15 生物化学习题与解析--细胞信息转导.doc

细胞信息转导一、选择题 ( 一 )A 型题 1 下列哪种物质不是细胞间信息分子 A 胰岛素 B CO C 乙酰胆碱 D 葡萄糖 E NO 2 通过核内受体发挥作用的激素是 A 乙酰胆碱 B 肾上腺素 C 甲状腺素 D NO E 表皮生长因子 3 下列哪种物质不是第二信使 A cAMP B cGMP C IP 3 D DAG E cUMP 4 膜受体的化学性质多为 A 糖蛋白 B 胆固醇 C 磷脂 D 酶 E 脂蛋白 5 下列哪种转导途径需要单跨膜受体 A cAMP - 蛋白激酶通路 B cAMP - 蛋白激酶通路 C 酪氨酸蛋白激酶体系 D Ca 2+ - 依赖性蛋白激酶途径 E 细胞膜上 Ca 2+ 通道开放 6 活化 G 蛋白的核苷酸是 A GTP B CTP C UTP D ATP E TTP 7 生成 NO 的底物分子是 A 甘氨酸 B 酪氨酸 C 精氨酸 D 甲硫氨酸 E 胍氨酸 8 催化 PIP 2 水解为 IP 3 的酶是 A 磷脂酶 A B 磷脂酶 A 2 C 磷脂酶 C D PKA E PKC 9 第二信使 DAG 的来源是由 A PIP 2 水解生成 B 甘油三脂水解而成 C 卵磷脂水解产生 D 在体内合成 E 胆固醇转化而来的 10 IP 3 受体位于 A 、细胞膜 B 、核膜 C 、内质网 D 、线粒体内膜 E 、溶酶体 11 IP 3 与内质网上受体结合后可使胞浆内 A Ca 2+ 浓度升高 B Na 2+ 浓度升高 C cAMP 浓度升高 D cGMP 浓度下降 E Ca 2+ 浓度下降 12 激活的 G 蛋白直接影响下列哪种酶的活性 A 磷脂酶 A B 蛋白激酶 A C 磷脂酶 C D 蛋白激酶 C E 蛋白激酶 G 13 关于激素，下列叙述正确的是 A 都由特殊分化的内分泌腺分泌 B 激素与受体结合是可逆的 C 与相应的受体共价结合，所以亲和力高 D 激素仅作用于细胞膜表面 E 激素作用的强弱与其浓度成正比 14 1 ， 4 ， 5 - 三磷酸肌醇作用是 A 细胞膜组成成 B 可直接激活 PKC C 是细胞内第二信使 D 是肌醇的活化形式 E 在细胞内功能 15 酪氨酸蛋白激酶的作用是 A 分解受体中的酪氨 B 使蛋白质中大多数酪氨酸磷酸化 C 使各种含有酪氨酸的蛋白质活化 D 使蛋白质结合酪氨酸 E 使特殊蛋白质分子上酪氨酸残基磷酸化 16 cGMP 能激活 A PKA B PKC C PKG D PLC E PTK 17 MAPK 属于 A 蛋白丝 / 苏氨酸激酶 B 蛋白酪氨酸激酶 C 蛋白半胱氨酸激酶 D 蛋白天冬氨酸激酶 E 蛋白谷氨酸激酶 18 蛋白激酶的作用是使蛋白质或酶 A 磷酸化 B 去磷酸化 C 乙酰化 D 去乙酰基 E 合成 19 胰岛素受体具有下列哪种酶的活性 A PKA B PKG C PKC D Ca 2+ -CaM 激酶 E 酪氨酸蛋白激酶 20 DAG 能特异地激活 A PK A B PKC C PKG D PLC E PTK （二） B 型题 A 胰岛素 B 胰高血糖素 C 肾上腺素 D 促性腺激素 E 甲状腺素 1 可通过细胞膜，并与细胞核内受体结合的激素是 2 抑制腺苷酸环化酶，激活磷酸二脂酶，使 cAMP 下降的激素是 A 、细胞膜 B 、细胞浆 C 、细胞核 D 、内质网 E 、线粒体 3 腺苷酸环化酶位于 4 雌激素受体位于 A cAMP B cGMP C IP 3 D DAG E Ca 2+ 5 NO 的第二信使是 6 胰高血糖素的第二信使是 （三） X 型题 1 受体与配体结合的特点是 A 高度专一性 B 高度亲和力 C 可饱和性 D 可逆性 E 可调节性 2 下列哪些是膜受体激素 