2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——細(xì)胞器自噬調(diào)控機(jī)制的研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種細(xì)胞器自噬形式主要涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的降解？A.巨自噬B.微自噬C.分子伴侶介導(dǎo)的自噬D.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬（ER-phagy）2.在自噬體的形成過(guò)程中，起關(guān)鍵作用的多聚泛素鏈主要由哪個(gè)酶系統(tǒng)連接？A.E1-E2泛素連接酶B.UBC13-UEV1復(fù)合體C.ATG4D.ATG5-ATG12連接酶3.細(xì)胞自噬的啟動(dòng)階段受到哪項(xiàng)核心信號(hào)通路的嚴(yán)格調(diào)控？A.Wnt信號(hào)通路B.Notch信號(hào)通路C.mTOR信號(hào)通路D.HIF信號(hào)通路4.PINK1蛋白在線粒體自噬（Mitophagy）過(guò)程中主要發(fā)揮什么作用？A.作為E3泛素連接酶B.激活泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解PINK1C.指導(dǎo)線粒體被自噬體包裹D.抑制自噬體與溶酶體的融合5.下列哪個(gè)分子是連接泛素和ATG12的E1樣酶？A.ATG7B.ATG10C.ATG4D.UBC136.AMPK激活通常會(huì)促進(jìn)自噬，其機(jī)制主要是通過(guò)什么途徑抑制mTOR？A.直接磷酸化mTORB.通過(guò)AMPK上游的CaMKK2磷酸化RaptorC.抑制ATG13的表達(dá)D.增強(qiáng)ULK1復(fù)合物的活性7.自噬體與溶酶體融合后，包裹的細(xì)胞器或大分子物質(zhì)主要在哪個(gè)細(xì)胞器中被降解？A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)B.高爾基體C.溶酶體D.過(guò)氧化物酶體8.以下哪項(xiàng)描述了ULK1復(fù)合物在自噬啟動(dòng)中的核心作用？A.激活PI3K，產(chǎn)生PtdIns3PB.連接泛素鏈至自噬前體膜C.激活A(yù)TG13D.調(diào)節(jié)溶酶體酶活性9.SQSTM1（p62）蛋白在細(xì)胞器自噬調(diào)控中，主要作為以下哪種角色的適配器分子？A.連接自噬體膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜B.連接泛素化蛋白與自噬體膜C.連接ULK1復(fù)合物與PINK1D.激活VPS34復(fù)合物10.靶向自噬通路研發(fā)的藥物在治療某些癌癥時(shí)可能存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)是？A.抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活B.增強(qiáng)正常細(xì)胞的修復(fù)能力C.導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性D.引發(fā)嚴(yán)重的免疫排斥反應(yīng)二、填空題（每空1分，共15分）1.細(xì)胞自噬根據(jù)底物來(lái)源和降解場(chǎng)所的不同，主要可分為_(kāi)_____、______和______三種基本類(lèi)型。2.自噬過(guò)程起始階段的關(guān)鍵調(diào)控復(fù)合物ULK1（Unc-51likekinase1）通常由______、______、______和______四個(gè)亞基組成。3.在泛素介導(dǎo)的自噬調(diào)控中，ATG5首先與ATG12形成異二聚體，然后ATG5的C端延伸區(qū)通過(guò)______機(jī)制連接泛素分子，從而標(biāo)記自噬底物或自噬相關(guān)蛋白。4.mTOR（mechanistictargetofrapamycin）信號(hào)通路在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和自噬調(diào)控中扮演著______角色，其活性通常受到營(yíng)養(yǎng)和能量信號(hào)的影響。5.PINK1蛋白在正常線粒體中通常被快速清除，但在線粒體受損時(shí)，會(huì)積累并開(kāi)始______，招募接頭蛋白如PTEN-inducedputativekinase1（PINK1）-interactingprotein1（PIK1）和DDX1，最終引發(fā)線粒體自噬。