浅析细胞间的信息交流
2013-04-29查林森
查林森
摘 要：讲述了化学通讯、细胞间接触依赖的通讯和细胞间的间隙连接这三种细胞间信息交流的类型，并分别通过举例进行了说明。
关键词：信息交流；内分泌；化学突触；胞间连丝
人教版必修1《分子与细胞》教材第42页“细胞膜——系统的边界”一节中关于细胞间的信息交流，举了这样三个例子（见图1）。
对于图1-a的含义，很多教师都非常熟悉，因为它表示的就是人与高等动物体内激素调节的示意图，但是对于图1-b、图1-c的引入，很多教师不是很理解，甚至认为将这两幅图替换成兴奋在突触间的传递示意图更能体现重点知识的前后联系。而笔者认为，这三幅图则恰好体现了细胞间信息交流的三种方式。
细胞间的信息交流（即细胞通讯）是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。细胞通讯的方式主要有以下三种类型。
一、化学通讯
化学通讯是指细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯，这是多细胞生物体采用的最普遍的通讯方式。细胞分泌化学信号的作用方式可以分为内分泌、旁分泌、自分泌及通过化学突触传递神经信号等四种类型（见图2）。
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图1 细胞间信息交流的方式举例
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1.内分泌
由内分泌细胞分泌信号分子（如激素）到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶细胞，与靶细胞细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞（见图1-a，图2-a）。例如，胰腺组织中胰岛A细胞分泌的胰高血糖素通过血液的传送作用于肝细胞后，促进肝糖原的分解，从而升高血糖浓度；再如下丘脑的某些神经细胞分泌的促甲状腺激素释放激素通过血液的传送作用于垂体细胞后引起垂体细胞分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素再刺激甲状腺分泌甲状腺激素等。
2.旁分泌
体内某些细胞能分泌一种或数种化学介质，如生长因子、一氧化氮等，此类信息物质不进入血液循环，而是通过扩散作用影响其邻近细胞的现象。与旁分泌有关的细胞称为旁分泌细胞，如散布于胃肠粘膜上皮的内分泌细胞、胰岛D细胞、分泌前列腺素的细胞等。旁分泌细胞分泌的激素经组织液弥散至邻近的靶细胞，起局部调节作用，称为局部激素或局部介质（见图2-b）。
3.自分泌
细胞所分泌的活性因子与该细胞表达的相应受体结合，从而调节自身功能的现象。自分泌信号常见于病理条件下，如肿瘤细胞合成和释放生长因子刺激自身，导致肿瘤细胞的增殖失控（见图2-c）。
4.通过化学突触传递神经信号
当神经元细胞在接受环境或其他神经细胞的刺激后，神经信号通过动作电位的形式沿轴突以高达100 m/s的速度传至末梢，刺激突触前膜释放化学信号（如神经递质），快速扩散作用于相距50 nm的突触后膜，引起下一个神经元细胞产生兴奋或抑制（见图2-d）。
此外，某些昆虫通过分泌外激素传递信息也属于通过化学信号进行细胞间通讯，作用于同种生物的其他个体。
二、细胞间接触性依赖的通讯
细胞间接触性依赖的通讯通过与细胞膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞膜上的受体分子相结合，影响其他细胞，因此它与化学通讯方式的最主要区别在于其信号分子是与细胞膜相结合的（见图1-b）。这种通讯方式在胚胎发育过程中对组织内相邻细胞的分化具有重要作用。在胚胎发育过程中，神经系统来源于胚胎上皮细胞层。将发育成神经系统的上皮细胞层，最初相邻细胞之间是彼此相同的，在发育过程中，单个细胞通过独立分化成为神经元，而与其相邻的细胞则受到抑制保持未分化状态。这是因为将分化形成神经元的细胞通过膜结合的抑制信号分子与其相接触的相邻细胞的膜受体结合，能阻止它们也分化成神经元细胞。
又如，哺乳动物受精的过程中，在精子的细胞膜中含有某种蛋白质（信号分子），它能直接与卵子透明带中的一种特异性糖蛋白（受体分子）结合，从而刺激精子产生顶体反应，启动受精的过程。
三、细胞间的间隙连接
细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通，通过交换小分子来实现信息交流。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，完成细胞间的信息交流。
胞间连丝是贯穿细胞壁沟通相邻细胞的细胞质连线，它由相互连接的相邻细胞的细胞膜共同组成的直径为20～40 nm的管状结构构成，中央是由内质网延伸形成的连丝微管（见图1-c，图3）。
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胞间连丝形成了物质从一个细胞进入到另一个细胞的通路，所以在植物细胞的通讯中起非常重要的作用。例如，在分泌旺盛的细胞中，胞间连丝的数目达15个/μm2，而一般细胞中约为1个/μm2。
由此可见，教材若选择激素调节与神经调节作为细胞间信息交流的示例虽然能体现重点知识的前后联系，但由于它们所表示的都是细胞间信息交流的同一种类型，所以也就失去了生物教材所具有的严谨性与科学性。
参考文献：
[1]翟中和，王喜忠，丁明孝，等.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社，2000：93-94，124-125.
[2]王慧，朱士军.细胞表面的信息天线：糖蛋白[J].中学生物学，2011，27（3）：3-4.
（作者单位 江苏省新沂市王楼中学）