A 甲状腺素 B 胰岛素 C 肾上腺素 D 维生素 D 3 E 胰高血糖素 3 通过 G 蛋白偶联通路发挥作用的激素有 A 胰高血糖素 B 抗利尿激素 C 促肾上腺皮质激素 D 肾上腺素 E 促甲状腺激素释放激素 4 在信息传递过程中，不产生第二信使的是 A 活性 VitD 3 B 雌激素 C 雄激素 D 糖皮质激素 E 甲状旁腺素 5 90% 以上的 Ca 2+ 储存于 A 内质网 B 高尔基体 C 线粒体 D 细胞核 E 细胞浆 二、是非题 1 细胞外化学信号有可溶性的和膜结合型的两种形式，细胞表面分子是重要的膜结合型的细胞外信号。 2 神经递质不属于可溶性的细胞外化学信号。 3 受体与配体以共价键结合，当生物效应发生后，二者常被立即灭活。 4 细胞内信号转导分子就是一些小分子有机化合物。 5 蛋白激酶 / 蛋白磷酸酶和 G 蛋白的 GTP/GDP 结合状态是信号通路的两个开关。 6 细胞内蛋白质通过蛋白质相互作用结构域而相互作用，形成的信号转导复合物，是信号转导通路和信号转导网络的结构基础。 7 离子型通道受体是通过将化学信号转变成为电信号而影响细胞功能的，其信号转导的最终效应是细胞膜电位的改变。 8 G 蛋白循环是七跨膜受体和单跨膜受体转导信号的共同通道。 9 胰高血糖素受体通过 AC-cAMP-PKA 通路转导信号的主要特征是：靶细胞内 cAMP 浓度改变和激活 PKA 为主要特征。 10 cAMP 在细胞内的浓度除与 AC 活性有关外，还与 PDE 活性有关。 11 CaM 可以被看作是细胞内 Ca 2+ 的受体。 12 G 蛋白的 亚基激活后，使 AC 激活， cAMP 浓度增高。 13 单跨膜受体又称酶偶联受体，其自身不具有酶活性，只是与酶分子结合存在。 14 EGF 受体（ EGFR ）是一典型的受体型 PTK ，它的主要信号通路是 Ras-MAPK 途径。 15 MAPK 不属于丝 / 苏氨酸激酶，可使酪氨酸磷酸化。 16 SH2 、 SH3 和 PTB 等是细胞内信号转导分子中的重要结构域，是蛋白质相互作用形成信号转导复合物的结构基础。 17 甲状腺激素的受体在细胞膜。 18 信号转导分子的结构改变可导致许多疾病的发生。 三、填空题 1 根据化学信号分子作用距离可将其分为 _ 、 _ 和 _ 三大类。 2 细胞转导信号的基本方式包括：（ 1 ） _ ；（ 2 ） _ ；（ 3 ）促进各种信号转导分子复合物的形成和解聚；（ 4 ） _ 。 3 蛋白磷酸酶包括 _ 和 _ 两大类。 4 根据存在的部位，受体可分为 _ 和 _ 两类。 5 受体与配体结合的特点是 _ 、 _ 、 _ 、 _ 和 _ 。 6 离子通道受体转导的最终效应是 _ ，可以认为，离子通道受体是通过将 _ 转变为 _ 而影响细胞功能的。 7 胰高血糖素 与受体结合后，通过 _ 蛋白介导激活 _ ，使细胞内 _ 浓度增高，继而激活 _ 系统。 8 细胞内作为第二信使的物质有 _ 、 _ 、 _ 、 _ 和 _ 。 9 G 蛋白是由 _ 、 _ 和 _ 三个亚基组成的，其非活化型的为 _ ，活化型的为 _ 。 10 细胞膜上的 PIP 2 可被 _ 水解生成 _ 和 _ 两种第二信使。 11 七跨膜受体又称为 _ ，它是由一条肽链组成的 _ ， _ 端位于细胞外表面， _ 端在胞膜内侧。 12 JAK 为 _ 激酶，与 _ 受体结合存在，活化作用在 _ 分子使之发生酪氨酸磷酸化，再形成 _ 进入胞核影响基因表达。 13 NF-B 含 _ 、 _ 两个亚基，发挥功能的是 _ 。 NF-B 结构内包括 _ 、 _ 和 _ 。 14 _ 酶催化 _ 转变成 cAMP ， _ 酶催化 cAMP 降解成 _ 而失去活性。 