离子通道与受体ppt课件

1、离子通道和受体讲座：张育勤，1，离子通道，2，电压门控通道离子通道包括化学门控通道机械门控通道在活细胞中，离子通道可以将不同刺激的能量转化为电信号，每个可兴奋的细胞膜上都有许多离子通道。1.为什么离子不能通过脂质双层而必须通过离子通道？水分子是双极分子，氧原子吸引带负电荷的电子，氢原子倾向于失去带正电荷的电子。水溶液是极性环境，其中阳离子被氧原子吸引，阴离子被氢原子吸引。离子和水相互吸引，离子被静电水袋包围。被水袋包围的离子与细胞膜上的疏水区不相溶，疏水区可以自由通过细胞膜。离子通道现代研究方法：结构与功能研究(1)功能研究：膜片钳技术膜片钳技术是研究单通道功能的重要方法。20世纪70年代(1

2、976年)，德国科学家伯特萨克曼在电压钳技术的基础上发明了膜片钳技术，并在80年代得到了进一步的改进和完善。膜片钳技术的要点：对被测细胞进行预处理(酶消化)，以保持膜的清洁。用直径为0.53微米的尖端抛光的玻璃微电极与被测细胞接触。密封使微电极与一小块细胞膜接触，通过电极中的负压吸引，密封电阻可达数亿兆欧，与细胞的其他部分完全电隔离。微电极记录的膜电流只与这一小块膜通道的分子功能有关。人工钳制膜电位可以定量分析通道的性质和功能。例：6，2，膜片钳配置膜片钳是一种新的电生理学研究技术，可以测量单离子通道。(1)细胞附着模式：该配置适用于测量整个细胞膜(全细胞)上的单通道电流，用于研究某些特殊物质

3、，如引起通道变化的神经递质(加入细胞浸泡液中)。7、(2)全细胞膜片钳或穿孔膜片全细胞模式：这种配置是通过玻璃微电极下的膜吸取(负压)，并且由电极记录的电流是全细胞的每个通道中的电流的总和。因此，全细胞膜片钳测量的电流是宏观电流(全细胞电流)。(3)向外膜片钳：这是两种膜片钳中的一种，它们将膜与微电极下的细胞分开，但与微电极尖端保持高电阻密封，并研究单通道电流。这种膜片钳适用于研究配体的作用，如神经递质、激素或药物在膜外对通道的作用。必须将配体加入浸没浴中，因为浸没浴比微电极中的溶液更容易更换。这种膜适用于一些复杂的实验研究，如量效关系。(4)由内向外膜片钳：这是第二种分离细胞膜和研究单通道的

4、模式。通常用于研究特定细胞的第二信使参与了通道活动的调节。将待研究的物质加入到浸渍溶液中，并直接作用于细胞浆膜的内侧。10，11，(2)结构研究生物膜上的离子通道是什么？如何穿过薄膜？通道的开启或关闭结构发生了什么变化？药物和发射器在哪里与通道结合？这是结构研究的主要内容。离子通道是一种大的糖蛋白分子(分子量2525万)。所有的通道横跨整个薄膜厚度。有四个层次的结构。次级结构主要指螺旋、褶皱和拐角。12，(1)结构测定：该通道的一级结构可通过埃德曼降解法和重组DNA法进行分析和测定；二级结构可以通过计算机从一级结构中预测出来；x光晶体衍射图像可以确定三级结构。(2)结构检查：免疫组织化学：因为

5、抗体可以选择性地结合通道分子中的相应肽，所以可以从抗体结合发生的位置确定通道的特定区域在膜的内表面或外表面上。基因工程方法：根据不同种族的相同通道基因，生成虚拟通道，然后与原始通道进行比较，分析通道不同部分的功能。(3)体外定点诱变。通道状态和开关控制因素(1)通道状态：待机、激活和去激活、待机激活和去激活、14。(2)渠道启闭的控制因素有：1 .门控机制(1)有一个特定的电压门控通道结构。因为打开和关闭。(2)化学(配体)控制特定化学物质与通道受体的结合，从而导致通道的打开和关闭。(3)机械门控：当细胞被牵拉时，通道蛋白的信号发生变化。15，2，失活机制电压门控通道和化学门控通道都有不应期。

