细胞生物学简答题整理
细胞生物学名词解释简答论述题

细胞生物学名词解释1.主动运输:一种需要消耗能量的物质跨膜运输过程。
被运输底物与跨膜载体蛋白结合,通过载体蛋白构象改变,从而将底物逆着电化学梯度转运到膜的另一侧。
根据主动运输过程所需能量来源的不同,可将主动运输归纳为:ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接提供能量(耦联转运蛋白)以及光能驱动。
2.被动运输:指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度到低浓度方向的跨膜运转。
运转的动力来自物质的浓度梯度,不需要细胞提供代谢能量。
3.钠钾泵(Na+-K+):又称Na+-K+ATPase,能水解ATP,使α亚基带上磷酸基团或去磷酸化,将Na+泵出细胞,而将K+泵入细胞的膜转运载体蛋白。
4.钙泵(Ca+):又称Ca+-ATPase,在肌细胞的肌质网膜上含量丰富的跨膜运转蛋白,属于P型泵,利用ATP水解释放的能量将钙离子从细胞质基质泵到肌质网内。
5.协同运转:两种溶质协同跨膜运输的过程。
两种溶质运输方向相同称为同向协同运输,相反则称为反向协同运输,是一种间接消耗ATP的主动运输过程。
6.溶酶体:溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中,是由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类、形态不一、执行不同生理功能的囊泡状细胞器,主要功能是进行细胞内的消化作用,在维持细胞正常代谢活动及防御方面起重要作用。
7.信号肽:引导蛋白质定向转移的线性序列,通常15-60个氨基酸残基,对所引导的蛋白质没有特异性要求。
8.信号转导:指外界信号(如光、电、化学分子)与细胞表面受体作用,通过影响细胞内信使的水平变化,进而引起细胞应答反应的一系列过程。
9.细胞识别:细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子(或配体)选择相互作用,从而导致胞内一系列生理变化,最终表现为细胞整体的生物学效应的过程,它是细胞通讯的一个重要环节。
10.常染色质:细胞间期核中处于分裂状态、压缩程度相对较低、着色较浅的染色质。
11.异染色质:在细胞间期保持高度凝聚状态、颜色较深、不具有转录活性的染色质。
细胞生物学名词解释和简答题

名词解释1.膜整合蛋白:又称内在蛋白,占膜蛋白总量的70%~80%。
许多膜整合蛋白是兼性分子,它们的多肽链可以横穿膜一次或多次,故称这种蛋白为跨膜蛋白。
跨膜蛋白通过非极性氨基酸部分,直接与膜脂双层的疏水区相互作用而嵌入膜内。
包括单次跨膜、多次跨膜以及多亚基跨膜蛋白三类。
2.脂锚定蛋白:又称脂连接蛋白,它们通过共价键与脂分子结合,位于脂双层的内外两侧。
脂锚定蛋白与脂双层结合方式有两种,一种是位于质膜内表面,与某些脂肪酸或异戊二烯共价结合,另一种是位于质膜外表面,通过与磷脂酰肌醇分子相连的寡糖链共价结合而锚定在质膜上。
3.脂筏:细胞膜内富含鞘磷脂和胆固醇的微结构域,其中聚集一些特定种类的膜蛋白,大小约70nm,是一种动态结构,位于细胞膜外侧。
与细胞信号转导、蛋白质分选和物质穿膜运输等密切相关。
4.载体蛋白:存在于几乎所有类型的生物膜上,是多次跨膜的蛋白质,与特定溶质分子结合,通过构象改变进行物质转运。
5.同向运输:又称为共运输,是物质运输方向与离子顺电化学梯度转移方向相同的协同运输。
6.对向运输:指物质运输方向与离子顺电化学梯度转移方向相反的协同运输。
7.胞吞作用:又被称为内吞作用,是细胞膜内陷,包围细胞外物质形成胞吞泡,脱离质膜进入细胞内的转运过程。
8.网格蛋白:一种纤维蛋白,由一条重链和一条轻链构成二聚体,三个二聚体形成三腿蛋白复合物,覆盖在囊泡表面,形同网格。
9.调节性胞吐:细胞的分泌蛋白合成后先被储存于分泌囊泡内,只有接受细胞外信号刺激时,才启动胞吐过程,将分泌物(酶、神经递质、激素等)释放到细胞外。
