關于細胞膜及其表面第1頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日

細胞膜受體受體(receptor)是一類存在于細胞膜或細胞內的特殊蛋白質能特異性識別并結合胞外信號分子，進而激活胞內一系列生化反應，使細胞對外界刺激產生相應的反應大多為糖蛋白，也有糖脂和糖脂蛋白(糖脂和糖蛋白的復合物)第2頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日

細胞膜受體膜表面受體主要與大的信號分子或小的親水性的信號分子作用(不能穿膜)細胞內受體主要與脂溶性的小信號分子作用在細胞與外界的聯系中起重要作用細胞與外界的通訊、細胞之間的識別、細胞的免疫識別、細胞功能的調控第3頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日至少包括兩個功能區域：配體結合區域和產生效應的區域受體所接受的外界信號統稱為配體(ligand)例如神經遞質、激素、生長因子、化學物質、光子、其他胞外信號等不同的配體作用于不同的受體可產生不同的生物學效應同一配體可與多種受體作用產生不同效應

細胞膜受體第4頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日膜受體的結構和分類

膜受體糖蛋白為跨膜蛋白質，有三個結構域(domain):細胞外域(親水部分)，跨膜域(疏水部分)，細胞內域(親水部分)單體型受體:一條多肽鏈組成，生長因子受體、細胞因子受體、

LDL受體等，肽鏈N端向外，C端向內復合型受體:二條或多條肽鏈組成如

N-乙酰膽堿受體，多個亞單位，每個多次穿膜

細胞膜受體第5頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日識別部(discriminator)或調節亞單位，糖蛋白帶有糖鏈的部分，狹義的受體即指識別部效應部(effector)或催化亞單位，與配體結合后被激活而具有酶的活性轉換部(transducer)或傳導部(inducer)識別部和效應部的偶聯部分，將識別部所接受的信息經過轉換傳給效應部

細胞膜受體第6頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日完整的膜受體包括三個部分，可以是不同蛋白質分子直接或間接結合成一個復合體，也可以是同一個蛋白質的不同亞單位研究認為，識別部與效應部多是分開的兩種分子，但明顯保持密切的功能聯系可分可合的功能復合體，在受體與配體結合后通過膜內的側向移動暫時結合

細胞膜受體第7頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日膜受體的分類從細胞信號轉導的角度膜受體分為三類生長因子類受體位于細胞膜上，受體本身是酪氨酸蛋白激酶(tyrosinekinase,Trk)，能直接催化底物的磷酸化單次跨膜蛋白，分為配體結合區、跨膜區、激酶活性區

細胞膜受體第8頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日作用機理：受體和配體結合后，通過蛋白質的構象變化激活激酶活性區的酶活性，后者能使底物磷酸化磷酸化的底物再引發生物學效應，即把細胞外的信號轉導到細胞內配體有胰島素、類胰島素生長因子、血小板生長因子、集落刺激因子、表皮生長因子

細胞膜受體第9頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日神經遞質受體配體門控離子通道(ligand-gatedionchannel)位于細胞膜上，本身是配體門控離子通道，常由多個亞單位組成，每個亞單位4次跨膜，

N端和C端均朝細胞外既為受體，又為離子通道，其跨膜信號轉導無需中間步驟

細胞膜受體第10頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日受體和配體結合之后，通道蛋白改變構象，導致通道開放或關閉，直接引起細胞反應最早確認的是N-乙酰膽堿受體

細胞膜受體第11頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日G蛋白偶聯型受體(Gprotein-coupledreceptor)一條多肽鏈有7個跨膜疏水區域，

N端向外，C端向內N端有糖基化位點，胞內和C端各有一個磷酸化位點受體和配體結合后，激活偶聯的G蛋白，調節相關酶活性，產生第二信使

細胞膜受體第12頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日膜受體的特性一般性質識別外來信號，產生繼發效應受體作用的性質基本屬于構象的變化使無活性的效應部位變成有活性的過程稱為受體被激活

細胞膜受體第13頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日特異性及非決定性:受體和配體分子間的立體構象動態互補、特異性并非絕對嚴格、配體可與不同受體結合產生不同的效應可飽和性:結合能力有限，受體數目和濃度恒定高親和度:對配體結合能力強可逆性:受體和配體以非共價鍵結合特定的組織定位:只存在于靶細胞

細胞膜受體第14頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日膜受體的數量與分布受體數目基本恒定配體濃度的變化可引起受體數量的上升調節和下降調節受體在膜上的分布并不均勻一種細胞膜上可以同時存在幾種不同的受體

