2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——細(xì)胞內(nèi)G蛋白偶聯(lián)受體的調(diào)控機(jī)制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）跨膜結(jié)構(gòu)域的數(shù)量通常為：A.5個B.6個C.7個D.8個2.當(dāng)GPCR與激動劑結(jié)合后，通常首先發(fā)生的變化是：A.受體被迅速磷酸化B.受體從胞外暴露到胞內(nèi)環(huán)C.受體構(gòu)象發(fā)生變化，暴露胞質(zhì)域的結(jié)合位點(diǎn)D.受體直接激活腺苷酸環(huán)化酶3.G蛋白α亞基從GTP結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镚DP結(jié)合態(tài)的關(guān)鍵驅(qū)動因素是：A.配體持續(xù)結(jié)合受體B.GTPase加速蛋白（GAP）的作用C.效應(yīng)器持續(xù)輸出信號D.Arrestin與受體的結(jié)合4.下列哪種分子通常不作為經(jīng)典的GPCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的第二信使？A.cAMPB.IP?C.DAGD.cGMP5.能夠特異性地促進(jìn)G蛋白α亞基GTP水解的蛋白質(zhì)是：A.G蛋白結(jié)合蛋白（GBP）B.G蛋白激活蛋白（GAP）C.G蛋白結(jié)合抑制蛋白（GIS）D.鳥苷酸交換因子（GEF）6.在GPCR信號終止過程中，與受體結(jié)合并阻止其與G蛋白進(jìn)一步結(jié)合的蛋白質(zhì)是：A.GRKsB.arrestinC.PDE（磷酸二酯酶）D.PLC（磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C）7.G蛋白偶聯(lián)受體激酶（GRKs）主要的功能是：A.促進(jìn)G蛋白的GTP水解B.磷酸化活化的GPCRC.促進(jìn)第二信使的降解D.促進(jìn)受體從細(xì)胞表面內(nèi)吞8.下列關(guān)于GPCR信號異質(zhì)性的描述，錯誤的是：A.同一GPCR可以激活不同的G蛋白B.不同的GPCR可以激活相同的G蛋白C.G蛋白可以激活不同的效應(yīng)器D.信號異質(zhì)性主要是由受體后效應(yīng)器決定的9.能夠促進(jìn)G蛋白α亞基與GDP解離，使其結(jié)合GTP的蛋白質(zhì)是：A.GAPB.GEFC.GISD.PDE10.GPCR的內(nèi)吞作用在信號終止中扮演的角色包括：A.將受體從細(xì)胞表面移除，徹底終止信號B.將受體轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行修飾C.將受體與arrestin隔離，阻止信號繼續(xù)D.將受體與下游效應(yīng)器隔離，阻止信號繼續(xù)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.G蛋白由α、β、γ三個亞基組成，其中α亞基負(fù)責(zé)與________和________結(jié)合，并具有GTP酶活性。2.GPCR的胞外環(huán)中，通常含有多個________位點(diǎn)，這些位點(diǎn)可以被蛋白酪氨酸激酶（PTKs）或絲氨酸/蘇氨酸激酶（STKs）進(jìn)行________，從而調(diào)節(jié)受體活性或介導(dǎo)信號終止。3.Arrestin通過與活化的GPCR結(jié)合，一方面可以阻斷其與G蛋白的結(jié)合，另一方面可以介導(dǎo)受體的________或向________的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而終止細(xì)胞外信號。4.腺苷酸環(huán)化酶（AC）是常見的GPCR下游效應(yīng)器，它催化ATP生成________，后者作為重要的細(xì)胞內(nèi)第二信使，激活________。5.磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C（PLC）是另一種重要的GPCR下游效應(yīng)器，它催化膜上的________生成IP?和DAG，IP?能夠釋放________，DAG能夠激活________。三、名詞解釋（每小題4分，共16分。請給出下列名詞的準(zhǔn)確定義。）1.變構(gòu)調(diào)節(jié)（AllosteryRegulation）2.G蛋白循環(huán)（GProteinCycle）3.第二信使（SecondMessenger）4.信號異質(zhì)性（SignalDiversity）四、簡答題（每小題6分，共18分。請簡要回答下列問題。）1.簡述GPCR從靜息態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顟B(tài)過程中涉及的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)變化。2.簡述GPCR信號通過G蛋白-效應(yīng)器途徑激活下游蛋白激酶A（PKA）的主要步驟。3.簡述Arrestin介導(dǎo)的GPCR信號終止過程，包括至少兩種不同的終止方式。五、論述題（每小題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題。）1.為什么說GPCR的信號調(diào)控是復(fù)雜且多樣的？請從受體本身、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、下游效應(yīng)器以及與其他信號通路的相互作用等多個方面進(jìn)行論述。2.GPCR的功能失調(diào)（如過度激活、脫敏、內(nèi)吞障礙）與某些疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。請選擇一種具體的GPCR（如β?-腎上腺素能受體或μ-阿片受體）為例，說明其功能失調(diào)如何影響細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并可能導(dǎo)致疾病。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.D5.B6.B7.B8.D9.B10.A二、填空題1.G蛋白α亞基；效應(yīng)器2.磷酸化；磷酸化3.內(nèi)吞；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)4.cAMP；蛋白激酶A（PKA）5.