6.自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體后，內(nèi)部含有物質(zhì)的降解主要依賴(lài)于溶酶體內(nèi)的______和______。7.除了mTOR通路，自噬的啟動(dòng)還受到______通路（如AMPK通路）、______通路（如鈣離子信號(hào)通路）等多種信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述mTOR信號(hào)通路如何負(fù)向調(diào)控細(xì)胞自噬。2.簡(jiǎn)述線粒體自噬（Mitophagy）與泛素化過(guò)程的關(guān)系。3.簡(jiǎn)述自噬在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)（如缺氧、氧化應(yīng)激）中的作用。4.簡(jiǎn)述一個(gè)調(diào)控自噬通路的藥物靶點(diǎn)及其潛在應(yīng)用。四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述自噬體是如何形成的，并簡(jiǎn)述其中涉及的關(guān)鍵ATG蛋白及其功能。2.比較分析經(jīng)典自噬通路與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬（ER-phagy）在調(diào)控機(jī)制和分子伴侶使用上的主要異同點(diǎn)。3.結(jié)合具體實(shí)例，論述細(xì)胞器自噬失調(diào)與人類(lèi)疾?。ㄈ缟窠?jīng)退行性疾病、癌癥）發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，并簡(jiǎn)述利用自噬機(jī)制進(jìn)行疾病治療的可能性與挑戰(zhàn)。---試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.C5.A6.B7.C8.A9.B10.C二、填空題1.巨自噬，微自噬，分子伴侶介導(dǎo)的自噬2.ULK1,ATG13,AMPK,MTOR3.泛素連接酶（E1-E2連接酶系統(tǒng)）4.負(fù)向調(diào)控（或抑制）5.自噬活化（或招募自噬相關(guān)蛋白）6.溶酶體酶（或酸性水解酶），水7.AMPK，鈣離子三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述mTOR信號(hào)通路如何負(fù)向調(diào)控細(xì)胞自噬。答案：mTOR是一個(gè)主要的細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝調(diào)控因子，其活性受到營(yíng)養(yǎng)和能量信號(hào)的控制。當(dāng)mTOR通路被激活時(shí)（例如在營(yíng)養(yǎng)充足條件下），mTOR直接磷酸化并抑制ULK1（Unc-51likekinase1）復(fù)合物的活性，該復(fù)合物是自噬啟動(dòng)的關(guān)鍵調(diào)控因子。此外，活化的mTOR還會(huì)通過(guò)S6K1等下游效應(yīng)分子抑制其他自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)或活性，從而抑制自噬通路的整體進(jìn)程。反之，mTOR通路的抑制（如使用雷帕霉素及其類(lèi)似物）則會(huì)解除對(duì)ULK1等自噬啟動(dòng)分子的抑制，促進(jìn)自噬的發(fā)生。解析思路：考察對(duì)mTOR作為自噬核心負(fù)向調(diào)控因子的機(jī)制理解。需要答出mTOR如何通過(guò)抑制ULK1復(fù)合物活性以及下游效應(yīng)分子來(lái)阻止自噬起始。2.簡(jiǎn)述線粒體自噬（Mitophagy）與泛素化過(guò)程的關(guān)系。答案：線粒體自噬是自噬的一種特殊形式，專(zhuān)門(mén)清除受損的線粒體。其調(diào)控與泛素化密切相關(guān)。在正常線粒體中，PINK1（PTEN-inducedputativekinase1）蛋白被導(dǎo)入線粒體內(nèi)膜并迅速降解。當(dāng)線粒體受損時(shí)，PINK1無(wú)法被有效清除而在內(nèi)膜上積累，并開(kāi)始泛素化膜上的多種蛋白底物。泛素鏈的形成（主要通過(guò)UBC13-UEV1復(fù)合體和E1-E2酶系統(tǒng)，如ATG7、ATG10、UBC13）招募了接頭蛋白（如p62/SQSTM1、OPTN、NDP52），這些接頭蛋白含有多個(gè)泛素結(jié)合域（UBD），可以同時(shí)結(jié)合泛素鏈和線粒體膜上的目標(biāo)蛋白。