第一節受體概念及基本特性概念:受體是細胞膜上或細胞內能識別生物活性分子（藥物、毒素、神經遞質、激素、抗原和細胞粘附分子等）并與之相結合的生物大分子。它們能將生物活性分子產生的信息傳遞到效應器，從而引起相應的生物效應。這些生物大分子多數是蛋白質，個別的是糖脂。第五章受體概念及基本特性受體的功能：（1）具有識別和結合的功能：即受體對其相應的配體應有一特異的識別和結合過程。（2）傳導信號功能：受體與其配體結合后，應能將兩者相互作用產生的信號傳遞到第二信使或效應器上，如酶、離子通道等。（3）產生相應的生物學效應。

配體是能與受體呈特異性結合的生物活性分子。配體可分為激動劑和拮抗劑兩大類。與受體結合后產生效應者為激動劑，不產生效應或阻礙激動劑與受體結合產生效應者為拮抗劑。第五章受體概念及基本特性激動劑和拮抗劑又分為兩型。I型激動劑：與內源性配體結合于受體的同一部份，產生與內源性配體同樣的信號類型，其作用強度相當于或大于內源性配體。II型激動劑：與內源性配體結合于受體的不同部份，它本身不產生信號或當與內源性配體同時結合于受體時對其信號有加強作用，這類激動劑也稱別構調節劑。第五章受體概念及基本特性I型拮抗劑：與激動劑結合于受體的同一部份，但減弱或阻斷內源性配體產生的信號。II型拮抗劑：與內源性配體結合于受體的不同部份，本身不產生信號或當內源性配體同時結合于受體時減弱或阻斷其產生的信號，也稱別構負調節劑。第五章受體概念及基本特性受體的性質：（1）飽和性：也稱有限結合力。受體是細胞的組分之一，不同受體，甚至同一受體在不同組織細胞中的數量有很大差異，可從數百（例如每個甲狀腺濾泡上的促甲狀腺激素受體約為500個結合部份）到數十萬（每個肝細胞上的胰島素受體約25萬個結合部位）。但對某一特定受體來講，它在特定細胞中的數目應是有一定限度的。第五章受體概念及基本特性（2）專一性：這是指受體對配體的選擇性。這種選擇性取決于受體和配體兩個方面。絕大多數受體是蛋白質，它們與配體結合的氨基酸殘基以一定的順序形成特定的空間結構，因而選擇性地以高親和力與一種或一類的結構上與其互補的配體分子相結合。專一性除了指受體對配體的選擇性以外，還表現為受體與配體結合的立體專一性，著名的腎上腺素與其受體的三點結合理論，形象地表現出受體對配體的立體結構選擇性（如下圖）。第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性L-腎上腺素分子上帶正電荷的原子，以離子鍵的方式與受體結合部位中的陰離子部分相結合；其羥基的氫與受體結合部位中可以提供電子對的部分以氫鍵相結合，而苯環則以范德華力與受體結合，即腎上腺素分子中的H原子以及不對稱C原子（C*）所結合的三個基團的空間排列，恰恰能與受體中的三個點相契合，故可以相互作用，產生生物學效應。D-腎上腺素只有兩點與受體契合，因而難以與受體結合產生腎上腺素的生物學效應。第五章受體概念及基本特性（3）可逆性：一般地講，受體與配體的結合，絕大多數是通過氫鍵、離子鍵和范德華力等非共價健結合的，因此受體與配體的結合是可逆的。在放射性配體結合實驗中，當標記配體與受體的結合達到平衡時，加入高濃度的非標記配體，可取代標記配體，表現出受體配體結合的可逆性。第五章受體概念及基本特性以上三點都是基于放射性配體結合分析實驗，并不是鑒定受體的唯一和最后的手段。由這種方法所檢測到的只是放射性配體的結合部位，還應進一步確定結合部分與功能的相關性以及受體分子的結構。確切地說，作為檢定受體的指標，應包括三個部分的研究結果，一是放射配基結合分析；二是受體結合與功能相關，即某一特定類型的受體與配體結合反應能觀察到相應的效應，例如腺苷酸環化酶活性的激動或抑制，磷酰肌醇代謝的消長，以及陰離子或陽離子通道的開放與關閉等等；三是受體結構的確定，即它的氨基酸組成和順序及三維結構等。第五章受體概念及基本特性受體的分類（1）神經遞質受體：這是人們通過藥理學和生理學方法最早認識的受體，例如乙酰膽堿受體，γ-氨基丁酸受體、5-羥色胺受體、多巴胺受體等。