当前课程知识点：现代生物学导论 > 第三讲 细胞的基本知识 > 3.3 细胞间交流 > 3.3 细胞间交流
在这一小节中我们来讨论细胞通讯
我们前面介绍了细胞是生物体的基本功能单位
可以代谢、繁殖和进行应激反应
比如说在这个图上，斑马看到了豹子，准备逃跑
那么在这一系列的过程中，细胞之间是如何相互沟通并且传递信息的呢
在讨论细胞沟通之前，我们先说说我们平时是怎么沟通的
我们日常进行沟通的方式有很多
比如发邮件，微信，打电话等等
我们通常有不同的目的时候会选择不同的沟通方式
细胞之间的沟通也是如此
首先细胞之间沟通也是需要不同的方式
其次，在沟通时传递不同的信号
这些信号可以是光，可以是触觉，但大部分是化学信号
细胞间交流是通过细胞信号传送实现的
细胞之间的沟通我们简称为细胞通讯
细胞通讯有以下几种方式：直接接触，近距离信号传递
和远距离信号传递
细胞间的信号传递可以通过细胞直接接触来实现
可以通过细胞间连接或者植物细胞的胞间连丝进行
那么或者也可以通过细胞表面分子之间的相互作用实现信号传导
比如我们以后会谈到的免疫系统中的抗原呈递细胞
如何通知其他免疫细胞有外来致病菌入侵
细胞间的信号传递有时候是通过细胞间短距离的传递信号来实现的
包括旁分泌信号传递和突触信号传递
旁分泌信号传递是细胞分泌出信号分子
信号分子以扩散的形式传递给临近的细胞
生长因子的信号传递是通过这种方式进行的
另外一种更加有针对性的近距离信号传递叫做突触信号传递
动物的神经系统经常使用这种方式
一个神经细胞的电信号引发神经递质的分泌
神经递质可以像化学信号那样作用，扩散过突触
到达另一个神经细胞的表面，和相应的受体结合
细胞之间的信号传导还有一种方式是远距离的
即内分泌信号传递
激素从细胞中分泌出来后，进入到血液中
随着血液循环到达目标细胞
那么细胞信号到底是怎么传递的呢
细胞信号传递主要有3个步骤：接受信号，信号传导和应答反应
接受信号指的是目的细胞找到细胞外的信号分子
信号分子和细胞表面受体结合后，导致受体发生结构变化
打个比方，北京广播电台每晚8点准时播出节目
发出的电波信号面向的是全北京市
但是否北京的每个市民都会接收到这个节目信号呢
答案是否定的
只有那些把收音机调频到正确的频率的人才会接收到节目信号
细胞在接受信号也是同样的
只有和信号分子相匹配的受体才能接收信号
比如雄性激素睾酮分泌出来
只有部分细胞才会接收到这个信号
细胞表面受体和信号分子在构型上是互补的
它们结合以后会导致受体分子构型变化
除了细胞表面
还有一些信号分子的受体在细胞内
这就需要信号分子首先被运送到细胞内
然后和受体结合
第二个步骤是信号传导
当信号分子和受体结合
受体发生构型变化后
会引发细胞内一系列生物化学反应
在这一过程中，把这个信息进行传递
或者是细胞把一种信息转换成另外一种细胞可读的信息并能够做出反应
这些分子间的相互作用，我们称为信号传导通路
细胞信号传导有两种类型
一种是通过改变蛋白质构型实现的
另一种是通过磷酸化级联反应实现的，蛋白激酶起了主要作用
当信号到达细胞表面和受体结合后，改变受体的构型
比如G蛋白受体。然后实现信号的转换
这是通过第二信使来实现的，比如cAMP，环磷酸腺苷
最后信号到达目的地
下面，我们以肾上腺素作用在肝脏细胞的原理来说明
肾上腺素作为信号和细胞表面蛋白，即G蛋白受体结合
G蛋白受体是膜间隙蛋白，一端在细胞内，另外一端在细胞外
结合后，G蛋白的构型发生了改变，释放其中的alpha亚基
alpha亚基将和另一种蛋白腺苷酸环化酶结合
激活了腺苷酸环化酶
这种环化酶将把ATP转化为cAMP，也就是第二信使
然后，cAMP在细胞内传播，结合蛋白激酶中的调控区域
释放酶的催化区域
催化区域经过一系列磷酸化
即加上磷酸基团，被激活后和磷酸酶结合
然后磷酸酶帮助把糖原进行分解
第三个步骤是应答反应
即细胞内的生理变化或对转录的调控
举个例子，当生长因子这个细胞外信号传递过来
会导致细胞内部特定的基因开始转录
合成相应的蛋白质
细胞中有一种常见的生理过程就是受多个信号传导通路来实现的
这个生理过程就是细胞程序性死亡
我们都看过莎翁的《哈姆雷特》，里面有一个非常著名的问题
“生存还是死亡？”
细胞中负责调控程序性死亡的信号传导通路似乎提出
和回答了这个经典问题
当细胞被病毒感染，被损坏，或者在发育过程中完成了它的使命
经常会进入细胞程序性死亡
细胞程序性死亡是一种多细胞生物中的细胞
按照预定的程序集体自杀的行为
它包括细胞凋亡和自噬两类
我们在这里主要讨论细胞凋亡
细胞凋亡叫做Apoptosis，源自希腊语，是凋落的意思
细胞凋亡是细胞主动实施的，一般由生理或病理性因素引起
在细胞凋亡过程中， DNA被降解成小片段
细胞器和其他细胞质中的物质也被降解
细胞缩小，然后被包裹在囊泡中
这些囊泡再被清道夫细胞所吞噬
这一过程保护了受损细胞的临近细胞
因为细胞受损过程中，会释放出一些分解酶
细胞凋亡也是是动物发育过程中的必经之路
比如我们指尖蹼的消失
眼睛中玻璃体和晶状体的细胞的死亡，是眼睛对光通透重要的一步
在成熟的个体中，细胞凋亡也是必不可少的
比如细胞数目和组织大小的控制
免疫系统对丧失功能的或是有潜在危险的细胞进行清除等等
在人和其他哺乳动物中，有多条信号传导通路负责控制细胞凋亡
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
