细胞膜及其表面3.pptx
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1、(三)(三)u 细胞膜受体细胞膜受体l受体受体(receptor)是一类存在于细胞膜或细是一类存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质胞内的特殊蛋白质l能特异性识别并结合胞外信号分子,进能特异性识别并结合胞外信号分子,进而激活胞内一系列生化反应,使细胞对而激活胞内一系列生化反应,使细胞对外界刺激产生相应的反应外界刺激产生相应的反应l大多为糖蛋白大多为糖蛋白,也有糖脂和糖脂蛋白也有糖脂和糖脂蛋白(糖糖脂和糖蛋白的复合物脂和糖蛋白的复合物)u 细胞膜受体细胞膜受体l膜表面受体主要与大的信号分子或小的膜表面受体主要与大的信号分子或小的亲水性的信号分子作用亲水性的信号分子作用(不能穿膜不能穿膜)l细胞内受体主
2、要与脂溶性的小信号分子细胞内受体主要与脂溶性的小信号分子作用作用l在细胞与外界的联系中起重要作用在细胞与外界的联系中起重要作用l细胞与外界的通讯细胞与外界的通讯、细胞之间的识别细胞之间的识别、细胞的免疫识别细胞的免疫识别、细胞功能的调控细胞功能的调控l至少包括两个功能区域:配体结合区域和产至少包括两个功能区域:配体结合区域和产生效应的区域生效应的区域l受体所接受的外界信号统称为配体受体所接受的外界信号统称为配体(ligand)例如神经递质例如神经递质、激素激素、生长因子生长因子、化学物化学物 质、质、光子光子、其他胞外信号、其他胞外信号等等 l不同的配体作用于不同的受体可产生不同的不同的配体作
3、用于不同的受体可产生不同的生物学效应生物学效应l同一配体可与多种受体作用产生不同效应同一配体可与多种受体作用产生不同效应u 细胞膜受体细胞膜受体l膜受体的结构和分类膜受体的结构和分类 l膜受体糖蛋白为跨膜蛋白质膜受体糖蛋白为跨膜蛋白质,有三个结构有三个结构 域域(domain):细胞外域细胞外域(亲水部分亲水部分),跨膜跨膜域域(疏水部分疏水部分),细胞内域细胞内域(亲水部分亲水部分)l单体型受体单体型受体:一条多肽链组成一条多肽链组成,生长因子生长因子受体受体、细胞因子受体细胞因子受体、LDL 受体等受体等,肽肽链链 N 端向外端向外,C 端向内端向内l复合型受体复合型受体:二条或多条肽链组
4、成二条或多条肽链组成如如 N-乙乙酰胆碱受体酰胆碱受体,多个亚单位,多个亚单位,每个每个多次穿膜多次穿膜 u 细胞膜受体细胞膜受体l识别部识别部(discriminator)或调节亚单位或调节亚单位,糖蛋白带有糖链的部分糖蛋白带有糖链的部分,狭义的受体即狭义的受体即指识别部指识别部l效应部效应部(effector)或催化亚单位或催化亚单位,与配体与配体结合后被激活而具有酶的活性结合后被激活而具有酶的活性 l转换部转换部(transducer)或传导部或传导部(inducer)识别部识别部和效应部的偶联部分和效应部的偶联部分,将识别部将识别部所接受的信息经过转换传给效应部所接受的信息经过转换传给
5、效应部u 细胞膜受体细胞膜受体l完整的膜受体包括三个部分完整的膜受体包括三个部分,可以是不可以是不 同蛋白质分子直接或间接结合成一个复同蛋白质分子直接或间接结合成一个复合体合体,也可以是同一个蛋白质的不同亚也可以是同一个蛋白质的不同亚单位单位 l研究认为研究认为,识别部与效应部多是分开的识别部与效应部多是分开的两种分子两种分子,但,但明显保持密切的功能联系明显保持密切的功能联系l可分可合的功能复合体可分可合的功能复合体,在受体与配体在受体与配体结合后通过膜内的侧向移动暂时结合结合后通过膜内的侧向移动暂时结合u 细胞膜受体细胞膜受体l膜受体的分类膜受体的分类 l从细胞信号转导的角度膜受体分为三类
6、从细胞信号转导的角度膜受体分为三类 l生长因子类受体生长因子类受体l位于细胞膜上位于细胞膜上,受体本身是酪氨酸蛋白受体本身是酪氨酸蛋白激酶激酶(tyrosine kinase,Trk),能直接催化能直接催化底物的磷酸化底物的磷酸化l单次跨膜蛋白单次跨膜蛋白,分为,分为配体结合区配体结合区、跨膜跨膜区区、激酶活性区激酶活性区u 细胞膜受体细胞膜受体l作用机理:作用机理:受体和配体结合后,通过蛋受体和配体结合后,通过蛋白质的构象变化激活激酶活性区的酶活白质的构象变化激活激酶活性区的酶活性性,后者能使底物磷酸化后者能使底物磷酸化l磷酸化的底物再引发生物学效应,磷酸化的底物再引发生物学效应,即把即把细