10.内膜系统:指位于细胞质内,在结构、功能及发生上相互密切联系的膜相结构和细胞器的总称11.信号肽:在新合成的蛋白质的N末端有一段15-30个疏水氨基酸序列,该序列具有引导多肽链在合成过程中转移到内质网膜上并完成蛋白质合成的功能。
12.蛋白质糖基化:指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。
新乡医学院最新医学细胞生物学简答题

最新精品供基础医学院临床17、20班参考使用医学细胞生物学简答题集锦第一章绪论1.简述细胞生物学形成与发展经历的阶段(1)细胞的发现与细胞学说的建立:R.Hook最早发现细胞并命名为cell,施莱登和施旺建立细胞学说。
(2)细胞学的经典时期:细胞学说的建立掀起了对多种细胞广泛的观察和描述的热潮,主要的细胞器和细胞分裂活动相继被发现。
(3)实验细胞学时期:人们广泛的应用实验的手段研究细胞的特性、形态结构和功能。
(4)分子生物学的兴起和细胞生物学的诞生:各个学科相互渗透,人们对细胞结构与功能的研究达到了新的高度。
第二章细胞的统一性与多样性1.比较原核细胞和真核细胞的差别第三章细胞膜与细胞表面1.细胞膜的流动性有什么特点,膜脂有哪些运动方式,影响膜脂流动性的因素有哪些?(1)膜脂既具有分子排列的有序性,又有液体的流动性;温度对膜的流动性有明显的影响,温度过低,膜脂转变为晶态,膜脂分子运动受到影响,温度升高,膜恢复到液晶态,此过程称为相变。
(2)膜脂的运动方式有:侧向扩散、旋转运动、摆动运动、翻转运动,其中翻转运动很少发生,侧向扩散是主要运动方式。
(3)影响流动性的因素:脂肪酸链的长短和饱和程度,胆固醇的双重调节作用,卵磷脂/鞘磷脂比值越大膜脂流动性越大,膜蛋白与周围脂质分子作用也会降低膜流动性。
此为环境因素(如温度)也会影响膜的流动性,温度在一定范围内升高,流动性增强。
2.简述膜蛋白的种类及其各自特点,并叙述膜的不对称性有哪些体现(1)膜蛋白分为膜外在蛋白、膜内在蛋白、脂锚定蛋白。
膜外在蛋白属于水溶性蛋白,分布在膜的两侧,与膜的结合松散,一般占20%-30%;膜内在蛋白属于双亲性分子,嵌入、穿膜,是膜功能的主要承担者,与膜结合紧密,占70%-80%。
脂锚定蛋白通过共价键与脂分子结合,分布在膜两侧,含量较低。
(2)膜的内外两侧结构和功能有很大差异,称为膜的不对称性,这种不对称决定了膜功能的方向性。
膜脂:磷脂和胆固醇数目分布不均匀,糖脂仅分布于脂双层的非胞质面。
细胞生物学简答题

问答题细胞学说的内容以及意义。
内容:○1除病毒外所有生物都是由细胞组成○2细胞是生物的基本结构和功能单位○3所有细胞都由已存在的细胞分裂形成○4所有细胞具有相同的化学组成○5细胞含有遗传信息(DNA),在分裂时遗传信息传递给子细胞○6细胞内存在生命活动需要的能量代谢过程○7单细胞生物由一个细胞组成,多细胞生物由多个细胞组成○8生物体的活性依赖于所有组成生物体细胞活性的综合。
意义:细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性,以及在进化上的共同起源。
这一学说的建立推动了生物学的发展,并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。
恩格斯曾把细胞学说誉为19 世纪最重大的发现之一。
现代生物学三大基石之一。
3.透射电子显微镜与光学显微镜的基本区别?①照明源不同:光镜的照明源是可见光,电镜的照明源是电子束;由于电子束的波长远短于光波波长,因而电镜的放大率及分辨率显著高于光镜。
②透镜不同:光镜为玻璃透镜;电镜为电磁透镜。
③分辨率及有效放大本领不同:光镜的分辨率为0.2μm左右,放大倍数为1000倍;电镜的分辨率可达0.2nm,放大倍数106倍。
④真空要求不同:光镜不要求真空;电镜要求真空。
⑤成像原理不同:光镜是利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化成像;而电镜则是利用样品对电子的散射和透射形成明暗反差成像。
