2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的分子機(jī)制考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.配體2.第二信使3.G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）4.受體酪氨酸激酶（RTK）5.信號(hào)級(jí)聯(lián)放大二、填空題（每空1分，共20分）1.細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的基本過(guò)程通常包括信號(hào)分子的______、受體的______、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活、______的傳遞以及最終的細(xì)胞應(yīng)答。2.G蛋白偶聯(lián)受體激活后，可以激活兩種主要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：______途徑和______途徑。3.cAMP-PKA信號(hào)通路中，關(guān)鍵酶是______，它被激活后可以磷酸化多種底物，從而影響______和______等過(guò)程。4.Ca2?作為重要的第二信使，其濃度變化主要通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的______和______來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.MAP激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)（MAPKpathway）通常涉及三個(gè)主要激酶：______、______和______。6.磷脂酰肌醇信號(hào)通路中，關(guān)鍵酶是______，它催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）水解產(chǎn)生第二信使______和______。7.信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，______和______機(jī)制對(duì)于維持信號(hào)平衡和精確調(diào)控細(xì)胞反應(yīng)至關(guān)重要。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本機(jī)制。2.比較受體酪氨酸激酶（RTK）和鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）受體在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式上的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述cAMP-PKA信號(hào)通路的關(guān)鍵步驟，包括關(guān)鍵分子及其作用。4.簡(jiǎn)述Ca2?作為第二信使的特點(diǎn)及其信號(hào)傳導(dǎo)的重要性。四、論述題（每題10分，共20分）1.詳細(xì)描述MAP激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)（MAPKpathway）的典型信號(hào)傳遞過(guò)程，并說(shuō)明其可能介導(dǎo)的細(xì)胞應(yīng)答。2.闡述細(xì)胞內(nèi)信號(hào)整合的意義，并舉例說(shuō)明至少兩種不同的信號(hào)通路如何發(fā)生交叉對(duì)話。試卷答案一、名詞解釋1.配體：能夠與特定受體結(jié)合并引發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子，通常是信號(hào)分子。*解析思路：考察對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)起始分子的基本定義理解。配體是外部的或細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)觸發(fā)者。2.第二信使：由第一信使（配體）激活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)分子，將信號(hào)傳遞至下游效應(yīng)分子。*解析思路：考察對(duì)第二信使概念的理解，它是在受體激活后產(chǎn)生的內(nèi)部信號(hào)分子，如cAMP、Ca2?等。3.G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）：一類位于細(xì)胞膜上，通過(guò)偶聯(lián)G蛋白來(lái)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)至細(xì)胞內(nèi)的跨膜受體。*解析思路：考察對(duì)GPCR結(jié)構(gòu)和功能的基本定義，強(qiáng)調(diào)其與G蛋白的偶聯(lián)特性。4.