细胞生物学翟中和(第四版)复习点

4．导致G蛋白激活的反应和导致Ras激活的反应之间有哪些异同？答：两种激活过程都依赖于某些蛋白质，可催化G蛋白或Ras蛋白上的GDP／GTP交换。所不同的是，G蛋白偶联受体可直接对G蛋白行使这种功能，而那些酶联受体被磷酸化激活后则先将多个衔接蛋白装配为一个信号复合物，再对Ras进行激活。5.G蛋白偶联受体与酶联受体的主要不同点是什么？答：G蛋白偶联受体都是7次跨膜的蛋白质，在信号转导中全部与G蛋白偶联。配体与受体结合后激活相邻的G蛋白，被激活的G蛋白又可激活或抑制一种产生特异第二信使的酶或离子通道；酶联受体都属于单次跨膜受体，既是受体又是酶，一旦被配体激活即具有酶活性并将信号放大。6．霍乱毒素与百日咳毒素的作用机理有何不同？答：霍乱毒素具有催化作用，可将NAD+上的ADP－核糖基团转移到Gs蛋白α亚基上，使G蛋白核糖化，这样抑制了α亚基的GTP酶活性，从而抑制了GTP的水解，使Gs一直处于激活状态；其结果使腺苷酸环化酶处于永久活性状态，CAMP的形成失去控制；百日咳毒素使Gi蛋白α亚基进行ADP核糖化，阻止了Gi蛋白α亚基上的GDP被GTP取代，使其失去对腺苷酸环化酶的抑制作用，其结果也是使cAMP浓度增加。7．PKA和PKC系统在信号放大中的根本区别是什么？答：二者都是G蛋白偶联信号转导系统，但是第二信使不同，分别由不同的效应物生成：cAMP由腺苷酸环化酶（AC）水解细胞中的ATP生成，cAMP再与蛋白激酶A（PKA）结合，引发一系列细胞质反应与细胞核中的作用。在另一种信号转导系统中，效应物磷脂酶Cq（PLC）将膜上的磷脂酰肌醇4,5-二磷酸分解为两个信使：二酰甘油（DAG）与1,4,5-三磷酸肌醇（IP3），IP3动员胞内钙库释放Ca2+，与钙调蛋白结合引起系列反应，而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C（PKC），再引起级联反应。8．为什么说蛋白激酶C是脂和钙依赖性的激酶？答：PKC激活时需要二酰甘油（DAG）和钙离子的协同作用。DAG本身是膜脂成分，PKC水溶性时无活性，激活时成为膜结合酶，所以蛋白激酶C是脂和钙依赖性的激酶。5．说明G蛋白在跨膜信号传递中的作用。答：G蛋白是GTP结合蛋白，它介导细胞质膜上最多、也是最重要的信号转导系统。G蛋白在G蛋白耦联信号转导系统中所起的作用相当于一个分子开关，和GDP结合时呈静息状态，和GTP结合时呈活化状态。在活性和非活性状态转换时，G蛋白起桥梁作用，使受体和效应物耦联起来，将细胞外信号转变成细胞内信号SH结构域是“Src同源结构域”(Srchomologydomain)的缩写，这种结构域是能够与受体酪氨酸激酶磷酸化残基紧紧结合,形成多蛋白的复合物进行信号转导。含有SH2结构域的蛋白也常常含有SH3结构域。SH3能够识别富含脯氨酸和疏水残基的特异序列的蛋白质并与之结合,从而介导蛋白与蛋白相互作用。Sos蛋白是编码鸟苷释放蛋白的基因sos的产物（sos是sonofsevenless的缩写）。Sos蛋白在Ras信号转导途径中的作用是促进Ras释放GDP，结合GTP，使Ras蛋白由非活性状态转变为活性状态，所以，Sos蛋白是Ras激活蛋白。Sos蛋白不含SH结构域，不属于SH蛋白。1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位”。答：①细胞是构成有机体的基本单位。一切有机体均由细胞构成，只有病毒是非细胞形态的生命体。②细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位③细胞是有机体生长与发育的基础④细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性⑤细胞是生命起源和进化的基本单位。⑥没有细胞就没有完整的生命2、试论述原核细胞与真核细胞最根本的区别。答：原核细胞与真核细胞最根本的区别在于：①生物膜系统的分化与演变：真核细胞以生物膜分化为基础，分化为结构更精细、功能更专一的基本单位——细胞器，使细胞内部结构与职能的分工是真核细胞区别于原核细胞的重要标志；②遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化：由于真核细胞结构与功能的复杂化，遗传信息量相应扩增，即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多；遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现是真核细胞区别于原核细胞的一个重大标志。遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程序也相应复杂化，真核细胞内遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性，而在原核细胞内转录与翻译可同时进行。分子开关：在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制精确调控，也即对每一步反应既要求有激活机制，又必然要求有相应的失活机制，使细胞内一系列信号传递的级联反应能在正、负反馈两个方面得到精确控制的蛋白质分子称为分子开关。第二信使：细胞表面受体接受胞外信号后最早在胞内产生的信号分子。细胞内重要的第二信使有：cAMP、cGMP、DAG、IP3等。第二信使在细胞信号转导中起重要作用，能够激活级联系统中酶的活性以及非酶蛋白的活性，也控制着细胞的增殖、分化和生存，并参与基因转录的调节。G—蛋白：由GTP控制活性的蛋白，当与GTP结合时具有活性，当与GDP结合时没有活性。既有单体形式（ras蛋白），也有三聚体形式（Gs蛋白）。在信号转导过程中起着分子开关的作用蛋白激酶A：称为依赖于cAMP的蛋白激酶A，是由四个亚基组成的复合物，其中两个是调节亚基，两个是催化亚基；PKA的功能是将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上，使蛋白质被磷酸化，被磷酸化的蛋白质可以调节下游靶蛋白的活性。双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联的受体结合后，激活质膜上的磷脂酶C（PLC），使质膜上的二磷酸磷脂酰肌醇分解成三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激动两个信号传递途径即IP3—Ca+和DG—PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这一信号系统称为“双信使系统”。Ras蛋白：是ras基因的产物，由191个氨基酸残基组成，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。2、简述细胞信号分子的类型及特点？