信号来源和信号途径: 信号可以是长距离传递的激素,或者是仅影响附近细胞的局部介质。信号传递通常通过细胞表面的受体蛋白开始,这些受体通过与信号分子结合,激活一系列细胞内信号通路。 效应蛋白: 这些信号最终会影响效应蛋白,如转录调控因子、离子通道、代谢酶或细胞骨架蛋白,导致细胞行为的改变。
细胞信号分子的作用范围
接触依赖型信号传导: 需要细胞直接接触,通常在发育和免疫反应中起重要作用。 旁分泌信号: 信号分子在细胞间通过局部扩散传递,作用于邻近细胞。癌细胞经常通过自分泌信号促进自身的存活和增殖。 突触信号: 神经元通过突触将信号传递到远处的目标细胞,这种方式速度快且选择性强。 内分泌信号: 内分泌细胞分泌激素进入血液,激素可以作用于全身各处的目标细胞。
信号传导的特异性和多样性
主要的细胞表面受体类型
离子通道偶联受体: 主要在神经细胞和肌肉细胞中发挥作用,通过调节离子通道的开关来改变膜电位。 G蛋白偶联受体(GPCRs): 通过激活G蛋白间接调节靶蛋白的活性,涉及的信号传导机制多样且复杂。 酶偶联受体: 这些受体要么本身具有酶活性,要么与具有酶活性的蛋白质直接结合,从而启动信号传导。
细胞内信号传导的分子开关机制
磷酸化和去磷酸化: 由蛋白激酶添加磷酸基团激活蛋白质,蛋白磷酸酶则移除磷酸基团使蛋白质失活。 GTP结合: GTP结合蛋白通过GTP/GDP交换调节开关状态。
信号传导的精确性和噪声过滤
正反馈与负反馈调节
正反馈: 可以放大信号响应,甚至将一个暂时的信号转变为长期的或不可逆的响应,这常用于细胞状态的二元选择(如决定某细胞是否进入特定分化途径)。 负反馈: 则抑制信号响应,帮助细胞适应信号的变化并维持稳态,甚至在长时间延迟下产生振荡响应。
信号适应和去敏化
复杂的信号传导网络
信号传导系统往往不是简单的线性路径,而是一个多方向的信息流动网络,其中的定量关系和相互作用使得系统行为变得复杂多样。