細胞膜受體第15頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞的信號轉導包括三個部分:細胞外信號分子細胞表面受體及跨膜轉導系統細胞內信號轉導途徑

膜受體與信號轉導第16頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞內信號轉導的基本原理信號分子這把鑰匙一旦打開了細胞表面的受體鎖，細胞就要對此作出應答細胞自身就是一個小社會，有各種不同的結構和功能體系外來信號應由何種功能體系來應答?依靠不同的信號轉導通路或途徑

膜受體與信號轉導第17頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日信號轉導通路有兩個層次的含義第一層是將外部信號轉換成內部信號的通路，即信號轉導通路第二層次的含義是外部信號轉換成內部信號后從哪個通路引起應答

膜受體與信號轉導第18頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日兩種最重要的信號轉導通路一種是通過G蛋白偶聯方式，即信號分子同表面受體結合后激活G蛋白，再由G蛋白激活細胞內效應物，效應物產生細胞內信號第二種轉導通路是結合的配體激活受體的酶活性，然后由激活的酶再去激活產生細胞內信號的效應物

膜受體與信號轉導第19頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞內各種不同的轉導通路都是由一系列的蛋白和酶所組成各通路中的上游蛋白對下游蛋白活性的調節(激活或抑制)主要是通過添加或去除磷酸基團，從而改變下游蛋白的構象來完成的信號轉導通路的最關鍵成員是蛋白激酶和磷酸酶，它們能夠引起細胞活性的快速變化而后又迅速恢復

膜受體與信號轉導第20頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞的化學信號分子、受體及G蛋白化學信號分子及其受體細胞的信號轉導(signaltransduction):由細胞外信號轉換為細胞內信號的過程第一信使:細胞外信號分子，與靶細胞受體相結合;親脂性小分子容易直接穿過細胞膜與細胞質或細胞核內受體形成復合體，再與DNA結合啟動基因表達

膜受體與信號轉導第21頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日第二信使(細胞能感知的信號):親水性信號分子不能直接穿膜，只能與質膜上的受體結合，化學信號需要跨膜傳遞，轉換成細胞內的信號不同細胞中信息跨膜傳遞結構大不相同有多條主要信號轉導通路通路之間可有交互作用

膜受體與信號轉導第22頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日G蛋白(Gprotein)或鳥苷酸結合蛋白(guaninenucleotide-bandingprotein)由M.Rodbell和A.G.Gilman分離純化，獲1994年諾貝爾生理醫學獎

由α、β、γ3個不同亞單位構成的異聚體，是位于質膜胞質面的周邊蛋白能結合GTP，并有GTP酶的活性可改變構象激活效應蛋白使其活化

膜受體與信號轉導第23頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日G蛋白家族以α亞單位的結構與活性不同分為三類:Gs家族、Gi家族、Gq家族α亞單位對效應蛋白起激活(Gs家族)或抑制(Gi家族)作用β、γ亞單位能調節G蛋白的活性

膜受體與信號轉導第24頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日G蛋白的作用機制靜息狀態下，G蛋白以異三聚體的形式存在并與GDP結合，與受體呈分離狀態與配體結合后受體蛋白構象改變，與G蛋白α亞單位接觸，使其改與GTP結合α亞單位本身構象改變，與β、γ亞單位分離呈游離狀態，且具備GTP酶的活性，為G蛋白的活化狀態，能結合效應蛋白并調節其活性

膜受體與信號轉導第25頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日配體與受體結合的信號解除，α亞單位分解GTP生成GDP，釋放磷酸根α亞單位的構象復原，與GDP結合而與效應蛋白分離形成αβγ異三聚體，恢復靜息狀態即非活化狀態β亞單位的濃度與G蛋白的作用強度成反比

膜受體與信號轉導第26頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日與G蛋白結合的效應蛋白的種類取決于細胞的類型和α亞單位的類型有離子通道、腺苷酸環化酶、磷脂酶C、磷脂酶A2、磷酸二酯酶等以離子通道為效應蛋白的G蛋白效應快速而短暫以酶分子為效應蛋白的G蛋白效應緩慢而持久