磷脂酰肌醇二磷酸（PIP?）；Ca2?；蛋白激酶C（PKC）三、名詞解釋1.變構(gòu)調(diào)節(jié)：指分子（通常是配體）與結(jié)合位點(diǎn)（通常不是活性位點(diǎn)）結(jié)合后，引起分子構(gòu)象變化，進(jìn)而影響其他位點(diǎn)（如活性位點(diǎn)）的功能的現(xiàn)象。2.G蛋白循環(huán)：指G蛋白α亞基在GTPase活性作用下，cyclically從結(jié)合GDP的靜息態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合GTP的活化態(tài)，再水解GTP變?yōu)榻Y(jié)合GDP的失活態(tài)，并釋放GDP的過程。3.第二信使：指由細(xì)胞外的第一信使（如激素、神經(jīng)遞質(zhì)）激活細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑后產(chǎn)生的，能夠放大信號并傳遞至細(xì)胞內(nèi)更深層區(qū)域的信號分子（如cAMP,Ca2?,IP?,DAG等）。4.信號異質(zhì)性：指由同一個GPCR或不同的GPCR產(chǎn)生的信號在強(qiáng)度、持續(xù)時間、下游效應(yīng)或細(xì)胞響應(yīng)上存在差異的現(xiàn)象。四、簡答題1.解析思路：GPCR的激活涉及跨膜螺旋的相對旋轉(zhuǎn)和移動，導(dǎo)致胞質(zhì)環(huán)和胞質(zhì)域的構(gòu)象變化。具體表現(xiàn)為：N端對接收域的分離，胞質(zhì)環(huán)之間的相對位置改變，特別是C端對接收域的釋放，以及關(guān)鍵磷酸化位點(diǎn)（如C端絲氨酸/蘇氨酸殘基）的暴露或去磷酸化，從而使得受體能夠有效地與G蛋白α亞基結(jié)合。2.解析思路：該過程通常以β?-腎上腺素能受體為例。β?-腎上腺素能受體（GPCR）與腎上腺素（激動劑）結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象變化?；罨氖荏w與Gs蛋白α亞基-GDP復(fù)合物結(jié)合，促進(jìn)Gsα-GDP交換為Gsα-GTP?；罨腉sα-GTP隨后激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），AC被激活后催化ATP生成環(huán)磷酸腺苷（cAMP）。cAMP作為第二信使，結(jié)合并激活蛋白激酶A（PKA）的催化亞基，導(dǎo)致下游底物（如磷酸化糖原合成酶）的磷酸化，從而產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)（如糖原分解）。3.解析思路：Arrestin介導(dǎo)的信號終止主要包括：①受體內(nèi)吞（Endocytosis）：活化的GPCR與arrestin結(jié)合后，arrestin招募接頭蛋白（如clathrin），介導(dǎo)受體通過內(nèi)吞作用被包裹進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，形成囊泡，從而將受體從細(xì)胞表面移除，終止信號。②受體再循環(huán)（Recycling）或轉(zhuǎn)位（Translocation）：在某些情況下，arrestin可能不促進(jìn)內(nèi)吞，而是介導(dǎo)受體從質(zhì)膜移動到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或其他細(xì)胞區(qū)室，使受體重新暴露于質(zhì)膜表面，允許信號重新激活（再循環(huán)）；或者arrestin將受體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)控基因表達(dá)，影響長期響應(yīng)（轉(zhuǎn)位）。③阻斷G蛋白結(jié)合：無論內(nèi)吞還是再循環(huán)/轉(zhuǎn)位，arrestin與受體結(jié)合都能物理性地阻止G蛋白α亞基與受體結(jié)合，從而終止G蛋白偶聯(lián)途徑的信號傳遞。五、論述題1.解析思路：GPCR信號調(diào)控的復(fù)雜性體現(xiàn)在多個層面：①受體水平：存在多種GPCR亞型，每種亞型可與多種配體結(jié)合（激動劑/拮抗劑），且存在配體誘導(dǎo)的變構(gòu)調(diào)節(jié)和偶聯(lián)狀態(tài)切換。②信號轉(zhuǎn)導(dǎo)水平：同一GPCR可偶聯(lián)多種類型的G蛋白（Gs,Gi,Gq等），激活不同的下游效應(yīng)器（AC,PLC,K?通道等），產(chǎn)生不同的第二信使（cAMP,Ca2?,IP?,DAG等）。③效應(yīng)器水平：下游效應(yīng)器本身可能具有多種構(gòu)象狀態(tài)和活性調(diào)控位點(diǎn)，且可被多種上游和下游信號調(diào)節(jié)。④交叉調(diào)控水平：不同信號通路之間存在復(fù)雜的串?dāng)_和整合，例如，一個信號通路的產(chǎn)物可能調(diào)節(jié)另一個信號通路的受體或效應(yīng)器活性。⑤時空水平：受體在細(xì)胞表面的分布、不同細(xì)胞區(qū)域的信號通路組成差異，以及信號分子和效應(yīng)器的靶向運(yùn)輸，都決定了信號在時間和空間上的特異性。這些因素相互作用，使得GPCR信號輸出呈現(xiàn)出高度復(fù)雜和多樣化的特點(diǎn)。2.解析思路：以μ-阿片受體為例。μ-阿片受體激活后，通常與Gi蛋白偶聯(lián)，抑制腺苷酸環(huán)化酶（AC），導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)cAMP水平降低。同時，它也可能偶聯(lián)Gq蛋白，激活PLC，增加Ca2?濃度。其功能失調(diào)的表現(xiàn)：①過度激活：長期或過量的阿片類物質(zhì)（如嗎啡）持續(xù)激活μ-阿片受體，導(dǎo)致AC持續(xù)抑制和/或Ca2?持續(xù)升高。這可能導(dǎo)致神經(jīng)元超極化，抑制神經(jīng)遞質(zhì)釋放（如內(nèi)源性阿片肽的負(fù)反饋調(diào)節(jié)），長期使用可引起耐受和成癮。②脫敏（Desensitization）：受體持續(xù)暴露于激動劑后，其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力下降。這可以通過受體磷酸化增強(qiáng)、內(nèi)吞增加或受體向下調(diào)（downregulation