1、四、簡答題 第五章細(xì)胞通訊 1. 酪氨酸激酶的自身磷酸化有何作用?.自身磷酸化作用激活激酶的活性，促使胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與靶蛋白的結(jié)合。2. 為什么說蛋白激酶C是脂和鈣依賴性的激酶?PKC激活時需要二酰甘油(DLG)和鈣離子的協(xié)同作用。3酵母STE5基因的突變影響到多個層次的信號傳導(dǎo)，請解釋機(jī)理。3 Ste5蛋白被認(rèn)為是MEK激酶(Stell)、MEK(Ste7)和MAP激酶(Fus)結(jié)合的骨架。因此，Ste5在多種水平上與該途徑相作用可影響多層次的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。4為了保持局部信號應(yīng)答，必須防止旁分泌信號分子擴(kuò)散得太遠(yuǎn)。為達(dá)到這一目的可有幾種同方式?請解釋。4大多數(shù)旁分泌信號分子的壽命非常短暫，當(dāng)它們從細(xì)

2、胞中釋放后，會很快降解。另外，一些分子可與胞外基質(zhì)相連，從而無法擴(kuò)散得很遠(yuǎn)或者只能釋放到有限的空間里，如神經(jīng)和肌細(xì)胞間的突觸間隙中。通過這些途徑，旁分泌信號分子向周圍環(huán)境的擴(kuò)散被限制了。5霍亂毒素與百日咳毒素的作用機(jī)理有何不同?5霍亂毒素抑制了Gs蛋白Q亞基的GTP酶活性，而百日咳毒素抑制了Gi蛋白上GTP的結(jié)合。6. 任何信號級聯(lián)反應(yīng)的一個重要特征是其進(jìn)行關(guān)閉的能力。若在一個級聯(lián)反應(yīng)中有多個需要被關(guān)閉的開關(guān)，你認(rèn)為哪個(或哪幾個)是最重要的?6參與放大系統(tǒng)的每個反應(yīng)都必須能夠被關(guān)閉，從而將信號通路重新置于靜息水平。這些關(guān)閉了的開關(guān)中的每一個都是同樣重要的。7為什么細(xì)胞利用Ca2+(通過鈣泵使

3、細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度維持在10-7molL)進(jìn)行胞內(nèi)信號傳遞，而不是其他離子，如Na+(通過鈉泵使細(xì)胞內(nèi)鈉濃度維持在10-3molL)?7由于胞內(nèi)鈣離子濃度非常低，相對來說，很少量的Ca2+流入就可導(dǎo)致胞質(zhì)溶膠內(nèi)Ca2+濃度的較大變化。與Na+相比，使胞內(nèi)Na+濃度發(fā)生顯著改變所需的離子量要多得多。8. 導(dǎo)致G蛋白激活的反應(yīng)和導(dǎo)致Ras激活的反應(yīng)之間有哪些異同?8兩種激活過程都依賴于某些蛋白質(zhì)，可催化G蛋白或Ras蛋白上的GDPGTP交換。所不同的是，G蛋白耦聯(lián)受體可直接對G蛋白行使這種功能，而那些酶聯(lián)受體被磷酸化激活后門則先將多個銜接蛋白裝配為個信號復(fù)合物，再對Ras進(jìn)行激活。9G蛋白耦聯(lián)受體

4、與酶聯(lián)受體的主要不同點是什么? 蛋白耦聯(lián)受體都含有7次跨膜的結(jié)構(gòu)域，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中全部與G蛋白耦聯(lián)；酶聯(lián)受體都 屬于單次跨膜受體。10.舉例說明單體G蛋白的活性如何受到其他蛋白的調(diào)控。10Sos通過促進(jìn)GTP代替GDP而激活Ras；GAP通過促進(jìn)GTP的水解而使Ras失活；GDI通過抑制GDP的釋放使Ras失活。11.蛋白激酶C是怎樣促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄的?11 至少可通過兩種途徑參與基因表達(dá)的控制：蛋白激酶C將細(xì)胞質(zhì)中某些結(jié)合著轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的抑制蛋白磷酸化，使抑制蛋白釋放出轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)蛋白進(jìn)入細(xì)胞核促進(jìn)特異基因表達(dá)。蛋白激酶C激活一個級聯(lián)系統(tǒng)的蛋白激酶，使其磷酸化并激活下游的特定調(diào)控蛋白。12.

5、PKA和PKC系統(tǒng)在信號放大中的根本區(qū)別是什么?12 PKA途徑激活的是蛋白激酶A；PKC途徑激活的是蛋白激酶C。13.當(dāng)一個光子被視紫紅質(zhì)光感受器吸收，可激活大約200個稱作轉(zhuǎn)導(dǎo)素的胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子。每一個分子隨后結(jié)合并激活一種酶，即磷酸二酯酶，此酶每秒可水解4000個cGMP分子。cGMP存在于桿狀感光細(xì)胞的胞質(zhì)溶膠中。cGMP與質(zhì)膜的Na+通道結(jié)合，使得Na+通道保持開啟的構(gòu)象。如果每個轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白分子維持激活狀態(tài)100ms，信號的放大可以達(dá)到什么程度?13每個光子引起80000個cGMP分子水解，因此，信號被放大80000倍(=200×4000 ×01)。14.細(xì)菌趨化性

6、的本質(zhì)是什么?14細(xì)菌趨化性的本質(zhì)是趨化物與細(xì)菌表面的受體結(jié)合，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)引起適應(yīng)性反應(yīng)。15.血小板來源的生長因子(PDGF)可激活Elk-1轉(zhuǎn)錄因子。這個過程涉及哪些分子?15該過程涉及PDGF、PDGF受體、Grb2、Sos、Ras、GDP、GTP、Raf、MEK、MAP激酶、Elk-1。 16列舉MAP激酶轉(zhuǎn)導(dǎo)信號跨越核膜的三種方式。16MAP激酶對信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過激酶自身的異位、磷酸化易位的因子、磷酸化抑制子使一個因子產(chǎn)生易位等方法。 。17.細(xì)胞為了進(jìn)行快速的信號傳遞，為什么必須在細(xì)胸內(nèi)快速分解cAMP?17快速分解cAmP使得cAMP濃度保持在一個較低的水平。腺苷酸環(huán)化酶可以催

7、化產(chǎn)生新的cAmP，cAMP初始濃度越低，通過腺苷酸環(huán)化酶而獲得的信號增幅就越大。五、實驗設(shè)計與分析 1推測的檢測結(jié)果見表A5-1。 2在一系列實驗中，將編碼突變型受體酪氨酸激酶的基因?qū)爰?xì)胞。這些突變基因比正?；虻谋磉_(dá)高很多，而細(xì)胞仍表達(dá)來自其正常受體基因的正常受體。導(dǎo)入下列突變受體酪氨酸激酶基因，會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果? (1)缺少胞外結(jié)構(gòu)域； (2)缺少胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。2(1)由于缺失胞外的配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域，因此突變受體不能被激活。其存在也不會影響其他正常受體激酶的功能。 (2)此突變受體也是無活性的，但它們的存在可阻斷正常受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。因為結(jié)合配體后，突變受體與正常受體都可發(fā)生二聚化。兩

8、個正常受體聚在一起通過磷酸化可相互激活，但是突變受體與正常受體形成的混合二聚體不能發(fā)生上述的磷酸化激活過程。3血清緊張素是一個小分子胺，可充當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)在相鄰的神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信號，同時也可以作為一種激素進(jìn)入血液并且在非相鄰組織的細(xì)胞中傳遞信號?？赡茉谛愿?、情緒；睡眠及 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)痛中起作用。為了建立一個血清緊張素作用于靶細(xì)胞的模型，通過實驗發(fā)現(xiàn)： (1)血清緊張素能提高靶細(xì)胞中的cAMP含量； (2)在勻漿處理的細(xì)胞中也可以觀察到cAmP的增加，但是當(dāng)將顆粒片段去除后則不會觀 察到這一現(xiàn)象； (3)在勻漿處理的細(xì)胞中，血清緊張素與膜片段的解離需要GTP的存在； (4)靶細(xì)胞膜具有GTP酶活

