第三章 受体及跨膜信号转导
细胞生物学(第三版)复习课后题答案总结
第一章大题（细胞基本知识）1、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。
答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：⑴细胞信号转导；⑵细胞增殖调控；⑶细胞衰老、凋亡及其调控；⑷基因组与后基因组学研究。
人类亟待通过以上四个方面的研究，阐明当今主要威胁人类的四大疾病：癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制，并采取有效措施达到治疗的目的。
2、细胞生物学的概念和研究内容答：概念：细胞生物学是以细胞为研究对象, 从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。
细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。
从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。
研究内容：细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。
涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。
3、细胞的基本共性答：所有的细胞都有相似的化学组成；脂-蛋白体系的生物膜；DNA-RNA的遗传装置；蛋白质合成的机器—核糖体；一分为二的分裂方式。
4、细胞生存所需的最基本的细胞结构和功能。
答：细胞的生存必须具备细胞膜、核糖体、一套完整的遗传信息物质和结构。
功能：①细胞膜为细胞生命活动提供了相对稳定的环境；为DNA、RNA、蛋白质的复制、转录翻译提供了结合位点，使代谢反映高效而有序的进行；又为代谢底物的输入与代谢产物的排除提供了选择性物质运输的通道，其中伴随能量的传递。
②细胞核是遗传信息储存和表达的重要场所和指挥部，细胞的分裂、生长、分化、增值等一切生命活动均受细胞核遗传信息的指导调控。
3.3 细胞的跨膜信号转导
真核细胞内主要的跨膜信息传导途径： u G-蛋白耦联受体介导的跨膜信号传导 u 离子通道型受体介导 u 酶耦联受体介导
一、 Signal trnsduction mediated by G-ptotein-
linked receptor
（一) G蛋白耦联受体 receptor：一类Mw:290kD，α2βγδ 五聚体，形成中间一个 孔道样结构。有4个跨膜螺旋/亚单位，孔道的内 壁由5个亚单位的M2螺旋构成。 孔道：Na＋， K＋均可通过
u Ach 与2个α亚单位结合，通道开放， Na+内流， 少量K+外流，产生终板电位。
u 分布：肌细胞终板膜、神经细胞的突触后膜等， →终板电位、突触后电位及感受器电位。
2、分布：神经轴突和骨骼肌、心肌细胞的质膜中 →动作电位。
钠通道的α亚单位
S5，S6之间 的胞外环构 成孔道内壁
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失活：与结 构域Ⅲ和Ⅳ 之间胞内环 有关
（三）机械门控通道
Mechanically-gated channel: 存在于对机械刺 激敏感的细胞如内耳毛细胞、下丘脑的渗透压 敏感神经元。
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（二）电压门控通道
1、开放与关闭：由膜电位决定，即通道存在一些对 膜电位改变敏感的结构域或基团，后者诱发通道分 子功能状态改变，改变相应的离子跨膜扩散→细胞 生物电活动改变。 电压门控钠通道：α、β1、β2三个亚单位组成，α亚单 位是形成孔道的亚单位。
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生理学学习资料：第三课信号转导
