54-膜受體與細(xì)胞識別課稿

1、第五章 細(xì)胞膜及其表面第四節(jié) 細(xì)胞膜與細(xì)胞識別細(xì)胞生物與遺傳學(xué)教研室張艷芬E-mail: Tel:3029114(O)2008.31一、膜受體的概念 存在于細(xì)胞膜表面的特殊蛋白質(zhì)，能特異性識別并結(jié)合胞外信號分子，進(jìn)而激活細(xì)胞內(nèi)一系列生物化學(xué)反應(yīng)，使細(xì)胞對外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)。 細(xì)胞識別（cell recognition） :細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子（配體）選擇性地相互作用，而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。 2（一） 膜受體的結(jié)構(gòu)和類型1、膜受體的的分子結(jié)構(gòu) 膜受體的化學(xué)成分多為糖蛋白，也有糖脂和糖脂蛋白（為糖脂和糖蛋白的復(fù)合物）。 三個結(jié)構(gòu)域

2、： 細(xì)胞外域 （識別部） 一個或多個跨膜域 （轉(zhuǎn)換部） 細(xì)胞內(nèi)域 （效應(yīng)部）3 從受體所相關(guān)配體的類型來分：可分為神經(jīng)遞質(zhì)受體、激素受體、藥物受體、細(xì)胞黏附受體、細(xì)菌毒素受體、病毒受體、瘧原蟲受體等； 按受體本身的化學(xué)或功能特性來分，可分為：G蛋白偶聯(lián)受體、受體酪氨酸激酶、配體閘門通道、細(xì)胞因子受體，TGF受體等。2、膜受體的類型45 離子通道型受體由多亞基組成，本身既有信號結(jié)合位點，又是離子通道，其跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)無需中間步驟。根據(jù)受體的氨基酸組成及跨膜區(qū)的特點，可將離子通道型受體分為三類，類受體主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細(xì)胞，以乙酰膽堿受體為代表。6乙酰膽堿受體7Acetylcholine

3、receptor have three conformations(構(gòu)象)8Mediated by the Ion-Linked Receptors which convert chemical signals into electrical ones9 G蛋白偶聯(lián)受體是膜受體中最大的家族，分布廣泛、類型多樣，幾乎遍布所有的細(xì)胞。10 具備酶活性的受體受體蛋白既是受體又是酶，一旦與配體結(jié)合即激活受體胞內(nèi)段的酶活性 ，又稱催化受體 (catalytic receptor)。受體酪氨酸激酶 (Receptor tyrosine kinase)； 受體絲氨酸/蘇氨酸激酶 (Receptor seri

4、ne/threonine kinase) ；受體酪氨酸磷酸酯酶 (Receptor of tyrosine phophatase); 受體鳥苷環(huán)化酶 (Receptor guanyate cyclase)； 酪氨酸激酶偶聯(lián)受體(tyrosine kinase-linked receptors)。11酪氨酸蛋白激酶受體 具有酪氨酸蛋白激酶活性的受體：一些生長因子與相應(yīng)受體結(jié)合后，活化受體本身的酪氨酸蛋白激酶，激酶再磷酸化靶蛋白的酪氨酸殘基，再通過一系列磷酸化的級聯(lián)反應(yīng)，影響基因的表達(dá)。不需要通過G蛋白，由受體本身的酪氨酸蛋白激酶的激活來完成信號跨膜的傳導(dǎo)。一次跨膜蛋白，胞外區(qū)與配體結(jié)合，胞內(nèi)區(qū)是

5、酪氨酸蛋白激酶的催化部位。12The stimulation of the tyrosine kinaseThe form of a dimer is a universal mechanism that the enzyme linked receptors, one transmembrane, were sitmulated. 受體的激酶活性被激活,在空間結(jié)構(gòu)上形成了一個或數(shù)個SH2結(jié)合位點,通過這些位點,受體可與具有SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白結(jié)合,并使之激活。13膜受體的功能 特異性識別和結(jié)合相應(yīng)的配體。與配體結(jié)合后,可將其相互作用的信號向其它信號分子傳導(dǎo)。與配體結(jié)合后,可使細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)

6、。14（二）膜受體作用的特點特異性與非決定性 化學(xué)信號與受體之間的結(jié)合具有一定的專一性，這種專一性是依靠分子與分子之間的立體構(gòu)象互補(bǔ)。這就使受體能夠從眾多的胞外信號分子中選擇其所要的結(jié)合信號的基本原因。 雖然這種結(jié)合有特異性，但這種特異性并非絕對嚴(yán)格。某些化學(xué)信號可以與一種以上的受體結(jié)合，從而使細(xì)胞產(chǎn)生不同的效應(yīng)。如腎上腺素既能與受體結(jié)合，引起平滑肌收縮；又能與受體結(jié)合，引起平滑肌松弛。這說明，即使同一化學(xué)信號，由于所激活的受體不同，對細(xì)胞發(fā)生的調(diào)節(jié)作用也不同。 15配體具備強(qiáng)的親和力 當(dāng)溶液中只有相對低濃度的配體時，就能使靶細(xì)胞膜上的受體與配體結(jié)合達(dá)到保和。受體配體結(jié)合后顯示可飽和性 一個細(xì)

