1、第二節(jié) 信號分子與受體一、信號分子概念：存在于生物體內(nèi)部或外部，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動功能的化學(xué)物質(zhì)。分類：細(xì)胞外信號分子和細(xì)胞內(nèi)信號分子（一）細(xì)胞外信號分子概念：指由特定細(xì)胞釋放的對靶細(xì)胞有調(diào)節(jié)作用的各種信號物質(zhì)。1激素又稱“內(nèi)分泌信號”合成場所：由特殊分化的內(nèi)分泌細(xì)胞合成、分泌作用途徑：通過血循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞，經(jīng)過受體發(fā)揮特異調(diào)節(jié)作用作用特點：大多數(shù)對靶細(xì)胞的作用時間較長分類按化學(xué)本質(zhì)分蛋白質(zhì)激素：胰島素、生長激素肽類激素：胰高血糖素、促乳素氨基酸衍生物激素：腎上腺素、甲狀腺素類固醇激素：雌激素、雄激素、醛固酮按激素作用受體分細(xì)胞內(nèi)受體激素：甲狀腺素、類固醇激素細(xì)胞膜受體激素2局部化學(xué)介質(zhì)又稱

2、“旁分泌信號”體內(nèi)某些細(xì)胞能分泌一種或數(shù)種化學(xué)介質(zhì)，如生長因子、細(xì)胞生長抑素、一氧化氮和前列腺素等。作用途徑：不進入血循環(huán)，而是通過擴散作用到達(dá)附近的靶細(xì)胞，通過與細(xì)胞膜受體結(jié)合而引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)作用特點：除生長因子外，他們的作用時間較短3神經(jīng)遞質(zhì)又稱“突觸分泌信號”由神經(jīng)元突觸前膜釋放，如乙酰膽堿和去甲腎上腺素等，作用特點：作用時間較短。述：一些細(xì)胞間信息物質(zhì)能對同種細(xì)胞或分泌細(xì)胞自身起調(diào)節(jié)作用，稱為自分泌信號,如一些癌蛋白。而有些細(xì)胞間信息物質(zhì)可在不同的個體間傳遞信息，如昆蟲的性激素。（二）細(xì)胞內(nèi)信號分子1概念：在細(xì)胞內(nèi)傳遞細(xì)胞調(diào)控信號的化學(xué)物質(zhì)2化學(xué)本質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)的組成具多樣化，

3、包括以下幾種無機離子，如Ca2+；脂類衍生物，如二脂酰甘油（DAG）、N-脂酰鞘氨醇（Cer）；糖類衍生物，如三磷酸肌醇（IP3）；核苷酸，如cAMP、cGMP；信號蛋白分子，多數(shù)為癌基因的產(chǎn)物，如Ras和底物酶。述：底物酶主要為酪氨酸或絲蘇氨酸蛋白激酶，但它們本身又是其他酶的底物，如JAK、Raf等。通常將Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP等這類在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的小分子化合物稱為第二信使。述：細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)在傳遞信號時絕大部分通過酶促級聯(lián)反應(yīng)方式進行。它們最終通過改變細(xì)胞內(nèi)有關(guān)酶的活性、開啟或關(guān)閉細(xì)胞膜離子通道及細(xì)胞核內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄，達(dá)到調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝和控制細(xì)胞生長、繁殖和分化

4、的作用。所有信息物質(zhì)在完成信息傳遞后，必須立即滅活。通常細(xì)胞通過酶促降解、代謝轉(zhuǎn)化或細(xì)胞攝取等方式滅活信息物質(zhì)二、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受體1概念：靶細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能被一些生物活性物質(zhì)所識別，并與之結(jié)合產(chǎn)生生物效應(yīng)的物質(zhì)。2化學(xué)本質(zhì)：多數(shù)蛋白質(zhì)，個別是糖脂。3配體（ligand）：能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子述：細(xì)胞間信息物質(zhì)就是一類最常見的配體。除此以外，某些藥物、維生素和毒物也可作為配體而發(fā)揮生物學(xué)作用。受體在細(xì)胞信息傳遞過程中起著極為重要的作用。其中，位于細(xì)胞漿和細(xì)胞核中的受體稱為胞內(nèi)受體，它們?nèi)繛镈NA結(jié)合蛋白。存在于細(xì)胞質(zhì)膜上的受體則稱為膜受體，它們絕大部分是鑲嵌糖蛋白。（一）膜受體述：

5、受體分布于細(xì)胞膜，主要配體為親水性信號分子（如多肽激素），少部分為脂溶性信號分子。1G蛋白偶聯(lián)型受體G蛋白：一類和GTP或GDP相結(jié)合、位于細(xì)胞膜胞漿面的外周蛋白。組成：G蛋白由三亞基組成：亞基（45kD）、亞基（35kD）和亞基（7kD）。兩種構(gòu)象非活化型：以三聚體存在并與GDP結(jié)合的構(gòu)象活化型：亞基與GTP結(jié)合并導(dǎo)致二聚體脫落的構(gòu)象結(jié)構(gòu)：七個跨膜螺旋受體，又稱蛇型受體。它們?nèi)渴侵缓粭l肽鏈的糖蛋白，其N端在細(xì)胞外側(cè)，C端在細(xì)胞內(nèi)，中段形成七個跨膜螺旋結(jié)構(gòu)和三個細(xì)胞外環(huán)與三個細(xì)胞內(nèi)環(huán)。這類受體的特點是其胞漿面第三個環(huán)較大，具親水性，能與G蛋白相偶聯(lián)，從而影響腺苷酸環(huán)化酶（AC）或磷脂酶C等

