生命形态发生过程中通用机制简介-生命奥秘.PDFVIP

球最初是在细胞色素C中发现的。在高盐酸性环境中，它具有天然的二级结构，但是折叠并不紧 密。熔球是一种明显有别于天然蛋白质状态和变性蛋白质状态的第三种热力学状态，它也是我 们第一次发现的稳定中间状态物质。现在，熔球这个概念已经扩展到可以描述多种处于部分折 叠状态的蛋白质，这些蛋白质包括酸性 （pH = 2 ）或高温条件下变性的蛋白质。 3 . 次级代谢 （seco nda ry meta bo lis m ）：次级代谢是在一定的生长时期 （一般是稳定生长 期），微生物以初级代谢产物为前体合成的对微生物本身的生命活动没有明确功能的物质的过 程。通过次级代谢合成的产物称为次级代谢产物 （大多是分子结构比较复杂的化合物）。根据 其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱以及毒素等类型。次级代谢产物可积累在细胞内， 但通常都分泌到细胞外，有些与机体的分化有一定的关系，并在同其它生物的生存竞争中起着 重要的作用。次级代谢只存在于某些微生物中，并且代谢途径和代谢产物因生物不同而不同， 就是同种生物也会由于培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。次级代谢产物一般对菌体自 身的生命活动无明确功能，不参与细胞结构组成，也不是酶活性、机体生长与繁殖所必需的物 质。即使在次级代谢的某个环节上发生障碍，也不会导致机体生长的停止或死亡，最多只会影 响机体合成某种次级代谢产物的能力。但许多次级代谢产物通常对人类有重大影响。次级代谢 产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。 四、生命形态发生过程中通用机制简介 拓朴生物学 （To po bio logy ）理论认为，细胞、组织的形态发生过程是由各种不同细胞 相互之间发生的种类繁多的粘附作用所决定的。不过后来该观点又有了进一步的改进，认为 不仅是粘附机制在起作用，其它诸如需要借助外力的分子开关 （force-dependent molecular switch ）、细胞与组织间的张力以及细胞与周围微环境间的相互作用等都在形态发生过程中发挥 了相应的作用。现在大家一致认为，组织发育过程也是由保守的决策模式所决定的，该决策模 式是在机体内的各个层面上都广泛存在并起到主要调控作用的调控机制。它的影响范围非常广 泛，从分子水平、亚细胞水平直至细胞和组织层面无所不包。该调控机制可以通过改变细胞信 号通路和基因表达等手段决定细胞和组织的最终命运。本文我们将对这种保守的决策机制的起 源进行介绍，还将介绍以细胞间粘附作用为基础的作用机制是如何帮助细胞形成组织并产生功 能的，另外将介绍机体是如何在空间上组织和安排各种锚定蛋白和分泌因子，并且如何利用各 种组织的涌现性质 （小词典1），比如张力场 （tension field ）优化和能量优化等功能来维持机体 内环境的稳定状态的。 2525 生命奥秘 图1 简单介绍组织中好几个层面上发挥作用的几种基础的生物分子。这些生物分子在多个层面和系统中反复出 现，它们之间通过各种组合方式共同发挥作用能够形成具备各种功能的复杂的多细胞结构，即组织。不同的生物 分子 （比如钙粘附蛋白）能通过各自相应的受体将邻近的细胞连接起来。其它一些连接因子，比如整合素分子， 能够机械性地将细胞和细胞外基质连接起来，形成一个三维的立体构架，然后其它的各种细胞可以继续粘附在这 个立体框架之上。在细胞经由细胞外基质纤维转运并聚集在一起时，这种机械连接会引起细胞收缩，甚至细胞形 态发生改变。这样，哪怕一点点扰动都会通过细胞外基质给放大，因此，细胞外基质又被称为 “晶体管”。通过 整合素粘附过程中的基质结合和构象改变，细胞可以招募配体蛋白来影响自身细胞骨架，通过这种方式可以起到 “开关”的作用来控制细胞的粘附、迁移以及其它行为。细胞因子也能起到这种 “开关”作用， “开启”或 “关 闭”某种细胞行为。细胞膜通过胞内循环和它形成的各种储存结构起到了受体 “仓库”的作用，通过对 “仓库” 中各种 “物资”的重新调配能够起到调控细胞信号通路的作用，因此细胞膜也被称为胞膜 “电容器”。众多分子 经过这种复杂多变的相互作用就能完成形态发生过程。 所谓形态发生过程，就是由各种系统化发育而来的组分组织在一起，形成一个稳定的、有 一定形态和功能的复杂有机系统的过程。Edelman等人认为，拓朴生物学就是研究各种已分化组 织是如何形成并维持的科学。这些组织形成的过程其实就是细胞经过各种复杂的细胞间相互作用 而不断分离又聚集的过程