第五章受體概念及基本特性（2）激素受體：這類受體除了經典的激素，如胰島素、甲狀腺素等外，所有新近發現的主要作用于局部，但也可作用到遠隔部位和種類繁多的化學信息分子的受體都包括在這一類中，如前列腺素受體（花生四烯酸代謝產物）、白三烯類受體、嘌呤受體、腺苷和腺苷酸受體、細胞因子（白介素、干擾素、腫瘤壞死因子）受體等。（3）攝取血漿蛋白或轉運物質的受體：如低密謀脂蛋白受體、肝細胞的去唾酸糖蛋白受體等。第五章受體概念及基本特性（4）細胞粘附受體：這類受體介導細胞與細胞、細胞與間質之間的相互作用。細胞粘附受體與配體結合后的生物效應主要表現為細胞內骨架蛋白結構和功能的改變，以及由此而引起的細胞變形和運動。（5）化學趨向性物質受體：如細菌的化學趨向物質受體，高等動物的中性多核白細胞的甲酰寡肽受體等。第五章受體概念及基本特性（6）直接參與免疫功能的受體：包括T和B淋巴細胞上的抗原受體、免疫球蛋白受體、補體受體等。（7）藥物受體：在藥物受體的內源性配體沒有找到之間，這類受體以藥物分類，如苯環利定受體。而嗎啡受體，在找到它的內源性配體阿片樣肽后，則稱為阿片肽類受體。（8）毒素受體。（9）病原體受體。第五章受體概念及基本特性近年，隨著分子生物學的發展，使人們對受體的本質有了較深刻的認識，從而有可能根據受體的結構和信號轉導機制進行分類。在介紹駝種分類法前，為了便于敘述，我們先定義兩個概念——受體家庭和受體超家族。受體家族指分子結構和功能都相似的一組受體，受體超家族指分子結構相似而功能不同的一組受體。第五章受體概念及基本特性從受體激活到產生效應間所需時間差異極大，有些效應非常迅速，如神經介質介導的突觸傳遞，常以毫秒計；幾茶酚胺類產生效應需要數秒鐘，如甲狀腺激素和甾體激素的效應需數小時。而有些肽類激素產生效應則需要數天的時間。這是因為受體與配體結合后所觸發的信號轉導機制不同。根據現在對受體結構和信號轉導機制的認識可將受體分為4型（下表）。第五章受體概念及基本特性受體的分型第五章受體概念及基本特性I型配體門控離子通道型（directligand-gatedchanneltype）受體：這型受體多為快速反應的神經遞質受體，如n-Ach受體、GABA-A受體等。受體直接與離子通道相聯，配體與其結合后數毫秒鐘內引起細胞膜的電位變化而產效應。II型G蛋白偶聯型（G-proteincoupledtype）受體：這型受體主要包括很多的激素和慢反應神經遞質的受體，如m-Ach受體、腎上腺素受體和腺苷受體等。這類受體與G蛋白偶聯，通過G蛋白間接地控制第二信使或離子通道產生效應。這型受體與配體從結合到產生效應一般在數秒到數分鐘。第五章受體概念及基本特性III型酪氨酸激酶型（tyrosine–kinase-linkedtype）受體：這類受體的最大特點是受體本身具有酪氨酸激酶的活性，通過酪氨酸激酶活性直接控制蛋白質的磷酸化，進而產生生物效應。此型受體包括胰島素及各種生長因子的受體，它們產生生物效應一般在數小時。IV型DNA轉錄調節型（DNAtranscription-regulatedtype）受體：這型受體與前三型不同，它位于可溶性胞漿或細胞核內（前三型位于細胞膜），因此這類受體也稱核受體，而前三型歸于膜受體，此型受體的激活直接影響DNA轉錄，它的效應時程需要數天甚至更長。第五章受體概念及基本特性第二節抗體分子的結構與功能抗體是高等脊椎動物獲得性免疫反應的效應分子，就其化學本質而言，所有的抗體均屬球蛋白。但球蛋白并非都是抗體，抗體是球蛋白中的一部分，在血清蛋白電泳中主要表現為移動較慢的γ-球蛋白，也有少量存在于β-或α2-球蛋白的慢悠悠移動區（圖5-1）。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）是世界衛生組織（WHO）建議采用的各類抗體的統一名稱。第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性下圖顯示了一個典型抗體的結構模式。這一模式是1959年Eldman用β-巰基乙醇解析人IgG的肽鏈組成而加以證實的，以后被確認為各類抗體的基本結構單位。