15 PKA 被 _ 激活后，能在 _ 存在的情况下，使许多蛋白质特定的 _ 残基和 / 或 _ 残基磷酸化，从而调节细胞的物质代谢和基因表达。 四、名词解释 1 signal transduction 2 signal matter 3 receptor 4 second messenger 5 G protein 6 CaM 7 cAMP-dependent protein kinase （ cAPK ） 8 ligand 9 PKA 10 cell communication 11 signal transducer 12 signal transduction pathway 13 G protein coupled receptor （ GPCR ） 14 G protein cycle 15 enzyme coupled receptor 五、问答题 1 细胞内小分子第二信使有哪些？其具有哪些共同特点？ 2 GPCR 介导的信号转导主要过程是什么？ 3 简述信号转导途径的共同特点和规律。 4 试述 Ras-MAPK 途径。 5 试述 G 蛋白对腺苷酸环化酶的调节作用。 6 信号转导通路上的两对开关是什么？其如何发挥作用？ 7 受体与配体的结合有哪些特点在？ 8 叙述信息物质的分类。 9 分别叙述七跨膜受体和单跨膜受体的结构特点。 10 、分别简述各种受体介导的细胞内基本信号转导通路及其特点与规律，并说明每条信号转导通路的第二信使。 参 考 答 案 一、选择题 （一） A 型题 1 D 2 C 3 E 4 A 5 C 6 A 7 C 8 C 9 A 10 C 11 A 12 C 13 B 14 C 15 E 16 C 17 A 18 A 19 E 20 B （二） B 型题 1 E 2 A 3 A 4 C 5 B 6 A （三） X 型题 1 ABCD 2 BCE 3 ABCDE 4 ABCD 5 AC 二、是非题 1 A 2 B 3 B 4 B 5 A 6 A 7 A 8 B 9 A 10 A 11 A 12 B 13 B 14 A 15 B 16 A 17 B 18 A 三、填空题 1 内分泌信号 旁分泌信号 神经递质 2 改变细胞内各种信号转导分子的构象 改变信号转导分子的细胞内定位 改变小分子信使的细胞内浓度或分部。 3 蛋白丝氨酸 / 苏氨酸磷酸酶 蛋白酪氨酸磷酸酶 4 细胞膜受体 细胞内受体 5 高度专一性 高度亲和力 结合可逆性 饱和性 特定的作用模式 6 细胞膜电位改变 化学信号 电信号 7 G 腺苷酸环化酶 cAMP PKA 8 cAMP cGMP IP 3 DAG Ca 2+ 9 三聚体共存并与 GDP 结合 亚基与与 GTP 结合并导致 、 二亚基脱落 10 磷脂酰肌醇特异性磷脂酶 C IP 3 DAG 11 G 蛋白偶联型受体 糖蛋白 氨基 羧基 12 非受体型蛋白酪氨酸 细胞因子 STAT 二聚体 13 P 50 P 65 P 50 -P 65 二聚体 DNA 结合区 蛋白质二聚化区 核定位信号 14 腺苷酸环化酶 ATP 磷酸二脂酶 5 -AMP 15 cAMP ATP 丝氨酸 苏氨酸 四、名词解释 1 信号转导，生物细胞对来自外界的刺激或信号发生反应，细胞外信号被放大、转换，并据以调节细胞代谢、增值、分化、功能活动和凋亡的过程。这个过程对细胞之间的相互作用和机体的和谐统一具有主要作用。 2 信息物质，凡由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的和在细胞内传递细胞调控信号的化学物质统称为信息物质。 