黑色基本掌握划线重点蓝色不要求，选看细胞的跨膜信号转导第一节概念以及一般特性细胞信号转导（ce11u1arsigna1transduction）：细胞感受外界环境的刺激并对刺激做出反应反攻卜界环境变化的信息跨越细胞膜进入细胞并引起内部代谢与功能变化的过程刺激来源：1、化学信号一一来自临近细胞（旁分泌、神经递质）或远隔部位（内分泌）穿过细胞膜或者为受体蛋白接收是主要的信号来源2、物理性刺激——温度、机械力、生物电（高等生物主要由膜感受细胞水平生物电，不感受外界电变化）、电磁波由高度特化的感受器接收种类数量不如化学刺激跨膜转导途径的三大特征：（经典放大通路）激活后续一系列信号分子（信号通路），以引起细胞功能变化转导途径具有很大同源性信息放大功能第二节主要途径化学门控离子通道（chemica11y-gatedionchanne1;1igand-gatedionchanne1;ionotropicreceptor）与配体结合开放离子通道，造成去极化或超极化，途径简单，传导速度快N2型ACh受体：位于骨骼肌细胞运动终板膜上与Aeh结合、通道放进Na、K离子，膜去极化产生终板电位，激活周围肌细胞A型Y-氨基丁酸受体：位于神经元细胞膜上与GABA结合，通道放进C1离子，产生抑制性突触后电位IPSP电压门控和机械门控离子通道1型Ca离子通道：心肌细胞T管膜上的电压门控通道动作电位传递，T管膜去极化，Ca内流并作为第二信使释放肌浆膜内的Ca离子此通道在心肌工作细胞中。
期激活，二期复极化提供主要内向电流非选择性阳离子通道以及K选择性通道：血管内皮细胞上血流切应力刺激，两通道开放有助于Ca进入细胞，激活NOS,使精氨酸产生NO,使血管舒张G蛋白耦联受体介导的跨膜传导发现：肾上腺素与肝细胞膜碎片反应，再用反应物（cAMP）与肝细胞质作用可产生效果，说明肾上腺素与膜上某结构反应再引起胞内反应原癌基因oncogen：碱基排列顺序与一些能在动物内引起肿瘤的病毒DNA相同的基因本身为正常基因，转录产物是正常代谢所必须的，但过度表达时成为癌基因G蛋白通路主要构成：G蛋白耦联受体GPCR、G蛋白、效应器、第二信使、蛋白激酶G蛋白耦联受体：最大的细胞膜受体家族，接受儿茶酚胺、Ach、5-HT等多种激动剂7次跨膜、N外C内、外3环内3环G蛋白：异源三聚体、目前分为6个亚族反应过程见图中文书3-3注意α亚基同时具有结合GTP和激活下游蛋白的功能，另两亚基抑制作用GTP 取代GDP与α亚基结合，结合后GTP被水解为GDP和PiG蛋白效应器：1、下游酶催化生成（或分解）第二信使AC、P1C、PDE等2、离子通道第二信使：细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子CAMP、CGMP、IP3、DG、NO等蛋白激酶：按机制分类：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（serine/threoninekinase）可将底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸P化，占大多数酪氨酸蛋白激酶（tyrosinekinase）可将底物蛋白的酪氨酸P化，数量少，主要在酶耦联受体的信号转导按上游第二信使分类：PKC（Ca离子）、PKA（CAMP）、PKG（cGMP）经典通路：cAMP-PKAB型肾上腺素能受体、促肾上腺皮质激素、胰高血糖素等一一G蛋白激活一AC激活--- cAMP上升 --- PKA ------- 多种作用IP3-CaG蛋白——P1C分解PIP2为IP3和DGIP3——结合肌浆网上的受体，释放Ca离子入细胞质DG ------ 与phosphatidy1serine结合，激活PKC -------- 多种作用第二信使Ca的部分作用回顾：1、在骨骼肌细胞中与troponin结合，使tropomyosin移位，露出actin与myosin的结合位点，开始收缩2、在平滑肌中与一种受体钙调蛋白Camodu1in结合，激活肌球蛋白轻链激酶M1CK,开始收缩3、在血管内皮中与CamOdU1in结合，激活NoS,分解精氨酸生成NO,舒张血管（老师上课说的Viagra的作用机理）G蛋白（及下游第二信使）介导的离子通道举例KaCh通道一一迷走狸经兴奋时释放Ach,通过G蛋白激活此通道，K离子外流,使心肌静息电位增大（超级化），兴奋性降低Kca通道一一高钙（第二信使）时激活，酸思期使心肌超极峪2M⅛Jk≡鱼通道内向电流，使平台期延长酶耦联受体介导的跨膜信号转导包括酪氨酸激酶受体、酪氨酸磷酸酶受体、鸟甘环化酶受体、S/T蛋白激酶受体受体本身具有激酶、环化酶、磷酸酶的作用，不需要与膜耦联的G蛋白和第二信使酪氨酸激酶受体：1、同时具有受体和酪氨酸激酶的功能单肽链蛋白，膜外链与受体结合，膜内链发挥激酶作用与受体结合后P化鹿内链和靶蛋自的酪氨酸通路中RAS为单体G蛋白，不与膜耦联，所以不和定义违背2、受体与激酶分离S/T蛋白激酶受体（RSTK）：接受TGF-B超家族（与细胞周期有调节相关）受体结合RSTKII,RSTKII结合并激活RSTKI鸟昔环化酶受体RGC受体结合后不需要G蛋白直接激活GC,合成CGMP,激活PKG,产生多种效应心房钠尿肽、NO（胞质内的可溶性GC）。
