光面内质网:常为分支管状,形成较为复杂的立体结构,膜上午核糖体附着,主要功能是合成脂质,也将内质网上合成的蛋白质和脂质转移到高尔基体上,还具有解毒和糖原分解的功能。
7.3 结合高尔基体的结构特征,阐述高尔基体是如何实现其生理功能?
答:顺面膜囊及网状结构 (CGN):接受内质网的新合成物质,分类后转入中间膜囊或返回内质网。
中间膜囊:多数糖基修饰、糖脂的形成及合成与高尔基体有关的多糖
反面膜囊及网状结构(TGN):参与蛋白质的分类与包装和输出。
7.4 为什么说高尔基体是一种极性细胞器?
答:高尔基体是一种极性的细胞器,可以从两个方面来说一是高尔基体位置和方向的极性,在细胞中高尔基体总是靠近细胞核的地方,在靠近核的一面扁囊弯曲成凸面为形成面,面向细胞质膜的一侧常呈凹面为成熟面;其次是物质运输的极性:高尔基体运输的物质总是沿高尔基体顺面膜囊到高尔基体中间膜囊到高尔基体反面膜囊。
7.5 溶酶体的酶是如何经M6P分选途径进行分选的?
答:细胞内合成的蛋白质等物质可以定向转运的2个方面是①蛋白质包含特殊的信号序列或特殊的信号结构②特定的信号识别装置。从这两个方面对溶酶体酶的分选。
(1)特殊的信号序列或信号结构(M6P标志的形成):溶酶体酶在糙面内质网上合成,并经N-连接的糖基化基础修饰,然后转到高尔基体,在高尔基体顺面膜囊,在N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶和磷酸葡糖苷酶的作用下,甘露糖残基被磷酸化形成甘露糖-6-磷酸(M6P)。
(2)特定的信号识别装置:在高尔基体的TGN中分布有M6P受体,从而使溶酶体酶与其它蛋白分离并浓缩,在TGN上形成的转移小泡将溶酶体酶转运到前溶酶体(前溶酶体上也含有M6P受体)。(受体在ph7.0时与其结合6.0分开,前溶酶体的ph为6.0)
7.6 比较溶酶体与过氧化物酶体在形态结构、化学组成及功能上的异同。
7.7 细胞内合成的蛋白质部位、类型及其去向如何?
答:细胞中的蛋白质都是在核糖体上合成的,在细胞内核糖体根据其所在位置不同有游离的核糖体和固着核糖体之分。所有的蛋白质的合成都起始于细胞质基质中游离的核糖体,部分蛋白质在其N端含有信号肽,在合成80个左右氨基酸后转移到内质网上的核糖体上继续合成,这些在内质网上合成的蛋白为向细胞外分泌的蛋白,以分泌泡的形式通过胞吞胞吐输送到胞外;和膜整合蛋白,细胞质膜上的膜蛋白及内质网高尔基体和溶酶体膜上的膜蛋白及细胞器中可溶性驻留蛋白。游离核糖体合成的蛋白质直接在胞内发挥作用,不需要内质网的加工。
7.8 何谓蛋白质的分选?细胞蛋白质分选的机制、途径和类型?
