信號(hào)分子是指生物體內(nèi)的某些化學(xué)分子，它們既不是營(yíng)養(yǎng)物，又非能源物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)，也不是酶，而是用來(lái)在細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的物質(zhì)，它們唯一的功能是與細(xì)胞受體，如激素、局部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等結(jié)合并傳遞信息。信號(hào)分子根據(jù)溶解性通常可分為親脂性和親水性的兩類(lèi)。
類(lèi)型
人體中有幾百種不同的信號(hào)分子，按照其分泌腺體或細(xì)胞種類(lèi)，運(yùn)載體以及作用的靶細(xì)胞位置。
“第一信使”和“第二信使”一般將細(xì)胞外信號(hào)分子稱(chēng)為“第一信使”，激素、神經(jīng)遞質(zhì)等是由細(xì)胞合成和釋放的，通過(guò)擴(kuò)散或體液運(yùn)送，是人體信息傳遞的“第一信使”。“第一信使”與受體作用后在細(xì)胞內(nèi)最早產(chǎn)生的信號(hào)物質(zhì)稱(chēng)為“第二信使”。目前公認(rèn)的“第二信使”有cAMP、cGMP、肌醇三磷酸(IP3)、等，功能是啟動(dòng)和協(xié)助細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的逐級(jí)放大。
親水性和親脂性信號(hào)分子
根據(jù)信號(hào)分子的溶解性可分為親水性和親脂性?xún)深?lèi)。親水性信號(hào)分子的主要代表是神經(jīng)遞質(zhì)、含氮類(lèi)激素(除甲狀腺素)、局部介質(zhì)等，它們不能穿過(guò)靶細(xì)胞膜，只能通過(guò)與細(xì)胞表面受體結(jié)合，再經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生“第二信使”(如cAMP)或激活膜受體的激酶活性(如蛋白激酶)，跨膜傳遞信息，以啟動(dòng)一系列反應(yīng)而產(chǎn)生特定的生物學(xué)效應(yīng)。
親脂性信號(hào)分子要穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜作用于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中的受體，與胞內(nèi)受體結(jié)合形成激素-受體配位化合物，成為轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子，作用于特異的基因調(diào)控序列，啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，主要代表是類(lèi)固醇激素、甲狀腺素等。
特點(diǎn)
信號(hào)分子具有特異性、高效性和可被滅活的特點(diǎn)。
1.特異性：只能與特定的受體結(jié)合；
2.高效性：幾個(gè)分子即可發(fā)生明顯的生物學(xué)效應(yīng)，如各種激素在血液中的濃度極低，一般在每100mL血液中只有幾u(yù)g甚至幾ng，但對(duì)人體的生理調(diào)節(jié)作用卻非常重大；
3.可被滅活：當(dāng)完成一次信號(hào)應(yīng)答后，信號(hào)分子會(huì)通過(guò)修飾、水解或結(jié)合等方式失去活性而被及時(shí)消除，以保證信息傳遞的完整性和細(xì)胞免于疲勞。
作用
多細(xì)胞生物中有幾百種不同的信號(hào)分子在細(xì)胞間傳遞信息，這些信號(hào)分子中有蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸、膽固醇、脂肪酸衍生物以及可溶解的氣體分子等。
根據(jù)信號(hào)分子的溶解性分為水溶性信息和脂溶性信息，前者作用于細(xì)胞表面受體，后者要穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜作用于胞質(zhì)溶膠或細(xì)胞核中的受體。