受體酪氨酸激酶（RTK）：一類位于細(xì)胞膜上的跨膜受體，其胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合配體，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域具有酪氨酸激酶活性。*解析思路：考察對(duì)RTK結(jié)構(gòu)和功能的核心特征的理解，即膜受體和酪氨酸激酶活性。5.信號(hào)級(jí)聯(lián)放大：指信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)通過(guò)一系列酶促反應(yīng)逐級(jí)傳遞，每個(gè)步驟都可能導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度的放大。*解析思路：考察對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)中放大效應(yīng)的基本機(jī)制的理解。二、填空題1.結(jié)合，識(shí)別/結(jié)合，第二信使*解析思路：考察信號(hào)傳導(dǎo)的基本步驟：信號(hào)分子先與受體結(jié)合，受體被識(shí)別并激活，激活下游產(chǎn)生第二信使，最終引發(fā)細(xì)胞反應(yīng)。2.腺苷酸環(huán)化酶（AC）/cAMP，磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C（PLC）/IP3/DAG*解析思路：考察GPCR激活后主要的兩種經(jīng)典信號(hào)通路：一是激活A(yù)C產(chǎn)生cAMP，二是激活PLC產(chǎn)生IP3和DAG。3.蛋白激酶A（PKA），蛋白轉(zhuǎn)錄，蛋白翻譯/功能調(diào)控*解析思路：考察cAMP-PKA通路的關(guān)鍵分子PKA及其下游效應(yīng)，即影響基因轉(zhuǎn)錄和翻譯等過(guò)程。4.自由鈣庫(kù)釋放，細(xì)胞外鈣泵/交換體攝取*解析思路：考察細(xì)胞內(nèi)Ca2?濃度調(diào)節(jié)的主要機(jī)制，即通過(guò)內(nèi)鈣釋放和外鈣攝取來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)控。5.MAP激酶激酶激酶（MAPKKK）/MEK1/3，MAP激酶激酶（MAPKK）/ERK1/2，MAP激酶（MAPK）/JNK/p38*解析思路：考察經(jīng)典的MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)中的三個(gè)核心激酶模塊的名稱。6.磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K），肌醇3,4,5-三磷酸（IP3），二?；视停―AG）*解析思路：考察PI3K信號(hào)通路的關(guān)鍵酶及其產(chǎn)生的主要第二信使IP3和DAG。7.正反饋，負(fù)反饋*解析思路：考察維持信號(hào)傳導(dǎo)平衡的重要調(diào)控機(jī)制，通過(guò)正反饋增強(qiáng)信號(hào)或負(fù)反饋終止信號(hào)。三、簡(jiǎn)答題1.G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）通常為單跨膜蛋白，其N端位于胞外，C端位于胞內(nèi)，跨膜區(qū)形成七次跨膜螺旋。胞外結(jié)構(gòu)域識(shí)別并結(jié)合特定的信號(hào)分子（配體）。結(jié)合配體后，GPCR發(fā)生構(gòu)象變化，激活與之偶聯(lián)的G蛋白。G蛋白由α、β、γ三個(gè)亞基組成，在靜息狀態(tài)下，α亞基結(jié)合GDP，與βγ亞基結(jié)合。激活時(shí)，GPCR催化GDP與G蛋白α亞基上的GDP交換為GTP，導(dǎo)致G蛋白解離成α-GTP-βγ復(fù)合物。α-GTP-βγ復(fù)合物作為信號(hào)分子，分別或協(xié)同激活下游效應(yīng)分子，如腺苷酸環(huán)化酶（AC）、磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C（PLC）等。G蛋白α亞基上的GTP水解酶（GTPase）活性將GTP水解為GDP，導(dǎo)致α亞基失活，重新與βγ亞基結(jié)合，G蛋白回到靜息狀態(tài)，信號(hào)傳導(dǎo)終止。*解析思路：要求闡述GPCR的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（七螺旋跨膜）和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的完整過(guò)程（配體結(jié)合→構(gòu)象變化→G蛋白激活（GDP→GTP）→下游效應(yīng)分子激活→GTP水解失活）。2.受體酪氨酸激酶（RTK）是跨膜蛋白，胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合配體（多為生長(zhǎng)因子），通過(guò)寡聚化（二聚化）激活其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的酪氨酸激酶活性，使其自身及下游底物發(fā)生酪氨酸磷酸化。