2025年大學《化學生物學》專業(yè)題庫——細胞生物學中細胞凋亡途徑研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.細胞凋亡2.Bcl-2家族蛋白3.Caspase4.凋亡受體5.內(nèi)源性凋亡途徑二、填空題（每空1分，共20分）1.細胞凋亡是一個由基因__________的、程序性的細胞死亡過程，在多細胞生物的生長、發(fā)育和維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用。2.Bcl-2家族蛋白主要定位于線粒體外膜，根據(jù)其功能可分為促凋亡成員（如__________、Bak）和抗凋亡成員（如Bcl-2、__________）等。3.內(nèi)源性凋亡途徑通常由細胞內(nèi)部的應(yīng)激信號觸發(fā)，涉及線粒體釋放凋亡誘導因子（如__________、Smac/DIABLO），進而激活__________酶，最終導致細胞凋亡。4.外源性凋亡途徑由細胞表面的死亡受體（如Fas/CD95、__________）與其配體結(jié)合所引發(fā)，通過接頭蛋白FADD招募并激活__________酶，啟動凋亡程序。5.Caspase家族是細胞凋亡過程中的核心執(zhí)行者，其中Caspase-8和Caspase-9屬于__________酶，主要負責激活效應(yīng)級Caspase（如Caspase-3、__________）。6.Bcl-2家族蛋白中，Bcl-xL通過其BH3域與Bax的BH1域結(jié)合，抑制__________的寡聚化，從而阻止線粒體凋亡誘導通路的啟動。7.IAPs（凋亡抑制蛋白）是Caspase的天然抑制劑，通過其RING域與Caspase的__________結(jié)構(gòu)域結(jié)合來阻止其活性。8.靶向細胞凋亡途徑是當前癌癥化療和放療的重要策略之一，例如，小分子藥物__________可以抑制Bcl-2的功能，誘導癌細胞凋亡。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述內(nèi)源性凋亡途徑和外源性凋亡途徑的主要區(qū)別。2.簡述Caspase在細胞凋亡執(zhí)行過程中的作用。3.簡述Bcl-2家族蛋白如何調(diào)控線粒體凋亡誘導通路。4.簡述細胞凋亡在機體發(fā)育和免疫應(yīng)答中可能發(fā)揮的作用。四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細描述內(nèi)源性凋亡途徑的分子機制，包括關(guān)鍵蛋白及其相互作用。2.綜述細胞凋亡異常（過多或過少）與人類疾?。ㄈ绨┌Y、神經(jīng)退行性疾?。┑年P(guān)系。3.討論利用細胞凋亡機制進行疾病治療的潛力和面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.細胞凋亡：是一個由基因調(diào)控的、程序性的細胞死亡過程，涉及一系列酶解反應(yīng)和細胞結(jié)構(gòu)變化，最終導致細胞在形態(tài)和功能上被清除，而通常不引起炎癥反應(yīng)。**解析思路：*定義需包含基因調(diào)控、程序性、特征性變化（酶解、結(jié)構(gòu)變化）、清除方式（不引起炎癥）等核心要素。2.Bcl-2家族蛋白：一類位于線粒體外膜和內(nèi)膜的重要調(diào)控蛋白，根據(jù)其結(jié)構(gòu)域和功能可分為促凋亡成員（如Bax、Bak）和抗凋亡成員（如Bcl-2、Bcl-xL），它們通過相互作用共同調(diào)控線粒體凋亡誘導通路。**解析思路：*強調(diào)其定位、分類（促凋亡/抗凋亡）、成員舉例、核心功能（調(diào)控線粒體凋亡通路）。3.Caspase：天冬氨酰蛋白酶（Aspartate-specificprotease）家族的簡稱，是一類參與細胞凋亡執(zhí)行的關(guān)鍵蛋白酶，多數(shù)以非活性的前體形式存在，通過級聯(lián)激活發(fā)揮剪切底物的功能。