信号分子与受体

第二节信号分子与受体一、信号分子＊概念：存在于生物体内部或外部，具有调节细胞生命活动功能的化学物质。＊分类：细胞外信号分子和细胞内信号分子（一）细胞外信号分子概念：指由特定细胞释放的对靶细胞有调节作用的各种信号物质。1．激素――又称“内分泌信号”⑴合成场所：由特殊分化的内分泌细胞合成、分泌⑵作用途径：通过血循环到达靶细胞，经过受体发挥特异调节作用⑶作用特点：大多数对靶细胞的作用时间较长⑷分类＆按化学本质分①蛋白质激素：胰岛素、生长激素②肽类激素：胰高血糖素、促乳素③氨基酸衍生物激素：肾上腺素、甲状腺素④类固醇激素：雌激素、雄激素、醛固酮＆按激素作用受体分①细胞内受体激素：甲状腺素、类固醇激素②细胞膜受体激素2．局部化学介质――又称“旁分泌信号”⑴体内某些细胞能分泌一种或数种化学介质，如生长因子、细胞生长抑素、一氧化氮和前列腺素等。⑵作用途径：不进入血循环，而是通过扩散作用到达附近的靶细胞，通过与细胞膜受体结合而引起细胞的应答反应⑶作用特点：除生长因子外，他们的作用时间较短3．神经递质――又称“突触分泌信号”⑴由神经元突触前膜释放，如乙酰胆碱和去甲肾上腺素等，⑵作用特点：作用时间较短。述：一些细胞间信息物质能对同种细胞或分泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号,如一些癌蛋白。而有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息，如昆虫的性激素。（二）细胞内信号分子1．概念：在细胞内传递细胞调控信号的化学物质2．化学本质：细胞内信息物质的组成具多样化，包括以下几种无机离子，如Ca2+；脂类衍生物，如二脂酰甘油（DAG）、N-脂酰鞘氨醇（Cer）；糖类衍生物，如三磷酸肌醇（IP3）；核苷酸，如cAMP、cGMP；信号蛋白分子，多数为癌基因的产物，如Ras和底物酶。述：底物酶主要为酪氨酸或丝／苏氨酸蛋白激酶，但它们本身又是其他酶的底物，如JAK、Raf等。通常将Ca2+、、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP等这类在细胞内传递信息的小分子化合物称为第二信使。述：细胞内信息物质在传递信号时绝大部分通过酶促级联反应方式进行。它们最终通过改变细胞内有关酶的活性、开启或关闭细胞膜离子通道及细胞核内基因的转录，达到调节细胞代谢和控制细胞生长、繁殖和分化的作用。所有信息物质在完成信息传递后，必须立即灭活。通常细胞通过酶促降解、代谢转化或细胞摄取等方式灭活信息物质二、信号转导受体1．概念：靶细胞膜上或细胞内能被一些生物活性物质所识别，并与之结合产生生物效应的物质。2．化学本质：多数蛋白质，个别是糖脂。3．配体（ligand）：能与受体呈特异性结合的生物活性分子述：细胞间信息物质就是一类最常见的配体。除此以外，某些药物、维生素和毒物也可作为配体而发挥生物学作用。受体在细胞信息传递过程中起着极为重要的作用。其中，位于细胞浆和细胞核中的受体称为胞内受体，它们全部为DNA结合蛋白。存在于细胞质膜上的受体则称为膜受体，它们绝大部分是镶嵌糖蛋白。（一）膜受体述：受体分布于细胞膜，主要配体为亲水性信号分子（如多肽激素），少部分为脂溶性信号分子。1．G蛋白偶联型受体⑴G蛋白：一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白。⑵组成：G蛋白由三亚基组成：α亚基（45kD）、β亚基（35kD）和γ亚基（7kD）。⑶两种构象①非活化型：以αβγ三聚体存在并与GDP结合的构象②活化型：α亚基与GTP结合并导致βγ二聚体脱落的构象⑷结构：七个跨膜α螺旋受体，又称蛇型受体。它们全部是只含一条肽链的糖蛋白，其N端在细胞外侧，C端在细胞内，中段形成七个跨膜螺旋结构和三个细胞外环与三个细胞内环。这类受体的特点是其胞浆面第三个环较大，具亲水性，能与G蛋白相偶联，从而影响腺苷酸环化酶（AC）或磷脂酶C等的活性，使细胞内产生第二信使。这类受体的信息传递可归纳为：激素→受体→G蛋白→酶→第二信使→蛋白激酶→酶或功能蛋白→生物学效应。该受体分布极广，主要参与细胞物质代谢调节和基因转录调控。G蛋白有许多种。常见的有可激活的AC的激动型G蛋白（Gs）和抑制型G蛋白（Gi）。不同的G蛋白能特异地将受体和与之适应地效应酶偶联起来。各种G蛋白的α亚基均有一个霍乱毒素或百日咳毒素进行ADP核糖基化的修饰部位。这两种细菌毒素能改变G蛋白的功能，霍乱毒素能激活GS而激活AC；百日咳毒素则能激活Gi而抑制AC。