7、胞或一定量組織內(nèi)受體數(shù)目是有限的。受體配體的結(jié)合是可逆的 有特定的組織定位 受體在體內(nèi)的分布，在種類和數(shù)量上均呈現(xiàn)特定的模式，即受體只存在于靶細(xì)胞。體內(nèi)一定的細(xì)胞表面有一定的受體，某種細(xì)胞之所以成為某種化學(xué)信號特定的靶細(xì)胞，是由于這種細(xì)胞膜上有接受這種化學(xué)信號的受體。16一種細(xì)胞膜上可以有幾種不同的受體，如脂肪細(xì)胞膜上含有腎上腺素、胰高血糖素、胰島素等激素受體，它們的數(shù)量各不相同。同一受體在不同細(xì)胞膜上的數(shù)目也不同。一般受體的密度為1210個/細(xì)胞，且在正常的生理條件下相對衡定，但也會隨著不同的生理狀態(tài)或外界環(huán)境變化而變化。（三）膜受體的數(shù)量和分布17如果某一配體分子與受體結(jié)合后能使受體被激活

8、，說明該配體分子具有“內(nèi)在活性”。有些物質(zhì)與受體親和力大、內(nèi)在活性也大，這類物質(zhì)就為受體的激動劑。有些物質(zhì)與受體的親和力雖大，但不產(chǎn)生內(nèi)在活性，這類物質(zhì)就為受體的阻斷劑。阻斷劑的分子結(jié)構(gòu)與其受體的配體有一定的相似之處，它們能與受體結(jié)合，但不引發(fā)后續(xù)的內(nèi)在活性，這樣就起到了競爭性抑制作用；有的阻斷劑分子與受體的配體分子結(jié)構(gòu)不同，但可能結(jié)合于受體的其它位置上，改變了受體分子的構(gòu)象，從而起到配體分子不能與之發(fā)生識別結(jié)合的作用。（四）受體的激動劑和阻斷劑18二、膜受體與細(xì)胞識別 Cell recognition :細(xì)胞間以及細(xì)胞與環(huán)境中分子的識別過程，從而導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)相繼的一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)

9、為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。 細(xì)胞膜受體是細(xì)胞識別的關(guān)鍵要素之一。 19（一）細(xì)胞識別現(xiàn)象低等動物海綿：是由很多細(xì)胞聚集而成的多細(xì)胞群體。高等動物體內(nèi)的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等具有吞噬異物的能力，也是細(xì)胞的一種識別現(xiàn)象；血液中白細(xì)胞能識別侵入的細(xì)菌并將其吞噬，而從不吞噬血液中自己的正常細(xì)胞，這是異種間的細(xì)胞識別。受精過程有種的特異性 。細(xì)胞識別對動物細(xì)胞胚胎早期的發(fā)育，起著極為重要的作用。20（二）細(xì)胞識別的分子基礎(chǔ)各種細(xì)胞識別功能的分子機(jī)制并不完全一樣，但已知各類細(xì)胞的識別大部分都與細(xì)胞膜中的糖蛋白分子有關(guān)。由于各種細(xì)胞表面寡糖鏈中的單糖種類、數(shù)目、排列順序和結(jié)合方式不同，使糖鏈具有多樣性和

10、復(fù)雜性，它象“接受天線”一樣，能識別細(xì)胞外各種信息分子，其中，唾液酸對細(xì)胞識別有重要意義，是細(xì)胞識別的基礎(chǔ)。21 海綿細(xì)胞能夠重新聚集是與細(xì)胞表面的兩種糖蛋白有關(guān)：一種被認(rèn)為是凝集因子，另一種是凝集因子受體。 分析從不同海綿分離出的凝集因子發(fā)現(xiàn)，它們的氨基酸組成相似，但糖的組成不同。 凝集因子具有種屬特異性，可識別同種海綿細(xì)胞表面的受體并結(jié)合，再在鈣離子的作用下，凝集因子通過自身的聚合將海綿細(xì)胞黏合在一起。22 巨噬細(xì)胞只能識別、吞噬衰老的紅細(xì)胞，而不吞噬正常的紅細(xì)胞，這是因為衰老的紅細(xì)胞表面的糖鏈喪失了唾液酸，暴露出了半乳糖殘基，這是巨噬細(xì)胞識別的標(biāo)記。正常紅細(xì)胞表面由于有唾液酸覆蓋，而不能

11、被識別。 細(xì)胞通過表面受體的作用，識別自我和非我，其識別的結(jié)果將引起不同的細(xì)胞反應(yīng)。23（三）細(xì)胞識別所引起的反應(yīng)類型 配體進(jìn)入細(xì)胞：如哺乳動物肝細(xì)胞對血清糖蛋白的識別和胞吞作用的過程。肝細(xì)胞表面有專一識別半乳糖基的受體，當(dāng)血清糖蛋白（如血清銅藍(lán)蛋白）非還原性末端除去唾液酸，暴露次末端半乳糖基后，它們中的90以上就通過胞飲作用進(jìn)入細(xì)胞。 近20種血清糖蛋白均有這種現(xiàn)象，被認(rèn)為是血清糖蛋白更新的基礎(chǔ)，有一定的普遍性。24 細(xì)胞黏著：可分為細(xì)胞與細(xì)胞間的黏著和細(xì)胞外基質(zhì)間的黏著。 細(xì)胞與細(xì)胞間的黏著是生殖細(xì)胞的結(jié)合、胚胎發(fā)育分化、病原體入侵等生物過程的起始步驟。現(xiàn)已找到約20種參與細(xì)胞間黏著的表面糖蛋白分子，它們都是存在于細(xì)胞膜上的受體，在細(xì)胞黏著中起作用，有的依賴鈣離子，有的不依賴。 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏著是一個以表面受體為媒介，并有胞外基質(zhì)中的配體分子和細(xì)胞內(nèi)骨架系統(tǒng)參與的跨膜過程。25 細(xì)胞內(nèi)功能活動的改變：信息分子