p62等接頭蛋白隨后將線粒體與自噬體膜連接起來(lái)，引導(dǎo)整個(gè)受損線粒體被包裹進(jìn)自噬體，最終進(jìn)入溶酶體降解。解析思路：考察對(duì)線粒體自噬核心機(jī)制——PINK1依賴(lài)性途徑的理解，重點(diǎn)在于PINK1如何通過(guò)泛素化過(guò)程招募接頭蛋白并連接線粒體與自噬體。3.簡(jiǎn)述自噬在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)（如缺氧、氧化應(yīng)激）中的作用。答案：細(xì)胞在面臨缺氧、氧化應(yīng)激、DNA損傷、營(yíng)養(yǎng)缺乏等應(yīng)激條件時(shí)，自噬會(huì)被激活以應(yīng)對(duì)脅迫。一方面，自噬可以通過(guò)清除受損的細(xì)胞器（如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）和積累的蛋白聚集物，減少對(duì)細(xì)胞的進(jìn)一步損傷，修復(fù)細(xì)胞功能。另一方面，自噬可以通過(guò)分解大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸），為細(xì)胞提供急需的氨基酸、葡萄糖等代謝底物，維持細(xì)胞在脅迫條件下的基本能量供應(yīng)和生存。此外，自噬還參與應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞程序性死亡（如鐵死亡）或細(xì)胞適應(yīng)性反應(yīng)的調(diào)控。解析思路：考察對(duì)自噬在應(yīng)激條件下“生存”和“清除損傷”雙重作用的理解，需要提及自噬對(duì)細(xì)胞器的處理、對(duì)代謝底物的回收利用等。4.簡(jiǎn)述一個(gè)調(diào)控自噬通路的藥物靶點(diǎn)及其潛在應(yīng)用。答案：mTOR（mechanistictargetofrapamycin）是調(diào)控自噬的重要藥物靶點(diǎn)。雷帕霉素及其衍生物（如雷帕霉素靶蛋白抑制劑，mTORinhibitors）可以通過(guò)結(jié)合mTORC1復(fù)合物中的FRB結(jié)構(gòu)域，阻止其與上游激酶FRAP1的結(jié)合，從而抑制mTORC1的活性?；罨膍TORC1通常通過(guò)抑制ULK1復(fù)合物來(lái)負(fù)向調(diào)控自噬。因此，mTOR抑制劑能夠解除對(duì)ULK1的抑制，激活自噬通路。mTOR抑制劑已在臨床上用于治療器官移植后的排斥反應(yīng)和某些癌癥，并顯示出一定的抗腫瘤效果。由于自噬在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中作用廣泛，mTOR抑制劑在神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柎暮Ｄ　⑴两鹕。┑闹委熤幸诧@示出潛力，盡管其應(yīng)用存在雙刃劍效應(yīng)（既能清除病理蛋白，也可能損害正常細(xì)胞）。解析思路：要求能識(shí)別一個(gè)關(guān)鍵的藥物靶點(diǎn)（mTOR），闡述其作用機(jī)制（抑制自噬），并列舉其潛在的臨床應(yīng)用領(lǐng)域（癌癥、神經(jīng)退行性疾病等）。四、論述題1.詳細(xì)闡述自噬體是如何形成的，并簡(jiǎn)述其中涉及的關(guān)鍵ATG蛋白及其功能。答案：自噬體的形成是一個(gè)高度有序的過(guò)程，主要在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)生。其核心步驟包括自噬前體（Phagophore）的延伸、封閉以及自噬體的成熟。自噬前體是自噬體的雛形，是一個(gè)管狀或杯狀的雙膜結(jié)構(gòu)，其內(nèi)膜向細(xì)胞質(zhì)內(nèi)腔膨出。這個(gè)過(guò)程受到一系列ATG（autophagy-relatedgene）蛋白的精確調(diào)控。關(guān)鍵ATG蛋白及其功能如下：*ULK1復(fù)合物：作為自噬起始的“引擎”，由ULK1、ATG13、AMPK（α1或α2亞基）和MTOR（作為負(fù)向調(diào)控因子）組成。在營(yíng)養(yǎng)缺乏或AMPK激活時(shí)，ULK1復(fù)合物被激活，進(jìn)而招募并磷酸化ATG101和FIP200，促進(jìn)自噬前體的延伸。*PI3K類(lèi)激酶：哺乳動(dòng)物中主要的PI3K是PI3KC3（VPS34相關(guān)激酶），其招募到自噬前體依賴(lài)于FYCO1等銜接蛋白。