3 受体，是存在于细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性物质并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别是糖脂。 4 第二信使，是第一信使与细胞膜上的特异受体结合后，在胞浆内产生的细胞内传递信息的小分子化合物，如 cAMP 、 cGMP 、 Ca 2+ 、 IP 3 、 DAG 等。 5 G 蛋白，即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与 GDP 或 GTP 结合的外周蛋白。 G 蛋白由 、 、 三个亚基组成，两种构象：活化型 - 亚基与 GTP 结合，非活化型 三聚体与 GDP 结合。 G 蛋白能调节质膜上某些酶如腺苷酸环化酶 (AC) 、鸟苷酸环化酶 (GC) 、磷脂酶 C 等和某些离子通道的活性，从而影响细胞内第二信使的浓度及其生物学效应。 6 钙调蛋白，是一条多肽链组成的单体蛋白，有四个 Ca 2+ 结合位点，可看作是细胞内 Ca 2+ 的受体，钙离子作为第二信使的信号功能主要是通过钙调蛋白实现的。当胞浆的 Ca 2+ 浓度增高时，每分子 CaM 结合 4 个 Ca 2+ 后，其构象发生改变而被激活，进而作用于钙调蛋白依赖性蛋白激酶（ CaM-k ）。 7 cAMP 依赖性蛋白激酶，即蛋白激酶 A （ PKA ），属于丝（苏）氨酸蛋白激酶，是由 2 个催化亚基 (C) 和 2 个调节亚基（ R ）组成的四聚体，四聚体的 PKA 无催化活性；每个 R 亚基上有两个 cAMP 结合位点，当 cAMP 与 R 结合后， R 与 C 分离，解除了 R 对 C 亚基的抑制作用，释放出 2 个游离的、具有催化活性的 C 亚基，能催化底物蛋白特定的丝（苏）氨酸残基磷酸化。因其活性受第二信使 cAMP 调控，故称为 cAMP 依赖性蛋白激酶。 8 配体，是能够与受体特异性结合的生物活性分子。细胞间化学信号就是一类最常见的配体。 9 蛋白激酶 A （ PKA ），是属于丝（苏）氨酸蛋白激酶，由 2 个催化亚基 (C) 和 2 个调节亚基（ R ）组成的四聚体，四聚体的 PKA 无催化活性；每个 R 亚基上有两个 cAMP 结合位点，当 cAMP 与 R 结合后， R 与 C 分离，解除了 R 对 C 亚基的抑制作用，释放出 2 个游离的、具有催化活性的 C 亚基，能催化底物蛋白特定的丝（苏）氨酸残基磷酸化。因其活性受第二信使 cAMP 调控，故又称为 cAMP 依赖性蛋白激酶。 10 细胞通讯，是体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞接收信号并将其转变为细胞功能变化的过程。 11 信号转导分子，受体介导的跨细胞膜信号转导是一细胞内网络系统，构成这一网络系统的基础是一些蛋白质分子和小分子活性物质。这些蛋白质分子 称为信号转导分子，小分子活性物质亦被称为第二信使。 12 信号转导通路，在细胞中，各种信号转导分子相互识别、相互作用将信号进行转换和传递，这种有序的分子变化被称为信号转导通路。 13 G 蛋白偶联受体，是位于细胞膜的七跨膜受体。由于这一类受体的细胞内部分总是与异源三聚体 G 蛋白相结合，而且受体信号转导的第一步反应都是活化 G 蛋白，又被称为 G 蛋白偶联受体 。 14 蛋白循环，当 GPCR 与相应的配体结合后，受体构象改变，继而引起 G 蛋白构象改变， 亚基与 GDP 的亲和力下降，释放 GDP ，与 GTP 结合，与 亚基解离，成为活性状态的 亚基。 亚基再激活细胞内的各种效应分子，将信号进一步传递； 亚基具有内在 GTP 酶活性，将 GTP 水解成 GDP ， 亚基重新与 亚基结合形成三聚体，回到静止状态。 