Рецепторную функцию клетки обеспечивают рецепторы, которые реализуют ответные реакции определенными способами.
Способ влияния связан с переносом информации, возникающей при присоединении веществ, поступающих извне с рецепторными комплексами мембраны внутрь клетки.
Ионотропные рецепторные комплексы формируют сложные молекулярные или надмолекулярные соединения, в составе которых имеются ионные каналы. При соединении с биологически активным веществом происходит открытие или открытие ионных каналов. Скорость возбуждения клетки высокая. Ионотропные рецепторы расположены преимущественно в области синапсов и участвуют в передаче возбуждающих и тормозных влияний.
Метаботропные рецепторные комплексы связаны с интегральными белками-посредниками, передающими информацию на внутреннюю поверхность. В первую очередь это G-белки и тирозинкиназы мембраны. Белки-посредники возбуждают ферменты внутренней поверхности клеточной мембраны, а те, в свою очередь, синтезируют вторые посредники — низкомолекулярные вещества, запускающие биологические реакции клетки. Эти рецепторы иногда называют медленными. Через подобные механизмы действует большинство гормонов и медиаторов, которые плохо проникают в клетку.
Рецепторы, регулирующие поступление молекул в клетки, например липидов в составе липопротеинов низкой плотности. Данная группа рецепторов способна изменять проницаемость биологических мембран, влияя таким образом на химический состав внутри клетки.
Адгезивные рецепторы (семейства интегринов, кадгеринов, иммуноглобулинов, селектинов и др.) связывают соседние клетки или клетку со структурами межклеточной среды, например с базальной мембраной. Возможность адгезивных взаимодействий имеет существенное значение в жизнедеятельности клетки и всего организма в целом. Потеря способности клетки к адгезии сопровождается ее неконтролируемой миграцией (метастазированием) и нарушением дифференцировки. Патологические нарушения функции адгезивных рецепторов характерны для злокачественных опухолевых клеток.
Собственно процесс рецепции происходит с помощью специальных гликопротеинов — рецепторов. Они располагаются в надмембранном слое — гликокаликсе клетки.
Рецепторы обеспечивают восприятие специфических раздражителей: гормонов, биологически активных веществ, мембран соседних клеток, адгезивных молекул межклеточного вещества и др. Рецепторы — это высокоспециализированные структуры клетки. Они могут быть высокоспецифичными (высокоаффинными) или менее специфичными (низкоаффинными). Степень специфичности определяет степень чувствительности клетки. Наиболее высокоаффинными являются рецепторы к гормонам.
Рецепторные комплексы характерны также и для внутреннего слоя мембраны. Они находятся на мембранных и немембранных органеллах, внутреннем и наружном листке кариолеммы и т. д.
В ответ на действие сигнала (соединение рецептора с веществом-регулятором) возникает цепь биохимических реакций, приводящих к формированию биологических ответов — возбуждению или торможению клетки. Рецепторы к полипептидам, производным аминокислот, антигенным комплексам, гликопротеинам и др. находятся на мембране клетки. У некоторых рецепторов имеется связь с белками, обеспечивающими образование вторых посредников, а также с белками ионных каналов. Такие рецепторные системы называются метаботропными.
Возбуждение в метаботропных рецепторах, вызванное сигналом, может передаваться вглубь клетки несколькими способами. В одном случае взаимодействие рецептора с сигнальной молекулой изменяет стереологическую конфигурацию рецептора, что меняет структуру так называемого G-белка, а тот, в свою очередь, активирует образование сигнальных молекул цитоплазмы (вторых посредников).
Имеются Gs-белки, активирующие аденилатциклазу с образованием цАМФ, Gi-белки, ингибирующие аденилатциклазу, Gp-белки, активирующие фосфолипазы С и повышающие содержание ионов кальция в цитозоле. Существуют также Gt-белки, активирующие фосфодиэстеразу циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) и снижающие содержание цГМФ, что ведет к торможению (гиперполяризации мембраны) клетки. Циклическая АМФ (цАМФ) активирует протеинкиназы и ускоряет биохимические реакции в клетке.
Во втором случае рецептор связан с тирозинкиназами, которые активируют Ras-G-белок и запускают Ras-каскад. В результате этого процесса образуется инозитол-1,4,5-трифосфат, диацилглицерол. Это вызывает цепь каталитических реакций, в том числе транскрипцию.
Рецепторы могут быть связаны с ионными каналами, изменять их проницаемость, вызывать деполяризацию мембраны, проникновение в клетку ионов кальция и т. д. Ионотропные рецепторные комплексы содержат несколько молекул — это рецепторные белки, воспринимающие сигнальную молекулу. Они присоединяются к белкам эффекторного устройства — ионным каналам. Фермент инактивации разрывает связь рецептора с сигнальной молекулой медиатора или других сигнальных веществ.
Наряду с сигнальными функциями часть рецепторов играет важную роль в адгезии и агрегации — прилипании клеток к себе подобным и/или межклеточным структурам. «Узнавание» рецептором гликокаликса родственных клеток сопровождается одновременной агрегацией. Важно, что такие рецепторы имеют индивидуальную, органную и тканевую специфичность. Примером могут служить селектины, интегрины и кадгерины. Они придают клеткам антигенные свойства и позволяют им «узнавать» друг друга.