第八章细胞通讯第三节膜表面受体介导的信号转导亲水性化学信号分子（包括神经递质、蛋白激素、生长因子等）不能直接进入细胞，只能通过膜表面的特异受体传递信号，使靶细胞产生效应。膜表面受体主要有三类（图8-7）：①离子通道型受体（ion-channel-linkedreceptor）：②G蛋白耦联型受体（G-protein-linkedreceptor）；③酶耦联的受体（enzyme-linkedreceptor）。第一类存在于可兴奋细胞。后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶级联（kinasecascade）事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，籍此使信号逐级传送和放大。-ionsligandION-CHANNEL-LINKEDRECEPTOR(A)(B)G-PROTEIN-LINKEDRECEPTORligandGproteinactivatedactivatedGproteinenzymeorenzymeorion channetionchannelligandENZYME-LINKEDRECEPTOR(C)activeinactivecatalyticcatalyticdomaindomain图8-7膜表面受体主要有三类一、离子通道型受体离子通道型受体（图8-8）是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道（ligand-gatedchannel）。主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，其信号分子为神经递质。神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。如：乙酰胆碱受体（图8-9、10）以三种构象存在，两分子乙酰胆碱的结合可以使之处于通道开放构象，但该受体处于通道开放构象状态的时限仍十分短暂，在几十毫微秒内又回到关闭状态。然后乙酰胆碱与之解离，受体则恢复到初始状态，做好重新接受配体的准备
第八章 细胞通讯 第三节 膜表面受体介导的信号转导 亲水性化学信号分子（包括神经递质、蛋白激素、生长因子等）不能直接进入细胞，只能通 过膜表面的特异受体传递信号，使靶细胞产生效应。 膜表面受体主要有三类（图 8-7）：①离子通道型受体（ion-channel-linked receptor）；②G 蛋 白耦联型受体（G-protein-linked receptor）；③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）。第一类存 在于可兴奋细胞。后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶级联（kinase cascade） 事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，籍此使信号逐级传送和放大。 图 8-7 膜表面受体主要有三类 一、离子通道型受体 离子通道型受体（图 8-8）是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道（ligand-gated channel）。 主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，其信号分子为神经递质。 神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜 的离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。如：乙酰 胆碱受体（图 8-9、10）以三种构象存在，两分子乙酰胆碱的结合可以使之处于通道开放构象， 但该受体处于通道开放构象状态的时限仍十分短暂，在几十毫微秒内又回到关闭状态。然后乙酰 胆碱与之解离，受体则恢复到初始状态，做好重新接受配体的准备
离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体，和阴离子通道，如甘氨酸和一氨基丁酸的受体。nerveterminalneurotransmitterinvesiclestarget collsynaptic cleftplasma membranetransmitter.gated小小channelpostsynaptictargot cellRESTINGCHEMICALSYNAPSEACTIVECHEMICALSYNAPSE图8-8离子通道型受体acetylcholinebindinglipidsitechannelbilayerRpore4nmCYTOSOLgate图8-9乙酰胆碱受体结构模型unoccupiedandclosedoccupiedoccupiedandclosedandopen图8-10乙酰胆碱受体的三种构象
离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体，和阴离子通道， 如甘氨酸和 γ－氨基丁酸的受体。 图 8-8 离子通道型受体 图 8-9 乙酰胆碱受体结构模型 图 8-10 乙酰胆碱受体的三种构象
RESTINGNEUROMUSCULARJUNCTIONACTIVATEDNEUROMUSCULARJUNCTIONVOLTAGE-GATEDnerveterminalmpulsCoCHANNELacetylcholineACETYLCHOLINEGATEDCATIONVOLTAGE-GATEDCHANNELCaCHANNELVOLTAGE-GATED3Na"CHANNELGATEDCsarcoplasmicmuscleRELEASECHANNELreticulumplasmamembrane图8-11神经肌肉接点处的离子通道型受体二、G蛋白耦联型受体三聚体GTP结合调节蛋白（trimericGTP-bindingregulatoryprotein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧，由α、β、三个亚基组成，α和亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用（图8-12），当α亚基与GDP结合时处于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态，α亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三聚体状态，其GTP酶的活性能被RGS（regulatorofGproteinsignaling）增强。