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第二信使學說是E.W.薩瑟蘭於1965年首先提出。他認為人體內各種含氮激素（蛋白質、多肽和氨基酸衍生物）都是通過細胞內的環磷酸腺苷(cAMP)而發揮作用的。首次把cAMP叫做第二信使，激素等為第一信使。第二信使是指在胞內產生的非蛋白類小分子，通過其濃度變化（增加或者減少）應答胞外信號與細胞表面受體的結合，調節胞內酶的活性和非酶蛋白的活性，從而在細胞信號傳導途徑中行使攜帶和放大信號的功能。

定義

第二信使(secondary messenger)

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，這說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，整合併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。

基本特性

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能啟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傳導中起重要作用，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。

作用方式

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。