**解析思路：*點明其本質(zhì)（蛋白酶家族）、核心功能（執(zhí)行凋亡）、存在形式（前體）。4.凋亡受體：一類位于細胞表面的跨膜蛋白受體，其胞外域識別并結(jié)合細胞外的凋亡配體，通過招募接頭蛋白激活內(nèi)源性Caspase，啟動外源性凋亡途徑。**解析思路：*強調(diào)其定位（細胞表面）、功能（識別配體、激活內(nèi)源性Caspase）。5.內(nèi)源性凋亡途徑：也稱線粒體凋亡途徑，是由細胞內(nèi)部應(yīng)激（如缺氧、氧化應(yīng)激）引發(fā)的凋亡途徑，核心事件是線粒體釋放凋亡誘導因子（如Smac/DIABLO、cytochromec），導致凋亡蛋白酶激活因子（Apaf-1）寡聚化并激活Caspase-9，進而激活效應(yīng)級Caspase。**解析思路：*點明觸發(fā)因素（內(nèi)部應(yīng)激）、核心事件（線粒體釋放因子）、關(guān)鍵分子（Apaf-1,Caspase-9）和最終結(jié)果（激活效應(yīng)級Caspase）。二、填空題1.調(diào)控2.Bax,Bcl-xL3.cytochromec,Apaf-1(或凋亡蛋白酶激活因子)4.TNFR1(或細胞凋亡抗原-1)5.激活(或Initiator)6.Bax(或Bcl-xL)7.結(jié)合(或P20)8.ABT-737(或ABT-263)三、簡答題1.內(nèi)源性凋亡途徑由細胞內(nèi)部應(yīng)激觸發(fā)，核心是線粒體釋放凋亡誘導因子（如cytochromec），激活Apaf-1和Caspase-9，進而激活效應(yīng)級Caspase；外源性凋亡途徑由細胞表面凋亡受體（如Fas）與其配體結(jié)合觸發(fā)，通過接頭蛋白FADD招募并激活Caspase-8，Caspase-8可直接激活某些效應(yīng)級Caspase，也可通過級聯(lián)激活Caspase-3。兩者主要區(qū)別在于起始信號的不同（內(nèi)源/外源）以及初始Caspase激活者的不同（Caspase-9/Caspase-8）。**解析思路：*分別闡述兩條途徑的觸發(fā)因素、核心激活分子和初始Caspase，然后點明并比較兩者的主要區(qū)別。2.Caspase在細胞凋亡中扮演核心執(zhí)行者的角色。效應(yīng)級Caspase（如Caspase-3,-6,-7）被激活后，通過剪切細胞內(nèi)的多種底物（如核酶PARP、細胞骨架蛋白、粘附分子等），導致細胞凋亡相關(guān)的生化改變和形態(tài)學特征的出現(xiàn)。同時，Caspase-8和Caspase-9等激活級Caspase也參與調(diào)控凋亡過程。**解析思路：*首定其角色（核心執(zhí)行者），然后闡述效應(yīng)級Caspase的作用（剪切底物、導致變化），可一并列出典型底物類型，并提及激活級Caspase的作用。3.Bcl-2家族蛋白通過其BH3域與其他家族成員的BH1、BH2、BH3域相互作用，形成一個復雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)?？沟蛲龀蓡T（如Bcl-2,Bcl-xL）通常通過與Bax/Bak的BH3域結(jié)合，阻止Bax/Bak的寡聚化和線粒體膜孔的開放。促凋亡成員（如Bax,Bak）則可以拮抗抗凋亡成員的作用，或者直接促進線粒體膜孔開放，導致凋亡誘導因子（如cytochromec）釋放，從而啟動內(nèi)源性凋亡途徑。**解析思路：*強調(diào)BH3域相互作用機制，區(qū)分抗凋亡和促凋亡成員的作用方式，即抗凋亡成員“占用”Bax/Bak，促凋亡成員“釋放”信號。4.細胞凋亡在發(fā)育過程中起著去除多余細胞、sculpt器官形態(tài)的作用，例如，手肢形成過程中的細胞凋亡。在免疫應(yīng)答中，細胞凋亡是清除被感染的細胞（如病毒感染的細胞、腫瘤細胞）和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)強度（如凋亡清除活化的T細胞）的重要機制，有助于維持免疫自穩(wěn)。