6、的活性，使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使。這類受體的信息傳遞可歸納為：激素受體G蛋白酶第二信使蛋白激酶酶或功能蛋白生物學(xué)效應(yīng)。該受體分布極廣，主要參與細(xì)胞物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控。 G蛋白有許多種。常見的有可激活的AC的激動型G蛋白（Gs）和抑制型G蛋白（Gi）。不同的G蛋白能特異地將受體和與之適應(yīng)地效應(yīng)酶偶聯(lián)起來。各種G蛋白的亞基均有一個霍亂毒素或百日咳毒素進行ADP核糖基化的修飾部位。這兩種細(xì)菌毒素能改變G蛋白的功能，霍亂毒素能激活GS而激活A(yù)C；百日咳毒素則能激活Gi而抑制AC。2單個跨膜螺旋受體化學(xué)本質(zhì)：糖蛋白特點：只有一個跨膜螺旋結(jié)構(gòu)組成：細(xì)胞外配體結(jié)合區(qū)、跨膜區(qū)、細(xì)胞內(nèi)功能區(qū)和調(diào)節(jié)區(qū)類型：主

7、要有酪氨激酶受體型和非酪氨酸蛋白激酶受體型述：前者為催化型受體（如胰島素受體和表皮生長因子受體等），它們與配體結(jié)合后即有酪氨酸蛋白激酶活性，既可導(dǎo)致受體自身磷酸化，又可催化底物蛋白的特定酪氨酸殘基磷酸化；后者（如生長激素受體、干擾素受體）與配體結(jié)合后，受體本身無TPK活性，需借助于細(xì)胞內(nèi)連接蛋白（如JAKs）的作用完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。3鳥苷酸環(huán)化酶活性受體分類膜受體（心血管組織細(xì)胞、小腸、精子及視網(wǎng)膜桿狀）可溶性受體（肝、肺、腦及腎的組織細(xì)胞，配體為NO和CO）組成：膜受體的胞外N端為配體結(jié)合區(qū)，中間肽段為跨膜區(qū)，C端胞內(nèi)區(qū)含鳥苷酸環(huán)化酶結(jié)構(gòu)域。4離子通道型受體（即配體依賴性離子通道）述：這類受體主

8、要受神經(jīng)遞質(zhì)等信息物質(zhì)調(diào)節(jié)。當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)與這類受體結(jié)合后，可使離子通道打開或關(guān)閉，從而改變膜的通透性。這類受體主要在神經(jīng)沖動的快速傳遞中起作用。（二）細(xì)胞內(nèi)受體述：細(xì)胞內(nèi)受體多為反式作用因子，當(dāng)與相應(yīng)配體結(jié)合后，能與DNA的順式作用元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。能與此型受體結(jié)合的信號分子有類固醇激素、甲狀腺素和維甲酸等。細(xì)胞內(nèi)受體通常為縱400-1000個氨基酸殘基組成的單體蛋白質(zhì)，包括四個區(qū)域：1高度可變區(qū)：位于N末端，含25-603個氨基酸殘基，具轉(zhuǎn)錄激活作用。多數(shù)受體的這一區(qū)域還是抗體結(jié)合部位。2DNA結(jié)合區(qū)：有6668個氨基酸殘基，富含半胱氨酸并有鋅指結(jié)構(gòu)，它能順 DNA螺旋旋轉(zhuǎn)并與之結(jié)合。3

9、激素結(jié)合區(qū)：位于C末端，由220250個氨基酸殘基構(gòu)成，其作用包括與配體結(jié)合；與熱休克蛋白結(jié)合；使受體二聚化；激活轉(zhuǎn)錄 4鉸鏈區(qū)：為一短序列，可能有與轉(zhuǎn)錄因子相互作用和觸發(fā)受體向核內(nèi)移動的功能。三、受體與信號分子結(jié)合的特點（一） 高度特異性述：受體選擇性地與特定配體結(jié)合，這種選擇性是由分子的幾何形狀決定的。受體與配體的結(jié)合通過反應(yīng)基團的定位和分子構(gòu)象的相互契合來實現(xiàn)。（二） 高度親和力述：無論是膜受體還是胞內(nèi)受體，它們與配體間的親和力都極強。體內(nèi)信息物質(zhì)的濃度非常低，通常10-8 mML，但卻具有顯受著的生物學(xué)效應(yīng)，足見二者間的親和力之高。（三）可逆性述：受體與配體以非共價鍵結(jié)合，當(dāng)生物效應(yīng)發(fā)生后，配體即與受體