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请归纳总结细胞受体类型、特点及重要的细胞信
号转导途径
受体是一类能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的
大分子,大多数受体是蛋白质且多为糖蛋白,少数是糖脂,有的
则是以上两者则是以上两者组成的复合物。受体是细胞膜上或细
胞内能识别生物活性分子并与之结合的成分,它能把识别和接受
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。
在细胞通讯中,由信号传导细胞送出的信号分子必须被靶细
胞接收才能触发靶细胞的应答,接收信息的分子称为受体,此时
的信号分子被称为配体。在细胞通讯中受体通常是指位于细胞膜
表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。
一丶受体类型
根据靶细胞上受体存在的部位,可以将受体分为细胞内受体
和细胞表面受体。细胞内受体存在于细胞质基质或核基质中,主
要识别和结合小的脂溶性信号分子。细胞表面受体主要识别和结
合亲水性信号分子。根据受体存在的标准,受体可大致分为三类:
1.细胞膜受体:位于靶细胞膜上,如胆碱受体、肾上腺素
受体、多巴胺受体、阿片受体等。
2.胞浆受体:位于靶细胞的胞浆内,如肾上腺皮质激素受
体、性激素受体。
3.胞核受体:位于靶细胞的细胞核内,如甲状腺素受体。
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另外也可根据受体的蛋白结构、信息转导过程、效应性质、
受体位置等特点将受体分为四类:
1.离子通道偶联受体:如N-型乙酰胆碱受体含钠离子通道。
2.G蛋白偶联受体:M-乙酰胆碱受体、肾上腺素受体等。
3.酶联受体:如胰岛素受体,甾体激素受体、甲状腺激素
受体等。
有些受体具有亚型,各种受体都有特定的分布部位核特定的
功能,有些细胞也有多种受体。
二丶受体特点
1. 受体与配体结合的特异性
特异性现为在同一细胞或不同类型的细胞中,同一配体可
能有两种或两种以上的不同受体;同一配体与不同类型受体结合
会产生不同的细胞反应,例如肾上腺素作用于皮肤粘膜血管上的
α受体使血管平滑肌收缩,作用于支气管平滑肌上的β受体则使
其舒张。
2. 配体与受体结合的饱和性
受体可以被配体饱和。特别是胞浆受体,数量较少,少量激
素就可以达到饱和结合。如在对甾体激素敏感的细胞中胞浆受体
的数目最高每个细胞含量为10万个,雌激素受体,每个细胞中
含量只有 1000~50000个。故在一定浓度的激素作用下可以被
饱和,而非特异性结合则不能被饱和。
3.功能上的有效性
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受体与配体结合后一定要引起某种效应。激素、神经递质与
受体结合都可以引起生理效应。如肝细胞上的结合蛋白能与肾上
腺素或胰高血糖素结合,从而激活磷酸化酶,引起糖原分解。这
种能引起血糖升高的特异性结合蛋白,可以叫做受体;而与催乳
激素结合的蛋白,结合后在肝内引起什么功能还不清楚,因此,
还不能叫做受体。
三丶细胞信号转导途径
细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子
的刺激,经细胞内信号转导系统转换,从而影响细胞生物学功能
的过程。水溶性信息分子及前列腺素类(脂溶性)必须首先与胞
膜受体结合,启动细胞内信号转导的级联反应,将细胞外的信号
跨膜转导至胞内;脂溶性信息分子可进入胞内,与胞浆或核内受
体结合,通过改变靶基因的转录活性,诱发细胞特定的应答反应。
1.受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径受体酪氨酸蛋
白激酶超家族的共同特征是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)
的活性,配体主要为生长因子。RTPK途径与细胞增殖肥大和肿
瘤的发生关系密切。配体与受体胞外区结合后,受体发生二聚化
后自身具备(TPK)活性并催化胞内区酪氨酸残基自身磷酸化。
RTPK的下游信号转导通过多种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的级联激
活:(1)激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK),(2)激活蛋白激
酶C(PKC),(3)激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K),从而引发
相应的生物学效应。
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2.G蛋白介导的信号转导途径G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆
性结合。由x和γ亚基组成的异三聚体在膜受体与效应器之间起
中介作用。小G蛋白只具有G蛋白亚基的功能,参与细胞内信号
转导。信息分子与受体结合后,激活不同G蛋白,有以下几种途
径:(1)腺苷酸环化酶途径通过激活G蛋白不同亚型,增加或
抑制腺苷酸环化酶(AC)活性,调节细胞内cAMP浓度。cAMP可
激活蛋白激酶A(PKA),引起多种靶蛋白磷酸化,调节细胞功
能。(2)磷脂酶途径激活细胞膜上磷脂酶C(PLC),催化质膜磷
脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解,生成三磷酸肌醇(IP3)和甘油
二酯(DG)。IP3促进肌浆网或内质网储存的Ca2+释放。Ca2+
可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2+与钙调蛋白结合,激活
Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶,产生多种生物学效
应。DG与Ca2+能协调活化蛋白激酶C(PKC)。
3.非受体酪氨酸蛋白激酶途径此途径的共同特征是受体本
身不具有TPK活性,配体主要是激素和细胞因子。其调节机制差
别很大。如配体与受体结合使受体二聚化后,可通过G蛋白介导
激活PLC-β或与胞浆内磷酸化的TPK结合激活PLC-γ,进而引
发细胞信号转导级联反应。
4.核受体信号转导途径细胞内受体分布于胞浆或核内,本
质上都是配体调控的转录因子,均在核内启动信号转导并影响基
因转录,统称核受体。核受体按其结构和功能分为类固醇激素受
体家族和甲状腺素受体家族。类固醇激素受体(雌激素受体除外)
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位于胞浆,与热休克蛋白(HSP)结合存在,处于非活化状态。
配体与受体的结合使HSP与受体解离,暴露DNA结合区。激活的
受体二聚化并移入核内,与DNA上的激素反应元件(HRE)相结
合或其他转录因子相互作用,增强或抑制基因的转录。甲状腺素
类受体位于核内,不与HSP结合,配体与受体结合后,激活受体
并以HRE调节基因转录。
5.受体鸟苷酸环化酶信号转导途径一氧化氮(NO)和一氧
化碳(CO)可激活鸟苷酸环化酶(GC),增加cGMP生成,cGMP
激活蛋白激酶G(PKG),磷酸化靶蛋白发挥生物学作用。
总之,细胞信息传递途径包括配体受体和转导分子。配体主
要包括激素细胞因子和生长因子等。受体包括膜受体和胞内受
体。转导分子包括小分子转导体和大分子转导蛋白及蛋白激酶。
膜受体包括七个跨膜α螺旋受体和单个跨膜α螺旋受体。胞内受
体的配体是类固醇激素、维生素D3、甲状腺素和维甲酸等,胞
内受体属于可诱导性的转录因子,与配体结合后产生转录因子活
性而促进转录。通过细胞信息途径把细胞外信息分子的信号传递
到细胞内或细胞核,产生许多生物学效应如离子通道的开放或关
闭和离子浓度的改变酶活性的改变和物质代谢的变化基因表达
的改变和对细胞生长、发育、分化和增值的影响等。