9、性。當(dāng)對于血清緊張素和腎上腺素敏感的靶細(xì)胞被兩種激素 同時處理時，并不會產(chǎn)生加性效應(yīng)。 請就以上結(jié)果推測血清緊張素的作用機(jī)制。3其受體就是與三聚體G蛋白相耦聯(lián)的膜受體，其效應(yīng)物為腺苷酸環(huán)化酶(AC)。4兩個蛋白激酶K1和K2，在胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)中依次起作用。如果兩個蛋白激酶中任何一個含有致其永久性失活的突變，則細(xì)胞對胞外信號無反應(yīng)。假如一種突變使K1永久激活， 則在含有該種突變的細(xì)胞中即使沒有胞外信號也可觀察到一種響應(yīng)?，F(xiàn)有一種雙突變細(xì)胞：含有失活突變的K2和帶激活突變的K1，觀察到即使沒有胞外信號，也會產(chǎn)生反應(yīng)。那么在正常信號傳遞途徑中，是K1激活K2還是K2激活KI? 4是K2激活K1。如

10、果K1持續(xù)活化，就可以觀察到不依賴于K2的反應(yīng)。如果次序顛倒一下，需要由K1來激活K2，那么，由于所給例子中K2包含個失活突變，將不會活化。六、問答題1信號分子與受體結(jié)合的主要特點有哪些1主要特點有： (1)特異性：受體與信號分子的結(jié)合是高度特異性的反應(yīng)，當(dāng)然特異性存在高低的差異； (2)高親和力：信號分子與受體結(jié)合的親和力很高； (3)飽和性：由于細(xì)胞或組織的受體數(shù)量有限，因此當(dāng)細(xì)胞被配體全部占據(jù)時，即達(dá)到受體飽和； (4)可逆性：結(jié)合是通過非共價鍵，因此是陜速可逆的，有利于信號的快速解除； (5)生理反應(yīng)：信號分子與受體結(jié)合會引起特定的生理反應(yīng)。2霍亂毒素引起腹瀉的機(jī)制是什么?2霍亂毒素是

11、一種作用于G蛋白的毒素?？蓪AD+上的ADP-核糖基團(tuán)轉(zhuǎn)移到Gs的Q亞基，使G蛋白核糖化，這樣抑制了。亞基的GTPase活性，從而抑制了GTP的水解，使Gs一直處于激活狀態(tài)。結(jié)果使腺苷酸環(huán)化酶處于永久活性狀態(tài)，cAMP的形成失去控制，引起Na+與水分分泌到腸腔導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉。3比較cAMP信號系統(tǒng)與1Pa-DAG信號系統(tǒng)在跨膜信號傳遞作用的異同。二者都是G蛋白耦聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，但是第二信使不同，分別由不同的效應(yīng)物生成： cAMP由腺苷酸環(huán)化酶(AC)水解細(xì)胞中的ATP生成，cAMP再與蛋白激酶A(PKA)結(jié)合，引發(fā)一系列細(xì)胞質(zhì)反應(yīng)與細(xì)胞核中的作用。在另一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)中，效應(yīng)物磷脂酶Cq(PL

12、C)將膜上的磷脂酰肌醇4，5-磷酸分解為兩個信使：二酰甘油(DAG)與1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)，IP3動員胞內(nèi)鈣庫釋放Ca2+，與鈣調(diào)蛋白結(jié)合引起系列反應(yīng)，而DAG在Ca2+的協(xié)同下激活蛋白激酶C(PKC)，再引起級聯(lián)反應(yīng)。4盡管細(xì)胞外Ca2+通常是很高的，而細(xì)胞內(nèi)Ca2作用的濃度并不高，為什么細(xì)胞還是進(jìn)行了胞內(nèi)Ca2+儲存機(jī)制?4質(zhì)膜的面積與細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的總面積相比是很小的。一般來說，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)豐富得多，作為一個由膜管和膜層組成的龐大網(wǎng)絡(luò)，充滿了整個細(xì)胞，這使得Ca2+可以均勻地釋放到整個細(xì)胞。由于Ca2+泵將Ca2+陜速地從胞質(zhì)溶膠中清除出去，從而阻止了Ca2+在胞質(zhì)溶膠中進(jìn)行

13、任何有效距離的擴(kuò)散，因此這一均勻釋放的作用是很重要的。5蛋白激酶C是怎樣表現(xiàn)出活性的?5第二信使IP3DAG的信號級聯(lián)反應(yīng)要通過蛋白激酶C(PKC)起作用。PKC的激活需要膜脂DAG的存在，又是Ca2+依賴性的，需要胞內(nèi)Ca2+濃度的升高。非活性PKC分布于胞質(zhì)中，激活時成為膜結(jié)合的酶，屬于多功能絲氨酸、蘇氨酸激酶，可作用于胞質(zhì)中的某些酶，參與生化反應(yīng)的調(diào)節(jié)；也可作用于細(xì)胞核的轉(zhuǎn)錄因子，參與基因表達(dá)的調(diào)控。PKC在細(xì)胞的生長、分化、細(xì)胞代謝以及轉(zhuǎn)錄激活方面具有非常重要的作用。 6類固醇激素受體和離子通道耦聯(lián)受體所應(yīng)用的信號機(jī)制都很簡單，并且信號成分也十分少。它們能導(dǎo)致起始信號的放大嗎?如果是，

14、如何放大起始信號? 6就類固醇激素受體來說，類固醇和受體形成一對一的復(fù)合物結(jié)合到DNA上從而激活轉(zhuǎn)錄，因此在配體結(jié)合和轉(zhuǎn)錄激活之間沒有放大作用。放大在隨后發(fā)生，靶基因轉(zhuǎn)錄會產(chǎn)生許多mRNA分子，而每一個mRNA分子又翻譯產(chǎn)生許多蛋白質(zhì)分子。 對于離子通道耦聯(lián)受體，一個離子通道在開放時可通過成千上萬個離子，這就是此類信號放大步驟。 7G蛋白耦聯(lián)受體是以降低GDP結(jié)合的強(qiáng)度來激活G蛋白的。包括引起GDP的迅速解離,隨后被胞質(zhì)溶膠中濃度比GDP高得多的GTP所代替。假設(shè)一種G蛋白亞基的突變造成與GDP的親和力降低，而不顯著改變和GTP的親和性，這將引起什么后果?比較此種突變的效應(yīng)和霍亂毒素的效應(yīng)。

15、突變的G蛋白幾乎持續(xù)活化，這是因為GDP可自發(fā)地解離，即使在沒有活化的G蛋白耦聯(lián)受體存在的情況下，GTP也可結(jié)合G蛋白。因此，細(xì)胞的行為將會與霍亂毒素造成的效應(yīng)相似，后者可修飾G蛋白亞基使之不能水解GTP，而喪失了去活化能力。與霍亂毒素效應(yīng)的不同之處在于：突變的G蛋白并非不能去活化，它自身可正常地去活化，但由于GDP的解離和GTP的重新結(jié)合而立刻被再次激活。 8Ras蛋白的功能起一種分子開關(guān)的作用，通過其他蛋白質(zhì)的作用使得GTP與其結(jié)合而處于激活態(tài)。一種GTP酶激活蛋白可促進(jìn)將結(jié)合Ras的GTP水解為GDP，于是Ras的工作就像電路的開關(guān)，一個人把它打開而另一人則把它關(guān)掉。假如一種突變細(xì)胞沒有