细胞的跨膜信号转导
通过G蛋白发挥作用→称为G蛋白偶联受体； 不具备通道结构，无酶活性； 种类繁多，每种受体都由一条包含7次跨膜α螺旋
的肽链构成→也称7次跨膜受体。
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“7次跨膜受体”：
膜外侧N-末端——识别、结合配体
膜内侧C-末端——激活膜内G蛋白
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构成信号转导系统的要素
❖第二信使(second messenger)：受体被激活后在细胞 内产生的、能介导信号转导通路的活性物质。
重要的有：
环核苷酸：环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）
脂类衍生物：二酰甘油（DG）、1, 4, 5-三磷酸肌醇（IP3） 无机物：Ca2+等
作用：传导、放大胞外信号，激活蛋白激酶或离子通道
② 化学通讯：
内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 化学突触(chemical synapse)
③ 间隙连接：如电突触、闰盘
④ 外泌体(exosomes )：
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跨膜信号转导的基本过程
三个阶段：
胞外信 号的识别
第二信使的效 应模式：
可逆磷酸化
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蛋白激酶A （PKA）
cAMP-Dependent Protein Kinase
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PKA的功能
❖快效应：底物磷酸化 糖原合酶 P 失活
糖原磷酸化酶 P 激活
❖ 慢效应：调控基因表达
转录因子磷酸化
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细胞膜的跨膜信号转导及其主要方式
细胞膜的跨膜信号转导及其主要方式细胞膜是细胞内外环境之间的重要隔离屏障，同时也是细胞与外界相互作用的关键界面。
细胞膜上存在着许多重要的蛋白质，它们能够感知外界的信号，并将这些信号转导到细胞内部，从而引发一系列细胞内的生理反应，这一过程被称为细胞膜的跨膜信号转导。
细胞膜的跨膜信号转导主要通过以下几种方式进行。
一、离子通道介导的跨膜信号转导细胞膜上存在多种离子通道，如钙离子通道、钠离子通道、钾离子通道等，它们能够感知细胞外环境的信号，例如电位变化、荷电物质浓度变化等，并将这些信号转导到细胞内部。
离子通道的开启或关闭可以导致细胞内离子浓度的变化，从而引发细胞内的生理反应。
比如钙离子通道的开启会导致细胞内钙离子浓度的增加，进而激活一系列钙信号通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡等过程。
二、酶-受体介导的跨膜信号转导细胞膜上存在多种酶-受体，如酪氨酸激酶受体、酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶受体等，它们能够与细胞外的配体结合，激活其内在的酶活性，从而引发细胞内的生理反应。
这种跨膜信号转导的方式常见于生长因子、激素等信号分子的传递过程。
例如，胰岛素受体是一种酪氨酸激酶受体，当胰岛素结合到胰岛素受体上时，会激活胰岛素受体内在的酪氨酸激酶活性，进而引发细胞内的糖代谢等反应。
三、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导G蛋白偶联受体是一类跨膜蛋白，它们能够与细胞外的信号分子结合，并通过活性的G蛋白介导信号传递到细胞内部。