7、胞外的信号转导到细胞内细胞外的信号转导到细胞内l配体有胰岛素配体有胰岛素、类胰岛素生长因子类胰岛素生长因子、血血小板小板生长因子、生长因子、集落刺激集落刺激因子、因子、表皮表皮生生长因子长因子u 细胞膜受体细胞膜受体l神经递质受体神经递质受体l配体门控离子通道配体门控离子通道(ligand-gated ion channel)l位于细胞膜上,本身是配体门控离子通位于细胞膜上,本身是配体门控离子通 道,常由多个亚单位组成,每个亚单位道,常由多个亚单位组成,每个亚单位 4 次跨膜,次跨膜,N 端和端和 C 端均朝细胞外端均朝细胞外l既为受体,又为离子通道,其跨膜信号既为受体,又为离子通道,其跨膜信
8、号转导无需中间步骤转导无需中间步骤u 细胞膜受体细胞膜受体l受体和配体结合之后,通道蛋白改变构受体和配体结合之后,通道蛋白改变构象,导致通道开放或关闭,直接引起细象,导致通道开放或关闭,直接引起细胞反应胞反应l最早确认的是最早确认的是 N-乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体u 细胞膜受体细胞膜受体lG 蛋白偶联型受体蛋白偶联型受体(G protein-coupled receptor)l一条多肽链有一条多肽链有 7 个跨膜疏水区域个跨膜疏水区域,N 端向端向外外,C 端向内端向内lN 端有糖基化位点端有糖基化位点,胞内和胞内和 C 端各有一个端各有一个磷酸化位点磷酸化位点l受体和配体结合后,激活偶联的受
9、体和配体结合后,激活偶联的 G 蛋白,蛋白,调节相关酶活性,产生第二信使调节相关酶活性,产生第二信使u 细胞膜受体细胞膜受体l膜受体的特性膜受体的特性l一般性质一般性质l识别外来信号识别外来信号,产生继发效应产生继发效应l受体作用的性质受体作用的性质基本基本属于构象的变化属于构象的变化l使无活性的效应部位变成有活性的过程使无活性的效应部位变成有活性的过程称为受体被激活称为受体被激活u 细胞膜受体细胞膜受体l特异性及非决定性特异性及非决定性:受体和配体分子间受体和配体分子间的立体构象动态互补、特异性并非绝对的立体构象动态互补、特异性并非绝对 严格、配体可与不同受体结合产生不同严格、配体可与不同受
10、体结合产生不同 的效应的效应 l可饱和性可饱和性:结合能力有限,受体数目和结合能力有限,受体数目和 浓度恒定浓度恒定 l高亲和度高亲和度:对配体结合能力强对配体结合能力强 l可逆性可逆性:受体和配体以非共价键结合受体和配体以非共价键结合 l特定的组织定位特定的组织定位:只存在于靶细胞只存在于靶细胞 u 细胞膜受体细胞膜受体l膜受体的数量与分布膜受体的数量与分布l受体数目基本恒定受体数目基本恒定l配体浓度的变化可引起受体数量的上升配体浓度的变化可引起受体数量的上升调节和下降调节调节和下降调节l受体在膜上的分布并不均匀受体在膜上的分布并不均匀l一种细胞膜上可以同时存在几种不同的一种细胞膜上可以同时
11、存在几种不同的受体受体u 细胞膜受体细胞膜受体l细胞的信号转导包括三个部分细胞的信号转导包括三个部分:l细胞外信号分子细胞外信号分子l细胞表面受体及跨膜转导系统细胞表面受体及跨膜转导系统l细胞内信号转导途径细胞内信号转导途径u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导l l细胞细胞内内信号转导的基本原理信号转导的基本原理l l信号分子这把钥匙一旦打开了细胞表面信号分子这把钥匙一旦打开了细胞表面 的受体锁,细胞就要对此作出应答的受体锁,细胞就要对此作出应答 l l细胞自身就是一个小社会,有各种不同细胞自身就是一个小社会,有各种不同 的结构和功能体系的结构和功能体系 l l外来信号应由何种功能体系来应答外