6、在不应期，它是失活的。处于待机状态和非活动状态的通道的构造是不同的。3.通道打开和关闭的速度小于10秒，16。第四，离子通道的特性1。电压门控通道和配体门控通道的“打开”和“关闭”都是突然发生的。2.渠道只有“开放”和“封闭”，很少“半开”或部分“开放”。3.离子的通过是被动的，不消耗能量。4.通过通道的离子流是饱和的。5.某些物质会堵塞通道。6.离子通道具有电荷选择性(特异性)。5.电压门控通道(1)钠通道由一个亚单位和两个亚单位组成。亚单位是一种跨膜多肽，能与河豚毒素结合，从而阻断钠通道。两个亚基与该亚基相连。钠通道有三种类型：型、型和型，其中大多数是中枢神经系统型。Na通道有三种状态：待

7、机、活动和非活动。有髓纤维的钠离子通道主要集中在兰非结，18个(2)钾离子通道有电压依赖性钾离子通道，如延迟外向整流钾离子通道(与AP复极有关)、内向整流钾离子通道、Ca2+激活钾离子通道、受体偶联钾离子通道、其他钾离子通道(如三磷酸腺苷敏感钾离子通道)、钠激活钾离子通道、细胞体积敏感钾离子通道(细胞肿胀时开放)、19个(3)Ca2+通道有L-依赖性电压。受体激活Ca2通道，第二信使激活Ca2通道，机械激活Ca2通道，静态激活Ca2通道。20，(4)电压依赖性钙通道的分子生物学在各种钙通道中，L型通道的分子结构已得到深入研究。根据与二氢吡啶类化合物(DHP)结合的特点，对通道蛋白进行了纯化和克

8、隆，并分析了L型钙通道的结构。21，L-型钙通道是由三个蛋白质亚单位(，)组成的聚合物糖蛋白复合体。除去二硫键后，亚基可分为1和2。除了亚基、亚基和亚基，还有连接到2的亚基。1个亚单位含有1873个氨基酸，分子量为170千道尔顿；有1106个氨基酸，分子量为150千道尔顿。有524和222个氨基酸，分子量分别为55 KD和32 KD。该亚单位是非糖多肽，亚单位为18.4千道尔顿。氨基酸的数量未知。22、受体、23、1。信息物质信息物质，信息分子细胞间信息物质细胞内信息物质(1)细胞间信息物质细胞间信息物质细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质。，24，分类：根据化学本质，蛋白质和肽氨基酸及其衍

9、生物，类固醇激素脂肪酸衍生物NO，25，根据作用方式，局部化学介质旁分泌信号生长因子NO，激素内分泌信号神经递质突触分泌信号乙酰胆碱自分泌信号癌蛋白，26， (二)细胞内信息物质细胞内信息物质细胞内信息物质细胞内传递细胞调节信号的化学物质无机离子Ca2脂类衍生物DAG Cer糖类衍生物IP3核苷酸cAMP cGMP信号蛋白分子主要是癌基因Ras，27的产物，一般来说，Ca2，DG，IP3，cAMP，cAMP等小分子化合物在细胞内传递信息的方式称为二级信使的酶级联反应。 信息传输完成后，必须立即停用所有信息物质。28，2，受体是细胞膜或细胞上的特殊蛋白质，能特异性识别生物活性分子并与之结合，从而

10、引起生物效应。配体是一种最常见的配体，能与受体特异性结合。29.(1)受体分类，一般结构受体分类：膜受体，细胞内受体，功能成分：离子受体，代谢受体，胆碱能受体，肾上腺素能受体等。30、31、1。膜受体的水溶性物质与膜受体结合(1)环状受体是配体门控的离子通道神经递质(2)七种跨膜螺旋受体的蛇受体，其第三环可与鸟苷酸结合蛋白32，33偶联，鸟苷结合蛋白(简称g蛋白)是一种结合于GDP或GTP的外周蛋白，位于细胞膜的细胞质表面。它由三个亚单位组成，两个构象激活(GDP)和非激活(GTP)效应酶腺苷酸环化酶(AC)磷脂酶C(PLC)，34，35，G蛋白类型：兴奋性G蛋白(Gs)与肾上腺素能受体偶联，