PI3KC3產(chǎn)生磷脂酰肌醇3-磷酸（PtdIns3P），在自噬前體膜上招募自噬相關(guān)蛋白（如WIPI1、LC3）。*ATG12-ATG5連接酶：ATG5首先與ATG12形成異二聚體，然后通過(guò)ATG10的作用，ATG5的C端泛素樣延伸區(qū)被連接上泛素分子（由ATG7催化，UBC13協(xié)助）。這個(gè)ATG12-ATG5-泛素三元體作為“報(bào)告分子”，被ATG16L1（形成ATG16L1復(fù)合物）識(shí)別并結(jié)合，招募更多的自噬相關(guān)蛋白到自噬前體膜上，促進(jìn)膜的閉合。*LC3（微管相關(guān)蛋白1A/M1B輕鏈3）：LC3是自噬過(guò)程中最關(guān)鍵的膜蛋白之一。它以兩種形式存在：前體LC3-I（定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）和成熟形式LC3-II（定位于自噬膜內(nèi)外側(cè)）。在自噬前體形成和擴(kuò)張過(guò)程中，LC3-I通過(guò)ATG4從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜轉(zhuǎn)移出來(lái)，并在ATG7和E1-E2酶系統(tǒng)的幫助下被泛素化，然后插入自噬前體膜的雙層中，LC3-II主要暴露在自噬體膜的外側(cè)。LC3的分布和轉(zhuǎn)化是自噬體形成和成熟的標(biāo)志性事件，也是重要的調(diào)控點(diǎn)。*自噬銜接蛋白：如p62/SQSTM1、OPTN（OPTN）、NDP52（NBR1）等，它們一方面含有泛素結(jié)合域（UBD）可以識(shí)別泛素化底物或自噬體膜上的LC3，另一方面含有保守的PR域（Peggeddomain），可以與自噬前體膜上的PtdIns3P結(jié)合。它們?cè)谶B接泛素化底物與自噬前體膜中起著關(guān)鍵作用。自噬前體在延伸和擴(kuò)大后，最終會(huì)通過(guò)膜融合過(guò)程封閉形成一個(gè)雙膜結(jié)構(gòu)的自噬體。自噬體隨后移動(dòng)到溶酶體附近，與溶酶體融合形成自噬溶酶體，內(nèi)部的物質(zhì)被溶酶體酶降解。解析思路：要求系統(tǒng)描述自噬體的形成過(guò)程，并詳細(xì)列出在此過(guò)程中起關(guān)鍵作用的ATG蛋白（ULK1復(fù)合物、PI3K、ATG12-ATG5連接酶、LC3、銜接蛋白），并準(zhǔn)確闡述每個(gè)蛋白的功能及其在自噬體形成中的作用環(huán)節(jié)。2.比較分析經(jīng)典自噬通路與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬（ER-phagy）在調(diào)控機(jī)制和分子伴侶使用上的主要異同點(diǎn)。答案：經(jīng)典自噬通路（Macroautophagy）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬（ER-phagy）都是自噬的一種形式，用于清除細(xì)胞內(nèi)的特定組分，但它們?cè)诘孜锓N類(lèi)、調(diào)控機(jī)制和使用的分子伴侶上存在顯著差異。相同點(diǎn)：*都涉及自噬體的形成，過(guò)程包括自噬前體的延伸、封閉和成熟。*都需要核心自噬相關(guān)基因（ATG）的參與，盡管具體的ATG蛋白側(cè)重有所不同。*都涉及自噬體與溶酶體的融合。*LC3蛋白在兩者中都扮演著關(guān)鍵角色，作為自噬膜的標(biāo)記物和調(diào)控因子。不同點(diǎn)：*底物與場(chǎng)所：經(jīng)典自噬通路處理的是細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)、蛋白聚集體、整個(gè)細(xì)胞器（如線粒體、過(guò)氧化物酶體）以及整個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。ER-phagy則專(zhuān)門(mén)選擇性地降解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜或腔內(nèi)的組分，如受損或冗余的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜片段、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白聚集體。*調(diào)控機(jī)制側(cè)重點(diǎn)：經(jīng)典自噬的啟動(dòng)受到mTOR、AMPK、鈣離子等多種信號(hào)通路的精細(xì)調(diào)控，ULK1復(fù)合物是關(guān)鍵的起始節(jié)點(diǎn)。