì)胞行為的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。細(xì)胞間主要以如下三種方式進(jìn)行聯(lián)絡(luò)(圖21-1)。

圖21-1　三種細(xì)胞通訊m.bhskgw.cn/zhuyuan/的基本方式

(一)細(xì)胞間隙連接

細(xì)胞間隙連接(Gap Junction)是一種細(xì)胞間的直接通訊方式。兩個(gè)相鄰的細(xì)胞間存在著一種特殊的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)－連接子(Connexon)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖21-2和圖21-3。連接子兩端分別嵌入兩個(gè)相鄰的細(xì)胞，形成一個(gè)親水性孔道。這種孔道允許兩個(gè)細(xì)胞間自由交換分子量為1500道爾頓以下的水溶性分子。這種直接交換的意義在于，相鄰的細(xì)胞可以共享小分子物質(zhì)，因此可以快速和可逆地促進(jìn)相鄰細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的協(xié)同反應(yīng)。

連接子為一個(gè)多基因家庭，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)12個(gè)成員。在腫瘤生長(zhǎng)和創(chuàng)傷愈合等過(guò)程中都觀察到某些類(lèi)型連接子表達(dá)的變化。因此，連接子可能對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、定位及細(xì)胞形態(tài)的維持具有重要意義。

(二)膜表面分子接觸通訊

每個(gè)細(xì)胞都有眾多的分子分布于膜的外表面。這些分子或?yàn)榈鞍踪|(zhì)，或?yàn)樘堑鞍住＿@些表面分子作為細(xì)胞的觸角，可以與相鄰細(xì)胞的膜表面分子特異性地相互識(shí)別和相互作用，以達(dá)到功能上的相互協(xié)調(diào)。這種細(xì)胞通訊方式稱(chēng)為膜表面分子接觸通訊(Contact signaling by plasma�瞞embrane�瞓ound molecules)。膜表面分子接觸通訊也屬于細(xì)胞間的直接通訊，最為典型的例子是T淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞的相互作用(圖21－4)。

圖21-2　間隙連接功能示意圖，熒光標(biāo)記的不同大小的分子注入細(xì)胞后，依靠間隙連接進(jìn)入另外一個(gè)細(xì)胞，圖中數(shù)字表示分子量。	圖21-3　間隙連接結(jié)構(gòu)示意圖

圖21-4　膜表面分子接觸通訊舉例

圖21-5　化學(xué)信號(hào)的三種形式

(三)化學(xué)通訊

細(xì)胞可以分泌一些化學(xué)物質(zhì)－蛋白質(zhì)或小分子有機(jī)化合物至細(xì)胞外，這些化學(xué)物質(zhì)作為化學(xué)信號(hào)(chemical signaling)作用于其它的細(xì)胞(靶細(xì)胞)，調(diào)節(jié)其功能，這種通訊方式稱(chēng)為化學(xué)通訊�；瘜W(xué)通訊是間接的細(xì)胞通訊，即細(xì)胞間的相互聯(lián)系不再需要它們之間的直接接觸，而是以化學(xué)信號(hào)為介質(zhì)來(lái)介導(dǎo)的。根據(jù)化學(xué)信號(hào)分子可以作用的距離范圍，將其分為三類(lèi)(圖21－5)。

1.內(nèi)分泌(endocrine)系統(tǒng)�ヒ约に貫橹�，它們是由內(nèi)分泌器官分泌的化學(xué)信號(hào)，并隨血流作用于全身靶器官。

圖21-6　水溶性和脂溶性化學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)

2.旁分泌(paracrine)系統(tǒng)�ヒ约�(xì)胞因子為主，它們主要作用于局部的細(xì)胞，作用距離以毫米計(jì)算。

3.自分泌(autocrine)系統(tǒng)�ド窠�(jīng)介質(zhì)為主，其作用局限于突觸內(nèi)，作用距離在100nm以?xún)?nèi)。

化學(xué)信號(hào)還可以根據(jù)其溶解性分為脂溶性化學(xué)信號(hào)和水溶性化學(xué)信m.bhskgw.cn/zhicheng/號(hào)兩大類(lèi)。所有的化學(xué)號(hào)都必須通過(guò)與受體結(jié)合方可發(fā)揮作用，水溶性化學(xué)信號(hào)不能進(jìn)入細(xì)胞，其受體位于細(xì)胞外表面。脂溶性化學(xué)信號(hào)可以通過(guò)膜脂雙層結(jié)��構(gòu)進(jìn)入胞內(nèi)，其受體位于胞漿或胞核內(nèi)(圖21－6)。下面分別介紹這兩種受體轉(zhuǎn)導(dǎo)生物信號(hào)的特點(diǎn)。