细胞中的“受体”知多少

张栋梁

原题（2018年江苏省学业水平测试生物学第38题）：下图为人体激素的两种作用机制示意图。请据图回答问题：

（1）图中物质b表示_______________。

（2）由图可知，细胞膜上的蛋白质具有催化和____________功能；不同激素的受体不同，这说明激素具有_____________性。

（3）请你根据所学知识分析胰岛素发挥作用的机制是_____（填“机制Ⅰ”或“机制Ⅱ”）你推断的理由是_________________。

该题参考答案为：（1）mRNA；（2）识别（信息传递）特异；（3）机制Ⅰ 胰岛素是蛋白质（大分子），不能通过具有选择透过性的细胞膜。

该题主要考查了细胞的结构、激素调节的机理、蛋白质的功能、基因的表达过程等知识点，综合性较强，能考查学生的识图能力、综合运用知识等能力，区分度较高，是一道很好的题目。其中的第3小问难倒了不少同学，这表明同学们对受体的了解甚少。受体的本质是什么？它存在于细胞什么部位？如何起作用？课本上没有明确的介绍，所以就需要教师在教学时加以适当拓展，来深化对受体的理解。

一、受体的本质

细胞生物学第4版给受体下的定义是：受体是一类能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，已经鉴定的绝大多数受体都是蛋白质且多为糖蛋白，少数受体是糖脂，还有的是糖蛋白和糖脂组成的复合物。可见，细胞中受体能识别信号分子，并且只有与信号分子特异性结合之后才能起到信息传递作用。

二、受体存在的部位

根据靶细胞上存在的部位，可将受体区分为细胞内受体和细胞外受体。细胞内受体位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子，如甲状腺激素、性激素以及该题中的受体2；细胞表面受体主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如神经递质、多肽类激素、生长因子等）或膜结合型信号分子（细胞表面抗原等）以及该题中的受体1。

三、受体的作用机理

不管哪种类型的受体，一般至少有两个功能域，结合配体的功能域及产生效应的功能域，分别具有结合特异性和效应特异性。受体结合特异性配体后而被激活，通过信号转导途径将胞外信号转换为胞内信号，引发两种主要的细胞反应：一是细胞内预存蛋白活性或功能的改变，进而影响细胞代谢功能的短期反应（快反应）；二是影响细胞内特殊蛋白的表达量，最常见的方式是通过转录因子的修饰激活或抑制基因表达的长期反应（慢反应），最后综合效应是改变细胞的行为。

该题中第3小问：“请你根据所学知识分析胰岛素发挥作用的机制是_______________（填‘机制Ⅰ或‘机制Ⅱ）你推断的理由是______________________________。”學生已经具备了有关胰岛素的知识，即胰岛素是生物大分子，当其通过体液运输到达靶细胞后，并不能进入细胞内部，而是识别细胞膜表面特异的胰岛素受体并与之结合。这种结合引起受体结构上的变化，这种变化又引起与受体分子紧密连接的腺苷酸环化酶变构而激活。腺苷酸环化酶被激活后催化ATP转化成环腺苷酸（cAMP），而cAMP作为第二信使再刺激或抑制靶细胞中特有的酶或反应过程，如促进葡萄糖转运，并激活与糖原、脂质、蛋白质合成有关的酶以及促进某些基因的表达，同时抑制肝糖原的分解和非糖物质转化为血糖从而达到降低血糖的效果。

细胞内的受体的作用机理不同于细胞膜上的受体。如类固醇激素都是小分子，能自由扩散进入细胞。激素进入靶细胞后先与细胞质中特异的受体分子结合，形成“激素—受体复合物”。这种有活性的复合物在一定的条件下（如适宜的温度）穿过核膜进入核内，与染色质上的一种酸性蛋白相互作用，促进基因的转录过程。mRNA从细胞核出来进入细胞质，导致某种蛋白质（酶）的合成，从而引起这种激素的生理效应。

四、与受体有关的江苏高考试题举例

2016江苏卷第26题第5小题：神经—肌肉突触易受化学因素影响，毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶失去活性；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放；箭毒可与乙酰胆碱受体强力结合，却不能使阳离子通道开放。上述物质中可导致肌肉松弛的有______。乙酰胆碱在这是一种兴奋性神经递质，但其与乙酰胆碱受体特异结合后应该在突触间隙中被乙酰胆碱酯酶分解，但毒扁豆碱使该酶失活，从而乙酰胆碱得不到分解，导致突触后膜持续兴奋，引起肌肉持续收缩；肉毒杆菌毒素阻断了乙酰胆碱的释放，由于缺乏信号分子，从而引起肌肉松弛；而箭毒可与乙酰胆碱竞争乙酰胆碱受体的位点，而且竞争力更强，故它占据了本来属于乙酰胆碱的位点，但其又不能引起突触后膜兴奋，故导致肌肉松弛。所以要想解答好该题，必须具备扎实的基础知识，并加以灵活运用。

再如，2017年江苏高考题第28题中的第6小题结合图3分析，下列因素中可能会引发糖尿病的有___________（填下列字母）。a.体内产生蛋白M抗体；b.体内产生胰岛素抗体；c.信号转导蛋白缺失；d.胰高血糖素与其受体结合发生障碍。蛋白M就是胰岛素受体，受体的本质是蛋白质，也可以成为抗原，会引起机体产生抗该受体的抗体，阻止了胰岛素和胰岛素受体的结合，不能完成信号转导，从而导致糖尿病。

所以，在教学中需要对教材加以适当地拓展，准确把握高考的脉搏，来提高学生的生物学素养。