G 蛋白 这种有活性和无活性状态的转换称为 G 蛋白循环。 15 酶偶联受体，单跨膜受体的信号转导的共同特征是需要直接依赖酶的催化作用作为信号传递的第一步反应，故又称为酶偶联受体。其自身具有酶活性，或者自身没有酶活性，但与酶分子结合存在。 五、问答题 1 细胞内第二信使有哪些？其具有哪些共同特点？ 答：细胞内小分子第二信使有 cAMP 、 cGMP 、 IP 3 、 DAG 、 Ca 2+ 、 NO 、 PIP 2 等。 其共同特点有： （ 1 ） 在完整细胞中，该分子的浓度和分布，在细胞外信号的作用下发生迅速改变； （ 2 ）该分子类似物可模拟细胞外信号的作用； （ 3 ）阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应； （ 4 ）作为别位效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子。 2 GPCR 介导的信号转导主要过程是什么？ 答：（ 1 ）配体与受体结合； （ 2 ）受体活化 G 蛋白； （ 3 ） G 蛋白激活或抑制下游效应分子； （ 4 ）效应分子改变细胞内第二信使的含量和分布； （ 5 ）第二信使作用于相应的靶分子，使之构象改变，从而改变细胞的代谢过程及基因表达等功能。 3 简述信号转导途径的共同特点和规律。 答：（ 1 ）对于外源信息的反应信号的发生和终止十分迅速； （ 2 ）信号转导过程是多级酶反应； （ 3 ）细胞信号转导系统具有一定的通用性； （ 4 ）不同信号通路之间存在广泛的信息交流。 4 试述 Ras-MAPK 途径。 答：（ 1 ）受体形成二聚体，改变构象， PTK 活性增强，胞内区数个酪氨酸残基在激酶作用下发生自我磷酸化； （ 2 ）酪氨酸磷酸化的 EGFR 产生了可被 SH 2 结构域所识别和结合的位点；含有 1 个 SH 2 和 2 个 SH 3 结构域的生长因子结合蛋白（ Grb2 ）作为衔接分子结合到酪氨酸磷酸化的受体上。 （ 3 ） Grb2 通过募集 SOS 而激活 Ras ； （ 4 ）活化的 Ras 引起 MAPK 级联活化。 （ 5 ）转录因子磷酸化。活化的 ERK 转位至细胞核影响靶基因表达水平，调节细胞生长和分化状态。 5 试述 G 蛋白对腺苷酸环化酶的调节作用。 答： G 蛋白又称鸟苷酸结合蛋白，是由 、 、 三个亚基组成的三聚体。 G 蛋白有两种构象。当 三聚体共存并与 GDP 结合时， G 蛋白无活性；当 亚基与 GTP 结合，并导致 二聚体脱落，此时， G 蛋白有活性。 亚基还有 GTP 酶活性。 作用于腺苷酸环化酶的 G 蛋白有两种，一为激活型（ Gs ）另一种是抑制型（ Gi ）。 当激活型信息分子与受体结合后，变构活化的受体与 G 蛋白相互作用，使其释放 GDP 并立即结合 GTP 。结合 GTP 的 G 蛋白发生构象改变，使 G 蛋白中 亚基与 亚基分离，释放出 s - GTP ，后者能激活 AC 。游离的 亚基水解 GTPGDP+Pi ，结合 GDP 的 亚基与 亚基亲和力增高，三个亚基又聚合在一起恢复无活性状态。 6 信号转导通路上的两对开关是什么？其如何发挥作用？ 答：（ 1 ）蛋白质的可逆磷酸化修饰是最重要的信号通路开关，由蛋白激酶与蛋白磷酸酶催化蛋白质的可逆性磷酸化修饰。如：蛋白丝氨酸 / 苏氨酸激酶和蛋白酪氨酸激酶是主要的蛋白激酶，蛋白质的磷酸化修饰可能提高其活性，也可能降低其活性，这取决于构象变化是否有利于反应的进行。蛋白磷酸酶也包括蛋白丝氨酸 / 苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸磷酸酶两大类。