16、GTP酶激活蛋白，在Ras活性對胞外信號的反應(yīng)方式中預(yù)計會發(fā)現(xiàn)什么異常?8可能會出現(xiàn)的異常的變化有：(1)由于Ras信號不能被有效地關(guān)閉，將會存在很高的Ras活性背景。(2)由于一些Ras分子已經(jīng)結(jié)合了GTP，對某一細(xì)胞外信號作出反應(yīng)的Ras活性將遠(yuǎn)高于正常情況。但是，當(dāng)所有Ras分子都轉(zhuǎn)變?yōu)镚TP結(jié)合狀態(tài)時則容易達(dá)到飽和。(3)對某一信號的應(yīng)答將大大放慢，因為信號依賴的髓，GTPRas復(fù)合物的增加，使得初始的GTP結(jié)合態(tài)Ras已經(jīng)達(dá)到很高的本底。9請比較神經(jīng)細(xì)胞與分泌激素的內(nèi)分泌細(xì)胞信號傳導(dǎo)的異同。并討論兩種機(jī)制的優(yōu)點。9兩類細(xì)胞產(chǎn)生的信號都能夠長距離傳導(dǎo)：神經(jīng)元能夠沿著長軸突傳遞動作電位，

17、而激素則通過循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)機(jī)體各處。由于在一個突觸處神經(jīng)元分泌大量的神經(jīng)遞質(zhì)，因此濃度非常高，從而神經(jīng)遞質(zhì)受體只需以低親和力與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合。相反，激素在血液中被極大地稀釋，它們以很低的濃度進(jìn)入循環(huán)。因此，激素受體一般以極高的親和力與相應(yīng)激素結(jié)合。靶細(xì)胞通過感受血液中激素的水平作出應(yīng)答；而一個神經(jīng)元通過特定的突觸聯(lián)系與選定的靶細(xì)胞通訊。神經(jīng)信號傳遞速度很快，僅受動作電位的傳播速度與突觸的工作情況所限制；而激素信號則比較慢，其限制因素是循環(huán)速度和遠(yuǎn)距離的擴(kuò)散。10關(guān)于多次跨膜和單次跨膜受體蛋白進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制，有這樣的推測：當(dāng)結(jié)合了配體且被膜另一側(cè)的結(jié)構(gòu)域感知時，多次跨膜蛋白可改變其構(gòu)象，于是通過

18、蛋白分子傳遞一跨膜信號。相反，單次跨膜蛋白不能將構(gòu)象變化傳遞過膜，而是通過寡聚化行使功能。你同意此說法嗎?依據(jù)是什么?10此推測是正確的。受體與配體結(jié)合后，多次跨膜受體，如G蛋白耦聯(lián)受體的各個跨膜螺旋之間產(chǎn)生相對遷移和重排(見圖A5-1)。由于位于胞質(zhì)溶膠區(qū)的環(huán)結(jié)構(gòu)排布的改變，這一構(gòu)象的變化可在膜的另一側(cè)被感受到。單獨(dú)的跨膜片段不足以直接傳遞信號，配體結(jié)合后，膜內(nèi)也不可能發(fā)生重排。例如，受體酪氨酸激酶這一類單次跨膜受體在與配體結(jié)合后發(fā)生二聚化，使胞內(nèi)的酶結(jié)構(gòu)域彼此靠近并相互激活。11一個細(xì)胞如果僅有充足的營養(yǎng)支持，而沒有其他細(xì)胞的信號交流，就會自殺。這種調(diào)節(jié)的意義是什么? 11多細(xì)胞機(jī)體，如動

19、物中，細(xì)胞適時的存活是非常重要的。細(xì)胞的存活依賴于其他細(xì)胞生的信號，假如生長在錯誤位點的細(xì)胞也許就不能得到它所需要的存活信號，于是細(xì)細(xì)胞外信號分子胞死亡。這種現(xiàn)象也有助于調(diào)節(jié)細(xì)胞的數(shù)量及質(zhì)量。有實驗證據(jù)表明，上述機(jī)制在發(fā)育中的組織和成熟的組織中都參與調(diào)節(jié)細(xì)胞數(shù)量，同時保證了細(xì)胞的質(zhì)量。12肌細(xì)胞中的肌球蛋白肌動蛋白系統(tǒng)的收縮是由胞內(nèi)Ca2+濃度的增加來觸發(fā)的。肌細(xì)胞具有特殊的Ca2+釋放通道里阿諾堿(ryanodine)受體，因為它對藥物中的里阿諾堿敏感。里阿諾堿受體位于肌質(zhì)網(wǎng)的膜中，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的IP3門控Ca2+通道相反，操縱里阿諾堿受體的配體就是Ca2+。試討論里阿諾堿受體通道對肌細(xì)胞收縮

20、的重要性。12Ca2+激活的Ca2+通道產(chǎn)生一個正反饋回路：Ca2+釋放的越多，就有更多的Ca2+通道開放。因此，胞質(zhì)溶膠內(nèi)的ca2+信號爆發(fā)式地被傳送到整個肌細(xì)胞，從而確保所有的肌球蛋白肌動蛋白纖維幾乎同時收縮。載體蛋白在膜的一側(cè)結(jié)合一個離子后改變構(gòu)象，然后在膜的另一側(cè)釋放離子。因此它們直接運(yùn)輸離子。通道蛋白在膜上形成能讓離子通過的親水孔道。兩種類型的離子運(yùn)輸都只能運(yùn)輸特定的離子，兩者都能被調(diào)節(jié)。另外，它們都必須具有與離子結(jié)合的親水表面。兩種類型的運(yùn)輸子都以疏水區(qū)域來保護(hù)疏水膜上的親水表面。 14比較異源三聚體G蛋白和單體G蛋白。14兩者都作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子起作用，從細(xì)胞膜表面與配體結(jié)合的受體

21、那里獲得信息，傳遞給細(xì)胞內(nèi)的效應(yīng)分子。它們的活化狀態(tài)都與GTP結(jié)合，都有GTP酶活性。通過水解GTP為GDP，GDP結(jié)合的G蛋白都處于失活狀態(tài)。異三聚體G蛋白通過解離。亞基行使功能，亞基與效應(yīng)物發(fā)生作用。單體G蛋白如Ras，通過激活效應(yīng)物起作用，配體與受體酪氨酸激酶結(jié)合導(dǎo)致自身磷酸化，SH2蛋白被還原，通過Sos介導(dǎo)，G蛋白釋放GDP并結(jié)合GTP。15比較酪氨酸蛋白激酶和絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶。15激酶都是將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給靶蛋白，但是轉(zhuǎn)給靶蛋白上的不同位點。大多數(shù)激酶具有酪氨酸殘基特異性，或絲氨酸蘇氨酸特異性。酪氨酸激酶使靶蛋白(酶)的酪氨酸磷酸化，而絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶則是使靶蛋白(酶)的絲氨

22、酸或蘇氨酸磷酸化。16比較植物中的信號傳導(dǎo)途徑和動物中的信號傳導(dǎo)途徑。 16這兩類物種基本上采用十分近似的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，除了少數(shù)的例外。兩者都有胞內(nèi)ca2+、IP3和DAG的變化，但動物獨(dú)有環(huán)化核苷酸作為第二信使，植物獨(dú)有水楊酸作為第二信使，組氨酸激酶也是植物所特有的。 18ras基因中的一個突變(導(dǎo)致蛋白質(zhì)中第12位甘氨酸被纈氨酸取代)會導(dǎo)致蛋白GTP酶活性的喪失，并且會使正常細(xì)胞發(fā)生癌變。請解釋這一現(xiàn)象。18Ras蛋白是一種單體小G蛋白，與GTP結(jié)合時活化，將GTP水解為GDP后失活。如果ras基因突變導(dǎo)致GTP酶活性的喪失(由于一個氨基酸的替換)，Ras就不能去活化，信號級聯(lián)系統(tǒng)始終處于

