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生物信号分子的特点

已有 12210 次阅读 2014-7-4 20:33 |个人分类:研究生培养|系统分类:观点评述

今天听一个教授的报告过程中,突然想到一个问题,生物信号分子具有一个共同特点,就是这种分子往往浓度比较小,但是细胞具有快速调节这种分子相对浓度的能力。

一般认为,信号分子是指生物体内的某些化学分子,既非营养物,又非能源物质和结构物质,而且也不是酶,它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息,如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子,它们的惟一功能是同细胞受体结合,传递细胞信息。一般认为,信号分子具有特异性、高效性和可被灭活的特点。但是我觉得,从进化角度看,细胞和机体选择信号分子之所以为信号,具备低浓度高储备是最理想的方式。信号分子作为信息传递的载体,也许非生物信号也具有类似的特征,甚至连人类的通讯都会必然选择类似的方式。

例如细胞内AMP属于饥饿信号,但细胞能量相对缺乏时,ATP相对降低,转化为AMP,后者启动AMPK,引起能量代谢加强的效应。这里ATPAMP的比例,大约为1000倍,只要ATP减少很少,AMP的浓度就会大幅度增加,因此细胞对ATP可能不会产生明显反应,因为变化不明显,而AMP浓度的变化会十分剧烈,细胞选择AMP作为能量代谢状态的效应分子,就成为必然选择。但是细胞内ATP浓度很高,一旦释放到细胞外,就可以作为信号分子作用于细胞外的ATP受体上,变成理想的信号分子。NADHNAD的比例也非常高,所以NAD的信号非常强烈,而前者相对比较弱。

再如细胞内游离钙离子,正常情况下浓度非常低,一旦在某种情况下浓度升高,升高的来源可以来自细胞外液,也可以来自细胞内钙离子库,总之能够快速动员,产生效应。其他的信号分子也存在这种特征。当然具体的调节方式可以多种多样,可以在酶催化下进行快速的磷酸化或脱磷酸化。

还如神经递质的释放,炎症因子的释放,都具有一种特征,这些物质在细胞内大量储存或可以快速产生,释放到细胞外发挥信号调节作用。激素的释放属于长距离效应,也体现出类似的特征。这些作用方式都类似于细胞内信号分子的情况。



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