为了在变化的世界生存下去，细胞就得进化出相应的机制来调控生物的生化过程，以应 答环境的变化。这种应答有很多形式，包括改变已有酶的活性、改变新生酶的合成效率、 以及改变膜的运输过程。 起初，细胞对环境变化的探测发生在细胞内。化学物质经主动运输或被动扩散进入 细胞内，能与胞内特定蛋白质结合、调节这些蛋白质的活性。例如大肠杆菌对阿拉伯糖 的利用（图2.19）。大肠杆菌通常不能有效地利用阿拉伯糖作为能源。但是当阿拉伯糖 是细菌唯一可利用的碳源时，大肠杆菌便合成出相应的酶将这种糖转化成可利用的形 式。这种应答是有阿拉伯糖本身介导的。如果胞外阿拉伯糖足量，阿拉伯糖经过运输蛋 白进入细胞内。一旦进入细胞，阿拉伯糖就能够与AraC结合。结合导致AraC结构改变， 就能够与细菌DNA特定位点结合，表达相应的消化阿拉伯糖的代谢酶。第31章将讨论基 因调节机制。 Arabinose Expression Uptake of of arabinose arabinose genes Figure 2.19.Responding to Environmental Conditions.In E.coli cells,the uptake of arabinose from the environment triggers the production of enzymes necessary for its utilization 随后出现了检测细胞表面信号的机制。这样细胞也能应答那些不能进入细胞的环境 信号分子。居住于细胞膜的受体蛋白分子可以与细胞环境的化学物质结合，膜蛋白受体 与环境分子的结合导致膜蛋白结构改变，而细胞膜内能够探测到膜受体结构的改变。用 这种方式细胞外的化学物质能够影响细胞内的各种反应。许多这样的信号传导途径利用 一些化合物如环腺苷单磷酸(cAMP)、Ca+充当“第二信使”。这些第二信使分子能 够扩散到整个细胞，告知整个细胞“环境发生了变化”。 NH 2+ OH2 H2O OH2 H20- OH H20 OH2 Cyclic AMP (cAMP) Calcium ion in water 第二信使将与胞内特定的感应蛋白结合，启动细胞应答如酶的活化。第15章将详细 讨论信号转导机制。本书其他章节也会讨论这方面的内容。 2.4.1.纤维结构和分子马达使胞内运动和细胞移动得以进行 细胞具备运动能力是生命进化的一个重要阶段。此时细胞能够移动以适应环境的变 化。没有这个能力，那些不能进行光合成的细胞在耗尽紧邻细胞的营养物质后面临饿死 的威胁。为了在变化的世界生存下去，细胞就得进化出相应的机制来调控生物的生化过程，以应 答环境的变化。这种应答有很多形式，包括改变已有酶的活性、改变新生酶的合成效率、 以及改变膜的运输过程。 起初，细胞对环境变化的探测发生在细胞内。化学物质经主动运输或被动扩散进入 细胞内，能与胞内特定蛋白质结合、调节这些蛋白质的活性。例如大肠杆菌对阿拉伯糖 的利用（图2.19）。大肠杆菌通常不能有效地利用阿拉伯糖作为能源。但是当阿拉伯糖 是细菌唯一可利用的碳源时，大肠杆菌便合成出相应的酶将这种糖转化成可利用的形 式。这种应答是有阿拉伯糖本身介导的。如果胞外阿拉伯糖足量，阿拉伯糖经过运输蛋 白进入细胞内。一旦进入细胞，阿拉伯糖就能够与AraC结合。结合导致AraC结构改变， 就能够与细菌DNA特定位点结合，表达相应的消化阿拉伯糖的代谢酶。第31章将讨论基 因调节机制。 Figure 2.19. Responding to Environmental Conditions. In E. coli cells, the uptake of arabinose from the environment triggers the production of enzymes necessary for its utilization. 随后出现了检测细胞表面信号的机制。这样细胞也能应答那些不能进入细胞的环境 信号分子。居住于细胞膜的受体蛋白分子可以与细胞环境的化学物质结合，膜蛋白受体 与环境分子的结合导致膜蛋白结构改变，而细胞膜内能够探测到膜受体结构的改变。用 这种方式细胞外的化学物质能够影响细胞内的各种反应。许多这样的信号传导途径利用 一些化合物如环腺苷单磷酸（cAMP）、Ca 2+充当“第二信使”。这些第二信使分子能 够扩散到整个细胞，告知整个细胞“环境发生了变化”。 第二信使将与胞内特定的感应蛋白结合，启动细胞应答如酶的活化。第15章将详细 讨论信号转导机制。本书其他章节也会讨论这方面的内容。 2.4.1. 纤维结构和分子马达使胞内运动和细胞移动得以进行 细胞具备运动能力是生命进化的一个重要阶段。此时细胞能够移动以适应环境的变 化。没有这个能力，那些不能进行光合成的细胞在耗尽紧邻细胞的营养物质后面临饿死 的威胁