其實(shí)，信號(hào)分子本身并不直接作為信息，它的基本功能只是提供一個(gè)正確的構(gòu)型及與受體結(jié)合的能力，就像鑰匙與鎖一樣，信號(hào)分子相當(dāng)于鑰匙，因?yàn)橹灰姓_的形狀和缺齒就可以插進(jìn)鎖中并將鎖打開(kāi)。至于鎖開(kāi)啟后干什么，由開(kāi)鎖者決定了。
作用環(huán)境
細(xì)胞外
在一定條件下，細(xì)胞外的化學(xué)信號(hào)能引發(fā)細(xì)胞的定向移動(dòng)。這些信號(hào)有些時(shí)候是底質(zhì)表面上一些難溶物質(zhì)，有些時(shí)候則是可溶物質(zhì)。信號(hào)分子有很多，可以是肽，代謝產(chǎn)物，細(xì)胞壁或是細(xì)胞膜的殘片，信息分子的作用是與靶細(xì)胞的受體結(jié)合，改變受體的性質(zhì)和作用，完成一系列的反應(yīng)，去激活或抑制肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白的活性，最終改變細(xì)胞骨架的狀態(tài)。親水性信息分子不能穿過(guò)細(xì)胞膜，其受體在靶細(xì)胞的膜上，親脂性信息分子易穿過(guò)細(xì)胞膜，其受體存在于靶細(xì)胞的胞漿及細(xì)胞核中。可溶物質(zhì)通常不是均勻溶解在溶劑中，而是靠近源的區(qū)域濃度高，遠(yuǎn)離源的區(qū)域濃度低，形成所謂的“濃度梯度”。細(xì)胞膜上的受體可感受到那些被稱(chēng)為化學(xué)趨向吸引物（chemotacticattractant），并且逆著它們的濃度梯度去追根尋源。某些信號(hào)分子甚至?xí)绊?a href="/hebeideji/7182145673905618956.html">細(xì)胞移行的速度，這些信號(hào)分子則被稱(chēng)為化學(xué)趨向劑（chemokineticagent）。細(xì)胞這種因化學(xué)分子改變自己移動(dòng)的行為，被稱(chēng)為化學(xué)趨向性。例如盤(pán)基網(wǎng)柄菌（Dictyosteliumdiscoideum）會(huì)逆著cAMP濃度梯度的運(yùn)動(dòng)。白細(xì)胞也會(huì)受到一些細(xì)菌分泌的三肽化學(xué)物質(zhì)f-Met-Leu-Phe（N-甲蛋-亮-L-苯丙氨酸）吸引而往細(xì)菌移動(dòng)，發(fā)揮其免疫功能。而在胚胎發(fā)生中的神經(jīng)嵴細(xì)胞則并非靠濃度梯度，而是路標(biāo)物質(zhì)識(shí)別其去向（請(qǐng)見(jiàn)下文“路標(biāo)信號(hào)”一節(jié)）。
但是細(xì)胞外基質(zhì)中也存在著一些蛋白，如硫酸軟骨蛋白聚糖（chondroitinsulfateproteoglycan）會(huì)與神經(jīng)細(xì)胞的粘著蛋白起作用，對(duì)細(xì)胞遷移形成阻滯。它會(huì)抑制脊髓損傷患者神經(jīng)損傷區(qū)域新突觸的相連與再生。
細(xì)胞內(nèi)
細(xì)胞外信號(hào)種類(lèi)繁多，但是當(dāng)它們與細(xì)胞膜上受體結(jié)合之后，作用的途徑卻只有有限的幾種。而與細(xì)胞遷移有關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程如下：信號(hào)分子結(jié)合到膜上受體，或者是激活與受體偶聯(lián)的蛋白質(zhì)—大G蛋白，或者先是激活受體酪氨酸激酶，再激活下游的小G蛋白R(shí)as。G蛋白是一個(gè)很大的家族，包括Rho，Rac，Ras等小家族，它們?cè)?a href="/hebeideji/7182145673905618956.html">細(xì)胞中扮演著信號(hào)傳導(dǎo)開(kāi)關(guān)的角色。當(dāng)它們與GDP結(jié)合時(shí)，呈現(xiàn)失活狀態(tài)。在鳥(niǎo)嘌呤交換因子（英文：Guanin exchangefactor，簡(jiǎn)稱(chēng)GEF）的幫助下，G蛋白脫離GDP并與GTP結(jié)合，進(jìn)入激活狀態(tài)。G蛋白的GTP會(huì)被GTP酶激活蛋白（英文GTPase-activatingproteins，簡(jiǎn)稱(chēng)GAP）水解，并釋放出其中的能量，讓G蛋白行使其功能。就是說(shuō)，G蛋白通過(guò)這一GTP“GDP循環(huán)在激活“失活狀態(tài)中回旋，傳遞信號(hào)。當(dāng)G蛋白被激活后，它下游的多種分子會(huì)被激活。