答:蛋白质分选:细胞中合成的蛋白质定向的转运到特定的部位,装配成结构与功能的复合体参与生命活动的整个过程。
蛋白质分选机制:两个方面的原因①蛋白质包含特殊的信号序列或特殊的信号结构如信号斑、信号肽②在一定组织细胞上含有特定的识别信号装置如信号识别颗粒
蛋白质分选途径:①后翻译转运途径:多肽在细胞质基质游离的核糖体上合成后,再转移至膜围绕的细胞器,或者留在细胞质基质中发挥作用;②共翻译转运途径:细胞质基质中蛋白质合成起始后转移至粗面内质网,新生肽边合成边转入粗面内质网腔中,后经高尔基体运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。
蛋白质分选的类型:
(1)、选择性的门控运输(gated transport):指通过核孔复合体完成选择性的核输入和核输出。
(2)、跨膜运输(transmembrane transport):蛋白质通过跨膜通道转运进入内质网、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体等细胞器。如细胞质中合成的蛋白质通过线粒体上的转位因子进入线粒体。
(3)、膜泡运输(vesicular transport):被运输的蛋白质被选择性地包装成运输小泡,定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体等运输方式。
(4). 细胞质基质中的蛋白质的转运。
7.9 简述泛素和蛋白酶体所介导的蛋白质降解过程,可结合作图说明。
答:泛素具有 多种生物学功能 ,在蛋白质降解过程中,多个泛素分子共价结合到含有不稳定氨基酸残基的蛋白质的N端,然后带有泛素化标签的蛋白质被蛋白酶体识别并降解。蛋白质的泛素化需要3种酶的作用,分别是泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3)。①泛素活化酶在ATP的参与下通过形成酰基-腺苷酸是泛素分子C端激活②转移活化的泛素分子与泛素结合酶的半胱氨酸结合③异肽键的形成泛素在泛素连接酶的作用下与靶蛋白连接。泛素化标签被蛋白酶体识别后利用水解ATP的水解的能量驱动泛素分子切除和靶蛋白的解折叠。
7.10 名称解释:蛋白质的分选、微粒体、肌质网、初级溶酶体与次级溶酶体、信号肽与信号斑,信号识别颗粒、停泊蛋白、共翻译转运途径与后翻译转运途径、泛素化、糖基化、磷酸化与去磷酸化、甲基化
(1) 蛋白质分选:在细胞中合成的蛋白质,定向转运到特定的部位,装配成结构与功能的复合体,参与生命活动的整个过程;
(2) 微粒体:在细胞匀浆和超速离心过程中,破碎的内质网形成的近球形的囊泡结构,包含内质网膜和核糖体两种成分,蛋白质合成,修饰脂质的合成等基本功能,体外实验课当做内质网;
(3) 肌质网:在心肌细胞和骨骼肌细胞中特化的光面内质网,是一种储存钙离子的细胞器能够调节细胞质基质中钙离子浓度;
(4) 初级溶酶体/次级溶酶体:次级溶酶体和次级溶酶体为溶酶体不同的生理阶段。初级溶酶体呈球形,直径0.2-0.5um内容物均一,不含明显的颗粒物质,外面由一层脂蛋白膜围绕;次级溶酶体是次级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡融合形成具有进行消化作用的复合体;
(5) 信号肽与信号斑:信号肽和信号斑都是特点的信号可以被相应的受体识别并对蛋白进行转运,但信号斑指的是三维结构,存在于折叠好的蛋白质中。信号肽位于蛋白质N端,一般由16-26个氨基酸残基组成,其中包括疏水核心区,信号肽的C端和N端3个部分,完成转运后被切除;信号斑指的是由一个多多个相邻或不相邻的信号序列形成的三维结构指导蛋白质转运至细胞特点部位;
(6) 信号识别颗粒:与信号序列结合的核糖核蛋白复合体,游离于细胞质中。有信号肽识别(含GTPase)和核糖体结构域,导致Pr合成暂停。可与内质网停泊蛋白结合;
(7) 停泊蛋白:内质网膜上信号识别颗粒的受体,由α、β亚基组成,可与SRP特异结合;
(8) 泛素化:泛素分子在一系列酶的作用下,将细胞内的蛋白质进行分类选出靶蛋白并对其进行特异性修饰;
(9) 糖基化:是指在蛋白质合成的同时或者合成后,在酶的催化下寡糖链被连接在肽链特定的糖基化位点形成糖蛋白;
(10) 磷酸化与去磷酸化:在蛋白激酶和蛋白质磷酸水解酶的作用下使蛋白质磷酸化或者去磷酸化,用以调节细胞内蛋白质的生物活性,进而影响细胞的代谢;
(11) 甲基化:指从活性甲基化合物上将甲基催化转移到其他化合物上。一般蛋白质的甲基化是在甲基转移酶的催化下完成。
第九章 细胞信号转导
9.1 细胞以哪些方式进行通讯,各方式之间有何不同?
