细胞间识别

细胞间识别是指细胞通过其表面的分子与其他分子选择性结合的过程。这些表面分子主要包括蛋白质和糖蛋白，而其他分子可能是细胞的分泌产物或细胞表面的分子。这种现象在植物和动物细胞中普遍存在，对于生物的生长、发育、代谢和神经传递等生命活动具有重要意义。

分类

植物细胞间识别

植物细胞间识别涉及到不同物种细胞间的相互作用，例如根瘤菌和豆科根细胞，以及同一物种细胞间的相互作用，如花粉粒和柱头。这种识别依赖于细胞表面的多糖、糖蛋白和糖脂等分子的独特序列。凝血素被认为是在植物细胞间识别过程中发挥关键作用的一种分子。例如，甘蓝科识别系统中，柱头表面的大型糖蛋白和花粉粒表面的植物凝集素参与了花粉粒和柱头之间的相互识别，促进了花粉粒的吸水、伸展和受精卵。然而，只有在表达不同S基因复合体等位基因的植物中，花粉粒才会触发这一系列反应，体现了识别的专一性。

动物细胞间识别

动物细胞间识别更加复杂，因为每个细胞都有自己独特的受体蛋白，使得细胞能够识别相应的信号分子并作出反应。这些信号分子的种类多样，包括寡肽-1、蛋白质、糖蛋白、甾体、脂肪酸衍生物等。具有识别特定信号分子能力的细胞被称为靶细胞。激素识别属于此类别，激素通过血液循环影响全身的靶细胞，协调各种生理活动。激素可以通过血流影响分布在全身各个部位的靶细胞，以协调各种生理活动。许多激素是蛋白质，也有一些是甾体。甾体激素不溶于水，但可与专一的载体蛋白结合而成为可溶性的；一旦从载体释放，它们就通过靶细胞的细胞膜，和细胞质中专一的甾体激素受体蛋白结合，然后到细胞核中进一步起作用。每一甾体激素只识别一个受体蛋白，但是，同一受体蛋白在不同的靶细胞中可调控不同的基因，也就是说，受体是相同的，被激活的基因却不相同。因此，同一激素和相同的受体蛋白结合，在不同细胞中所引起的效应也就不同。

复杂性

细胞间识别的复杂性在神经系统中尤为显著。神经细胞和靶细胞形成了独特的连接——化学突触。通常情况下，电信号携带信号沿神经突起传递，到达突触时，神经突起末端释放一种神经递质，电信号转化为化学信号。这里化学传递的本质也是递质和受体的相互作用。神经递质可以是乙酰胆碱、去甲盐酸肾上腺素、多巴胺和其他生物胺，也可以是氨基酸，如谷氨酸、天门冬氨酸、γ-氨基丁酸和甘氨酸。突触受体蛋白位于细胞膜上，高度疏水，并和膜的脂类紧密相连，并已从电鳐（Torpedo）的电板、骨骼肌、脑、平滑肌和甲壳亚门的心肌中分离出这种受体蛋白。它们或是胆碱能的、或是肾上腺素能的、或和氨基酸如谷氨酸有关。电板的胆碱能的受体的分子量约为270000，由几个亚单位组成。在胚胎发育中，识别的现象也起重要作用。已经从海胆精子的头部（顶体）分离出结合蛋白，这种分子只和同种卵的质膜结合；另一方面，也发现卵子质膜中含有物种专一的糖蛋白，它和结合蛋白在粘着中相互作用。哺乳类中则是精子质膜中含有一种物质，可以和卵子透明带中的专一糖蛋白直接结合以达到受精卵。视网膜和顶盖神经原之间的识别具有严密的区域性。从视网膜背部长出的轴索必然到达对侧顶盖的腹部，而从腹部长出的必然到达对侧顶盖的背部。在实验条件下，如果将视网膜切成背腹两半，分别将细胞分散，用同位素标记背部细胞，然后再与腹部细胞混和；顶盖也切成背腹两半，分别与视网膜细胞一起培养，观察同位素标记细胞分别聚集在顶盖背腹两部分数量。结果发现视网膜背部的细胞大多聚集在顶盖的腹部，而腹部的细胞大多集中在顶盖的背部。这说明视网膜细胞与顶盖相当部位的细胞之间存在着相互识别的能力。动物中另一种细胞识别的形式是相同细胞间的相互粘着。由于在整体中观察研究细胞间的相互粘着比较困难，常用的方法是使某一组织分散为单个细胞，再观察它们的重新聚合。用这种分散聚合的方法，在海绵和胚胎组织都分别取得了有意义的结果。

信号分子

生物细胞接收的信号既可以是物理信号（光、热、电流），也可以是化学信号。在有机体间和细胞间的通讯中，最常见的信号是化学信号。这些信号分子包括短肽、蛋白质、气体分子（如NO、CO）、氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等。它们的特点包括特异性、高效性和可被灭活。从产生和作用方式来看，信号分子可分为内分泌激素、神经递质、局部化学介导因子和气体分子等四类。从溶解性来看，信号分子可分为脂溶性和水溶性两类。脂溶性信号分子可以直接穿透靶细胞膜，而水溶性信号分子则需要与膜受体结合并通过信号转换机制来引起细胞的应答反应。

受体

受体是一种能够识别和选择性结合特定配体（信号分子）的大分子物质，通常为糖蛋白。受体包含与配体结合的功能区和产生效应的功能区。受体与配体的结合会导致构象改变并激活相关过程，最终表现生物学效应。受体与配体的结合具有特异性、饱和性和高度亲和力等特点。根据靶细胞上受体的存在位置，受体可分为细胞内受体和细胞表面受体。细胞内受体介导亲脂性信号分子的信息传递，而细胞表面受体介导亲水性信号分子的信息传递。细胞表面受体包括离子通道型受体、G蛋白耦联型受体和酶耦联型受体。每种细胞都有其独特的受体和信号转导系统，细胞对信号的反应不仅取决于受体的特异性，还与其固有特征有关。细胞在持续受到信号分子刺激时，会通过多种途径使受体钝化，产生适应性，包括受体失活、受体隐蔽和受体下行调节。

蛋白激酶

蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将ATP的γ磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。蛋白激酶在信号转导中主要通过磷酸化调节蛋白质的活性和通过蛋白质的逐级磷酸化实现信号的逐级放大。

作用

在粘菌中，信号分子的作用是真核生物细胞识别中了解得最清楚的例子。在食物充足时，它们是单细胞的变形体，独立生活并以有丝分裂的方式增殖。食物短缺时，分裂停止，变形体会聚集形成一个多细胞的蛞蝓体，表现出一些单细胞变形体不具备的行为，如趋光移行。在移动过程中，细胞开始分化形成子实体。蛞蝓体前端的细胞形成柄部，后面的分化为孢子，最后端形成足板。子实体的各部分，除孢子外，终将死亡。当条件好转时，孢子萌发并产生单细胞变形体，开始一个新的生命周期。变形体聚集的原因在于饥饿状态下，变形体开始合成并分泌环磷酸腺苷（cAMP）。cAMP与其他饥饿的变形体表面的专一受体结合，诱导变形体聚集。

参考资料

细胞识别.喜马拉雅.2024-10-27

第六节 细胞膜与细胞识别.豆丁网.2024-10-27

细胞识别(cell recognition).丁香实验.2024-10-27