備課素材：甲狀腺激素和腎上腺素受體+2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

第第頁備課素材：甲狀腺激素和腎上腺素受體+2023—2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1甲狀腺激素和腎上腺素受體

激素作用于細胞時，與神經(jīng)遞質(zhì)一樣，第一階段是與細胞中的特定受體進行特異的結(jié)合。按照受體的本質(zhì)，激素受體可分為兩類，一類是類固醇激素的受體，存在于細胞內(nèi)（有胞質(zhì)受體和核受體，即使是胞質(zhì)受體也在核中發(fā)揮作用，可視為核受體）；另一類是肽激素的受體，存在肽激素的靶細胞的細胞膜上，在膜表面與激素結(jié)合。

上述兩類受體可以通過激素分子大小區(qū)分，那么，其他類型的激素分子，如氨基酸的衍生物，屬于小分子，它們的受體是不是一定在細胞內(nèi)？如，甲狀腺激素是酪氨酸的衍生物，相應(yīng)的受體在細胞內(nèi)，腎上腺素也是酪氨酸的衍生物，為什么受體在細胞膜表面？

1.激素分子的受體類型

細胞外信號分子一般分為兩類，一類是大分子信號分子，由于分子太大或太具有親水性而不能穿過靶細胞的質(zhì)膜，受體在靶細胞膜的表面；另一類是小分子，足夠小或脂溶性可以擴散穿過質(zhì)膜，一旦進入細胞內(nèi)往往激活細胞內(nèi)的酶或者同細胞內(nèi)的受體蛋白結(jié)合從而調(diào)控基因的表達。

2.核內(nèi)受體作用機理

據(jù)資料，一類重要的依賴細胞內(nèi)受體蛋白信號分子是類固醇激素（包括性激素)和甲狀腺激素。

這些激素分子的受體位于細胞溶膠或細胞核內(nèi)，這些受體都是核受體，它們的作用如同核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白。當(dāng)受體與激素結(jié)合，受體蛋白經(jīng)歷很大的構(gòu)象改變而激活蛋白，從而促進或抑制特異的靶基因的轉(zhuǎn)錄（如圖）。

3.細胞表面受體（膜受體）

絕大多數(shù)信號分子不是太大就太親水而不能穿越靶細胞的質(zhì)膜。它們的受體在膜表面，所有的細胞表面受體蛋白都通過結(jié)合胞外信號分子，將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到一個或多個胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子上從而改變細胞的行為。

膜表面受體可分為：離子通道偶聯(lián)受體，G蛋白偶聯(lián)受體和酶偶聯(lián)受體。

（1）離子通道偶聯(lián)受體：

通過與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)型，導(dǎo)致離子通道開啟或關(guān)閉，從而改變膜對某種離子的通透性，把胞外信號轉(zhuǎn)換為電信號。此受體在神經(jīng)調(diào)節(jié)中起重要作用，可以參考文章后的鏈接。

（2）G蛋白偶聯(lián)受體：

一種與三聚體G蛋白偶聯(lián)的細胞表面受體。含有7個穿膜區(qū)，是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的受體超家族，其成員有1000多個。與信息分子配體結(jié)合后通過激活所偶聯(lián)的G蛋白，啟動不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并導(dǎo)致各種生物效應(yīng)。本身不具備通道結(jié)構(gòu)，也無酶活性。它們都是通過鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白質(zhì)（簡稱G蛋白質(zhì)）的中間作用來轉(zhuǎn)導(dǎo)信號。

腎上腺素作用機理：

腎上腺素在血液中循環(huán)，和許多細胞所具有的一類G蛋白偶聯(lián)受體（腎上腺素受體）結(jié)合，盡管所引起的結(jié)果隨細胞類型而異，但都有助于機體準(zhǔn)備突然行動。例如，在骨骼肌，腎上腺素激發(fā)細胞內(nèi)cAMP水平的增加，導(dǎo)致糖原分解。

激素結(jié)合G蛋白產(chǎn)生系列反應(yīng)

（3）酶偶聯(lián)受體：

大多為單次跨膜蛋白。此類受體可分為酪氨酸蛋白激酶受體和非酪氨酸激酶受體兩大類。當(dāng)被激活后，該酶將會激活大量的胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑。

激素受體有質(zhì)膜受體和胞內(nèi)受體，常見的受體，如性激素受體、胰島素受體，可以根據(jù)分子大小區(qū)分質(zhì)膜受體和胞內(nèi)受體。但是，甲狀腺激素和腎上腺素都是小分子氨基酸的衍生物，由于腎上腺素受體是G蛋白，因此屬于質(zhì)膜蛋白受體。

例、2023年諾貝爾化學(xué)獎授予在G蛋白偶聯(lián)受體領(lǐng)域作出杰出貢獻的科學(xué)家。G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)控著細胞對激素、神經(jīng)遞質(zhì)的大部分應(yīng)答。如圖表示位于甲狀腺細胞膜內(nèi)側(cè)的G蛋白在與促甲狀腺激素受體結(jié)合形成G蛋白偶聯(lián)受體后被活化，進而引起細胞內(nèi)一系列代謝變化的過程。請回答：

（1）圖中過程①需要細胞質(zhì)為其提供作為原料，催化該過程的酶是。與過程②相比，過程①特有的堿基互補配對方式是。

（2）過程②除了需要圖中已表示出的條件外，還需要（至少寫出3項）。一個mRNA上結(jié)合多個核糖體的意義是。

（3）科研人員發(fā)現(xiàn)有些功能蛋白A分子量變小，經(jīng)測序表明這些分子前端氨基酸序列正確，但從某個谷氨酸開始以后的所有氨基酸序列丟失，推測其原因可能是。

（4）DNA分子經(jīng)過誘變，某位點上一個正常堿基（設(shè)為P）變成了尿嘧啶．該DNA連續(xù)復(fù)制兩次，得到4個子代DNA分子，相應(yīng)位點上的堿基對分別為U-A、A-T、G-C、C-G，推測“P”可能是或。

解析：（1）圖中過程①代表轉(zhuǎn)錄，模板是DNA的一條鏈，需要細胞質(zhì)提供核糖核苷酸為原料，在RNA聚合酶的催化作用下，合成mRNA；與過程②相比，過程①特有的堿基互補配對方式是A-T。

（2）過程②代表翻譯，需要模板（信使RNA）、原料（氨基酸）、轉(zhuǎn)運RNA、酶和能量。一個mRNA上結(jié)合多個核糖體的意義是可以在短時間內(nèi)合成大量的肽鏈，提高翻譯效率。

（3）功能蛋白A在發(fā)生基因突變后，從谷氨酸之后所有的氨基酸序列丟失，由谷氨酸的密碼子GAA，GAG，對比終止密碼子UAA，UAG，UGA可推測，則密碼子由GAG→UAG或GAA→UAA，則功能蛋白A基因上發(fā)生的堿基變化可能是C→A（或CTC→ATC，或CTT→ATT）。

（4）突變后的U在復(fù)制過程中會形成A-U、A-T，DNA分子復(fù)制后出現(xiàn)的C與G配對則來自于與P互補堿基，由此推測，P為C（胞嘧啶）或G（鳥嘌呤）。

答案：（1）核糖核苷酸RNA聚合酶A