答:细胞通讯可以概括为3种方式:(1)细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯:需要信号分子的释放(2)细胞间接触依赖性通讯:无需信号分子的释放(3)动物细胞-间隙连接、植物细胞-胞间连丝:需要信号分子的释放
9.2 简述细胞通过分泌化学信号的四种作用方式。
答:(1)内分泌:由内分泌细胞分泌信号分子到血液中,通过血液循环运输到身体各个部位,作用与靶细胞,作用范围广;(2)旁分泌:细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中,经过局部扩散作用与靶细胞,作用范围较广(3)通过化学突触传递电信号:短距离局部作用,神经递质的释放,特点:快(4)自分泌:细胞对自身分泌的信号分子产生反应。
9.3 简述通过胞外信号所介导的细胞通讯的基本步骤。
答:(1)信号细胞合成信号分子并释放(2)信号分子转运至靶细胞(3)信号分子与靶细胞受体特异性结合并使受体激活(4)受体启动靶细胞一种或多种信号转导途径(5)引发细胞代谢、功能或基因表达的改变(6)信号的解除并导致细胞反应停止。
9.4 什么是信号分子?试列举一些常见的信号分子。化学信号分子根据其化学性质不同主要分为哪几种类型?分别举例说明。
答:信号分子:生物体内一类能与细胞受体结合并传递细胞信号的化学分子。疏水性信号分子:甲状腺素、淄类激素;亲水性信号分子:神经递质、局部介质(表皮生长因子、神经生长因子、组胺)、蛋白类激素;气体信号分子:CO、NO。
9.5 什么是第二信使?试列举目前公认的第二信使。
答:第二信使:第一信使与受体作用后,在胞内最早产生的信号分子,是胞内产生的非蛋白类的小分子,通过其浓度的变化应答胞外信号与细胞表面的结合,调节细胞内酶和非酶蛋白的活性。cAMP、cGMP、钙离子、二酰甘油(DAG)、IP3、PIP3等
9.7 什么是信号传递中的受体及其主要类型?
答:受体:一种能够识别和选择性结合信号分子(配体)的生物大分子。可根据受体的位置分为细胞表面受体和细胞内受体,细胞表面受体又可以分为(1)离子通道偶联受体(2)G蛋白偶联受体(3)酶联受体
9.8 举2-3例说明信号转导中的分子开关机制。
9.9 比较G蛋白偶联受体介导的信号通路(效应蛋白、第二信使、生物学功能)
9.10 概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。
答:特点:①激活机制为受体间的二聚化、自磷酸化、活化自身;②没有特定的第二信使;③有ras分子开关参与;④介导下游MAPK的激活。
功能:控制细胞生长、分化,与血管的发生有关,知道细胞和轴突的迁移相关。
9.11 概述细胞表面受体的分类(配体、受体、信号转导机制)。
答:细胞表面受体又可以分为(1)离子通道偶联受体(2)G蛋白偶联受体(3)酶联受体
(1) 离子通道偶联受体:配体:离子;受体:离子通道;信号转导机制:
(2) G蛋白偶联受体:配体:蛋白和肽类激素、局部介质、神经递质、以及哺乳类嗅觉、味觉受体和视觉的光激活受体(视紫红质);受体:G蛋白;信号转导机制:
(3) 酶联受体:配体:可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素,包括多种生长因子、胰岛素和胰岛素样生长因子;受体:酪氨酸激酶;信号转导机制:配体(如EGF)在胞外与受体结合并引起构象变化,导致受体二聚化,激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性,在二聚体内彼此相互磷酸化胞内段酪氨酸残基(受体自磷酸化),进一步导致受体构象改变。
9.12 名称解释:细胞通讯、信号转导、信号分子、受体、分子开关、第二信使、G蛋白
(1) 细胞通讯:指一个信号产生细胞发出的信号通过介质(配体)传递到靶细胞并与之相应的受体相互作用,然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化的变化,最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。
(2) 信号转导:信号的接收和接收后信号的转换的方式(途径)和结果,包括配体与受体结合,第二信使的产生极其后的级联反应即信号的识别转移与转换。
(3) 信号分子:生物体内一类能与细胞受体结合并传递细胞信号的化学分子。