而致癌物質(zhì)也可以通過(guò)這些信號(hào)傳導(dǎo)通路發(fā)揮其負(fù)面作用，如強(qiáng)烈致癌物質(zhì)佛波（Phorbolester）。佛波酯會(huì)不可逆地激活細(xì)胞的RasGRP3“4，以激活Ras,Ras會(huì)再激活蛋白激酶C（ProteinkinaseC，PKC）。后者是調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂和分化的酶。它被佛波酯不正常的激活，有可能對(duì)癌癥的產(chǎn)生起促進(jìn)作用。研究還發(fā)現(xiàn)，佛波酯對(duì)惡性黑素瘤（melanoma）細(xì)胞轉(zhuǎn)移到肺部有促進(jìn)作用。而細(xì)菌者，如志賀氏菌屬會(huì)在宿主胞膜上打洞，向細(xì)胞質(zhì)注入效應(yīng)蛋白質(zhì)，激活宿主Rac和Cdc42，調(diào)整細(xì)胞的微絲網(wǎng)絡(luò)，以使自己順利進(jìn)入宿主內(nèi)。
傳導(dǎo)方式
激素（hormone）
三種不同類(lèi)型的信號(hào)分子及其信號(hào)傳導(dǎo)方式激素是由內(nèi)分泌細(xì)胞（如腎上腺、睪丸、卵巢、胰腺、甲狀腺、甲狀旁腺和垂體）合成的化學(xué)信號(hào)分子，一種內(nèi)分泌細(xì)胞基本上只分泌一種激素，參與細(xì)胞通訊的激素有三種類(lèi)型：蛋白與肽類(lèi)激素、類(lèi)固醇激素、氨基酸衍生物激素。
通過(guò)激素傳遞信息是最廣泛的一種信號(hào)傳導(dǎo)方式，這種通訊方式的距離最遠(yuǎn)，覆蓋整個(gè)生物體。在動(dòng)物中，產(chǎn)生激素的細(xì)胞是內(nèi)分泌細(xì)胞，所以將這種通訊稱(chēng)為內(nèi)分泌信號(hào)（endocrinesignaling）。
局部介質(zhì)
局部介質(zhì)（localmediators)是由各種不同類(lèi)型的細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外液中的信號(hào)分子，它只能作用于周?chē)募?xì)胞。通常將這種信號(hào)傳導(dǎo)稱(chēng)為旁分泌信號(hào)（paracrinesignaling），以便與自分泌信號(hào)相區(qū)別。有時(shí)這種信號(hào)分子也作用于分泌細(xì)胞本身，如前列腺素（prostaglandin，PG）是由前列腺合成分泌的脂肪酸衍生物（主要是由花生四烯酸合成的），它不僅能夠控制鄰近細(xì)胞的活性，也能作用于合成前列腺素細(xì)胞自身，通常將由自身合成的信號(hào)分子作用于自身的現(xiàn)象稱(chēng)為自分泌信號(hào)（autocrinesignaling）。
神經(jīng)遞質(zhì)
神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitters)是由神經(jīng)末梢釋放出來(lái)的小分子物質(zhì)，是神經(jīng)元與靶細(xì)胞之間的化學(xué)信使。由于神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)細(xì)胞分泌的，所以這種信號(hào)又稱(chēng)為神經(jīng)信號(hào)（neuronalsignaling）。
依賴(lài)于細(xì)胞接觸的信號(hào)傳導(dǎo)
通過(guò)細(xì)胞的接觸，包括通過(guò)細(xì)胞粘著分子介導(dǎo)的細(xì)胞間粘著、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘著、連接子（植物細(xì)胞為胞間連絲）介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)。
通過(guò)細(xì)胞接觸進(jìn)行的通訊中，信號(hào)分子位于細(xì)胞質(zhì)膜上，兩個(gè)細(xì)胞通過(guò)信號(hào)分子的接觸傳遞信息。
參考資料 >