RGS也属于GAP(GTPase activating protein)。G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白（图8-13)，受体胞外结构域识别胞外信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。G蛋白耦联型受体包括多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体，在味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的受体亦属G蛋白耦联型受体
图 8-11 神经肌肉接点处的离子通道型受体 二、G 蛋白耦联型受体 三聚体 GTP 结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称 G 蛋白，位于质膜 胞质侧，由 α、β、γ 三个亚基组成，α 和 γ 亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G 蛋白 在信号转导过程中起着分子开关的作用（图 8-12），当 α 亚基与 GDP 结合时处于关闭状态，与 GTP 结合时处于开启状态，α 亚基具有 GTP 酶活性，能催化所结合的 ATP 水解，恢复无活性的 三聚体状态，其 GTP 酶的活性能被 RGS（regulator of G protein signaling）增强。RGS 也属于 GAP （GTPase activating protein）。 G 蛋白耦联型受体为 7 次跨膜蛋白（图 8-13），受体胞外结构域识别胞外信号分子并与之结 合，胞内结构域与 G 蛋白耦联。通过与 G 蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使， 从而将胞外信号跨膜传递到胞内。G 蛋白耦联型受体包括多种神经递质、肽类激素和趋化因子的 受体，在味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的受体亦属 G 蛋白耦联型受体
PlasmamembraneG-protein-linkedGDPreceptorGproteinEnzyme(a)G-proteinsystemininactiveformSignalmoleculeActivatedReceptorenzyme(activated)GTPGTPWGTPGDPActiveGproteinGDPdisplacedbyGTPCellularresponse(b)G-proteinsysteminactionGDP?(c)Returntoinactiveform图8-12G蛋白分子开关NH2EXTRACELLULARSPACECYTOSOLplasmamembraneICOOH图8-13G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白
图 8-12 G 蛋白分子开关 图 8-13 G 蛋白耦联型受体为 7 次跨膜蛋白
由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。（一）cAMP信号途径在cAMP信号途径中，细胞外信号与相应受体结合，调节腺苷酸环化酶活性，通过第二信使cAMP水平的变化，将细胞外信号转变为细胞内信号。1、cAMP信号的组分①.激活型激素受体（Rs）或抑制型激素受体（Ri)；②，活化型调节蛋白（Gs）或抑制型调节蛋白（Gi)：③腺苷酸环化酶（Adenylylcyclase）：是相对分子量为150KD的糖蛋白，跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP（图8-14）。2349891011T.NHCOOHmmAdenylylcyclaseATPCAMPNH2NH2OOHCOOPOPOPOCH2+PPOTOHOHOHOHCopyngpe1vosJohnWaeyandSoneineAricrtereoerved图8-14腺苷酸环化酶④.蛋白激酶A（ProteinKinaseA，PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成（图8-15），在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在。cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节
由 G 蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP 信号通路和磷脂酰肌醇信号通 路。 （一）cAMP 信号途径 在 cAMP 信号途径中，细胞外信号与相应受体结合，调节腺苷酸环化酶活性，通过第二信使 cAMP 水平的变化，将细胞外信号转变为细胞内信号。 1、cAMP 信号的组分 ①. 激活型激素受体（Rs）或抑制型激素受体（Ri）； ②. 活化型调节蛋白（Gs）或抑制型调节蛋白（Gi）； ③. 腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase）：是相对分子量为 150KD 的糖蛋白，跨膜 12 次。在 Mg2+或 Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化 ATP 生成 cAMP（图 8-14）。 图 8-14 腺苷酸环化酶 ④. 蛋白激酶 A（Protein Kinase A，PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成（图 8-15）， 在没有 cAMP 时，以钝化复合体形式存在。cAMP 与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节