蛋白激酶催化的蛋白质的磷酸化修饰与磷酸酶催化的蛋白质分子发生去磷酸化共同构成了蛋白质活性的开关系统，无论蛋白激酶对于其下游分子的作用是正调节还是负调节，蛋白磷酸酶都将对蛋白激酶所引起的变化产生衰减信号。 （ 2 ） G 蛋白的 GTP/GDP 结合状态决定信号通路的开关：另一类重要的信号通路开关是鸟苷酸结合蛋白简称 G 蛋白，亦叫 GTP 结合蛋白。 G 蛋白的共同特点是结合的核苷酸为 GTP 时处于活化形式，作用于下游分子使相应信号途径开放。这些 G 蛋白自身均具有 GTP 酶活性，可将结合的 GTP 水解为 GDP ，回到非活化状态，使信号途径关闭。现已知的 G 蛋白主要有两大类，一类是异源三聚体 G 蛋白，由 三个亚基组成，可直接接受 G 蛋白偶联受体的信号，并开放各种下游效应分子，如：离子通道、 AC 、 PLC 等的联系，调节各种细胞功能。另一类是低分子量 G 蛋白（ 21 KD ），它们在多种细胞信号转导途径中亦具有开关作用。 7 受体与配体的结合有哪些特点在？ 答：受体与配体的结合有以下特点： （ 1 ）高度专一性：受体选择性地与特定配体结合，这种选择性是由分子的空间构象所决定的。 （ 2 ）高度亲和力：体内活性信号存在浓度非常低，受体与信号分子的高亲和力保证了很低浓度的信号分子也可充分起到调控作用。 （ 3 ）可饱和性：受体配体的结合曲线呈矩形双曲线，受体数目是有限的；增加配体的浓度可使受体饱和，当受体全部被配体占据时，再提高配体的浓度也不会增加细胞的效应。 （ 4 ）可逆性：受体与配体以非共价键结合，当生物效应发生后，配体即与受体分离。受体可恢复到原来的状态再次接收配体信息，而配体常被立即灭活。 （ 5 ）特定的作用模式：受体的分布和含量具有组织和细胞特异性，并呈现特定的作用模式，受体与配体结合后可引起某种特定的生理效应。 8 叙述信息物质的分类。 答：信息物质分为细胞外化学信号和细胞内信号分子： （ 1 ）细胞外化学信号有可溶性和膜结合型两种形式： 可溶性化学信号分子：根据其作用距离不同又分为三种： a. 内分泌信号 b. 旁分泌信号 c. 神经递质 膜结合型 化学信号 ：细胞表面分子是重要的细胞外信号，这些表面分子可以作为细胞的“触角”，与相邻细胞的膜表面分子特异性地识别和相互作用，达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯， （ 2 ）细胞内信号分子： a. 大分子的蛋白质：又称为信号转导分子。 b. 小分子活性物质：亦被称为第二信使。 9 分别叙述七跨膜受体和单跨膜受体的结构特点。 答：（ 1 ）七跨膜受体，又被称为 G 蛋白偶联受体（ G protein coupled receptor ， GPCR ）， GPCR 是由一条肽链组成的糖蛋白，氨基端位于细胞外表面，羧基端在胞膜内侧，完整的肽链中有七个跨膜的 - 螺旋结构区段，每个 - 螺旋结构分别由 20 - 25 个疏水氨基酸残基组成，由于肽链反复跨膜，在膜外侧和膜内侧分别形成了三个环状结构，分别负责结合配体、传递细胞内信号等等，胞内的第 2 和第 3 个环状结构能与 G 蛋白相结合。 （ 2 ）单跨膜受体：大多为单链糖蛋白，只有一个 - 螺旋跨膜区段 ，分为细胞外区、跨膜区和细胞内区。细胞外区一般有 500 - 850 个氨基酸残基，该区为配体结合部位；跨膜区由 22 - 26 个氨基酸残基构成一个 - 螺旋，高度疏水；细胞内区是受体蛋白的羧基端，或自身具有酪氨酸蛋白激酶活性，或者自身没有酶活性，但与酪氨酸蛋白激酶分子偶联而表现出酶活性。其信号转导的共同特征是需要直接依赖酶的催化作用作为信号传递的第一步，故有称为酶偶联受体。该类受体的下游分子常含有 SH 2 和 / 或 SH 3 结构域。 10 、分别简