23、開放狀態(tài)，因而轉(zhuǎn)錄、翻譯、復(fù)制以及生長分裂都失去控制，導(dǎo)致癌變的發(fā)生。第三章細(xì)胞質(zhì)膜與跨膜運(yùn)輸四、簡答題 2. 新生兒呼吸窘迫癥同膜流動的關(guān)系如何?2由于質(zhì)膜中卵磷脂/ 磷脂比值過低，抵制了膜的流動性，影響了O2/CO2的交換。3. 動脈硬化的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是什么? 3由于膜脂的組成成分發(fā)生改變，使得膜的流動性降低。如膽固醇比值，以及卵磷脂/ 磷脂的比值等。4. 哺乳動物的紅細(xì)胞之所以成為研究衰老的重要模型，主要原因是什么?4沒有細(xì)胞核，不受新合成蛋白質(zhì)的干擾。5Na+葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸?shù)闹饕攸c是什么?5無須直接消耗ATP，但需要依賴電化學(xué)梯度。載體蛋白有兩種結(jié)合位點，分別結(jié)合Na與葡萄糖；載體蛋白

24、借助NaK泵建立的電位梯度，將Na與葡萄糖同時轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)；胞內(nèi)釋放的Na又被NaK泵泵出細(xì)胞外建立Na梯度。6府以下化合物按膜通透性遞增次序排列：核糖核酸，鈣離子，葡萄糖，乙醇，氮分子，水。6通透性：氮分子(小而非極性)>乙醇(小而略有極性)>水(小而極性)>葡萄糖(大而極性)>鈣離子(小而帶電荷)>RNA(很大而且?guī)щ姾?。7. 重癥肌無力患者體內(nèi)產(chǎn)生乙酰膽堿受體分子的自身抗體，這些抗體與肌細(xì)胞質(zhì)膜上的乙酰膽堿受體結(jié)合并使其失活。該疾病導(dǎo)致患者破壞性和進(jìn)行性的衰弱，隨著疾病的發(fā)展，多數(shù)患者肌肉萎縮，說話和吞咽困難，最后呼吸障礙而引起死亡。試解釋肌肉功能中的哪一步

25、受到了影響?自身抗體抑制了乙酰膽堿受體的功能，·使得神經(jīng)遞質(zhì)(乙酰膽堿)不能(或僅僅微弱地) 刺激肌肉收縮，導(dǎo)致肌無力。9為什么帶3蛋白又叫陰離子傳遞蛋白? 9具有陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)的功能。10為什么大多數(shù)跨膜蛋白的多肽鏈以d螺旋或p折疊橫跨脂雙層? 10在螺旋和折疊內(nèi)，多肽主鏈的極性肽鍵都能被疏水的氨基酸側(cè)鏈擋住而完全避開脂雙層的疏水環(huán)境，肽鍵之間的內(nèi)部氫鍵穩(wěn)定。11. 簡述紅細(xì)胞質(zhì)膜的胞質(zhì)面骨架結(jié)構(gòu)的組成。 11組成膜骨架的蛋白質(zhì)有：血影蛋白，又稱收縮蛋白；肌動蛋白；原肌球蛋白；錨定蛋白 (ankyrin)，又稱帶21蛋白；帶41蛋白；內(nèi)收蛋白(adducin)。 12為什么用細(xì)胞松弛素

26、處理細(xì)胞可增加膜的流動性? 12一些膜內(nèi)側(cè)蛋白質(zhì)與細(xì)胞骨架成分肌動蛋白絲相連，形成一個整體，細(xì)胞松弛素可破壞肌動蛋白絲；即破壞細(xì)胞骨架，從而增加了膜的流動性。 肌動蛋白絲：即破壞細(xì)胞骨架，從而增加了膜的流動性。13動物細(xì)胞及植物細(xì)胞主動運(yùn)輸?shù)谋容^。 13動物細(xì)胞質(zhì)膜上具有Na+K+-ATPase，并通過對兩種離子的轉(zhuǎn)運(yùn)建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度；植物細(xì)胞質(zhì)膜中具有H+-ATPase，并通過對質(zhì)子的運(yùn)輸建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度。14一跨膜蛋白形成了跨越真核細(xì)胞質(zhì)膜的親水孔道，當(dāng)一配體結(jié)合在真核細(xì)胞外表面激胞時，將允許Na+進(jìn)入細(xì)胞。該跨膜蛋白由5個相似的亞基組成，每個亞基含有跨膜螺旋，螺旋的一個側(cè)面上有親

27、水氨基酸側(cè)鏈，相對的另一面上有疏水氨基酸側(cè)鏈。從蛋白質(zhì)作為離子通道的功能考慮，指出這5個跨膜螺旋可能的排列形式。 14這5個a螺旋的親水面聚集在一起形成穿過脂雙層的孔，其上排布著親水的氨基酸側(cè)鏈，離子能通過這個親水性孔道。螺旋的疏水側(cè)鏈則與脂雙層中脂質(zhì)分子的疏水性尾部相互作用。15為什么紅細(xì)胞質(zhì)膜需要蛋白質(zhì)? 15膜蛋白將脂雙層錨定在細(xì)胞骨架上，因此增加了質(zhì)膜強(qiáng)度，當(dāng)紅細(xì)胞被泵過小血管時能耐受住壓力。并且需要膜蛋白進(jìn)行物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。16. 簡要說明(在100個字以內(nèi))動作電位如何沿軸突傳播。 16當(dāng)一根軸突的靜息膜電位下降到閾值以下時，緊鄰區(qū)域內(nèi)的電壓門控Na+通道打開并允許Na流入，使該膜

28、進(jìn)一步去極化，引起較遠(yuǎn)的電壓門控Na+通道也開放，產(chǎn)生一種去極化波，沿著軸突迅速傳播，稱為動作電位。由于Na+通道開放后不久即失活，通過電壓門控K+通道和K+滲漏通道的作用，興奮后的膜可迅速恢復(fù)原來的靜息狀態(tài)。17. 簡述主動運(yùn)輸?shù)娜N不同的直接能量來源。 17首先是ATP，這是大多數(shù)P型泵所需要的，如Na+K+泵、H+泵等。第二種直接的能量來源是光能，如細(xì)菌的視紫紅質(zhì)就是吸收光能，誘導(dǎo)構(gòu)象變化，運(yùn)輸H質(zhì)子。第三種指 在細(xì)菌的基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)中，磷酸烯醇式丙酮酸提供能源。18簡述水通道蛋白AQPl的結(jié)構(gòu)組成。18AQP1是由四個相同的亞基構(gòu)成，每個亞基的分子質(zhì)量為28kDa，每個亞基有6個跨膜 結(jié)構(gòu)域

29、，在跨膜結(jié)構(gòu)域2與3、5與6之間各有一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是水分子通過的通道。 六、問答題1.構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的膜蛋白有哪些生物學(xué)功能? 1質(zhì)膜的大多數(shù)生物學(xué)功能都是由膜蛋白來執(zhí)行的(1)作為運(yùn)輸?shù)鞍?，轉(zhuǎn)運(yùn)特定的物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞； (2)作為酶，催化相關(guān)的代謝反應(yīng)； (3)作為連接蛋白，起連接作用； (4)作為受體，起信號接收與傳遞作用等。 3.比較維持膜蛋白脂雙層內(nèi)的疏水作用與幫助蛋白質(zhì)折疊為獨(dú)特三維結(jié)構(gòu)的力作用。3疏水的氨基酸側(cè)鏈暴露于水相在能量方面是不利的。有兩種方法能使這些側(cè)鏈避開水而達(dá)到在能量方面更有利的狀況。第一，可以形成穿過脂雙層的跨膜片段。這需要約20個殘基連續(xù)地位于一條多肽鏈中。第二，疏水氨

