结构推理 信号转导中第二信使指的是什么?试举两个例子说明第二信使在细胞内的主要作用。
【正确答案】第二信使是指受体被激活后在细胞内产生的介导信号转导通路的活性物质。如cAMP、cGMP、二酰甘油(DG)、三磷酸肌醇(IP3)等均为第二信使。第二信使至少有两个基本特性:(1)是第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现、仅在细胞内部起作用的信号分子;(2)能启动或调节细胞内稍晚出现的反应信号应答。
   例子一:cAMP活化糖原磷酸化。
   磷酸化酶是催化糖原分解的一种酶,它有两种互相转变的形式:即无活性的磷酸化酶b和有活性的磷酸化酶a,蛋白激酶A可以催化其磷酸化。蛋白激酶A为别构酶,由两个调节亚基(R2)和两个催化亚基(C2)组成四聚体(C2R2),此四聚体无活性。而蛋白激酶A又受到cAMP的活化。当cAMP与调节亚基(每分子调节亚基上有两个cAMP结合位点)结合,调节亚基与催化亚基脱落,蛋白激酶A被激活,蛋白激酶A被激活后,它能把ATP分子上的末端磷酸基团加到磷酸化酶b上,使无活性的磷酸化酶b转变为有活性的磷酸化酶a,再由被激活的磷酸化酶a促进糖原的降解。
   例子二:C激酶与IP3和DAG。
   磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸的两个酶解产物:肌醇-1,4,5-三磷酸(IP3)和二酰基甘油(DAG)。膜受体与其相应的第一信使分子结合后,激活膜上的Gq蛋白(一种G蛋白),然后由Gq蛋白激活磷酸脂酶CB,将膜上的脂酰肌醇-4,5-二磷(PIP)分解为两个细胞内的第二信使:DAG和IP3。IP3动员细胞内钙库释放Ca2+到细胞质中与钙调蛋白结合,随后参与一系列的反应;而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C(PKC),然后通过蛋白激酶C引起级联反应,进行细胞的应答。
【答案解析】[考点]第二信使及其在细胞内的主要作用。第二信使在信号的传递放大过程中起着至关重要的作用,它包括了一些小分子或离子,如cAMP、cGMP、二酰甘油(DG)、三磷酸肌醇(IP3)等,它们是信号得以正常地逐级下传所不可或缺的。第二信使胞内浓度的升高导致酶蛋白或非酶类蛋白活性的改变,继而调节葡萄糖的摄取和利用、脂质的储存和动员、细胞产物的分泌等生理现象,还能通过对特定基因转录活性的调节,参与细胞增殖、分化、凋亡的调控,从而发挥广泛的生物学效应。