当G蛋白偶联受体与配体结合时，G蛋白会从其不活性的GDP结合态转变为活性的GTP结合态，从而激活或抑制下游效应物质的活性。
G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导广泛参与调控细胞的生理过程，如细胞的收缩、分化、增殖等。
举个例子，肌球蛋白收缩过程中，肌纤维收缩由G蛋白偶联受体介导，通过激活蛋白激酶C和磷酸酶等下游效应物质，最终引发肌肉的收缩。
四、穿梭蛋白介导的跨膜信号转导穿梭蛋白是一类能够穿越细胞膜的蛋白质，它们能够感知细胞外的信号，并将这些信号转导到细胞内部。
第三讲G蛋白
它们有“丰富多彩”的作用
蛋白质合成系统必需的因子，决定蛋白 质分泌路径和分泌方向的因子
G蛋白的分类
Gs Gi Gt Go Gp
Gs
Gs: 细胞表面受体与Gs(stimulating adenylate cyclase G protein, Gs) 偶联激活 腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而 激活cAMP依赖的蛋白激酶。
Rho与细胞骨架
包括Rho、 Rac 和 Cdc42三个亚族；
两人并由此获1994年度诺贝尔生理学 或医学奖
1994年度诺贝尔生理学或医学奖
A.G.Gilman
M.Rodbell
G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells
G-蛋白又称鸟苷酸调节蛋白（guanine nucleotide regulatory protein）,是位于受体 与效应底物分子之间的偶联蛋白。
Ras与细胞增殖分化
最早发现的小G-蛋白 是ras（Rat sarcoma,首先在Harrey和
Kirfen鼠肉瘤病毒上发现，分别被称 为Ha－ ras和Ki－ ras ）基因的产物 肿瘤！！！
激活型Ras激活下游靶蛋白，之一是蛋白激酶Raf， 进一步使下游MEK磷酸化，触发一系列蛋白磷酸 化反应，调节基因 转录和细胞增殖分化
G蛋白还具有激活磷脂酶A2的功能
PLA2: 被水解后产生花生四烯酸，而这个 酸又是前列腺素、血栓恶烷和白三烯的前 体，是神经元突触前的介质
各种转运蛋白： 1. 葡萄糖转运蛋白 2. 镁转运蛋白 3. 钠/质子交换蛋白
第三章(一)细胞信号转导途径(全)
Ca2+信号转导途径
蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径
（一）环核苷酸信号转导途径
1.cAMP信号转导途径
第二信使：cAMP
信号转导的级联反应：
信号分子→受体→G蛋白→AC→cAMP →蛋白激酶A→效应蛋白/酶→生理效应
cAMP信号转导途径的级联反应
信号分子A 激动型受体 GDP-Gs蛋白
第一信使：指在细胞外传递特异信号的信号分子。 第二信使：指在细胞内传递特异信号的信号分子。主要有 cAMP、 cGMP、Ca2+、DAG、IP3、TPK等
一、膜受体介导的信号转导途径
据所需的第二信使的不同可分为：
环核苷酸信号转导途径 * cAMP信号转导途径 * cGMP信号转导途径
脂类衍生物信号转导途径 * DAG/IP3信号转导途径 * PI3K信号转导途径
erk12erk12jnksapkjnksapkp38mapkp38mapkerk5bmk1erk5bmk1细胞外信号调节激酶细胞外信号调节激酶extracellerextracellersignalregulatedkinase12signalregulatedkinase12erk12erk12端激酶端激酶ccjunterminalkinasejnkjunterminalkinasejnk应激激活的蛋白应激激活的蛋白激酶激酶stressactivatedproteinkinasesapkstressactivatedproteinkinasesapkp38mapkp38mapkerk5bmk1erk5bmk1bigmitogenbigmitogenactivatedproteinkinaseactivatedproteinkinase四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径erk12erk12共同结构特征是其催化区中同源的第八亚区中存共同结构特征是其催化区中同源的第八亚区中存jnksapkjnksapk