**解析思路：*分別闡述在發(fā)育和免疫兩個場景下的具體作用和實例，強調(diào)其“清除”、“調(diào)節(jié)”、“維持穩(wěn)態(tài)”等功能。四、論述題1.內(nèi)源性凋亡途徑的分子機制涉及一系列精密的調(diào)控步驟。當細胞受到內(nèi)部應(yīng)激時，Bcl-2家族抗凋亡成員（如Bcl-2,Bcl-xL）與促凋亡成員（如Bax,Bak）的平衡被打破。促凋亡成員（如Bax/Bak）寡聚化，在線粒體外膜上形成孔道，導致線粒體膜電位下降。膜電位變化使得嵌在線粒體內(nèi)膜上的凋亡誘導因子（Apaf-1）和Smac/DIABLO從線粒體基質(zhì)釋放到細胞質(zhì)中。釋放的Apaf-1在dATP/ATP存在下，通過其N端CARD域自我寡聚化，形成一個類似原核生物核糖體的結(jié)構(gòu)，稱為凋亡小體（apoptosome）。凋亡小體招募并激活胞質(zhì)中的Caspase-9（通過Caspase-9的N端Prodomain被凋亡小體切割）?；罨腃aspase-9隨后通過其大亞基的酶切位點（結(jié)合P20結(jié)構(gòu)域）切割效應(yīng)級Caspase（主要是Caspase-3）的前體。Caspase-3被完全激活后，作為主要的效應(yīng)級Caspase，大量剪切細胞內(nèi)的多種底物，包括核酶PARP、ICAD（釋放Pro-caspase-9）、多種細胞結(jié)構(gòu)蛋白、粘附分子等，最終導致細胞凋亡的形態(tài)學和生化特征。**解析思路：*按時間順序和邏輯關(guān)系，詳細描述從應(yīng)激觸發(fā)到細胞凋亡執(zhí)行的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：Bcl-2家族調(diào)控、線粒體變化、凋亡小體形成與Caspase-9激活、Caspase-3激活與底物剪切。需涵蓋核心分子（Bax,Bak,Apaf-1,Smac,Caspase-9,Caspase-3）及其相互作用。2.細胞凋亡異常與多種人類疾病密切相關(guān)。細胞凋亡不足會導致細胞惡性增殖失控，是癌癥發(fā)生發(fā)展的核心機制之一。許多腫瘤細胞通過上調(diào)抗凋亡蛋白（如Bcl-2,Bcl-xL）、下調(diào)促凋亡蛋白（如Bax）、失活凋亡受體或抑制Caspase活性來逃避凋亡。另一方面，細胞凋亡過度則會導致組織損傷和功能缺陷。在神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柎暮Ｄ　⑴两鹕。┲校窠?jīng)元過度凋亡是疾病病理特征的重要環(huán)節(jié)，可能由氧化應(yīng)激、蛋白聚集等觸發(fā)。在缺血再灌注損傷（如中風、心肌梗死）中，組織器官在缺血和再灌注過程中經(jīng)歷大量細胞凋亡，導致嚴重損傷。此外，免疫缺陷病也可能與細胞凋亡調(diào)控異常有關(guān)，如免疫細胞發(fā)育或活化過程中的凋亡失控。**解析思路：*分別闡述細胞凋亡過多和過少兩種情況下的疾病關(guān)聯(lián)。對于癌癥，說明其是“失控”（凋亡不足）；對于神經(jīng)退行性疾病、缺血再灌注損傷等，說明其是“損傷”（凋亡過度）。需給出具體疾病名稱作為實例，并簡要提及可能的觸發(fā)因素或機制。3.利用細胞凋亡機制進行疾病治療具有巨大潛力，特別是癌癥治療。靶向抑制癌細胞中過度活躍的抗凋亡通路（如Bcl-2）是當前熱門策略，例如，Bcl-2抑制劑（如ABT-737,Venetoclax）已被用于治療某些類型的白血病和淋巴瘤。通過恢復癌細胞對凋亡信號的敏感性，可以誘導其死亡。此外，增強內(nèi)源性或外源性凋亡通路也是治療策略，例如，使用藥物誘導產(chǎn)生凋亡信號（如某些化療藥物、靶向死亡受體的抗體）。然而，利用細胞凋亡機制治療也面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，腫瘤細胞常具有復雜的凋亡抵抗機制，可能對