30、基酸可以隱蔽在折疊的多肽鏈的內(nèi)部。這是將多肽鏈折疊成獨(dú)特三維結(jié)構(gòu)的主要作用力之一。在上述兩種情況下，脂雙層內(nèi)或蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水作用都基于相同的原理。第十章細(xì)胞骨架與細(xì)胞運(yùn)動 四、簡答題1說明肌球蛋白I的結(jié)構(gòu)特點。1.肌球蛋白為單體蛋白，有頭、頸、尾三個結(jié)構(gòu)域，沒個結(jié)構(gòu)域有不同功能。頭部結(jié)合肌動蛋白，具有ATP酶活性；輕鏈與頸部結(jié)合，起調(diào)節(jié)作用；尾部與膜結(jié)合。2當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂時，原來的胞質(zhì)微管必須迅速解聚，代之以將染色體拉向子細(xì)胞的紡錘體。以日本武士的短劍命名的酶劍蛋白在有絲分裂開始時被激活，將微管切成短的 片段。請分析劍蛋白產(chǎn)生的微管短片段的命運(yùn)并作出解釋。2.劍蛋白將微管沿長軸方向在遠(yuǎn)離

31、GTP帽的位置上切斷，這樣產(chǎn)生的微管片段在斷裂處就帶有GDP-微管蛋白，并迅速解聚。因而劍蛋白提供了一種機(jī)制，可以迅速破壞細(xì)胞中現(xiàn)有的微管。3目前已知的發(fā)動機(jī)蛋白都不是在中間纖維上進(jìn)行移動的，為什么?3因為中間纖維沒有極性，其兩端在化學(xué)組成上是沒有區(qū)別的。假如一個發(fā)動機(jī)蛋白結(jié)合在中間纖維上，將無法感知一個確定的方向，無法進(jìn)行定向的運(yùn)動。4細(xì)胞質(zhì)中肌動蛋白纖維的形成是由肌動蛋白結(jié)合蛋白控制的。某些肌動蛋白結(jié)合蛋白可大幅提高啟動肌動蛋白纖維形成的速度。請設(shè)想一種可能的機(jī)制。4任何一種肌動蛋白的結(jié)合蛋白，如果能夠穩(wěn)定由兩個或更多肌動蛋白單體組成的復(fù)合物， 且不封閉纖維生長所需的末端，則這種肌動蛋白結(jié)

32、合蛋白就可促進(jìn)新纖維的產(chǎn)生(成核過 程)。5在爬行細(xì)胞的前緣，肌動蛋白纖維的正端結(jié)合在質(zhì)膜上，肌動蛋白單體就在這些末端添加上去，將質(zhì)膜向外推動從而形成片狀偽足或絲狀偽足。是什么機(jī)制掌握纖維的另一端，防止它們被推入細(xì)胞的內(nèi)部?5細(xì)胞含有肌動蛋白結(jié)合蛋白，使肌動蛋白成束或交聯(lián)。從片狀偽足和絲狀偽足延伸過來的這些纖維穩(wěn)固地結(jié)合在細(xì)胞皮層的纖維網(wǎng)格上，為生長中的棒狀纖維提供所需的機(jī)械錨定點，使細(xì)胞膜變形。 6細(xì)胞骨架蛋白的重疊功能的意義是什么? 6功能的“冗余”可防止細(xì)胞因某種蛋白質(zhì)缺陷而受到不良影響。7下列哪一種變化是在骨骼肌細(xì)胞收縮時發(fā)生的?z 盤反向移動使間距擴(kuò)大；肌動蛋 白纖維收縮；肌球蛋白纖

33、維收縮；肌節(jié)變短。7只有是正確的。肌肉收縮時，Z盤相互靠攏，而肌動蛋白纖維和肌球蛋白纖維都不 收縮。8纖毛中動力蛋白臂的排列方式使之激活時，頭部將鄰接的外側(cè)二聯(lián)體朝纖毛的頂端推動。 如果所有的動力蛋白分子同時被激活，為什么纖毛反而不能產(chǎn)生彎曲運(yùn)動?構(gòu)思一種動力 蛋白的活動方式來解釋纖毛的單向彎曲現(xiàn)象。8如果所有的動力蛋白臂同等活躍，則彎曲所必需的微管之間顯著的相對運(yùn)動將不存在，因此，只有纖毛一側(cè)的少數(shù)幾個動力蛋白分子被選擇性地激活。當(dāng)它們將各自相鄰的微管推向纖毛頂端時，纖毛就背向含有激活的動力蛋白一側(cè)的方向彎曲。9.簡要說明肌纖維和肌原纖維在組成上有何不同。9肌細(xì)胞的概念是指一個單獨(dú)的骨骼肌細(xì)

34、胞，但實際上每個細(xì)胞是由許多胚成肌細(xì)胞融合而成的多核體。肌原纖維呈細(xì)的圓柱狀，在一個肌纖維中可以有數(shù)百條肌原纖維，肌原纖維由線形排列的肌節(jié)組成。10.簡要說明肌節(jié)收縮的原理。10肌節(jié)的縮短不是由于纖絲的縮短，而是纖絲間互相滑動所致。細(xì)肌絲向肌節(jié)中央滑動， 導(dǎo)致重疊部分增加，縮短了肌節(jié)。粗肌絲與細(xì)肌絲之間的滑動必然涉及肌球蛋白頭部 與肌動蛋白細(xì)肌絲的接觸，產(chǎn)生粗、細(xì)肌絲間的交聯(lián)橋才能產(chǎn)生滑動。五、實驗設(shè)計與分析 1如何證明微絲擔(dān)負(fù)胞質(zhì)環(huán)流的功能?2如何證明魚的色素細(xì)胞中色素分子的移動是微管依賴性的?3指出下列哪些過程可直接被秋水仙堿(C)、紫杉醇(T)、細(xì)胞松弛素(CHL)和或不能水解的ATP同

35、系物如AMP-PNP阻斷：_軸突運(yùn)輸 ； _減數(shù)分裂紡錘體的形； _減數(shù)分裂紡錘體的分解 ； _頂體反應(yīng) ； _吞噬作用 ； _胞質(zhì)分裂五、實驗設(shè)計與分析1用影響微絲的藥物細(xì)胞松弛素B處理細(xì)胞，可使胞質(zhì)環(huán)流停止。2這些色素顆?？梢匝杆俚竭_(dá)細(xì)胞各處，或者回到細(xì)胞中心，以適應(yīng)體色的調(diào)節(jié)。 素顆粒是沿著微管轉(zhuǎn)運(yùn)的，用破壞微管運(yùn)輸?shù)乃幬锾幚砭涂梢垣@得證據(jù)。3AMP-PNP,秋水仙堿 軸突運(yùn)輸秋水仙堿 有絲分裂紡錘體的形成 紫杉醇 有絲分裂紡錘體的解體 AMP-PNP,細(xì)胞松弛素 頂體反應(yīng) AMP-PNP，細(xì)胞松弛素吞噬作用 AMP-PNP，細(xì)胞松弛素 胞質(zhì)分裂實際上色六、問答題1.何謂細(xì)胞骨架?微管、

