細(xì)胞中的“受體”知多少

張棟梁

原題（2018年江蘇省學(xué)業(yè)水平測試生物學(xué)第38題）：下圖為人體激素的兩種作用機(jī)制示意圖。請據(jù)圖回答問題：

（1）圖中物質(zhì)b表示_______________。

（2）由圖可知，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)具有催化和____________功能；不同激素的受體不同，這說明激素具有_____________性。

（3）請你根據(jù)所學(xué)知識分析胰島素發(fā)揮作用的機(jī)制是_____（填“機(jī)制Ⅰ”或“機(jī)制Ⅱ”）你推斷的理由是_________________。

該題參考答案為：（1）mRNA；（2）識別（信息傳遞）特異；（3）機(jī)制Ⅰ 胰島素是蛋白質(zhì)（大分子），不能通過具有選擇透過性的細(xì)胞膜。

該題主要考查了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、激素調(diào)節(jié)的機(jī)理、蛋白質(zhì)的功能、基因的表達(dá)過程等知識點，綜合性較強(qiáng)，能考查學(xué)生的識圖能力、綜合運(yùn)用知識等能力，區(qū)分度較高，是一道很好的題目。其中的第3小問難倒了不少同學(xué)，這表明同學(xué)們對受體的了解甚少。受體的本質(zhì)是什么？它存在于細(xì)胞什么部位？如何起作用？課本上沒有明確的介紹，所以就需要教師在教學(xué)時加以適當(dāng)拓展，來深化對受體的理解。

一、受體的本質(zhì)

細(xì)胞生物學(xué)第4版給受體下的定義是：受體是一類能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體（信號分子）的大分子，已經(jīng)鑒定的絕大多數(shù)受體都是蛋白質(zhì)且多為糖蛋白，少數(shù)受體是糖脂，還有的是糖蛋白和糖脂組成的復(fù)合物?？梢?，細(xì)胞中受體能識別信號分子，并且只有與信號分子特異性結(jié)合之后才能起到信息傳遞作用。

二、受體存在的部位

根據(jù)靶細(xì)胞上存在的部位，可將受體區(qū)分為細(xì)胞內(nèi)受體和細(xì)胞外受體。細(xì)胞內(nèi)受體位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或核基質(zhì)中，主要識別和結(jié)合小的脂溶性信號分子，如甲狀腺激素、性激素以及該題中的受體2；細(xì)胞表面受體主要識別和結(jié)合親水性信號分子，包括分泌型信號分子（如神經(jīng)遞質(zhì)、多肽類激素、生長因子等）或膜結(jié)合型信號分子（細(xì)胞表面抗原等）以及該題中的受體1。

三、受體的作用機(jī)理

不管哪種類型的受體，一般至少有兩個功能域，結(jié)合配體的功能域及產(chǎn)生效應(yīng)的功能域，分別具有結(jié)合特異性和效應(yīng)特異性。受體結(jié)合特異性配體后而被激活，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，引發(fā)兩種主要的細(xì)胞反應(yīng)：一是細(xì)胞內(nèi)預(yù)存蛋白活性或功能的改變，進(jìn)而影響細(xì)胞代謝功能的短期反應(yīng)（快反應(yīng)）；二是影響細(xì)胞內(nèi)特殊蛋白的表達(dá)量，最常見的方式是通過轉(zhuǎn)錄因子的修飾激活或抑制基因表達(dá)的長期反應(yīng)（慢反應(yīng)），最后綜合效應(yīng)是改變細(xì)胞的行為。

該題中第3小問：“請你根據(jù)所學(xué)知識分析胰島素發(fā)揮作用的機(jī)制是_______________（填‘機(jī)制Ⅰ或‘機(jī)制Ⅱ）你推斷的理由是______________________________?！睂W(xué)生已經(jīng)具備了有關(guān)胰島素的知識，即胰島素是生物大分子，當(dāng)其通過體液運(yùn)輸?shù)竭_(dá)靶細(xì)胞后，并不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，而是識別細(xì)胞膜表面特異的胰島素受體并與之結(jié)合。這種結(jié)合引起受體結(jié)構(gòu)上的變化，這種變化又引起與受體分子緊密連接的腺苷酸環(huán)化酶變構(gòu)而激活。腺苷酸環(huán)化酶被激活后催化ATP轉(zhuǎn)化成環(huán)腺苷酸（cAMP），而cAMP作為第二信使再刺激或抑制靶細(xì)胞中特有的酶或反應(yīng)過程，如促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，并激活與糖原、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶以及促進(jìn)某些基因的表達(dá)，同時抑制肝糖原的分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為血糖從而達(dá)到降低血糖的效果。

細(xì)胞內(nèi)的受體的作用機(jī)理不同于細(xì)胞膜上的受體。如類固醇激素都是小分子，能自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞。激素進(jìn)入靶細(xì)胞后先與細(xì)胞質(zhì)中特異的受體分子結(jié)合，形成“激素—受體復(fù)合物”。這種有活性的復(fù)合物在一定的條件下（如適宜的溫度）穿過核膜進(jìn)入核內(nèi)，與染色質(zhì)上的一種酸性蛋白相互作用，促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄過程。mRNA從細(xì)胞核出來進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，導(dǎo)致某種蛋白質(zhì)（酶）的合成，從而引起這種激素的生理效應(yīng)。

四、與受體有關(guān)的江蘇高考試題舉例

2016江蘇卷第26題第5小題：神經(jīng)—肌肉突觸易受化學(xué)因素影響，毒扁豆堿可使乙酰膽堿酯酶失去活性；肉毒桿菌毒素可阻斷乙酰膽堿釋放；箭毒可與乙酰膽堿受體強(qiáng)力結(jié)合，卻不能使陽離子通道開放。上述物質(zhì)中可導(dǎo)致肌肉松弛的有______。乙酰膽堿在這是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，但其與乙酰膽堿受體特異結(jié)合后應(yīng)該在突觸間隙中被乙酰膽堿酯酶分解，但毒扁豆堿使該酶失活，從而乙酰膽堿得不到分解，導(dǎo)致突觸后膜持續(xù)興奮，引起肌肉持續(xù)收縮；肉毒桿菌毒素阻斷了乙酰膽堿的釋放，由于缺乏信號分子，從而引起肌肉松弛；而箭毒可與乙酰膽堿競爭乙酰膽堿受體的位點，而且競爭力更強(qiáng)，故它占據(jù)了本來屬于乙酰膽堿的位點，但其又不能引起突觸后膜興奮，故導(dǎo)致肌肉松弛。所以要想解答好該題，必須具備扎實的基礎(chǔ)知識，并加以靈活運(yùn)用。

再如，2017年江蘇高考題第28題中的第6小題結(jié)合圖3分析，下列因素中可能會引發(fā)糖尿病的有___________（填下列字母）。a.體內(nèi)產(chǎn)生蛋白M抗體；b.體內(nèi)產(chǎn)生胰島素抗體；c.信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白缺失；d.胰高血糖素與其受體結(jié)合發(fā)生障礙。蛋白M就是胰島素受體，受體的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，也可以成為抗原，會引起機(jī)體產(chǎn)生抗該受體的抗體，阻止了胰島素和胰島素受體的結(jié)合，不能完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而導(dǎo)致糖尿病。

所以，在教學(xué)中需要對教材加以適當(dāng)?shù)赝卣?，?zhǔn)確把握高考的脈搏，來提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)。