12、来信号应由何种功能体系来应答?l l依靠不同的信号转导通路或途径依靠不同的信号转导通路或途径 u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导l l信号转导通路有两个层次的含义信号转导通路有两个层次的含义l l第一层是将外部信号转换成内部信号的第一层是将外部信号转换成内部信号的通路,即信号转导通路通路,即信号转导通路l l第二层次的含义是外部信号转换成内部第二层次的含义是外部信号转换成内部信号后从哪个通路引起应答信号后从哪个通路引起应答u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导l l两种最重要的信号转导通路两种最重要的信号转导通路l l一种是通过一种是通过 G 蛋白偶联方式,即信号分蛋白偶联方式,即信号分子同表
13、面受体结合后激活子同表面受体结合后激活 G 蛋白,再由蛋白,再由G 蛋白激活蛋白激活细胞内细胞内效应物,效应物产生效应物,效应物产生细胞内信号细胞内信号l l第二种转导通路是结合的配体激活受体第二种转导通路是结合的配体激活受体的酶活性,然后由激活的酶再去激活产的酶活性,然后由激活的酶再去激活产生细胞内信号的效应物生细胞内信号的效应物u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导l l细胞内各种不同的转导通路都是由一系细胞内各种不同的转导通路都是由一系 列的蛋白和酶所组成列的蛋白和酶所组成 l l各通路中的上游蛋白对下游蛋白活性的各通路中的上游蛋白对下游蛋白活性的 调节调节(激活或抑制激活或抑制)主要是通
14、过添加或去主要是通过添加或去除磷酸基团,从而改变下游蛋白的构象除磷酸基团,从而改变下游蛋白的构象 来完成的来完成的 l l信号转导通路的最关键成员是蛋白激酶信号转导通路的最关键成员是蛋白激酶和磷酸酶,它们能够引起细胞活性的快和磷酸酶,它们能够引起细胞活性的快速变化而后又迅速恢复速变化而后又迅速恢复 u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导l细胞的化学信号分子细胞的化学信号分子、受体及受体及G蛋白蛋白l化学信号分子及其受体化学信号分子及其受体l细胞的信号转导细胞的信号转导(signal transduction):由由细胞外信号转换为细胞内信号的过程细胞外信号转换为细胞内信号的过程l第一信使第一信使
15、:细胞外信号分子细胞外信号分子,与靶细胞受,与靶细胞受体相结合体相结合;亲脂性小分子容易直接穿过细亲脂性小分子容易直接穿过细胞膜与细胞质或细胞核内受体形成复合胞膜与细胞质或细胞核内受体形成复合 体体,再与再与 DNA 结合启动基因表达结合启动基因表达 u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导l第二信使第二信使(细胞能感知的信号细胞能感知的信号):亲水性亲水性 信号分子不能直接穿膜信号分子不能直接穿膜,只能与质膜上,只能与质膜上 的受体结合的受体结合,化学信号,化学信号需要跨膜传递需要跨膜传递,转换成细胞内的信号转换成细胞内的信号 l不同细胞中信息跨膜传递结构大不相同不同细胞中信息跨膜传递结构大不相
16、同l有多条主要信号转导通路有多条主要信号转导通路l通路之间可有交互作用通路之间可有交互作用u 膜受体与信号转导膜受体与信号转导lG 蛋白蛋白(G protein)或鸟苷酸结合蛋白或鸟苷酸结合蛋白(guanine nucleotide-banding protein)l由由 M.Rodbell 和和 A.G.Gilman 分离纯分离纯化化,获获 1994 年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖 l l由由、3 个不同亚单位构成的异聚个不同亚单位构成的异聚体体,是,是位于质膜胞质面的周边蛋白位于质膜胞质面的周边蛋白 l l能结合能结合 GTP,并有并有 GTP 酶的活性酶的活性l l可改变构象激活效
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- 细胞膜 及其 表面
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