在三肽基序在三肽基序teyteytpytpytgytgy上游酶使三上游酶使三p38mapkp38mapk基序中苏氨酸基序中苏氨酸tt和酪氨酸和酪氨酸yy磷酸化从而导磷酸化从而导erk5bmk1erk5bmk1致它们激活致它们激活该家族酶的激活机制相似都通过磷酸化的三级酶促级联反应该家族酶的激活机制相似都通过磷酸化的三级酶促级联反应mapkkkmapkkkmapkkmkkmapkkmkkmapkmapk四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径四蛋白激酶和蛋白磷酸酶信号转导途径多种应激原多种应激原促炎细胞因子促炎细胞因子jnksapkjnksapk通路和通路和p38mapkp38mapk通路通路炎症介质炎症介质分裂原分裂原erkerk通路如生长因子通路如生长因子如生长因子与受体结合后能激活小如生长因子与受体结合后能激活小gg蛋白蛋白rasras进而激活进而激活rafrafmekmekerkerk通路通路rtkrtk激活激活rasrasrafrafmekmekerkerk通路通路rtkrtkgtpgdp细胞膜gdpgdprasrasrasrasgdpgdpshcshcgrb2grb2sossos细胞外信号细胞外信号craf1brafmekerk基因表达细胞增殖细胞核pp2app2a四蛋白激酶和蛋
第三章细胞膜的结构及细胞基本功能
二、主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程，
将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓 度一侧的过程。（ K+、Na+、Ca2+ H+、I-、Cl-等 离子和小肠和肾小管中葡萄糖、氨基酸 1 特点：（1）逆浓度差或电位差； （2）耗能（能量来自细胞的代谢活动）。 2 意义：是人体最重要的一种物质转运形式
作用特点:
速度快，反应位点局限，并非最多。
二、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）参与G蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子 1、 G蛋白耦联受体： 细胞上与第一信使（激素）结合 的特殊蛋白质。 2、G-蛋白（鸟苷酸结合蛋白） 1）是受体与效应器间具有信息传导功能的蛋白 2）分激活型G-蛋白（Gs）、抑制型G-蛋白（Gi）
B：通道中介易化扩散(channel mediated)。
A，载体运输(载体中介易化扩散)： 转运物质：葡萄糖、氨基酸； 转运动力：浓度差； 特点：A.高度的结构特异性； B.饱和现象； C.竞争
性抑制；D.转运速度快； E.因蛋白质的结构和功能常
受膜内外各种因素的影响,因此与蛋白质分子有关的物
质的通透性是可变化的。
C膜内外、消化道对物质的吸收、肾小管的重吸收等结构。
●物质进出细胞膜的形式：
被动转运：单纯扩散、易化扩散、 主动转运： 原发主动转运、继发主动转运、 出胞 与入胞 一、被动转运
1、单纯扩散：细胞内液和细胞外液的各种溶质分子，只要是 脂溶性的，就可能按扩散原理作跨膜运动或转运，称之为单纯 扩散。（O2、CO2、乙醇和脂肪酸） ●特点：不耗能
3、糖类：含少量的寡糖和多糖链，与膜中的脂质 或蛋白质结合形成糖脂和糖蛋白 •功能：以其单糖排列顺序上的特异性，可以作为 它们所结合的蛋白质的特异性的“标志”。（抗 原决定簇、膜受体的“可识别性”部分）
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G蛋白偶联受体；
招募型受体；
酶活性受体；
核转移型受体。
植物细胞膜表面的受体
植物细胞表面受体也有类似的三类： 植物细胞膜 表面的受体 有三种类型：
G蛋白偶联受体
离子通道型受体 酶联（活性）受体
G 蛋 白 偶 联 受 体
甾类激素受体调节的基因活化常常分两步进行：
•对少数基因转录活性的直接作用称为初级反应； •由这些基因产物继而激活其它基因，称为延缓性次 级反应。 •次级反应常常对初级效应起到了扩增的作用。但是， 也有一些初级产物具有反馈调控作用，即这些产物阻 遏了初级反应基因的进一步转录。
甾类激素受体调节的基因活化过程
（6 ）几丁质酶相关RLK(chitinase-related RLK) （7 ）类细菌双组分系统受体激酶
