生物化学13

第十二单元信息物质、受体与信号转导
本章考点
1.细胞信息物质
（1）概念
（2）分类
2.受体
（1）受体分类和作用特点
（2）G蛋白
3.膜受体介导的信号转导机制
（1）蛋白激酶A通路
（2）蛋白激酶C通路
（3）酪氨酸蛋白激酶通路
4.胞内受体介导的信号转导机制
类固醇激素和甲状腺素的作用机制
当外界环境变化时单细胞生物——直接作出反应，多细胞生物——通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。

第一节细胞信息物质
一、信息物质的概念
具有调节细胞生命活动的化学物质称信息物质。

即在细胞间或细胞内进行信息传递的化学物质。

细胞间信息物质：
凡是由细胞分泌的调解靶细胞生命活动的化学物质称之。

又称第一信使。

细胞内信息物质：
在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称之，也叫第二信使。

如cAMP、cGMP、Ca2+、DG、IP3等
二、信息物质的分类
（一）细胞间信息物质
分为神经递质、内分泌激素、局部化学介质和气体信号（NO）
1.神经递质
由神经元细胞分泌；
通过突触间隙到达下一个神经细胞；
作用时间较短。

乙酰胆碱、去甲肾上腺素等。

2.内分泌激素
由内分泌细胞分泌；
通过血液循环到达靶细胞；
大多数作用时间较长。

按化学组成分为
含氮激素：蛋白多肽类、氨基酸衍生物
类固醇激素：由胆固醇转化生成
3.局部化学介质
由体内某些普通细胞分泌；
不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞；
一般作用时间较短。

生长因子、前列腺素等。

体内还有一类气体信号如 NO等。

（二）细胞内信息物质
包括无机离子（Ca2+）、脂类衍生物（DAG）、糖类衍生物（IP3）、核苷酸类化合物（cAMP、cGMP）。

第二节受体
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。

其化学本质是蛋白质，个别是糖脂。

能与受体呈特异性结合的生物活性分子称为配体（1igand）。

受体在细胞信息转导过程中起着极为重要的作用。

受体根据细胞定位可分为膜受体和细胞内受体
存在于细胞质膜上的受体则称为膜受体，他们绝大部分是镶嵌糖蛋白。

位于胞液和细胞核中的受体称为胞内受体，它们全部为DNA结合蛋白。

一、受体的分类、一般结构及功能
（一）膜受体
00:12:02-09
1.（环状受体）即配体依赖性离子通道
2.G 蛋白偶联受体又称七个跨膜螺旋受体。

G蛋白是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由a、b、g 三个亚基组成。

a亚基可以和GDP或GTP结合，a亚基还具有GTP酶的活性。

功能是起转导作用激活或抑制细胞膜上的效应酶。

bg亚基结合紧密。

G蛋白有多种。

可分为抑制型和激活型
G蛋白受体是糖蛋白，不同的受体有不同的糖基化模式，它们经常发生在受体的N端。

受体通过不同的G蛋白影响腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）或磷脂酶C（1i—pase C）等的活性，引起细胞内产生第二信使。

3.单个跨膜α螺旋受体
这类受体主要有酪氨酸蛋白激酶受体型和非酪氨酸蛋白激酶受体型
酪氨酸蛋白激酶受体型也称催化型受体
与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰岛素受体表皮生长因子受体等。

非酪氨酸蛋白激酶受体型与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。

4.具有鸟苷酸环化酶（guanylate cyclase，GC）活性的受体
该类受体分为膜受体和可溶性受体。

膜受体的配体包括心钠素和鸟苷蛋白。

可溶性的鸟苷酸环化酶的配体为N0和C0。

（二）胞内受体
胞内受体也称为受体-转录因子型，多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。

能与该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。

二、受体与配体结合的特点
1.高度专一性：
受体选择性地与特定配体结合，这种选择性是由分子的几何形状决定的。

受体与配体的结合通过反应基团的定位和分子构象的相互契合来实现。

2.高度亲和力：
无论是膜受体还是胞内受体，他们与配体间的亲和力都极强。

3.可饱和性：
受体一配体结合曲线（Scatchard曲线）为矩形双曲线。

4.可逆性：
受体与配体以非共价键结合，当生物效应发生后，配体即与受体解离。

受体可恢复到原来的状态，并再次被利用，而配体则常被立即灭活。

5.特定的作用模式：
受体在细胞内的分布，从数量到种类，均有组织特异性，并出现特定的作用模式，提示某类受体与配体结合后能引起某种特定的生理效应。

三、受体活性的调节
许多因素可以影响细胞的受体数目和（或）受体对配体的亲和力。

若受体的数目减少和（或）对配体的结合力降低与失敏，称之为受体下调（down—regulation）。

反之则称为受体上调（up—regulation）。

受体活性调节的常见机制有：
1.磷酸化和脱磷酸化作用。

2.膜磷脂代谢的影响。

3.酶促水解作用。

4.G蛋白的调节。

第三节膜受体介导的信号转导机制
一、蛋白激酶A通路
激素配体与细胞膜上的相应受体结合，形成的激素一受体复合物通过激动型G蛋白使腺苷酸环化酶（AC）活化，活化的AC催化ATP生成cAMP，cAMP进一步激活蛋白激酶A （PKA），激活的PKA使靶蛋白磷酸化，产生相应的生物学效应。

