细胞膜受体

受体是具有识别和专一结合的特定配体、并进一步发动生物学应答双重功能的生物分子。受体分子可能位于细胞壁、细胞膜或细胞内，位于细胞膜上的受体称细胞膜受体。激素、生长因子、神经递质、抗原和药物等生物活性物质，发挥生理功能的第一步是和其相应的受体结合。“受体”是指与这些生物活性物质（以下称配体）相对应的分子，它们能专一性地识别和结合其相应的配体，并导致一系列生物化学变化，最终引起生物学的应答。
受体的化学性质 细胞膜受体都对蛋白水解酶敏感，说明其是蛋白质。促肾上腺皮质激素、胰升糖素和类肾上腺素能的及类胆碱能的神经递质的受体，除蛋白质部分外磷脂也是重要的，因为用磷脂酶处理这些受体能导致其降低与相应激素或神经递质的结合能力； 用唾液酸苷酶处理促甲状腺激素受体可使其丧失结合促甲状腺激素的能力，联合使用唾液酸苷酶和β-半乳糖苷酶处理可使胰岛素受体丧失结合胰岛素的能力。由此可见，细胞膜受体是位于细胞膜上的脂蛋白或糖蛋白。下表列举若干激素和神经递质等受体的化学性质。

某些受体的化学性质

受 体	化学本质	分子量 (×10-3)	亚基
类肾上腺素能的 类胆碱能的 促性腺激素 胰升糖素 胰岛素 催乳激素 促甲状腺激素 表皮生长因子 转铁蛋白	糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白 糖蛋白	140—160 230—550 194 190 300 220 280 170 190	? 有 有 有 有 无 有 无 有