2．单个跨膜α－螺旋受体⑴化学本质：糖蛋白⑵特点：只有一个跨膜螺旋结构⑶组成：细胞外配体结合区、跨膜区、细胞内功能区和调节区⑷类型：主要有酪氨激酶受体型和非酪氨酸蛋白激酶受体型述：前者为催化型受体（如胰岛素受体和表皮生长因子受体等），它们与配体结合后即有酪氨酸蛋白激酶活性，既可导致受体自身磷酸化，又可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化；后者（如生长激素受体、干扰素受体）与配体结合后，受体本身无TPK活性，需借助于细胞内连接蛋白（如JAKs）的作用完成信号转导。3．鸟苷酸环化酶活性受体⑴分类①膜受体（心血管组织细胞、小肠、精子及视网膜杆状）②可溶性受体（肝、肺、脑及肾的组织细胞，配体为NO和CO）⑵组成：膜受体的胞外N端为配体结合区，中间肽段为跨膜区，C端胞内区含鸟苷酸环化酶结构域。4．离子通道型受体（即配体依赖性离子通道）述：这类受体主要受神经递质等信息物质调节。当神经递质与这类受体结合后，可使离子通道打开或关闭，从而改变膜的通透性。这类受体主要在神经冲动的快速传递中起作用。（二）细胞内受体述：细胞内受体多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。能与此型受体结合的信号分子有类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等。细胞内受体通常为纵400-1000个氨基酸残基组成的单体蛋白质，包括四个区域：1．高度可变区：位于N末端，含25-603个氨基酸残基，具转录激活作用。多数受体的这一区域还是抗体结合部位。2．DNA结合区：有66－68个氨基酸残基，富含半胱氨酸并有锌指结构，它能顺DNA螺旋旋转并与之结合。3．激素结合区：位于C末端，由220－250个氨基酸残基构成，其作用包括①与配体结合；②与热休克蛋白结合；③使受体二聚化；④激活转录4．铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的功能。三、受体与信号分子结合的特点（一）高度特异性述：受体选择性地与特定配体结合，这种选择性是由分子的几何形状决定的。受体与配体的结合通过反应基团的定位和分子构象的相互契合来实现。（二）高度亲和力述：无论是膜受体还是胞内受体，它们与配体间的亲和力都极强。体内信息物质的浓度非常低，通常10-8mML，但却具有显受著的生物学效应，足见二者间的亲和力之高。（三）可逆性述：受体与配体以非共价键结合，当生物效应发生后，配体即与受体解离。受体可恢复到原来的状态，并再次被利用，而配体则常被立即灭活。（四）可饱和性：增加配体浓度，可使受体饱和（五）级联放大效应述：信号分子与受体结合后，或使离子通道开放，或使偶联的酶激活，使信号逐级放大，可使靶细胞产生强大效应。课外作业：名解：①细胞外（内）信号分子；②受体；③配体；④G蛋白钟子期听懂了俞伯牙的琴音——“巍巍乎若高山，荡荡乎若流水”,俞伯牙视其为知音。钟子期死后，面对江边一抔黄土，俞伯牙发出“此曲终兮不复弹，三尺瑶琴为君死”的感慨，摔琴而去，从此，高山流水，知音难觅。红楼里，宝钗与黛玉皆爱宝玉，宝钗看重功名，常拿一些伦理纲常来压制他的不羁与顽劣，黛玉却从未提及这些，因她懂得他的心性，她说“你既为我之知己，自然我亦是你之知己”,造化弄人，木石前缘虽是虚空一场，却怀金悼玉，梦萦千古，今日读来依然荡气回肠！不是所有的相遇都可以相知，不是所有的相知都可以永恒。生命里，我们只愿结交那些心性相宜的人，统一的语言，相同的志趣，将彼此的心灵拉近，一份懂得，不言不语，却在默契里滋生。懂得，是两颗心的对望，潜生一种心灵感应，不发一言，便可知会。一声懂得，没有千言万语，却可以令人眸中含泪，心中蕴暖。这世间太多人情薄凉，你是否觉得，有一个真正懂你的人，是一种幸福与慰藉呢？茫茫人海，你不孤单，有人愿与你同运命，共风雨，如此，多好！风懂云的情怀，它，轻轻的吹送，云姿更加漫妙；雪懂梅的寒傲，它，悄悄的绽放，梅骨愈加清奇；泉懂山的伟岸，它，静静的流淌，山林更为葱茂；雨懂花的心思，它，无声的洒落，花香尤为清绝……杏花疏影小楼边，一腔笛韵委婉悠扬；山亭古寺四月间，深涧桃花兀自娇娆；暗香疏影黄昏后，东篱素菊暗香盈袖；柴门冬雪夜归人，红泥火炉绿蚁新醅……若懂得，景与物，也相宜。彷徨失意时，一句懂得，是严冬的一场花开春暖，茫然无助时，一句懂得，是酷暑的一阵清凉细雨，心与心的贴近，皆因一个“懂得”而欣慰，美好。