蛋白激酶（PK）是一类可催化蛋白质或酶磷酸化的酶。

根据激活其的物质不同，可分为蛋白激酶A、蛋
白激酶C、蛋白激酶G等。

二、蛋白激酶C通路
激素配体与细胞膜上的相应受体结合，形成的激素一受体复合物通过特定的G蛋白激活磷脂酶C，后者特异性水解膜组分中的磷脂酰肌醇4，5一二磷酸，产生DAG和IP3，DAG留在膜中；IP3与其受体结合，促进钙储库释放Ca2+。

Ca2+与蛋白激酶C（PKC）结合并聚集至质膜，在DAG的作用下PKC被激活，活化的PKC 使靶蛋白磷酸化，产生相应的生物学效应。

三、酪氨酸蛋白激酶通路
受体型TPK-Ras-MAPK途径
受体型TPK-Ras-MAPK信号转导途径是细胞外信号传递到细胞核内的重要通道。

该转导系统包括受体型酪氨酸蛋白激酶、接头蛋白,乌苷酸释放因子、Ras蛋白以及MAPK级联反应体系。

它最终磷酸化靶蛋白,激活转录因子,促进细胞的增殖和活化。

配体与细胞膜上受体型酪氨酸蛋白激酶（TPK）结合，促使单跨膜受体二聚化，受体TPK二聚化的结果是受体发生自身磷酸化，从而与GRB2一SOS复合物结合，使膜区SOS （鸟苷酸释放因子）增多，SOS使Ras—GDP 转变为Ras—GTP激活Ras蛋白（又称，小G蛋白）。

Ras—GTP使Raf蛋白磷酸化，磷酸化的Raf蛋白激活MAPK（有丝分裂原激活蛋白激酶）系统，使反式作用因子磷酸化，调节基因转录活性。

受体型TPK活化后还可通过激活腺苷酸环化酶、磷脂酶等发挥调控基因表达的作用。

位于胞液中的非受体型TPK，常与非催化型受体偶联而发挥作用。

第四节胞内受体介导的信息传导机制
通过细胞内受体调节的激素有糖皮质激素、盐皮质激素、雄激素、孕激素、雌激素、甲状腺素（T3及T4）和1，25（OH）2一D3等，上述激素除甲状腺素外均为类固醇化合物。

细胞内受体又可分为核内受体和胞质内受体，如雄激素、孕激素、雌激素和甲状腺素受体位于细胞核内，而糖皮质激素的受体位于胞质中。

类固醇激素与其核受体结合后，可使受体的构象发生改变，暴露出DNA结合区。

在胞质中形成的类固醇激素一受体复合物以二聚体形式穿过核孔进入核内。

在核内，激素一受体复合物作为反式作用因子与DNA特异基因的激素反应元件（hormone response element。

HRE）结合，促进特异基因易于（或难于）转录。

甲状腺素进入靶细胞后，能与胞内的核受体结合，甲状腺素一受体复合物可与DNA上的甲状腺素反应元件（TRE）结合，调节基因的表达。

练习题
1.通过细胞膜受体发挥作用的激素是
A.雌激素
B.孕激素
C.糖皮质激素
D.甲状腺素
E.胰岛素
【答疑编号911120101】
【答案】E
2.cAMP可以别构激活
A.蛋白酶
B.蛋白激酶
C.磷蛋白磷酸酶
D.还原酶
E.转肽酶
【答疑编号911120102】
【答案】B
3.蛋白激酶的作用是使
A.蛋白质水解
B.蛋白质或酶磷酸化
C.蛋白质或酶脱磷酸
D.酶降解失活
E.蛋白质合成
【答疑编号911120103】
【答案】B
4.下列哪项不符合G蛋白特点
A.也称鸟苷酸结合蛋白
B.由α、β、γ三种亚基组成
C.α亚基能与GTP、GDP结合
D.α亚基具有GTP酶活性
E.βγ亚基结合松弛
【答疑编号911120104】
【答案】E
5.关于信息分子与其受体结合叙述错误的是
A.有高亲和力
B.有特异性
C.共价不可逆结合
D.可饱和性
E.结合后能引起某种特定的生理效应
【答疑编号911120105】
【答案】C
6.下列哪种激素的受体属于受体-转录因子型
A.肾上腺素
B.甲状腺素
C.胰岛素
D.促甲状腺素
E.胰岛素胰高血糖素
【答疑编号911120106】
【答案】B
7.cAMP介导的信号传递系统不包括
A.与其靶细胞胞液或核内受体结合
B.与其靶细胞膜上受体结合
C.需要腺苷酸环化酶
D.需要
G.蛋白
E.需要蛋白激酶
【答疑编号911120107】
【答案】A
8.类固醇激素与其相应受体结合后可引起
A.cAMP水平升高
B.激活蛋白激酶
C.改变离子通道
D.影响DNA转录
E.抑制代谢通路
【答疑编号911120108】
【答案】D
9-10共用备选答案
A.cAMP
B.cGMP
C.Ca2+
D.IP3
E.GSH
9.激活蛋白激酶A需要
【答疑编号911120109】
【答案】A
10.激活蛋白激酶C需要
【答疑编号911120110】
【答案】C
11-12共用备选答案：
A.cAMP
B.cGMP
C.IP3
D.DG
E.PIP2
11.可促进内质网释出Ca2+
【答疑编号911120111】
【答案】C
12.可直接激活蛋白激酶C的是【答疑编号911120112】
【答案】D。