由圖可見，抗體的基本單位是一個雙邊對稱的4肽鏈結構，包括2條相同的重鏈（heavychain，分子量50kDa）和2條相同的輕鏈（lightchina，分子量23kDa），鏈間以二硫鍵聯結，使整個分子呈現“Y”字形態，二硫鍵聯結兩條重鏈的對應區段，稱樞紐區（hingeregion）。第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性抗體分子的結構通式可用HL2n表示，HL代表基本的4肽單位，n=1，2，3，4，5。最小的抗體只有2條重鏈和2條輕鏈，1個基本單位，n=1，如IgG；最大的抗體包括10條重鏈和10條輕鏈，5個基本單位，n=5，如IgM。第五章受體概念及基本特性一、Ig輕鏈Ig分子中相對較短而完全相同的兩條肽鏈稱為輕鏈（lightchain，L）由211~217（平均214）個氨基酸殘基組成，通常不含碳水化合物，依據其抗原性不同又區分為Kappa(k)鏈和Lambda(λ)鏈兩型。一個Ig分子中只含有一型輕鏈，兩型輕鏈不能共存于一個Ig分子內。第五章受體概念及基本特性Ig輕鏈中尚含有特征性的五個半胱氨酸殘基，羧基端的一個半胱氨酸（cysteine）與重鏈（heavychain）之間相應的殘基形成鏈間二硫鍵，另外四個半胱氨酸殘基則形成鏈內二硫鍵，即21-86和135-194位的聯接。鏈內二硫鍵及其所包含的數十個殘基實際上是特征性功能區的重復或周期性的反映。第五章受體概念及基本特性二、Ig重鏈Ig分子中的相對較長而且完全相同的另外兩條肽鏈稱之為重鏈（heavychains，H），約含450個氨基酸殘基，幾乎是輕鏈的兩倍，而且具有糖基化位點。Ig重鏈一般區分為γ(IgG)、μ(IgM)、α(IgA)、δ(IgD)和ε(IgE)五類，第五章受體概念及基本特性三、Ig片段Ig的絞鏈區（hingeregion）在一級結構上富含脯氨酸，同時存在寡糖基團，重鏈間二硫鍵也多集中在此區，使得肽鏈不能形成螺旋結構而保持較高的柔曲性，這就使得絞鏈區易于被蛋白酶水解（圖5-3）。常用于水解Ig的蛋白酶類有木瓜酶（papain）和胃蛋白酶（pepsin）。第五章受體概念及基本特性木瓜酶從絞鏈區的第224位殘基切斷兩重鏈，一個IgG分子可裂解成兩個Fab（fragmentsofantigenbinding）片段和一個Fc（fragmentofcrystallization）片段，包含在Fab片段中的重鏈部分稱為Fd片段，進一步的酶反應位點在第341和433位殘基，兩位點間的肽段稱為Fc’。第五章受體概念及基本特性將完整IgG與其Fc、Fab和F(ab')2片段進行比較可以發現，F(ab')2仍然具備完整IgG結合抗原的部位，并保持了二價特性，可以結合并交聯兩個抗原分子，但由于缺乏完整IgG中的Fc片段，因而不具備結合補體和受體等生物學效應。Fab尚能結合抗原但卻是單價的，同樣也不具備Fc的效應。第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性

Ig的基本類別和特性Ig的重鏈依據其分子結構和抗原性可區分為類(class)，共有IgG、IgM、IgA、IgD和IgE五類（圖5-4），它們分別含γ、μ、α、δ和ε重鏈，第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性一、IgGIgG約占總Ig的75%，血清中濃度為8~16mg/ml，血管內人布約45%。IgG的分子量為150kDa，含糖量為3%，呈典型四肽鏈結構，具有二價的抗原結合位點和三個恒定區（CH1、CH2和CH3）。IgG可以通過胎盤，也是機體二次免疫反應中的主要抗體，具有較強的中和能力。第五章受體概念及基本特性二、IgMIgM占血清總抗體的5%~10%，血清中濃度為0.5~2mg/ml，血管內分布占80%。IgM為五聚體并含J鏈，分子量高達900kDa（單體的分子量為180kDa），含糖量約12%。第五章受體概念及基本特性三、IgA循環性IgA約中總IgA的85%，血清中濃度為1~4mg/ml，占血清中總抗體的10%左右，其血管內分布約為42%。