一、受体与配体的概念
（一）受体的概念 受体(receptor)是细胞膜上或细胞内 能特异识别生物活性分子并与之结合， 然后将识别和接受的信号正确无误地放 大并传递到细胞内部，进而引起生物学 效应的特殊蛋白质，个别是糖脂。
（二）配体的概念 对受体具有选择性结合能力，结合 后使该细胞产生特定生物效应的生物活 性化学信号分子，称为配体（ligand）
种类 神经
递质 激素
信息物质 乙酰胆碱、谷氨酸、
–氨基丁酸 蛋白质、多肽及氨基酸 衍生物类激素 类固醇激素、甲状腺素
受体
引起细胞内的变化
质膜受体 影响离子通道关闭
质膜受体 引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化 和去磷酸化，改变细胞的代谢和 基因表达 胞内受体 调节转录
生长 因子
类胰岛素样生长因 -1、 质膜受体 引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化 表皮生长因子、 血小板 和去磷酸化，改变细胞的代谢和 衍生生长因子 基因表达 胞内受体 调节转录
一、通过第二信使介导的信号转导
（一）cAMP-蛋白激酶途径
胰高血糖素、肾上腺素 促肾上腺皮质激素 靶细胞质膜上的特异性受体 G蛋白(Gs) 胰岛素等
G蛋白(Gi)
+
+
腺苷酸环化酶(AC) ATP cAMP
磷酸二酯酶 5’-AMP
NH2 N N N
腺苷酸环化酶
(adenylate cyclase,AC)
非催化型受体
活化JAKs 激活STAT
调节基因转录
干扰素激活
JAK、STAT，
并诱导STAT复
合体核内转移
及调节基因转 录机制
（三）胞内受体（intracellular receptor）
位于胞浆和细胞核内，多为DNA结合蛋白， 当与相应配体结合后，能与DNA分子结合，调
节基因转录。
能与此型受体结合的信息物质有类固醇激素、
甲状腺素和维甲酸等。
NH2 受体调节区 DNA结合区 核定位 序列 激素结合区
COOH
(1) DNA结合区：含锌指结构，与DNA结合 (2) 核定位序列：引导受体向核内移动 (3) 激素结合区：使受体二聚化；激活转录
(4) 受体调节区：具转录激活作用
不同类型受体介导的信号转导模式
第四节 细胞膜受体作用机制
细胞信息传递(Signal Transduction)

细胞外信息如何传入细胞内并 引起细胞反应 不同亚群细胞之间的协调配合


信息物质（signal molecules）：
调节细胞生命活动的化学物质
特定的细胞释放信息物质
信息物质经扩散或血循环 到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动 靶细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
从而激活受CRE调控的基因转录。
细胞膜
Gs AC
ATP
R R
cAMP
酶或功能蛋白磷酸化
R R 2 cAMP 2 cAMP
C C
C C
PKA
Pi Pi Pi
N
转录活化域 DNA结合域
CREB
核 膜
cAMP-蛋白激酶途径
(cAMP response elemnet binding protein,cAMP反应元件结合蛋白）
（二）Ca2+-依赖性蛋白激酶途径

Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径 Ca2+-钙调蛋白(Ca2+- CAM)依赖性途径

Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径
促甲状腺素释放激素、去甲肾上腺素、 抗利尿激素 靶细胞质膜上的特异性受体 G蛋白(Gp) 磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC)
磷脂酰肌醇
（一）受体的分类 1. 膜受体——绝大部பைடு நூலகம்是镶嵌糖蛋白
其配体信号分子为亲水性物质， 如细胞因子，蛋白多肽类激素，水溶 性激素，前列腺素，亲水性神经递质
等，不能通透靶细胞膜进入胞内
2. 胞内受体——全部为DNA结合蛋白
某些配体信号分子可以直接穿过靶细胞膜，
与细胞浆或细胞核受体相互作用，通过调控特定
基因的转录，利用基因表达产物的表达上调或下
细胞膜
含TPK结构域的受体
EGF:表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子 PDGF:血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子
丝氨酸/ 苏氨酸 蛋白激 酶活性
TGFβ的Ⅰ型和Ⅱ型受体
4. 与酪氨酸蛋白激酶活性相关的受体
配体
* 非催化性受体 * JAKs (janus kinases) * 信号转导子和转录激动子 (signal transductors and activators of transcription ，STAT)
细 胞 信 息 转 导 的 过 程
信息物质的分类

