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2015-11-01為什麼要G蛋白偶合受體？
551 期
Author 作者
蔡孟利／宜蘭大學生物機電工程學系教授，本刊總編輯。
細胞若要生存下去，必須要感應環境中許多物質的訊息，以針對這些化學分子的刺激做出適當的反應，像是趨、避、吞、吐的行為或調整細胞內部組成物質的濃度。特別是多細胞生物中，組成個體的各細胞之間，需要更多樣化的化學分子作為彼此溝通協調的媒介，以確保個體能對環境做出適當的整體反應。
細胞內外皆是以水為主體所構成的環境，一般水溶性的物質很難通過細胞膜中由磷脂質尾端所構成的避水性層，所以，一個很現實的問題就出現了，細胞內部反應外部刺激物的應變機構，到底是如何得知那些不得其門而入的刺激物所帶來的訊息呢？
這得仰賴在細胞膜上那些數量種類眾多的蛋白質受體了。
細胞膜上有著各式貫穿細胞膜的蛋白質，職掌著各式各樣的功能，其中有一大類的蛋白質的功能是作為將細胞外的訊息傳遞給細胞內的媒介，我們通稱這一類的蛋白質為「受體」 （receptor）。受體的結構中有一部分是裸露在細胞外的環境中，可以跟那些作為刺激物的外來化學分子短暫的結合在一起，並且因為這樣的結合引發細胞內特定的訊息傳遞事件，導致對應於此刺激的反應發生。
這裡所說的「特定的訊息傳遞事件」，指的是一些特定的物質在細胞內部數量增加的過程。因為對細胞來說，對應於刺激的反應方式不管是運動或是產生新的物質，都牽涉到某些化學反應的忽然發生；而細胞內的某一化學反應要從沉寂忽然變成活躍，若不是臨時供應了原來所沒有的反應物，就是原本沒有活性的酶忽然被活化了。臨時供應了原來所沒有的反應物，當然就是增加了某些物質的數量；而原本沒有活性的酶忽然被活化了，如果不是活化它的某種原來不存在的物質忽然出現了，就是原本少少不夠起活化作用的某種物質忽然增多了。
那，卡在細胞膜上進不了細胞內的那些受體，要怎麼才能讓某類物質的數量在細胞內忽然增加？
有兩個直接的方式可以完成這個任務：一個是受體本身就是細胞膜上面的通道；另一個是受體本身就是一個酶。這個通道在平常沒有跟刺激物結合時是關著的，一旦結合了，就打開了；這個酶在平常沒有跟刺激物結合時是沒有活性的，一旦結合了，就活化了。
為什麼跟刺激物結合了就會打開或活化？
一切都是結構變形所造成的。形塑蛋白質構型的許多力量來自於非共價鍵的結合，不管是氫鍵、正負電吸引、凡得瓦力或是疏水性作用力，這些非共價鍵的力量，每項的強度可能不到共價鍵的十分之一甚或低到二十分之一以下。而刺激物之所以能跟受體結合，也一定是有某種吸引彼此的力量存在，因此，當刺激物跟受體結合後，這個新加入的吸引力量就會打亂原有受體蛋白質內維持構型的力量布局，形成一個新的力量平衡狀態，也就是新的構型產生。……【更多內容請閱讀科學月刊第551期】