血清中的IgA是單體、二聚體和多聚體的混合形式，其中單體IgA占80%，其分子量為160kDa，結構與IgG類似，含糖量是7%。IgA中的重鏈為α鏈，盡管它沒有額外的同源單位，卻比IgG分子中的γ鏈長，分子量為55kDa。IgA在粘膜免疫和獲得性免疫中發揮作用。第五章受體概念及基本特性四、IgDIgD在血清中的濃度低于0.4mg/ml，占血清中總抗體的1%，血管內分布約葉75%，IgD結構類似IgG，分子量為180kDa，其中含糖量達12%，重鏈為δ鏈，分子量為62kDa，長于IgG中的γ鏈。第五章受體概念及基本特性五、IgEIgE在血清中的濃度極低（10~400ng/ml），占血清中總抗體的0.01%，血管內分布占51%。IgE也呈單體形式存在，分子量為190kDa，含糖量為12%。IgE分子中的重鏈為ε鏈。分子量是70kDa，含有四個恒定區。第五章受體概念及基本特性抗原抗體反應結合抗原是抗體的基本性質，抗原抗體反應的動力學，以及抗體活性的測定方法，都是免疫化學研究的重要內容。圖5-5顯示了與抗體結合抗原有關的各種作用力。與形成這些力有關的離子或原子基團根植于抗原決定簇與抗體結合部位的分子內部，兩者是否匹配及所產生的吸引與排斥的綜合效果，將在很大程度上決定著抗體的親和性。第五章受體概念及基本特性抗體的特異性和親和性同是抗體活性的指征，但各自的形成機制卻不相同，如特異性所必需的分子基團與支持親和性的基團一致，則特異性強的抗體，親和性也高；反之就可能出現特異性與親和性偏離的現象。第五章受體概念及基本特性第五章受體概念及基本特性抗體活性的檢測一般以結合抗原后所產生的形態變化為指征。有人將抗原抗體反應分為不同的等級，簡單地說，一級反應限定在溶解狀態；二級反應要有肉眼可見的凝集或沉淀現象；三級反應則必須出現由抗體直接或間接引起的生物效應，如細胞溶解、局部組織壞死等。第五章受體概念及基本特性第三節核酸探針制備核酸探針是一類具有特異順序的DNA或RNA克隆片段。它們能專一性地與受檢目標DNA互補結合（分子雜交），檢測核酸的質和量。它具備兩個基本功能要素：（1）示蹤：探針依據自己特有的堿基順序，從茫茫DNA和RNA的大分子群體中，通過堿基互補的原則，跟蹤和發現與自己同源的核酸順序；第五章受體概念及基本特性（2）顯示性：核酸探針在捕捉到目標DNA后，通過自己的顯示器，顯現目標DNA的存在及其性質。探針制備就是將其示蹤性和顯示性融入一體的過程。分類：分為DNA、RNA和人工合成核酸三大類。它們有著不同的來源和制備方法、根據不同的檢測目的和示蹤要求，可以選擇和應用不同類型的核酸探針。第五章受體概念及基本特性核酸標記重組DNA技術發展往往依賴于新的檢測手段的出現，使我們能檢出和分析從克（g）到微微克（10-12g，即pg皮克）水平的DNA，能操作十分之一微升（0.1μl）體積的DNA。目前實際可以應用的三個基本檢測和示蹤DNA的手段，它們是：（1）用紫外分光光度儀測量核酸，定量和檢出每毫升微克水平（μg/ml）的DNA；（2）用溴乙錠（E.B）染核酸的熒光紫外分析定量（10ngDNA）;（3）同位素（如32P）標記核酸的定量和檢定（pgDNA）。第五章受體概念及基本特性許多核酸分析工作都是在非常小的體積中進行的，這有利于一些酶促反應的完成（如限制性酶解，DNA連接與克隆、cDNA合成和DNA的體外合成等）。應用32P等同位素做為示蹤劑，可以使我們很容易監測到DNA的存在及工作狀態，并進行定量分析。第五章受體概念及基本特性32P在水和塑料中釋放β射線距離為6mm，能激發表面熒光，因而在自顯影時可用增感屏，可以加倍使X光感光。第五章受體概念及基本特性核酸標記是通過酶促反應將放射性核素（如32P等）參入到DNA或RNA分子中。由于不同研究的目的所應用的核酸分子性質不同。如RNA與DNA，大分子（1-10kb）與小分子（10-100bp），單鏈與雙鏈，環狀與線狀分子等，核酸分子的標記方法也各不相同，但有一點是共同的，即它們都是用含同位素的NTP或dNTP為標記構件分子，通過DNA合成