⑥生物样品制备技术不同:光镜样品制片技术较简单,通常有组织切片、细胞涂片、组强压片和细胞滴片等;而电镜样品的制备较复杂,技术难度和费用都较高,在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作,还需要制备超薄切片。
4.生物膜的主要化学组成有哪些?流动镶嵌模型的主要特点及其生物学意义?主要成分有膜脂、膜蛋白和膜糖三大类。
特点:○1蛋白质不是伸展的片层,而是以折叠球形镶嵌在脂双层中,蛋白质与膜的结合程度取决于膜蛋白中氨基酸的性质○2膜具有一定的流动性,不再是封闭的板块结构,膜蛋白和膜脂均可侧向移动;膜蛋白分布的不对称性,蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面,有的嵌入或横跨脂双分子层。
细胞生物学试题及答案

细胞生物学试题及答案一、选择题1.细胞是生命的基本单位,以下说法正确的是:A. 细胞是由细胞外液包围的B. 细胞内有细胞核和细胞器C. 细胞只存在于植物中D. 细胞只具有一种形态答案:B2.细胞膜的主要功能是:A. 控制细胞的进出物质B. 提供机械支持C. 贮存遗传信息D. 合成蛋白质答案:A3.以下不属于真核细胞的结构是:A. 类固醇B. 线粒体C. 核糖体D. 高尔基体答案:C4.细胞分裂的两个主要阶段是:A. 有丝分裂和减数分裂B. 减数分裂和有丝分裂C. 有丝分裂和渗透分裂D. 渗透分裂和有丝分裂答案:A5.充满细胞质的细胞器是:A. 核糖体B. 血液C. 溶酶体D. 组织液答案:C二、简答题1.简述细胞膜的结构和功能。
答案:细胞膜是由磷脂双分子层组成的,其中脂质双层中夹杂着一定数量的蛋白质。
细胞膜的主要功能是控制细胞内外物质的进出,维持细胞内稳定的环境条件。
它具有选择性通透性,可以通过扩散、主动输运等方式调节物质的运输,同时还能感受外界刺激,传递信号。
2.什么是细胞核?简述其结构和功能。
答案:细胞核是细胞的重要组成部分,具有控制细胞生命活动的功能。
细胞核由核膜、核孔、染色质和核仁等组成。
核膜是由两层脂质双层构成,分别是内核膜和外核膜,它们之间通过核孔连通。
染色质包含了遗传信息,是由DNA、RNA和蛋白质等组成的。
核仁主要参与蛋白质的合成。
3.简述有丝分裂和减数分裂的区别。
答案:有丝分裂和减数分裂都是细胞的有性生殖方式。
有丝分裂是指细胞分裂时,经过一系列的有规律的步骤,将细胞的染色体复制并等分给两个子细胞,最终形成两个具有相同数量染色体的细胞。
减数分裂是指在有性生殖过程中,特定的细胞发生两次分裂,形成四个具有一半数量染色体的细胞。
三、论述题细胞是生物体的基本结构和功能单位,对于理解生命活动具有重要意义。
通过研究细胞的结构和功能,可以揭示生物体的生命现象和生命规律。
1.细胞结构的研究有助于理解细胞功能的发挥过程。
细胞生物学问答题

细胞生物学研究的主要内容有哪些?你认为当前细胞生物学发展的总的趋势是什么,有哪些热点領域1细胞学与细胞生物学发展的历史大致可以划分为鼻几个阶段?研究细胞生物学有何■要的实践意义?对“细胞”的概念,比较普遍的提法是“细胞是生命活动的基本单位”如何理解?细胞具有极其复杂的化学成分,构成极为精密的细胞结构体系,那么细胞在结构体系上又有哪些共性?简述病毒在细胞内的增值过程并简要叙述哪些策略可以阻碍病毒的复制简述病毒与细胞在起源上的关系以细菌为例,简述原核生物的基本特点为什么说支原体是最小、最简单的细胞?真核细胞有许多有许多细胞器结构,这些结构有哪些优点? 细胞有哪三大结构体系?三大结构体系又有什么共同特点? 举例说明细胞形态与功能的相关性与一致性。
真核细胞与原核细胞在细胞结构基本特征上的主要区别真核细胞与原核细胞在遗传结构与基因表达及调控方式的主要差异植物细胞特有结构及其功能有哪些证据表明真核生物可能起源于古细菌?电子显微镜与光学显微镜成像原理有哪些区别?既然已经有放大几十万倍的电镜,就可以不用光镜了扫描隧道显微为何能用来观察活的的生物样品?如何从组织中分离出不同细胞?显示细胞内DNA和碱性磷酸酶的原理和方法。