膜受體與信號轉導第27頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日胞內主要信號通路

cAMP(3’,5’-環化腺苷酸)信號通路腺苷酸環化酶(adenylatecyclase,AC)是cAMP信號通路的關鍵酶，結合在質膜的胞質面，有6

種亞型

能與ATP結合并催化ATP分解形成cAMP作為第二信使第二信使:細胞膜表面受體接受細胞外信號后轉換而來的細胞內信號

膜受體與信號轉導第28頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日

細胞表面受體接受細胞外信號后轉換而來的細胞內信號稱為第二信使細胞內有六種最重要的第二信使：cAMP、cGMP、NO、1,2-二酰甘油(diacylglycerol,DAG)、1,4,5-三磷酸肌醇(inosositol1,4,5-trisphosphate,IP3)、Ca2+

等第29頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日cAMP(3’,5’-環化腺苷酸)第30頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日cAMP能特異性地活化cAMP依賴性蛋白激酶A(PKA)來調節細胞的代謝PKA可使cAMP反應元件結合蛋白(CREB)等基因表達調節因子磷酸化激活后的CREB結合到基因的CRE區啟動基因的表達表達的蛋白質對細胞產生生物學效應例:糖原分解的激素調節，胰高血糖素或腎上腺素使血糖升高的調節機制

膜受體與信號轉導第31頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日G蛋白偶聯型受體的信號轉導途徑

配體

受體Ｇ蛋白效應酶

第二信使蛋白激酶

酶或其他功能蛋白

生物學效應第32頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日cAMP腺苷酸環化酶激活型配體激活型受體Rs活化型調節蛋白Gs抑制型配體抑制型受體Ri抑制型調節蛋白Gi＋－路線一路線二Gs調節模型（Rs-Gs-AC-

cAMP途徑）Gi調節模型（Ri-Gi-AC途徑）第33頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日信號轉導機制的放大效應一個信號→多個受體(R)；一個活化R→多個G蛋白；一個G蛋白→多個效應器(酶)→許多第二信使→磷酸化更多靶蛋白(酶)→產生顯著放大效應信號體系好比信號擴大器，將細胞外微小的信號逐級放大，產生明顯效應引起糖原分解所必需的腎上腺素濃度為10-10mol/L，可產生10-6mol/LcAMP

膜受體與信號轉導第34頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞識別(cellrecognition)細胞對同種、異種細胞，自己、異己物質的認識和鑒別分子基礎與細胞膜中的糖蛋白有關糖蛋白位于膜表面的寡糖鏈中的單糖種類、數目、排列順序和結合方式的差異使糖鏈具有多樣性和復雜性細胞識別的基礎

膜受體與細胞識別第35頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日物種特異性受精過程；白細胞能識別入侵的細菌并將其吞噬，但從不吞噬血液中自體的正常細胞組織特異性將同一個體的心肌組織和腎組織用胰酶消化混合制成單細胞懸液，靜置若干時間后，心肌細胞就能識別出心肌細胞，并相互聚集，腎細胞也能識別出腎細胞

膜受體與細胞識別第36頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞識別的分子基礎是細胞表面受體之間或受體與大分子之間互補形式的相互作用，有三種作用方式相同受體間的相互作用受體與細胞表面大分子間的相互作用相同受體與游離大分子間的相互作用

膜受體與細胞識別第37頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日細胞膜抗原膜抗原(membraneantigen)或細胞表面抗原(cellsurfaceantigen)：細胞膜中的糖蛋白，具有特定的抗原性抗原:一類能刺激機體免疫系統使之產生特異性免疫應答，并能與相應免疫應答產物(抗體和致敏淋巴細胞)在體內外發生特異性結合的物質(可以是活的生物，也可以是異物)

膜抗原與免疫作用第38頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日表明種族(種族抗原)、個體(組織相容性抗原)、器官組織(組織分化抗原)、發育階段(胚胎抗原)等屬性紅細胞血型抗原(bloodgroupantigen)ABO血型抗原MN血型抗原

膜抗原與免疫作用第39頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日、組織相容性抗原(histocompatibilityantigen)決定同種個體之間特異性的抗原系統，能引起個體間組織器官移植排斥反應廣泛存在于組織的細胞膜上，化學成分是糖蛋白人組織相容性抗原：傳統上稱為人白細胞抗原(humanleukocyteantigen,HLA)

膜抗原與免疫作用第40頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日已知主要組織相容性抗原有120多種，可組合成成千上萬種不同的組織型(tissuetype)，代表個體的特征除同卵雙生子外，組織型均不相同組織型是否相容是異體器官組織移植成功的關鍵可用于同卵雙生或異卵雙生子的診斷親子鑒定

膜抗原與免疫作用第41頁，共47頁，星期日，2025年，2月5日抗體(antibody)指機體的免疫系統在