36、微絲在細(xì)胞骨架中的主要作用是什么?1細(xì)胞骨架是細(xì)胞內(nèi)以蛋白質(zhì)纖維為主要成分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由微管、微絲、中間纖維組成。 微管功能大致分為四個方面：支架作用，維持細(xì)胞形態(tài)、定位細(xì)胞器；作為胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸 的軌道；作為纖毛、鞭毛的運(yùn)動元件；參與細(xì)胞分裂。微絲的功能包括：肌細(xì)胞中參與肌原纖維收縮；在非肌細(xì)胞中參與胞質(zhì)分裂、胞質(zhì)環(huán)流、吞噬作用、細(xì)胞變形運(yùn)動、膜泡運(yùn) 輸、細(xì)胞黏著與連接等。中間纖維為細(xì)胞提供機(jī)械強(qiáng)度支持；參與細(xì)胞連接(橋粒與半橋 粒)；維持核膜穩(wěn)定；結(jié)蛋白(desmin)及相關(guān)蛋白對肌節(jié)的穩(wěn)定作用。2一個骨骼肌細(xì)胞有三個不同的膜系統(tǒng)，每個都有自己的整合膜蛋白。請指出哪種膜質(zhì)膜(PM)、橫小管(

37、TT)、肌質(zhì)網(wǎng)(SR)或無膜系統(tǒng)(NONE)含有最為豐富的下列某蛋白質(zhì)：原肌球蛋白_、乙酰膽堿受體_、Ca2+ATPase_ 、肌聯(lián)蛋白_、Ca2+_釋放通道_ 。2原肌球蛋白 NONE 、乙酰膽堿受體 PM 、Ca2+ATPas SR 、肌聯(lián)蛋白 NONE 、Ca2+釋放通 道 SR 。3在下列各類細(xì)胞中哪一種有可能在細(xì)胞質(zhì)中含有高密度的中間纖維?請說明理由。 (1)大變形蟲(一種自主生活的變形蟲)； (2)皮膚的上皮細(xì)胞； (3)消化道的平滑肌細(xì)胞； (4)大腸桿菌；(5)脊髓中的神經(jīng)細(xì)胞；(6)精細(xì)胞；(7)植物細(xì)胞。3通?？焖僖苿拥募?xì)胞，如大變形蟲(1)和精細(xì)胞(6)在細(xì)胞質(zhì)中不需要中

38、間纖維，因為它 們既不產(chǎn)生也不承受張力。植物細(xì)胞(7)受到自然界較強(qiáng)的作用力，但它們通過堅韌的細(xì) 胞壁，而不是通過細(xì)胞骨架提供機(jī)械支持。上皮細(xì)胞(2)、平滑肌細(xì)胞(3)以及神經(jīng)細(xì)胞 的軸突則含有豐富的中間纖維，可為細(xì)胞受到周圍組織運(yùn)動引起的牽張力提供支持。上述 所有真核細(xì)胞的核膜中都含有中間纖維，而細(xì)菌，如大腸桿菌(D)，則根本不含任何中間 纖維。，4為什么將微管蛋白添加到已有的微管末端上比從頭開始形成微管容易得多?解釋中心體 內(nèi)微管蛋白是如何克服這一障礙的。4兩個微管蛋白二聚體相互之間的親和性較一個微管蛋白二聚體與微管末端的親和性要低。因為在前一種情況下相互作用的部位十分有限，而后者有許多可

39、能的相互作用位點，如微管蛋白二聚體以末端對末端的方式添加到一條原纖維上去，或以旁側(cè)對旁側(cè)方式與相鄰原纖維中的微管蛋白亞基結(jié)合形成環(huán)狀的橫切面。因此，要從頭開始形成微管，就必須有足夠的微管蛋白二聚體聚集在一處并保持相當(dāng)長時間的結(jié)合，以利于其他微管蛋白分子添加上去。只有當(dāng)一定數(shù)量的微管蛋白二聚體已經(jīng)聚集起來時，其余的亞基才能添加上去。因此，這種最初的“成核部位”的形成方式太罕見，在胞內(nèi)的微管蛋白濃度下不可能自發(fā)進(jìn)行。中心體帶有預(yù)先聚合的微管微蛋白環(huán)(這里丁微管蛋白之間的旁側(cè)對旁側(cè)結(jié)合力要比微管蛋白之間所能形成的強(qiáng)得多)，微管蛋白二聚體可與之結(jié)合。微管蛋白的結(jié)合條件與添加到已聚合的微管末端的條件相仿

40、，因此，中心體中的微管蛋白環(huán)可被看作是一個永久性的預(yù)先聚合好了的“成核部位”。5動態(tài)不穩(wěn)定性造成微管迅速伸長或縮短。設(shè)想一條單一的處于縮短狀態(tài)的微管： (1)如果要停止縮短并進(jìn)入伸長狀態(tài)，其末端必須發(fā)生什么變化?(2)發(fā)生這一轉(zhuǎn)換后微管蛋白的濃度有什么變化?(3)如果溶液中只有GDP而沒有GTP，將會發(fā)生什么情況? (4)如果溶液中存在不能被水解的GTP類似物，將會發(fā)生什么情況?5(1)由于失去了GTP帽，即末端的微管蛋白亞基都以結(jié)合GDP的形式存在，微管因而縮 短。溶液中帶有GTP的微管蛋白亞基仍會添加到末端，但是壽命很短，因為GTP可 能被水解，或者圍繞著的微管解體使其脫落下來。但是如果足

41、夠的帶有GTP的亞基以 足夠快的速度添加上去并覆蓋了微管末端帶有GDP的微管蛋白亞基，這時可產(chǎn)生一個 新的GTP帽，微管就可重新開始生長。 (2)當(dāng)微管蛋白濃度較高時，GTP亞基的添加速率會比較高，因而縮短微管轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲩L微 管的頻率也會隨微管蛋白濃度的升高而增加。這種調(diào)節(jié)機(jī)制使該系統(tǒng)達(dá)到自主平衡： 較多微管的縮短可造成高濃度的游離微管蛋白，轉(zhuǎn)為增長的微管也就增多；反之，增 長的微管多了，游離微管蛋白濃度下降從而GTP-亞基的添加速率也下降，在某些部 位GTP水解的速率會超過添加速率，造成GTP帽破壞，微管又開始進(jìn)入縮短狀態(tài)。 (3)如果只有GDP存在，微管會持續(xù)短縮，并最終消失，因為結(jié)合有GD

42、P的微管蛋白二 聚體之間的親和力十分低，不可能被穩(wěn)定地添加到微管上。 (4)如果有GTP存在但不能被水解，那么微管將持續(xù)增長，直到所有游離的微管蛋白亞基 被消耗完為止。6比較偽足和片狀偽足。6單細(xì)胞個體可通過前端細(xì)胞質(zhì)的推進(jìn)從而實現(xiàn)它們在各自支持物上的“爬行”。細(xì)胞進(jìn)行這種變形蟲式的爬行運(yùn)動時，會向前伸展出明顯的圓形突起，叫做偽足。胞質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)部流向這些突起形成向前的運(yùn)動。通常一些組織細(xì)胞，例如，成纖維細(xì)胞在培養(yǎng)過程中，可伸出明顯的、扁平的片狀突起，這種突起叫做片狀偽足。片狀偽足在細(xì)胞與爬行的支持物之間形成暫時的黏著。這兩種細(xì)胞質(zhì)突起中都含有肌動蛋白。77.比較微管和微絲。這是存在于幾乎所有真

43、核細(xì)胞的兩種細(xì)胞骨架元件。兩者都在細(xì)胞分裂、細(xì)胞運(yùn)動以及維持細(xì)胞形態(tài)中起重要作用。兩者都在細(xì)胞內(nèi)處于一種動態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)之中，其裝配與解聚的相對速度反應(yīng)了任一時刻細(xì)胞的需求。它們的大小、發(fā)生、結(jié)合的動力蛋白、組成的亞基、受調(diào)節(jié)的方式以及它們在細(xì)胞中的功能都是不同的。8.比較細(xì)胞質(zhì)動力蛋白與驅(qū)動蛋白8。兩者都是將ATP的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能的大的發(fā)動機(jī)蛋白，都與微管結(jié)合在一起，但只有動力蛋白存在于纖毛和鞭毛的微管之中。驅(qū)動蛋白是通過加末端方式來引導(dǎo)微管的運(yùn)動， 動力蛋白則通過減末端方式來引導(dǎo)微管運(yùn)動。雖然它們在功能上有相似之處，但不是同源蛋白，而且立體結(jié)構(gòu)非常不同。它們并不屬于同一蛋白家族。9.比較基