受体与配体的结合 受体与配体的结合（相互作用）是非共价键的双分子反应，表示于酶和底物及抗原和抗体的相互作用， 遵从质量作用定律。 [L]+[R]⇌[LR]受体与配体的相互作用是专一性的反应，一种受体如胰岛素受体只能识别和结合胰岛素，其他激素或结构发生很大变化的胰岛素类似物与该受体的结合能力很弱或不结合； 是可饱和的反应，如在反应时固定胰岛素受体数目，则随加入胰岛素的浓度增加胰岛素受体复合物[LR]也增加，当胰岛素的浓度增加到一定程度时，[LR]就保持不变，也就是说反应体系中的受体 [R]被配体[L]饱和了；是可逆的反应，即[LR] 能可逆地被分解为[L]和[R]，从受体上解离下来的配体与未曾被受体结合的配体的性质一样；是高亲和性反应，例如胰岛素与受体的相互作用的亲和常数约为1nm^-1。此外，温度、pH和离子等对受体与配体的相互作用具有明显的影响。一般讲，温度越高反应达到平衡越快。不同受体有不同的与配体结合的最适pH。反应体系中离子的影响，是因受体、离子的种类和强度不同而变化，例如低离子强度的Ca²⁺促进胰岛素与其受体的结合而高强度时则降低这种结合。
细胞膜受体和其他蛋白质一样，是处于不断被合成和被降解的平衡之中。在正常生理状态下，合成和降解的速率是相同的。膜蛋白质的平均半寿期为30—60h。细胞膜受体的浓度和与配体的亲和性，可因细胞内外各种因子的变化而改变。这种改变在临床和病理方面具有重要意义。例如观察到胰岛素受体可因食物的组成而改变，为临床糖尿病的饮食疗法提供了理论基础。由于受体失常而引起的疾病称为受体病，最初被发现的与受体有关的疾病是证明肥胖小白鼠高胰岛素血症，是由于胰岛素受体数目减少而引起的。这一发现使人们认识到很多葡萄糖代谢失常是与胰岛素受体的改变相关的。不久，与其他激素或神经递质受体失常有关的疾病也被相继报道。
受体的结构 膜受体一般都是横跨细胞膜的跨膜蛋白，分子量相当大。由于膜受体含量少，不溶于水，给分离纯化带来很多困难。目前已报道的获得毫克量水平的纯的膜受体蛋白制剂的有乙酰胆碱受体、胰岛素受体和转铁蛋白受体。但尚无关于膜受体结晶的报道。由于DNA顺序测定技术的发展，通过cDNA揭示了很多在机体中含量少、分子量大的蛋白质的氨基酸顺序。在这方面表现出比较突出的是膜受体氨基酸顺序的测定，近几年来至少有10个膜受体的氨基酸顺序被报道。此外，光亲和标记、交联试剂、单克隆抗体和蛋白质工程等技术也广泛应用于膜受体的研究。这些都在膜受体的结构及结构与功能关系的研究中起了重要作用，并为最终阐明膜受体的结构及结构与功能的关系打下了良好的基础。由于还没有结晶的膜受体蛋白质，不能用X线衍射进行结构分析，所以目前关于膜受体的结构尤其是空间结构的认识还都处于假设的模型阶段。
有些膜受体是由单一肽链组成的，有些则含两个以上的亚基。例如表皮生长因子受体为单一肽链，转铁蛋白受体含两个相同的亚基，胰岛素受体由两种四个亚基组成(α₂β₂)，乙酰胆碱受体则含有五个亚基(α₂βδ)等（图），亚基间一般以二硫键相连。根据受体的功能和氨基酸顺序分析，受体分子一般含有三个结构域：细胞外结构域露在细胞外表面，含有配体的结合部位；细胞内结构域插入细胞质中，含有与效应物结合的区域，有些受体的细胞内结构域是专一催化酪氨酸残基磷酸化的蛋白激酶，从这个意义上讲，受体也是酶；跨膜结构域位于细胞膜的双层脂内，富含疏水氨基酸残基。
表皮生长因子受体 表皮生长因子受体 (EGF) 是由1 186个氨基酸残基组成的单一肽链糖蛋白，细胞外结构域包括621个氨基酸残基，半胱氨酸含量比例高 (51个)，有12个N-糖基化位点，该结构域负责结合EGF；跨膜结构域由23个氨基酸残基622—644组成； 细胞内结构域由542个氨基酸残基组成，其中酪氨酸蛋白激酶位于氨基酸残基的690—940，这一段氨基酸顺序与所有其他来源的酪氨酸蛋白激酶同源。当EGF与受体结合时，引起酪氨酸蛋白激酶活化并使细胞内结构域磷酸化，称配体刺激的自身磷酸化。实验表明自身磷酸化结构域的磷酸化或被移去并不丧失酪氨酸蛋白激酶的活力，反而提高它的活力。
胰岛素受体 胰岛素受体的α和β亚基是从一个单一的糖基化的肽链前体衍生来的。α亚基含719个氨基酸残基，亲水性强，有15个N-糖基化位点。半胱氨酸含量高(37个)，其中有26个分布于155—322之间。该亚基不跨细胞膜。β亚基含620个氨基酸残基，只有9个半胱氨酸。β亚基可分为三个区域，由194个氨基酸组成的N-端区域露在细胞表面，通过二硫键与负责结合胰岛素的α亚基相连；第二个区域是由23—26个高度疏水性氨基酸残基组成，是跨膜区域；第三个区域是由403个氨基酸残基组成的C-端，深入细胞质中，含有为胰岛素活化的酪氨酸蛋白激酶。
转铁蛋白受体 由两个相同的亚基通过二硫键相连。每个亚基由760个氨基酸组成，含有一个由28个氨基酸残基组成的疏水区域，使转铁蛋白受体横跨细胞膜；膜外有671个氨基酸残基；膜内只有61个，没有酪氨酸蛋白激酶活力。转铁蛋白受体的显著特点是分子的 C-端露在细胞外表面。
乙酰胆碱受体 乙酰胆碱受体是由五个多肽键亚基组成的五聚体蛋白质，其中两个亚基相同称α(分子量40 000)其余分别称β(48 000)γ(60 000)和δ(68 000)，所有亚基都是糖蛋白。五个亚基的氨基酸顺序都已报道，结果表明它们的一级结构彼此具有高度的同源性(平均约40%同源性)，基中α和β亚基之间的同源性高于γ或δ; 反之γ和δ之间的同源性高于α或β。说明α和β是一对，γ和δ是一对，每一对起源于一个原始基因，两个原始基因又起源于同一个最原始基因。五个亚基形成一个不对称的筒呈马蹄形，穿过细胞膜，它们的排列顺序为βαδγα（图）。

乙酰胆碱受体的示意图

乙酰胆碱受体分子有一半 (51%—56%) 露在细胞表面，36%—45%埋于细胞膜中，插入细胞质中的只占6%—9%。露在细胞表面的五个亚基中只有α亚基含有乙酰胆碱的结合部位，所以每个受体可以结合两个乙酰胆碱。
受体识别和结合专一配体及产生一定的信号，并通过这些信号将信息传入细胞内。这些信号有物理的有化学的，一般称之为第二信使。前面已经提到有些配体的受体，如EGF和胰岛素受体的细胞内结构域是酪氨酸蛋白激酶，这种酶是依赖于配体和受体结合而活化的，这种活化过程可能是通过物理信号（如变构现象）而实现的。活化酸的蛋白激酶可使细胞内底物蛋白质的酪氨酸残基磷酸化，最终表现出生理效应。近年来发现若干生长因子受体和一些致癌基因产物都是酪氨酸蛋白激酶，从而引起人们广泛注意。