有些受体与配体结合过程中亲和力会发生变化，多数情况下为 负协同效应（negative cooperation）,即部分配体与受体结合 后，引起配体与受体之间亲和力下降，加速解离；个别配体则 表现为正协同作用（positive cooperation）。
1.2.3 配体与受体结合的饱和性
•配体与受体结合一般很快达到饱和，亲和力很高，称为特 异性结合；特异性结合反映出受体在靶细胞上的数目是一定 的。 但是，这种数目的恒定性是相对的，有时配体本身会对受体数目产生
②激素结合区（E区）:
位于C端，由250个氨基酸组成,它是与 甾激素结合、将受体活化，并能进一步 与DNA结合的关键结构。在非活性受体 的C区与E区上结合着一种抑制蛋白 （热激蛋白），它妨碍了受体与DNA的 结合；激素与E区结合后改变了其构 象，使抑制蛋白解离下来，从而使DNA 结合区暴露而活化。除此之外，E区还 与核定位和受体二聚化有关。
利用分子生物学手段从植物中鉴定了多个与动物的受体蛋白激酶（RPKs） 同源的基因，鉴于在植物体内这些基因的产物还不明确，故而称它们为 类受体蛋白激酶（RLKs）。这种受体属于酶联受体。
3.1.1 植物中RLKs的种类和结构
不同种类RLKs的胞内结构域同源性较高，而胞外结构域的氨 基酸序列相差较大。依据胞外结构域的不同，可将RLKs分为 以下几类： （1）富含亮氨酸重复区（leucine-rich repeats， LRRs） 的RLKs •LRR-RLKs是数量最多的一类RLKs。广泛存在于多种植物中。 •结构特点是胞外结构域含有重复出现的亮氨酸。
2.2 动物甾类激素受体（核受体）作用的基本特征
一个典型的动物细胞约有1万个甾类受体，每个受体可逆地 以高亲和力与专一甾类激素结合。
甾类激素－受体复合体形成的“二步模
型”： 激素受体存在于细胞质中，与甾类激素结合后
被激活，其分子构象即发生改变，从而容易从 核膜孔进入细胞核内。且由于其亲和力改变， 容易与染色质结合。因此大量激素－受体复合 体聚集在核内。这就是激素由胞质到核内转移 的“二步模型”。
后来提出的“胞核模型”认为，有的受体原来就存在于核 内。
2.2 甾类激素受体作用的基本特征（续）
激素－受体复合体可以识别并结合到专一的DNA序列上， 从而诱导基因转录活性。这种复合体就是一种转录调节因 子（反式作用因子）。这种激素受体结合的DNA序列，即为 激素调节元件（hormone regulatory elements, HRE）。
1.2.1 受体与配体结合的特异性（续）
配体与受体空间结构的互补是一个诱导—契合 过程。
配体接触受体，引起受体蛋白发生构象变化， 使两者结合更完美。 受体的这种构象变化正是它被激活的过程。
在理解受体与配体结合特异性时应该注意：
•受体的特异性不能简单地理解为一种受体仅能够与一种配体 结合，或者反之。这种情况只是对特定的细胞类型和生理条 件下而言。
图3.2 果蝇细胞中蜕皮激素诱导基因活化的初级与次级反应模型
2.3 甾类激素核受体的结构和功能
从克隆得到的cDNA序列，已经推断出 多种甾类激素受体的氨基酸序列。
甾类受体的基本结构特征：
•氨基酸总数由400到900不等； DNA结合区（C区） 共同特点是有三个主要功能区： 激素结合区（E区） 受体调节区（A/B区）
这些事例并非否认受体的特异性。
1.2.2 高度的亲和力
受体与配体的结合服从质量作用定律，可以用简单的可逆 平衡式表示：
[H]+[R]
Ka Kd
[HR]
Ka
[HR]
[H] [R] 1 Ka [H] [R] [HR]
Kd
式中：[H]为游离配体 浓度，[R]为未结合的 受体浓度，[HR]为配体 －受体复合物浓度。Ka 和Kd分别为结合常数 （亲和常数）和解离常 数.Kd值为50%受体被配 体结合时的配体浓度， 代表受体的亲和力，其 值愈小亲和力愈高。
特异性是受体的最基本的特点，否则受体就无法辨认外 界的特殊信号——配体分子，也无法准确地传递信息。 受体与配体特异性结合是一种分子识别过程，理论上的 作用过程可能是：
• 受体有配体结合域，靠疏水作用在大分子内部形成
一个配体结合口袋。如果受体与配体空间有所互补，即 有较大的几率进入口袋；进入之后，如果口袋中的氨基 酸中有可以与配体形成氢键、离子键的，它们就可能靠 的更近一些，致使范德华力发生作用，形成更紧密的 结合。 配体与受体分子空间结构的互补性是特异结合的主要因 素。