ER-phagy的調(diào)控機(jī)制更為多樣，除了受到整體細(xì)胞應(yīng)激的影響，還與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自身的穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制密切相關(guān)。例如，BAG6（Bcl-2-associatedathanogene6）是ER-phagy的關(guān)鍵調(diào)控因子，它通過(guò)與需要被降解的底物（如XBP1s）結(jié)合，并招募ATG16L1和LC3，啟動(dòng)自噬體形成，但其本身不依賴(lài)于經(jīng)典的泛素-ATG5途徑來(lái)招募LC3。*分子伴侶的使用：經(jīng)典自噬通路通常依賴(lài)于泛素化機(jī)制來(lái)標(biāo)記底物。泛素鏈通過(guò)ATG5-ATG12連接酶和泛素-E1-E2連接酶系統(tǒng)（特別是UBC13）形成，并招募到自噬前體膜上，由接頭蛋白（如p62、OPTN、NDP52）識(shí)別泛素鏈并將其連接到自噬體膜上。而ER-phagy對(duì)泛素化的依賴(lài)程度因底物和通路亞型而異。對(duì)于某些底物（如XBP1s），BAG6作為銜接蛋白參與，不依賴(lài)泛素鏈。對(duì)于另一些底物，可能也使用泛素化作為招募信號(hào)，但使用的接頭蛋白和泛素化模式與經(jīng)典自噬不同。此外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特有的分子伴侶（如Derlin-1、reticulon/scandomainproteins）也可能參與ER-phagy底物的識(shí)別和運(yùn)輸過(guò)程。總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)典自噬和ER-phagy在共享自噬體形成基本機(jī)制的同時(shí)，在底物特異性、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子識(shí)別策略上展現(xiàn)出明顯的差異，體現(xiàn)了自噬系統(tǒng)對(duì)不同細(xì)胞組分的精細(xì)化清除策略。解析思路：要求能夠清晰區(qū)分兩種自噬類(lèi)型的主要區(qū)別（底物、場(chǎng)所、核心調(diào)控因子、泛素依賴(lài)性），并能比較它們?cè)诜肿訖C(jī)制（特別是銜接蛋白和泛素化使用）上的異同。3.結(jié)合具體實(shí)例，論述細(xì)胞器自噬失調(diào)與人類(lèi)疾?。ㄈ缟窠?jīng)退行性疾病、癌癥）發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，并簡(jiǎn)述利用自噬機(jī)制進(jìn)行疾病治療的可能性與挑戰(zhàn)。答案：細(xì)胞器自噬作為維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要機(jī)制，其失調(diào)（包括自噬不足或自噬過(guò)度）與多種人類(lèi)疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。與神經(jīng)退行性疾病的關(guān)系：許多神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柎暮Ｄ?、帕金森病、亨廷頓?。┑奶卣魇巧窠?jīng)元內(nèi)出現(xiàn)異常蛋白聚集物（如淀粉樣蛋白β斑塊、路易小體、亨廷頓蛋白聚集體）。自噬在清除這些蛋白聚集體中起著關(guān)鍵作用。自噬功能障礙導(dǎo)致異常蛋白清除受阻，聚集物在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)積累，引發(fā)神經(jīng)毒性，導(dǎo)致神經(jīng)元功能損傷和死亡。例如，在阿爾茨海默病中，自噬體無(wú)法有效清除淀粉樣蛋白前體蛋白（APP）的加工產(chǎn)物Aβ；在帕金森病中，線粒體自噬（Mitophagy）缺陷導(dǎo)致受損線粒體清除減少，產(chǎn)生過(guò)量ROS和炎癥，加劇神經(jīng)元損傷。因此，增強(qiáng)自噬清除能力被認(rèn)為是治療這些疾病的一種策略。與癌癥的關(guān)系：自噬在癌癥中的作用具有兩面性，既可能抑制腫瘤生長(zhǎng)（通過(guò)清除惡性變性的細(xì)胞器、維持營(yíng)養(yǎng)饑餓下的生存），也可能促進(jìn)腫