细胞间信息物质(extracellular signal molecules) 由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化 学物质，又称为第一信使(first messenger)

细胞内信息物质(intracellular signal molecules)
• 激动剂(agonist)
• 拮抗剂(antagonist)
- 虽然能与受体结合，但并不使靶细胞产生生物 效应的配体，它可拮抗激动剂的作用 • 部分激动剂(partial agonist) - 既具有激动作用，又具有拮抗作用的配体
• 反向激动剂(inverseagonist)
- 又称为负性拮抗剂(negative antagonist)或抑制
分泌胰高血糖素
血糖 降低
Gs ATP C R
AC cAMP C C R
细胞膜
2 cAMP
C
R
R
2 cAMP
Pi
E
E
血糖的来源和去路
食物糖
糖原 -P 磷酸化酶 丙酮 -P 酸激 酶等
CO2 + H2O
肝糖原
血 糖
尿糖
糖原合酶-P
肝(肌)糖原
其它糖
非糖物质
﹥肾糖阈
乙酰CoA羧化酶 -P
脂肪、氨基酸
甘油三酯脂肪酶 -P
NH2 N N N
O HO P OH O
O P OH O
O P OH O CH2 N O
ATP
OH
OH
O CH2 N O
O
P OH
O
OH
NH2 N O N N
cAMP
HO
P OH
O
CH2
N O
AMP
磷酸二酯酶
OH OH
(phosphodiesterase, PDE)

cAMP的作用机制
cAMP 对细胞的调节作用是通过激活 cAMP 依赖性蛋白激酶(蛋白激酶A, PKA) 系统来实现的。
第七章 激素及其作用机制
Hormones and Their Mechanism of Action
南方医科大学基因工程研究所 生物化学与分子生物学教研室 朱利娜 julia@
内容提纲

概述 主要激素的化学与生理生化功能 激素作用机制与受体
细胞膜受体作用机制
细胞内受体作用机制
激素
R GC
GC 可溶性 受体 胞膜 NO
GTP
cGMP
PKG
蛋白质磷酸化
* 生理效应：如心钠素、NO舒张血管平滑肌。

第三信使(third messenger)
负责细胞核内外信息传递的物质，又称为 DNA结合蛋白，是一类可与靶基因特异序列结合的 核蛋白，能调节基因的转录。
第三节 受 体
Receptor

受体与配体的概念


受体-配体结合的特性
受体的分类、一般结构及功能 （一）受体的分类
（二）膜受体类型
（三）胞内受体
4,5-二磷酸(PIP2)
IP3+ DAG
DAG，IP3的生物合成
DAG生成后仍留在质膜上，在磷脂酰丝氨酸 和Ca2+的配合下，激活蛋白激酶C（PKC）。 IP3生成后，从膜上扩散至胞浆中与内质网和
肌浆网上的受体结合，从而促进这些钙储库内的
Ca2+迅速释放，使胞浆内Ca2+浓度升高。在DAG 和膜磷脂共同诱导下，PKC被激活。
Ｃ
Ｃ
核膜
Pi Ｃ Ｒ Ｅ Ｂ
Ｃ
Ｃ Ｒ Ｅ Ｂ Pi Ｃ Ｒ Ｅ Ｂ Ｃ Ｒ Ｅ Ｂ Pi Pi
细 胞 核
DNA
ＣＲＥ
结构基因
蛋白质 PKA对基因表达的调节作用
PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白
糖原合酶 磷酸化酶b激酶 激素敏感脂肪酶 CREB 组蛋白
磷酸化后果
失活 激活 激活 活化转录因子作用 失去对转录的阻遏作用
Mechanism of Signal Transduction by Membrane Receptors

通过第二信使介导的信号转导

cAMP-蛋白激酶途径 Ca2+-依赖性蛋白激酶途径 cGMP-蛋白激酶途径

通过相关蛋白激酶的信号转导 有丝分裂原激活蛋白激酶的信号转导 靶细胞对配体信号的响应
调，由此启动一系列的生化反应，最终导致靶细 胞产生生物效应。
（二）膜受体类型
1. G蛋白耦联受体 2. 离子通道受体 3. 具有内在酶活性的受体
4. 与酪氨酸蛋白激酶活性相关的受体
1. G 蛋白偶联受体 (G-protein coupled receptors，GPCRs)
G蛋白偶联区
G蛋白 (guanylate binding protein) ——鸟苷酸结合蛋白
维生素 维生素A、维生素D