2. 核受体及其作用特点
2．1 核受体
•疏水性的配体可以靠分子扩散进入细胞，然后与胞内受体 结合，引起受体的构象变化，增加受体与DNA的亲和力，最 终起调节基因转录活性的作用。此类受体进入细胞核，作用 位点通常在细胞核，所以称为核受体。 •从细胞信号转导角度看，这些疏水信号分子比水溶性信号 分子（1）在体内存留时间长，且（2）通过调节基因 表达起作用，因此常常引起（3）长期的细胞效应，如 生长发育的调节。 （动物甾类激素受体多为此类）
•LRR是有串联排列的具有leu-x-leu-x-leu-x-x-Asn-x-leu 的保守序列组成。
（2） 具S－结构域（S－domain）的RLKs （3 ）类表皮生长因子RLKs（EGF-like RLKs） （4 ）类肿瘤坏死因子受体（TNFR-Like）的RLKs
（5 ）凝集素样（lectin-like）RLKs
细 胞 表 面 的 信 号 受 体
酶联（活性）受体
离子通道型受体
3.1 类受体蛋白激酶（receptor-like protein kinases, RLKs）－酶联受体
酶联受体的特点是：
• 受体本身是一种具有跨膜结构的酶蛋白，其胞外域与配体 结合而被激活，通过胞内侧激酶反应，将胞外信号传至胞内。 • 此类受体最重要的是动物中的生长因子，如胰岛素。它们 本身具有酪氨酸蛋白激酶活性。 胞外配体结合区 整个分子分为3个结构域： 细胞内激酶活性区 跨膜结构区 •这一结构既具有受体的功能，又具有把胞外信号直接转换成 胞内效应的功能，是一种“经济”有效的信号跨膜传递途径。
2.3 甾类激素受体的结构和功能
③受体调节区（A/B区）:
受体分子N端的A/B区，有一个非激素依赖的组成性转录激活结构，可 以决定启动子专一性和细胞专一性。另一个转录激活结构在C端激素 结合区（E区），为激素依赖的转录激活结构。
图3.4 甾类激素受体的作用模型
P.33
3、细胞膜表面受体
• 大多数胞间化学信号分子的受体属于细胞表面受体。
第三章
细胞信号受体及跨膜信号 转换
（3学时）
引 言
•生物细胞膜系统的完整性对维持细胞内环境的稳 定（如质膜）及使细胞内各种代谢过程有条不紊地、 互不干扰地（如内膜系统）进行非常必要，是细胞 生命活动得以进行的基本条件。 •但是，生命活动也不能在完全隔离的条件下进行， 在膜上必然要形成某种结构或者机制，保证细胞与 外界环境之间、细胞内膜系统间隔形成的各部分之 间，能够进行物质、能量及信息的交流。
1、受体（receptor）的基本概念及其特征
1.1受体与配体的基本概念
狭义的、经典的受体概念
受体(receptor)是细胞表面或者亚细胞组分中的一种生物
大分子物质，可以识别并特异地与有生物活性的化学信号物 质（配体,ligand）结合，从而激活或者启动一系列生物化 学反应，最后导致该信号物质（配体）特定的生物效应。 广义的受体概念 接受任何刺激,包括非生物环境刺激（如光、机械刺激） 和病原微生物刺激的,并能够产生一定细胞反应的生物大 分子物质都称为受体。
•所有的水溶性信号分子（如动物的多肽激素、神经递质 和生长因子）以及个别脂溶性的激素（如前列腺素）都 与靶细胞表面专一受体结合。
•细胞表面受体与胞外配体（胞间信号）结合，通常使胞 内第二信使水平增加，从而引起生理效应。常常引起短 暂而迅速的细胞反应的特点。
•有些也可以调节基因表达，产生长期的效应，
3、细胞膜表面的受体（续）
细胞外部信号可以被膜上的受体或者 细胞内受体接收
受体的功能: 识别与放大
•一是识别自己特异的信号物质——配体，识别的表现 在于两者结合。
配体是指一些信号(分子)物质，除了与受体结合外， 本身并无其它功能；它唯一的功能就是通知细胞,
在环境中存在一种特殊信号或者刺激因素。胞外
信号分子是主要的配体，它可能是离子（如Ca2＋）、小 分子或者多肽蛋白质大分子物质。
1.3 受体存在的位置与种类
大多数受体存在于 细胞表面，水溶性信 号分子以及大多数脂 溶性信号分子都是与 细胞表面受体，并将 信号传递到胞内。 但是，也有一些脂 溶性信号分子可以直 接跨越质膜，与细胞 内受体结合。 前者即细胞表
面受体，后者即细
细胞外部信号可以被膜上的 受体或者细胞内受体接收
胞内受体。
2.3 甾类激素受体的结构和功能 ①DNA结合区（C区）： 它是与靶基因中激素反应元件结合的序列，富含Cys，每两个Cys