细胞内信号传递的“分子开关”

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试题研究：模拟试题中出现“分子开关”的填空，答分率较低，选修内容中有相关知识，但不够具体，需要适当的介绍才能真正领会“分子开关”。其实，分子开关不仅仅是细胞内的研究和应用，其他许多领域都有研究和应用，也是一个热点研究领域。

一、什么是细胞内的分子开关？

分子开关是指通过激活机制或失活机制精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的蛋白质。

二、分子开关的种类

细胞内信号传递作为分子开关的蛋白质可分两类：一类开关蛋白的活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭，许多由可逆磷酸化控制的开关蛋白是蛋白激酶本身，在细胞内构成信号传递的磷酸化级联反应；另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活。

三、分子开关的作用机制

在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制进行精确控制，

因此分子开关的作用举足轻重，即对每一步反应既要求有激活机制又必然要求有相应的失活机制，而且二者对系统的功能同等重要。

例如，GTP酶是一个非常庞大的蛋白质家族，家族成员参与控制细胞生长、分子转运、合成其他蛋白等。尽管GTP酶有许多功能，它们都共同遵循一个循环模式。GTP酶结合和水解三磷酸鸟苷（GTP）为二磷酸鸟苷（GDP）的能力受其他因子调节。迄今为止，人们普遍认为，当GTP酶与GTP绑定时，它的状态是激活的（on），当其与GDP结合时，它的状态是非活跃的（off）。因此，GTP酶有时也被称为分子开关。

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