11、胰高血糖素受体抑制性G蛋白(gi)与腺苷受体偶联，阿片受体胰岛素，催产素，血管紧张素受体磷脂酶C型G蛋白(PI-PLC)，36， (3)单跨膜结构螺旋受体糖蛋白/酪氨酸蛋白激酶受体催化受体胰岛素受体表皮生长因子受体非酪氨酸蛋白激酶受体生长激素受体干扰素受体基本结构胞外区配体结合区跨膜区疏水区胞内膜区和功能区37，(2)胞内受体大多是类固醇激素、甲状腺素和视黄酸结构的反式作用因子：高度可变区氮端转录激活区富含半胱氨酸的脱氧核糖核酸结合区激素结合区碳端配体结合区激活转录，38，(3)受体作用特征：结构，高特异性，高亲和力饱和性，可逆性生物体中存在内源性配体，39。第三，受体活性的调节，受体数量/受

12、体对配体亲和力的上调，受体的上调意味着由于受体数量或受体对配体亲和力的增加，靶细胞对配体的刺激反应过度。长期使用拮抗剂后，受体数量增加，受体数量减少。受体的下调意味着靶细胞对配体刺激的反应由于受体对配体的数量或亲和力的降低而降低或消失。长期使用激动剂可以减少受体的数量。40，调节磷酸化和去磷酸化膜磷脂代谢，调节G蛋白的酶水解，41，引入受体(1)乙酰胆碱受体(见神经递质)分类：M-N分布：激动剂和拮抗剂：(2)肾上腺素能受体，42，(3)嘌呤受体1，分类：嘌呤受体可分为P1(腺苷)受体，P2可分为离子型P2X和代谢型P2Y。2.受体特性：P2X受体属于配体门控离子通道受体，介导非选择性阳离子电

13、导的增加，激活后可产生内向电流。P2Y受体属于g蛋白偶联受体。43，3，P2受体亚型：P2X受体1994年，Valera和Brake首次克隆了P2X1和2亚基，然后相继克隆了P2X3、4、5、6和7亚基(共7个)。目前，已从P2Y受体中克隆出P2Y1、P2Y2、P2Y4、P2Y6、P2Y11和P2Y12六个功能亚基。P2Y4和P2Y6对UTP和UDP敏感，但对三磷酸腺苷不敏感。P2受体的分布：P2X和P2Y受体广泛分布于内脏、中枢和外周神经系统。5.P2受体结构、调节和作用机制P2X受体结构：P2X受体有两个跨膜域TM1和TM2。TM1和TM2之间有一个大的细胞外环路，它有三磷酸腺苷结合位点和

14、拮抗剂结合位点，其碳末端和氮末端位于细胞内。45，P2X受体调节：P2X受体调节有两种主要类型，即变构调节和磷酸化调节。变构调节位点位于细胞外环路，主要由一些金属离子调节。例如，Zn2对P2x嘌呤受体具有变构调节作用。磷酸化调节位点位于细胞中，各种蛋白激酶磷酸化它们的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基。SP8和BK9均能明显增强三磷酸腺苷激活电流。46，P2Y受体分子结构和特征：P2Y受体是一种由308，377个氨基酸组成的蛋白质。像其他G蛋白偶联受体一样，它有七个跨膜区。它有一个长的细胞外氮末端和一个细胞内碳末端。47，P2Y受体的细胞内转导机制：大多数P2Y受体通过G蛋白偶联，激活原发性肝癌，导致

15、IP3的形成和细胞内Ca2的动员。一些P2Y受体通过g蛋白偶联并激活交流。氨基酸递质的受体：大多数中枢神经递质是氨基酸。兴奋性递质：谷氨酸，天冬氨酸，抑制性递质：氨基丁酸和甘氨酸，49，1。兴奋性氨基酸受体：受体由四种兴奋性毒素区分，即红藻氨酸(KA)、使君子酸(QA)、N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)、氨基羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸(AMPA)和谷氨酸类似物ACPD和LAP4。它们分为NMDA受体、AMPA受体、KA受体、代谢型ACDP受体和LAP4受体。NMDA、AMPA和KA是离子受体，而ACDP和LAP4通常统称为非NMDA受体。50，2，-氨基丁酸受体分为三个亚型：-氨基丁酸甲，-氨基丁酸乙，-氨基丁酸丙。它在结构上与乙酰胆碱相似，由5个