44、粒與中心體。 9都是作為微管組織中心的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，并且微管裝配核心就沿著它們所結(jié)合的蛋白生成。 都具有相同的由9個等間距的三聯(lián)體微管組成的原纖維結(jié)構(gòu)。中心體出現(xiàn)于部分真核細(xì)胞的核附近，分裂間期是微管匯聚的中心，在細(xì)胞有絲分裂時，紡錘體就起源于中心粒。而基粒則出現(xiàn)于纖毛和鞭毛的基部，在該處著生出微管纖絲。10請比較中間纖維與骨骼肌細(xì)胞中肌球蛋白纖維的結(jié)構(gòu)，兩者主要的相同之處是什么 主要的不同之處又是什么?10兩種纖維均由蛋白二聚體形式的亞基組成，靠卷曲螺旋相互作用而維系在一起。二聚體均通過卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域聚合成纖維。中間纖維的二聚體是以頭對頭形式組成的，因而形成的纖維無極性；而所有位于肌球蛋白纖維

45、同一半側(cè)的肌球蛋白分子以頭部取相同朝向的方式排列，因此具有極性，這對于在肌肉中形成收縮力是必需的。11句子“肌肉收縮時Ca2+的作用是：_”是關(guān)于肌收縮的描述，但不 完整。下面所給的四個短語是否都能用來使該句子完整?為什么?將肌球蛋白頭部從 肌動蛋白上脫離下來；將動作電位從質(zhì)膜傳遞到收縮元件；與肌鈣蛋白結(jié)合，使之移動原肌球蛋白，從而將肌動蛋白纖維暴露于肌球蛋白頭部；維持肌球蛋白纖維白結(jié)構(gòu)。11或都可以正確地完成句子。細(xì)胞膜上動作電位的直接結(jié)果是將Ca2+從肌質(zhì)網(wǎng)釋放到胞質(zhì)溶膠中，而肌細(xì)胞由于這一迅速的胞質(zhì)Ca2+濃度升高而觸發(fā)收縮。Ca2+在高濃度時肌鈣蛋白結(jié)合，肌鈣蛋白驅(qū)使原肌球蛋白移位，暴

46、露出肌動蛋白纖維上的肌球蛋白結(jié)合位點。 和是錯的，因為Ca2+對肌球蛋白頭部脫離肌動蛋白沒有影響，該過程是由ATP水解 造成的。ca2+也不對維持肌球蛋白纖維的結(jié)構(gòu)起作用。12列舉細(xì)菌與動物細(xì)胞之間的差別。這些差別很可能是由于在進(jìn)化過程中出現(xiàn)的部分或反 有現(xiàn)代真核細(xì)胞具有的細(xì)胞骨架所造成的。12(1)動物細(xì)胞相當(dāng)大，形狀多變，而且沒有細(xì)胞壁，因而需要細(xì)胞骨架來支撐并保持其 形狀。 (2)動物細(xì)胞及其他真核細(xì)胞都有細(xì)胞核，細(xì)胞核靠中間纖維在細(xì)胞中成形并維持在適 當(dāng)?shù)牟课?。核纖層附著于核被膜的內(nèi)側(cè)，支持核被膜并使之成形，中間纖維網(wǎng)絡(luò)包 圍核并穿行在細(xì)胞質(zhì)中。 (3)動物細(xì)胞可通過改變細(xì)胞形狀進(jìn)行移

47、動。這一過程需要肌動蛋白及肌球蛋白的參與。 (4)動物細(xì)胞的基因組比細(xì)菌大得多，分為許多染色體。細(xì)胞分裂時，染色體必須精確 地分配到兩個子細(xì)胞中。這一過程需要形成有絲分裂紡錘體的微管系統(tǒng)參與。 (5)動物細(xì)胞具有胞內(nèi)細(xì)胞器。細(xì)胞器在胞內(nèi)的定位依賴于沿著微管移動的發(fā)動機(jī)蛋白。 顯著的例子是從脊髓到腳部的神經(jīng)軸突(該軸突可長達(dá)1m)中，胞內(nèi)運(yùn)輸小泡(細(xì)胞器)沿著微管的長距離運(yùn)輸。13從紅豆杉樹皮中提取的藥物紫杉醇具有和秋水仙堿(一種生物堿)相反的作用。紫杉醇 與微管緊密結(jié)合，使之十分穩(wěn)定。當(dāng)它作用于細(xì)胞時，造成更多的游離微管蛋白組裝成 微管。紫杉醇與秋水仙堿對于分裂細(xì)胞是致命的，兩者都用作抗癌藥物

48、。為什么這兩種藥物作用機(jī)理不同，對分裂細(xì)胞卻都是有害的?13細(xì)胞分裂既依賴于微管的裝配，也依賴于它的解聚。為了形成紡錘體，必須先發(fā)生細(xì)胞內(nèi)微管的解體，游離的蛋白亞基用于紡錘體的組裝，這一過程在紫杉醇處理的細(xì)胞中是無法實現(xiàn)的。而在秋水仙堿處理的細(xì)胞中，由于無法組裝形成紡錘體因而細(xì)胞分裂也是被阻斷的。這兩種藥物通過不同的機(jī)制干擾了微管的動態(tài)不穩(wěn)定性，并因此破壞有絲分裂中紡錘體的工作。14。圖Q10-1是“災(zāi)變性”縮短的微管的電鏡照片。請評述兩圖中有何不同點，并對此作出解釋圖Q10-1 正常微管與快速縮短的微管電鏡照片(引自Alberts et al，1998) A正常微管；B快速縮短的徽管14、可

49、以看到正在縮短的微管的末端已破碎，由于末端解聚，一些原纖維出現(xiàn)分開和呈現(xiàn)彎曲狀。因此這張顯微照片提示GTP帽(已從縮短的微管上落下)的作用是維持原纖維正確地相互排列，可能靠增強(qiáng)微管蛋白亞基間在GTP結(jié)合狀態(tài)時的旁側(cè)相互作用。原生動物中的變形蟲，高等動物中的巨噬細(xì)胞和白細(xì)胞等沒有鞭毛、纖毛等運(yùn)動器官，但能夠依靠細(xì)胞體的變化進(jìn)行移動，叫作變形運(yùn)動。通常要靠胞質(zhì)環(huán)流形成偽足，細(xì)胞沿著偽足形成的方向前進(jìn)。細(xì)胞內(nèi)流動的細(xì)胞質(zhì)叫作內(nèi)質(zhì)，從尾部流向前進(jìn)中的偽足。 當(dāng)液流到達(dá)偽足時，流動的細(xì)胞質(zhì)分向細(xì)胞的兩側(cè)，并形成較硬的外質(zhì)。其間，位于細(xì)胞后部的外質(zhì)被破壞并向前方提供新的內(nèi)質(zhì)，由此產(chǎn)生內(nèi)質(zhì)和外質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)變，

