第二信使

已知的第二信使種類很少，但卻能轉遞多種細胞外的不同信息，調節大量不同的生理生化過程，這説明細胞內的信號通路具有明顯的通用性。

能將細胞表面受體接受的細胞外信號轉換為細胞內信號的物質稱為第二信使，而將細胞外的信號稱為第一信使(first messenger)。

第二信使為第一信使作用於靶細胞後在胞漿內產生的信息分子，第二信使將獲得的信息增強，分化，整合並傳遞給效應器才能發揮特定的生理功能或藥理效應。

第二信使包括：環-磷腺苷（cAMP），環-磷鳥苷(cGMP)，三磷酸肌醇 （IP₃），鈣離子（Ca²⁺），二酰甘油（DG），花生四烯酸及其代謝產物(AA)廿碳烯酸類，一氧化氮等。 ^[2] 

第二信使（Second messenger）在生物學裏是胞內信號分子，負責細胞內的信號轉導以觸發生理變化，如增殖，細胞分化，遷移，存活和細胞凋亡。因此第二信使是細胞內的信號轉導的啓動組成部件之一。第二信使分子的例子包括：環腺苷酸（cAMP），環磷酸鳥苷（cGMP），肌醇三磷酸（IP3），甘油二酯（DAG），鈣離子（Ca²⁺）。細胞釋放第二信使分子是響應於暴露在細胞外的信號分子-第一信使。第一信使是細胞外因子，通常是激素或神經遞質，如腎上腺素，生長激素，和血清素。

厄爾·威爾伯·薩瑟蘭（Earl Wilbur Sutherland Jr.）發現的第二信使，為他贏得了1971年諾貝爾生理學或醫學獎。薩瑟蘭看到，腎上腺素會刺激肝臟把肝細胞的糖原轉化為葡萄糖（糖），但腎上腺素單獨不會將糖原轉化成葡萄糖。他發現，腎上腺素必須觸發一個第二信使，環磷酸腺苷，才把肝臟的糖原轉化為葡萄糖。該機制被馬丁·羅德貝爾（Martin Rodbell）和艾爾佛列·古曼·吉爾曼（Alfred G. Gilman）詳細研究，他們贏得了1994年諾貝爾生理學或醫學獎 ^[1]  。

第二信使的作用方式 一般有兩種：①直接作用。如Ca能直接與骨骼肌的肌鈣蛋白結合引起肌肉收縮;②間接作用。這是主要的方式，第二信使通過活化蛋白激酶，誘導一系列蛋白質磷酸化，最後引起細胞效應。

第二信使至少有兩個基本特性：

①是第一信使同其膜受體結合後最早在細胞膜內側或胞漿中出現、僅在細胞內部起作用的信號分子；②能啓動或調節細胞內稍晚出現的反應信號應答。

第二信使都是小的分子或離子。細胞內有五種最重要的第二信使：cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油(diacylglycerol,DAG)、1,4,5-三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-trisphosphate，IP3)、Ca²⁺（植物中主要的第二信使）等。

第二信使在細胞信號轉導中起重要作用，它們能夠激活級聯繫統中酶的活性，以及非酶蛋白的活性。第二信使在細胞內的濃度受第一信使的調節，它可以瞬間升高、且能快速降低，並由此調節細胞內代謝系統的酶活性，控制細胞的生命活動，包括：葡萄糖的攝取和利用、脂肪的儲存和移動以及細胞產物的分泌。第二信使也控制着細胞的增殖、分化和生存，並參與基因轉錄的調節。

鈣作為第二信使(2張)

鈣在傳遞外界環境信息方面起着重要作用。其中很多都是脅迫信息，包括生物脅迫和非生物脅迫。細胞質中游離Ca²⁺的濃度非常低，0.1～0.2μmol/L，這是鈣作為第二信使的基礎。各種脅迫信號都會激活各個鈣庫膜上的鈣通道，導致細胞質中的遊離Ca²⁺濃度增加。相反，刺激結束後，細胞質內的遊離Ca²⁺濃度又會回落到正常水平。 ^[3] 

外界環境中的鈣離子濃度遠遠高於細胞質中的遊離Ca²⁺濃度。這樣巨大的濃度梯度差是通過一個厚度小於10nm的細胞膜來維持的。很高的外部鈣溶液濃度及其二價正電荷造成了有利於鈣離子進入細胞的很大的電化學勢梯度。細胞通過以下3種方式維持很低的細胞質內遊離Ca²⁺濃度：第一，通過液泡膜上的運輸載體將鈣隔離在液泡中；第二，鈣結合在鈣結合蛋白特別是鈣調蛋白（CaM）上，以及細胞內的線粒體、細胞核、內質網和葉綠體中，使得大部分細胞質中的鈣不能以遊離狀態存在；第三，鈣被主動從細胞質跨膜排出，進入液泡或質外體。 ^[3] 

胞質中鈣信號的靶位點通常是諸如鈣調蛋白之類的鈣結合蛋白。鈣直接刺激鈣依賴的蛋白激酶，而這些酶對其他酶進行磷酸化作用。這些酶定位在諸如質膜等部位，質子泵ATP酶就是這樣一種酶，它被依賴於鈣的蛋白激酶磷酸化。在其他情況下，鈣高度選擇並可逆地結合在具有4個Ca²⁺結合位點的多肽——CaM上。與鈣的結合改變了CaM的構象和活性。依賴於CaM的酶相對較多，包括催化NAD轉化為NADP的NAD激酶，NADP是葉綠體中的最終電子受體。ATP酶是轉運Ca²⁺並保持胞質中鈣平衡的重要組分，它也能被CaM激活。 ^[3]