活性氧和细胞信号传导.docx

细胞生物学作业活性氧和细胞信号传导通过对课本上和课下阅读的一些文献和资料，我知道了生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生物信息系统的存在使有机体得以适应其内外部环境的变化，维持个体的生存；另一方面信息物质如核酸和蛋白质信息在不同世代间传递维持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命的进化实质上就是信息系统的进化。单细胞生物通过反馈调节，适应环境的变化。多细胞生物则是由各种细胞组成的细胞社会，除了反馈调节外，更有赖于细胞间的通讯与信号传导，以协调不同细胞的行为。人体细胞之间的信息传递可通过相邻细胞的直接接触来实现，但更重要的则是通过细胞分泌各种化学物质来调节自身和其他细胞的代谢和功能。这些具有调节细胞生命活动的化学物质称为信息物质。细胞间的信息传递是跨膜的信号转导。信号转导包括以下步骤：特定的细胞释放信息物质f信息物质经扩散或血循环到达靶细胞f与靶细胞的受体特异性结合一受体对信号进行转换并启动靶细胞内信使系统一靶细胞产生生物学效应。人体的信息物质和受体种类繁多，细胞内的信息传递形成一个网络系统，故细胞的信息传递是一个十分繁琐的过程。而在这个繁琐的过程中，活性氧是指一类由氧形成的，化学性质较基态氧活泼的含氧代谢物质，是含氧且有高度化学活性的几种分子的总称主要包括超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢、单线态氧以及脂质过氧化物的中间产物烷氧自由基、烷过氧自由基等，这些不成对的电子使活性氧具有不稳定性和高反应性。活性氧在原核生物中的信号转导机制比较简单，通过氧化还原修饰接受其信号的转录因子而实现。活性氧在真核生物中的信号转导机制比较复杂，有实验证据显示，活性氧通过对其靶分子活性中心的筑基或血红素铁的氧化还原修饰或硝化修饰转导信号。例如，一氧化氮通过与鸟昔酸环化酶、过氧化氢酶、环氧化酶、细胞色素P450等重要分子活性中心的血红素铁发生复合反应，形成亚硝酰复合物，从而激活或抑制上述分子的生物学活性，影响与上述分子相关的细胞学效应。活性氧的信号转导途径具有细胞种类和刺激因子特异性，活性氧的信号转导通过下列途径实现：1：环鸟甘酸相关信号转导途径环鸟昔酸是一种重要的细胞使，一氧化氮的多种生理途径功能通过该信号传递途径实现。一氧化氮通过与可溶性鸟背环化酶血红素辅基上的铁形成亚硝酰复合物，激活该酶，使细胞内CGMP水平上升，从而激发一系列级联信号转导反应。过氧化氢也可通过激活SGC转导信号，但是其激活机理与一氧化氮不同，是过氧化氢在过氧化氢酶作用下分解时由过氧化氢和过氧化氢酶共同激活。超氧阴离子也可影响该信号转导途径，它抑制可溶性鸟甘酸环化酶。2：蛋白酪氨酸激酶相关信号转导途径与受体偶联的膜结合蛋白酪氨酸激酶相关的信号转导过程在细胞增殖调控等生命活动中有重要作用。上皮生长因子与上皮生长因子受体结合诱导的过氧化氢激活与该受体偶联的蛋白酪疑酸激酶；人淋巴细胞激活过程中产生的过氧化氢通过激活酪氨酸激酶转导信号。3：Ca2+相关信号转导途径细胞内游离Ca2+浓度的变化与细胞的多种生物学效应密切相关。细胞质内Ca2+浓度取决于细胞膜上的Ca2+泵、Ca2+通道活性或开放程度、内质网等细胞器膜上Ca2+运转系统的激活程度和细胞质内Ca2+结合蛋白活性。活性氧对上述调节因素都表现一定的调控作用。4：蛋白激酶细胞相关信号转导途径细胞内蛋白激酶细胞的激活会引发一系列蛋白磷酸化相关的级联信号转导过程。活性氧的某些信号转导过程通过激活蛋白激酶细胞实现。5：5转录因子NF*B、AP-I相关信号转导途径有活性的转录因子NFB为由p50和p65两个亚基组成的异二聚体。未激活的NF-KB在异二聚体上还结合着抑制亚基KB,在激活信号的作用下，无活性的NFwB释放抑制亚基，转变为有活性的异二聚体。有大量证据显示，过氧化氢、超氧阴离子通过激活NF*B转导信号；一氧化氮可通过稳定NF-KB抑制亚基抑制NF-KB的激活。转录因子AP；是由原癌基因cJun和cfos表达产物组成的异二聚体。许多活性氧相关的信号转导通过激活AP-I完成。一方面活性氧相关的信号转导过程常激活c-fos和c-jun表达；另一方面活性氧信号转导过程常发生cJun氨基末端激酶活性的激活。活性氧诱导大鼠肺上皮细胞c-fos和c-junmRNA水平上升、AP-I含量增多、AP-I活性增强；血管紧张肽Il受体激活产生的活性氧激活。近年来的研究和资料表明由活性氧和抗氧化剂调控的细胞氧化还原状态在细胞信号转导和基因表达调控中的作用已经成为科学家们研究的热点，也必将是我们今后学习的重点之一。