50、并引起細(xì)胞向前移動。15什么叫凝膠溶膠(gel-sol)和溶膠-凝膠(sol-gel)轉(zhuǎn)變?細(xì)胞質(zhì)由堅硬的凝質(zhì)狀態(tài)(外質(zhì))向可流動的液態(tài)(內(nèi)質(zhì))轉(zhuǎn)變的過程稱為凝膠溶膠轉(zhuǎn)變，相反的過程叫溶膠凝膠轉(zhuǎn)變。第九章內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選六、問答題1何謂信號序列(肽)假說?是怎樣提出的?1核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)合受制于mRNA中特定的密碼子序列(可翻譯為信號肽)。信號序列與SRP結(jié)合，引導(dǎo)核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合；并通過信號序列的疏水性引導(dǎo)新生肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。主要內(nèi)容包括： (1)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的合成仍然起始于游離核糖體； (2)信號序列與信號識別顆粒(SRP)結(jié)合； (3)核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，結(jié)合有信號序列的SRP通

51、過第三個位點與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的受體 (停靠蛋白，DP)結(jié)合； (4)SRP的釋放與轉(zhuǎn)運(yùn)通道的打開，使核糖體與通道結(jié)合，新生肽可進(jìn)入通道； (5)信號序列與通道中的受體(信號序列結(jié)合蛋白)結(jié)合，蛋白質(zhì)合成重新開始，并向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)運(yùn)； (6)信號肽酶切除信號序列； (7)蛋白質(zhì)合成結(jié)束，核糖體脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入胞質(zhì)溶膠。 1972年Blobel提出信號序列的建議，1975年正式提出信號肽假說。1981年研究人員對早期信號假說作了一些補(bǔ)充，增加了SRP以及DP的概念。2在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行糖基化時，是在蛋白質(zhì)分子上添加一個預(yù)先裝配好的14殘基寡糖鏈，而不是用一個個的酶依次將糖單元加上去在蛋白質(zhì)的表面生成糖鏈。這

52、種機(jī)制有什么優(yōu)越性?2具有節(jié)約能量的優(yōu)點。將糖基逐個添加時可能產(chǎn)生錯誤，而出現(xiàn)一個錯誤就導(dǎo)致整個蛋白質(zhì)的廢棄。由于合成一個蛋白質(zhì)所用的能量比合成一條短寡糖鏈要多得多，因此先合成寡糖鏈，經(jīng)檢測后再添加到蛋白質(zhì)上的方案就更為經(jīng)濟(jì)。而且，酶要修飾一個已加到蛋白質(zhì)上的分支糖鏈的支鏈，比在游離時要困難得多。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)移動到細(xì)胞表面時這種困難就明顯了：雖然在分泌途徑的各個區(qū)室中糖鏈不斷為酶所修飾，但這些修飾往往不完整并造成糖蛋白離開細(xì)胞時具有相當(dāng)?shù)漠愘|(zhì)性。這些異質(zhì)性在很大程度上是由于酶在接近附著在蛋白質(zhì)表面的樹狀分支的糖鏈時受到的限制。這種異質(zhì)性也解釋了為什么研究和純化糖蛋白比非糖基化蛋白質(zhì)困難得多。3說明

53、信號序列的結(jié)構(gòu)和功能。3.信號序列具有一些共同特征：長度一般為1535個氨基酸殘基，N端含有1個或多個帶正電荷的氨基酸，其后是612個連續(xù)的疏水殘基。 起始轉(zhuǎn)移信號：N端信號序列可被SRP識別，還具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用，其附近有信號肽酶作用位點，可被切除，一般與分泌蛋白有關(guān)。內(nèi)含信號序列：并不位于蛋白質(zhì)N端，也可被SRP識別并具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用，但不可切除，因此是跨膜蛋白的組成成分。停止轉(zhuǎn)移肽：停止轉(zhuǎn)運(yùn)信號可以。螺旋的形式錨定在脂雙層。 單次跨膜蛋白、二次跨膜蛋白或多次跨膜蛋白的形成與否取決于分子內(nèi)所含各種信號序列 的種類及數(shù)量。4細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成及去向如何?4膜結(jié)合核糖體合成的蛋白質(zhì)及去

54、向： 分泌蛋白：包括肽類激素、生長因子、消化酶類、血清蛋白及細(xì)胞外基質(zhì)蛋白；釋放到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的蛋白：包括RER中的酶類、高爾基復(fù)合體的酶、溶酶體酶；整合膜蛋白：如ER膜糖蛋白、高爾基體膜糖蛋白、溶酶體膜糖蛋白、質(zhì)膜核膜糖蛋白、月6錨定質(zhì)膜蛋白、質(zhì)膜外側(cè)面的外周蛋白。游離核糖體合成可溶性胞質(zhì)溶膠蛋白、脂錨定膜蛋白(質(zhì)膜胞質(zhì)面)、質(zhì)膜胞質(zhì)面的外周蛋白、核基因編碼的線粒體葉綠體蛋白、過氧化物酶體蛋白、核蛋白。5流感病毒包著一層膜，膜上含有酸性條件下活化的融合蛋白?；罨蟠说鞍踪|(zhì)引起病毒膜與細(xì)胞膜的融合。有一種古老的民間治療流感的方法，建議患者到馬廄內(nèi)過夜。奇怪的是這種方法可能有效，對此有一個合理的解釋

55、，空氣中含有馬尿經(jīng)細(xì)菌作用產(chǎn)生的氨氣(NH3)。請推測氨氣如何保護(hù)細(xì)胞不受病毒感染。(提示：NH3能以下列反應(yīng)來中和酸性溶液：NH3 + H+NH4+。)5流感病毒通過胞吞進(jìn)入細(xì)胞，轉(zhuǎn)入內(nèi)體，在那里遇到酸性pH環(huán)境，激活其融合蛋白，病 毒膜于是與內(nèi)體膜融合，將病毒基因組釋放入胞質(zhì)溶膠內(nèi)(圖A9-1)。NH3是易于穿過膜的小分子，能通過簡單擴(kuò)散進(jìn)入包括內(nèi)體在內(nèi)的所有細(xì)胞區(qū)室。在內(nèi)部環(huán)境為酸性的區(qū)室內(nèi)，NH3結(jié)合H+形成帶電離子NH4+，此時不能靠擴(kuò)散作用穿過膜，于是積累在酸性區(qū)室內(nèi)提高了pH。當(dāng)內(nèi)體的pH升高后，雖然病毒繼續(xù)被胞吞，但由于病毒融合蛋白無法被激活，因此病毒不能進(jìn)入胞質(zhì)溶膠。 7原核

56、細(xì)胞與真核細(xì)胞中未加工的多肽鏈N端有什么氨基酸?7原核細(xì)胞與真核細(xì)胞中未加工過的多肽鏈在其N端至少含有1個甲硫氨酸，通常由氨肽酶切除.定位于細(xì)胞器、細(xì)胞核或與膜結(jié)合，通過膜轉(zhuǎn)運(yùn)的多肽在其N端均有一段信號序這段序列一般在通過膜后被切除。信號序列上的氨基酸通常為中性或疏水性殘基。轉(zhuǎn)譯轉(zhuǎn)運(yùn)是指新生肽鏈在進(jìn)行翻譯的同時就開始了定向轉(zhuǎn)移，這是糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式。翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)是指多肽合成后，再進(jìn)行折疊或者在分子伴侶的協(xié)助下維持解折疊狀態(tài)并進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，因此，這種蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)是在翻譯完成之后進(jìn)行的，獨(dú)立于翻譯過程。 9受體介導(dǎo)的內(nèi)吞與吞噬作用有何不同?9細(xì)胞的內(nèi)吞有兩種類型，一種是吞噬細(xì)胞完成的對有害物質(zhì)的吞噬；另一種是通過質(zhì)膜受體介導(dǎo)的對細(xì)胞外營養(yǎng)物質(zhì)(包括有害物質(zhì))的內(nèi)吞。吞噬作用又叫胞吞作用，吞入物通常是較大的顆粒，形成的囊泡叫作吞噬體，直徑一般大于2