信號(hào)通常沿著細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶形成“質(zhì)膜內(nèi)褶”進(jìn)行傳遞。PLCγ等酶被招募并磷酸化，進(jìn)而激活PLC產(chǎn)生IP3和DAG。PLCγ本身也可能被磷酸化后激活其激酶域，磷酸化下游底物。RTK信號(hào)通路通常涉及蛋白磷酸化級(jí)聯(lián)，如招募Grb2-SOS復(fù)合物激活Ras，進(jìn)而激活MAPK級(jí)聯(lián)。信號(hào)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間可通過(guò)受體磷酸化、內(nèi)吞作用等調(diào)節(jié)。鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）受體是位于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)（如線粒體）的受體，其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶活性。當(dāng)配體（如NO）結(jié)合時(shí)，GC被激活，催化GTP水解生成第二信使cGMP。cGMP再激活下游的蛋白激酶G（PKG）或其他效應(yīng)蛋白，引發(fā)細(xì)胞應(yīng)答。GC受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)主要依賴cGMP這一第二信使，信號(hào)通路相對(duì)直接。*解析思路：比較RTK和GC受體在配體結(jié)合部位、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式（磷酸化級(jí)聯(lián)vscGMP）、關(guān)鍵第二信使、下游效應(yīng)通路等方面的主要區(qū)別。3.cAMP-PKA信號(hào)通路是經(jīng)典的第二信使cAMP介導(dǎo)的信號(hào)通路。其關(guān)鍵步驟如下：首先，細(xì)胞外的信號(hào)分子（如腎上腺素、胰高血糖素）與細(xì)胞膜上的GPCR結(jié)合。GPCR激活其偶聯(lián)的G蛋白（Gs），Gs的α亞基結(jié)合GTP后，解離并激活腺苷酸環(huán)化酶（AC）。活化的AC催化ATP水解，生成第二信使環(huán)腺苷酸（cAMP）。cAMP分子擴(kuò)散到細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合并激活蛋白激酶A（PKA）的調(diào)節(jié)亞基。cAMP與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合導(dǎo)致調(diào)節(jié)亞基與催化亞基解離?；罨腜KA催化亞基具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性，能夠磷酸化細(xì)胞質(zhì)和核內(nèi)的多種底物蛋白。這些被磷酸化的底物蛋白功能發(fā)生改變，從而影響細(xì)胞的多種生物學(xué)過(guò)程，如糖原分解、脂肪分解、基因轉(zhuǎn)錄等。信號(hào)最終通過(guò)PKA亞基上GTPase相關(guān)蛋白（如Ri蛋白）或PKA自身的磷酸化/去磷酸化而終止。*解析思路：要求按順序描述cAMP-PKA通路的關(guān)鍵分子（GPCR,Gs,AC,cAMP,PKA）及其作用，以及信號(hào)傳遞和終止的主要環(huán)節(jié)。4.Ca2?作為第二信使具有以下特點(diǎn)：首先，細(xì)胞內(nèi)Ca2?濃度遠(yuǎn)低于細(xì)胞外，且變化范圍很?。ê聊柤?jí)），但信號(hào)變化幅度可以很大（幾個(gè)數(shù)量級(jí)）。其次，Ca2?在細(xì)胞內(nèi)分布不均勻，主要儲(chǔ)存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體等細(xì)胞器中，其濃度變化主要受這些細(xì)胞器鈣泵和鈣離子交換體的調(diào)控。Ca2?信號(hào)傳導(dǎo)的重要性體現(xiàn)在多個(gè)方面：Ca2?可以激活多種胞質(zhì)酶，如鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶（CaMK）、鈣依賴性蛋白磷酸酶（PP）等，影響蛋白質(zhì)的活性和功能。Ca2?可以改變離子通道的通透性，影響細(xì)胞膜電位。Ca2?可以與鈣結(jié)合蛋白結(jié)合，改變其構(gòu)象和活性。Ca2?還可以作為信號(hào)分子，進(jìn)入細(xì)胞核影響基因表達(dá)。由于Ca2?信號(hào)具有瞬時(shí)、局部、幅度大、作用廣泛等特點(diǎn)，它參與了細(xì)胞內(nèi)多種重要的生理過(guò)程，如肌肉收縮、神經(jīng)遞質(zhì)釋放、細(xì)胞分泌、細(xì)胞增殖和分化、細(xì)胞凋亡等。*解析思路：闡述Ca2?