答案要点：细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类的胆固醇衍生物等，其共同特点是：①特异性，只能与特定的受体结合；②高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；③可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。3.磷酯酰肌醇信号通路的传导途径。答案要点：外界信号分子→识别并与膜上的与G蛋白偶联的受体结合→活化G蛋白→激活磷脂酶C→催化存在于细胞膜上的PIP2水解→IP3和DG两个第二信使→IP3可引起胞内Ca2+浓度升高，进而通过钙结合蛋白的作用引起细胞对胞外信号的应答；DG通过激活PKC，使胞内pH值升高，引起对胞外信号的应答。1、试论述Na+和K+泵的结构及作用机理。答案要点：1、结构：由两个亚单位构成：一个大的多次跨膜的催化亚单位（α亚基）和一个小的单次跨膜具组织特异性的糖蛋白（β亚基）。前者对Na+和ATP的结合位点在细胞质面，对K+的结合位点在膜的外表面。2、机制：在细胞内侧，α亚基与Na+相结合促进ATP水解，α亚基上的一个天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基的构象发生变化，将Na+泵出细胞外，同时将细胞外的K+与α亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替发生。每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+和泵进2个K+。2、cAMP信号系统的组成及其信号途径？答案要点：1、组成：主要包括：Rs和Gs；Ri和Gi；腺苷酸环化酶；PKA；环腺苷酸磷酸二酯酶。2、信号途径主要有两种调节模型：Gs调节模型，当激素信号与Rs结合后，导致Rs构象改变，暴露出与Gs结合的位点，使激素-受体复合物与Gs结合，Gs的构象发生改变从而结合GTP而活化，导致腺苷酸环化酶活化，将ATP转化为cAMP，而GTP水解导致G蛋白构象恢复，终止了腺苷酸环化酶的作用。该信号途径为：激素→识别并与G蛋白偶联受体结合→激活G蛋白→活化腺苷酸环化酶→胞内的cAMP浓度升高→激活PKA→基因调控蛋白→基因转录。Gi调节模型，Gi对腺苷酸环化酶的抑制作用通过两个途径：一是通过α亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性；一是通过β和γ亚基复合物与游离的Gs的α亚基结合，阻断Gs的α亚基对腺苷酸酶的活化作用。分子伴侣：又称分子“伴娘”，细胞中，这类蛋白能识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的一定部位相结合，帮助这些多肽的转移、折叠或组装，但其本身并不参与最终产物的形成。内膜系统：细胞内在结构、功能乃至发生上相关的、由膜围绕的细胞器或细胞结构的统称，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡等。蛋白质分选：细胞中绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成，随后或在细胞质基质中或转至糙面内质网上继续合成，然后，通过不同途径转运到细胞的特定部位并装配成结构与功能的复合体，参与细胞的生命活动的过程。又称定向转运。信号假说：1975年G.Blobel和D.Sabatini等根据进一步实验依据提出，蛋白合成的位置是由其N端氨基酸序列决定的。他们认为：⑴分泌蛋白在N端含有一信号序列，称信号肽，由它指导在细胞质基质开始合成的多肽和核糖体转移到ER膜；⑵多肽边合成边通过ER膜上的水通道进入ER腔。这就是“信号假说”。共转移：肽链边合成边转移至内质网腔中的方式称为共转移。后转移：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称为后转移。信号肽：分泌蛋白的N端序列，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白合成结束前信号肽被切除。蛋白质的糖基化修饰主要分为N－连接和O-连接；其中N-连接主要在内质网上进行，指的是蛋白质上的天冬酰胺残基与N乙酰葡萄糖胺直接连接，而O－连接则是蛋白质上的丝氨酸或苏氨酸残基或羟赖氨酸或羟脯氨酸残基与N-乙酰半乳糖胺直接连接。溶酶体是怎样发生的？它有哪些基本功能？答：溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中，是由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类、形态不一、执行不同生理功能的囊泡状细胞器，主要功能是进行细胞内的消化作用，在维持细胞正常代谢活动及防御方面起重要作用。（1）清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞（自体吞噬）。（2）防御功能（病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞而被吞噬、消化）（异体吞噬）（3）其它重要的生理功能a作为细胞内的消化器官为细胞提供营养b分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节；c参与清除赘生组织或退行性变化的细胞；d受精过程中的精子的顶体作用。1.比较N-连接糖基化和O-连接糖基化的区别。1、何为蛋白质分选？细胞内蛋白质分选的基本途径、分选类型是怎样的？答：蛋白质的分选：细胞中绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成，随后或在细胞质基质中或转至糙面内质网上继续合成，然后，通过不同途径转运到细胞的特定部位并装配成结构与功能的复合体，参与细胞的生命活动的过程。又称定向转运。细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中。基本途径：一条是在细胞质基质中完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核及细胞质基质的特定部位，有些还可转运至内质网中；另一条途径是蛋白质合成起始后转移至糙面内质网，新生肽边合成边转入糙面内质网腔中，随后经高尔基体转运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白成分的分选也是通过这一途径完成的。蛋白质分选的四种基本类型：1、蛋白质的跨膜转运：主要指在细胞质基质合成的蛋白质转运至内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器。2、膜泡运输：蛋白质通过不同类型的转运小泡从其糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而分选运至细胞不同的部位。3、选择性的门控转运：指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核