细胞是怎样接受讯息的？讯号传递的步骤！
信息分类：生命科学资讯 作者:YIYI发布
讯号传递的三步骤，接受，细胞内讯息传递，反应。我们从第一步骤开始仔细看。
一个细胞接受讯息可以分成两种情况。一种是在细胞膜上经由受体（Receptor）与配体（Ligand）结合后，将讯息传递到细胞内。另一种情况是，当讯息分子是一些较小的非极性分子时，这些分子可以藉由扩散作用穿过细胞膜，而与细胞质中特定的蛋白质结合，再将讯息传递到细胞核中。比如如雄性荷尔蒙Testosteron便是藉由者种方式传递讯息给目标细胞。
在细胞膜上的受体可以分为三大类：G Protein-coupled Receptors，Receptor Tyrosine Kinases，Ion Channel Receptors。
G Protein-coupled Receptors是一群在细胞膜上的蛋白质，这些蛋白质在膜的外侧具有一个特殊的可以与特定配体结合的位置（Ligand binding site），并且以七个alpha螺旋的二级结构穿过细胞膜；蛋白质的内侧（面向细胞质的那一面）具有一个特殊的区域会与G Protein产生交互作用（Interaction）。这些蛋白质受体在与配体结合后，会活化细胞膜上的G Protein。G Protein与GDP结合使其处在不活化的状态下；一但膜上的蛋白质受体与配体结合，受体的立体结构改变会使与其作用的G Protein将其上的GDP置换为GTP；被活化后的G Protein或继续活化其下游的酵素，而将讯息传达到细胞内部。至于G Protein本身会将GTP再水解为GDP，如此，G Protein会回到不活化的状态。
简而言之，G Protein-coupled Receptors是藉由活化G Protein来达成讯号传递的目的。
RTK（Receptor Tyrosine Kinases）是一群具有酵素活性位在膜上的蛋白质受器。RTK在未与配体结合的时候处于未活化的状态。一但它们与配体结合，会两两成对聚合（Dimerization）而具有酵素活性，将蛋白质受气上的Tyrosine磷酸化（Phosphorylation）- 亦即将ATP分子上的磷酸根转移到蛋白质受器上的Tyrosine。磷酸化之后的蛋白质受器完全活化，细胞质内特定的蛋白质会与受器上磷酸化的Tyrosine结合而被活化。这些蛋白质会更进一步的将讯号传递给其他的蛋白质。
Ion Channel Receptors则是一些会与特定配体结合的离子闸道。当特定的配体与闸道结合后，离子闸道便会打开或关上，让特定的离子进出或者防止特定离子进出。这些会与配体结合而受到调控的离子闸道在神经系统中是非常重要的。比方神经突触的末端释放了神经传导物（Neurotransmitter）会与相连神经细胞的离子通到受器蛋白结合，促使离子经由通道流进（流出）而造成膜电位的改变。
讯号在细胞膜上由接受器接受了以后便开始往下游传递讯息。这种讯息的传递方式有两大类，一种是藉由蛋白质的磷酸化/去磷酸化的方式，利用蛋白质接力活化的方式传递讯息。另一种是藉由二级讯息传递者（Second Messengers）将讯号传递给下游分子。
再以果蝇的複眼发育为例来说明蛋白质的磷酸化/去磷酸化讯号传递；R8感光细胞分化之后会分泌出Spitz蛋白质，Spitz作为配体会与周遭细胞的EGFR（Epithelial Growth Factor Receptor）受器结合。EGFR的讯号传递刺激R2/R5感光细胞分化。R8同时也会制造出Boss蛋白质，这也是一个配体，他会与Sevenless（Sev）受器结合，Sev被活化之后他会传递讯息给该细胞使其分化为R7感光细胞。不管是EGFR或是Sev的下游都是透过Ras - Raf - Mek -Mrk 这些蛋白质来传递讯息的。Ras被磷酸化之后再活化（磷酸化）Raf，而Raf则再磷酸化下游的蛋白质。被磷酸化的蛋白质之后会再被去磷酸化（需要Phosphatase作用）使其失去活性，而不至于过度传递讯号。
除了蛋白质外，二级讯息传递者也是细胞中常用来进行讯息传递的小分子。这些分子由于体积小，同时也易溶于水，在细胞中能够很容易的扩散，因此能够把讯息迅速的传递到细胞内。在细胞中有两种重要的二级讯息传递者：cAMP和Ca2+。
以肾上腺激素（Epinephrine）为例说明cAMP的讯号传递。肾上腺激素与肝细胞表面的G protein coupled receptor结合后，会活化G protein。而被活化后的G Protein会进一步活化一个细胞膜上的酵素 - Adenylyl cyclase，这个酵素的受质是ATP，它使ATP脱去两个磷酸根形成cAMP（cyclic AMP），cAMP会更进一步活化细胞中的Protein Kinase A，而Protein Kinase A则在对其受质磷酸化。当受器与配体（肾上腺激素）分离之后， cAMP则很快被另外一个酵素 Phosphodiesterase 转化为AMP。
Ca2+在细胞质中一般都维持在低浓度，细胞会靠着钙离子帮浦主动的将Ca2+一到细胞外或是ER内以及粒腺体内的空腔。细胞质中Ca2+浓度的升高会引起细胞内的化学反应。因此，Ca2+在细胞中被用来当作一种二级讯息传递者。
细胞中Ca2+浓度的改变，经常是经由特定的讯号引起ER释放其储存的钙离子。这些讯号的传递包含了其他的二级讯号传递分子：Inositol triphosphate（IP3）和Diaclglycerol（DAG）。
被活化的G Protein除了能够活化Adenylyl cyclase外，某些会活化其他细胞膜上的酵素 - Phospholipase C，这个酵素针对细胞膜上的磷脂PIP2作用，PIP2被这个酵素切割成DAG和IP3两个分子。IP3会扩散到细胞中而与ER上的IP3-gated calcium channel而使钙离子由ER中扩散到细胞质内，造成细胞质内钙离子浓度的升高而引起后续的反应。
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