作為第二信使的獨(dú)特性質(zhì)（濃度范圍小、變化大、分布不均）及其在信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞功能調(diào)控中的多個(gè)重要作用方面。四、論述題1.MAP激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)（MAPKpathway）是廣泛存在于真核生物中的一種重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，能夠傳遞多種細(xì)胞外信號(hào)（如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、應(yīng)激）至細(xì)胞核，調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、遷移、存活和應(yīng)激反應(yīng)等。其典型的信號(hào)傳遞過(guò)程如下：首先，細(xì)胞外的信號(hào)分子（如生長(zhǎng)因子）與細(xì)胞膜上的受體酪氨酸激酶（RTK）或受體酪氨酸磷酸酶（RTP）結(jié)合，激活下游的Ras蛋白?；罨腞as蛋白（GTP結(jié)合態(tài)）與細(xì)胞質(zhì)中的SOS（SonofSevenless）蛋白結(jié)合，形成Ras-SOS復(fù)合物，促進(jìn)Ras的GTPase激活域（GAD）將GDP交換為GTP，從而使Ras持續(xù)激活?；罨腞as（GTP結(jié)合態(tài)）隨后招募并激活其下游的MAP激酶激酶激酶（MAPKKK，也稱Raf家族成員，如c-Raf）。Raf被激活后，也通過(guò)GTPase激活域（如通過(guò)MLCK或MEKK輔助）激活其下游的MAP激酶激酶（MAPKK，也稱MEK家族成員，如MEK1/2）?；罨腗EK進(jìn)一步磷酸化其下游的MAP激酶（MAPK，也稱ERK、JNK、p38家族成員）。最終，活化的MAPK（如ERK）進(jìn)入細(xì)胞核，作為轉(zhuǎn)錄因子直接磷酸化下游的轉(zhuǎn)錄因子（如Elk-1,c-Myc），或磷酸化其他信號(hào)分子（如轉(zhuǎn)錄輔因子），從而調(diào)控基因表達(dá)，改變蛋白質(zhì)功能或穩(wěn)定性，最終引發(fā)特定的細(xì)胞應(yīng)答。信號(hào)通路的負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制（如MEK1/2自身磷酸化、MKP1等磷酸酶的激活）可以終止信號(hào)傳導(dǎo)。*解析思路：要求詳細(xì)、準(zhǔn)確地描述MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)的典型結(jié)構(gòu)（MAPKKK-MAPKK-MAPK）、信號(hào)傳遞的關(guān)鍵步驟（受體激活Ras→Ras激活MAPKKK→MAPKKK激活MAPKK→MAPKK激活MAPK）、MAPK的入核及其主要功能（調(diào)控基因表達(dá)）、以及信號(hào)終止的簡(jiǎn)單機(jī)制。2.細(xì)胞內(nèi)信號(hào)整合是指細(xì)胞同時(shí)接收并響應(yīng)多種不同的細(xì)胞外信號(hào)，以及這些信號(hào)如何相互作用以產(chǎn)生特定的細(xì)胞總效應(yīng)的過(guò)程。信號(hào)整合對(duì)于細(xì)胞精確調(diào)控其復(fù)雜的生命活動(dòng)至關(guān)重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)生理過(guò)程都受到多種內(nèi)外因素的共同調(diào)控。信號(hào)整合的意義在于：它允許細(xì)胞根據(jù)不同的環(huán)境信號(hào)組合，做出更復(fù)雜、更精細(xì)的應(yīng)答；它可以避免單一信號(hào)通路失控導(dǎo)致的細(xì)胞功能紊亂；它有助于細(xì)胞在多種刺激下保持穩(wěn)態(tài)。信號(hào)整合可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)：不同信號(hào)通路共享下游效應(yīng)分子，當(dāng)一個(gè)信號(hào)通路被激活時(shí)，會(huì)影響另一個(gè)信號(hào)通路的下游目標(biāo)，從而產(chǎn)生協(xié)同或拮抗效應(yīng)。例如，生長(zhǎng)因子信號(hào)通路（通過(guò)RTK激活Ras-MAPK通路）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）信號(hào)通路（通過(guò)TGF-β受體激活Smad轉(zhuǎn)錄因子）可以整合，共同調(diào)控細(xì)胞增殖。TGF-β信號(hào)可以抑制Ras-MAPK通路下游的AP-1轉(zhuǎn)錄因子的活性。不同信號(hào)通路在空間上分離，信號(hào)分子和受體分布在細(xì)胞的不同區(qū)域，使得不同信號(hào)可以在特定區(qū)域獨(dú)立傳遞或相互作用。例如，在生長(zhǎng)錐處，不同的生長(zhǎng)因子信號(hào)可以在空間上接近，通過(guò)共享接頭蛋白