从一细胞群中分离含有表面抗原CD55+的细胞什么事单克隆抗体技术?主要技术路线是什么?有何应用价值?研究细胞形态结构观察的主要技术手段及其应用细胞组分的分析方法的主要特点及其应用什么事DNA重组技术?有哪些主要步骤?生物膜结构模型的演化过程及目前人们对生物膜的认识有哪些?解释成斑和成帽现象如何理解生物膜结构的不对称性?举例说明其生物学意义、细胞膜的主要功能有哪些?细胞表面形成的特化结构有哪些?有哪些特点?细胞连接有哪几种类型,有哪些特点和功能?胞外基质的组成成分,分子结构与生物学功能是什么? 试述被动运输与主动运输的主要区别膜转运蛋白分为几类?各有什么特点和生物学功能?简述钾钠泵的结构特点工作原理及其生物学意义协同运输中,动物植物细菌细胞物质跨膜运输的直接动力是什么?分别是如何让建立的?为什么细胞膜两侧的离子及电荷是不均等分布的?此分布为什么是必要的?简述胞饮作用与吞噬作用的主要区别以动物细胞从胞外选择性摄取低密度脂蛋白为例,格蛋说明受体介导的网白有被小泡的内吞过程.组成型胞吐途径与调节型胞吐途径有何区别?简述细胞通讯的方式?细胞信号传递的通路随信号的受体存在部位不同分为哪几类?各有什么特点?蛋白质获取磷酸基团在信号系统传递中的作用如何?概述G-蛋白偶联受体介导的信号通路的组成、特点及主要功能CAMP言号通路与磷脂酰肌醇信号通路有哪些区别和联系?什么是Ras 蛋白,有何功能?Ras 突变会造成什么样的结果?概述酪氨酸蛋白激酶受体介导的RTK-Ras信号通路的特点和功能G蛋白、Ras蛋白和Rho蛋白有哪些共同点和区别?整联蛋白在信号传递过程中发挥什么样的作用?细胞的信号传递是高度复杂的可调控过程,请简述其基本特征对于胞外的化学信号,靶细胞的适应途径有哪些?请举例说明信号传递过程中信号终止的作用方式。
细胞生物学名词解释和简答题
复旦大学上海医学院细胞生物学C复习资料【1】细胞膜与物质的转运一、名词解释1.cell membrane(细胞膜)也称质膜,是指包围在细胞质外周的一层由蛋白质、脂类和糖类等物质组成的生物膜。
2.biological membrane/biomembrane(生物膜)细胞膜和细胞内各种膜性结构的统称。
3.unit membrane(单位膜)不同的生物膜在电镜下呈现一种较为一致的“两暗夹一明”的3层结构,即电子密度较高的内外两层(2nm×2)夹着电子密度较低的中间层(3.5nm)。
4.amphipathic molecule(两亲性分子)像磷脂分子那样的,既具有亲水的极性头部,又具有疏水的非极性尾部的分子。
5.head group(头部基团)磷脂分子中亲水的小基团位于分子的末端与带负电的磷酸基团一起形成的高度水溶性的结构域,极性很强。
6.integral/intrinsic/transmenbrane protein(整合/内在/穿膜蛋白)有的膜蛋白通过α-螺旋(也有β-片层)一次或多次穿膜而镶嵌在脂双层中。
7.extrinsic/peripheral protein(外在/周边蛋白)是一类与细胞膜结合疏松(非共价键)、不插入脂双层的蛋白质,分布于质膜的胞内侧或胞外侧。
8.lipid anchored/linked protein(脂锚定/连接蛋白)与外在蛋白类似位于膜的两侧、不穿膜,但以共价键和脂双层中的脂质分子结合。
9.the fluidity of cell membrane(细胞膜的流动性)是指构成细胞膜的膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态,是保证细胞正常功能的重要条件。
10.liposome(脂质体)脂质分子在水相中会自发形成脂质双分子层。
为了避免其两端疏水尾部和水的接触,游离端往往可以闭合形成一种自我封闭的稳定的中空结构,称为脂质体。
11.phase transition(相变)由于温度的改变导致膜状态的改变。
中山大学 细胞生物学 简答题
序号《细胞生物学》题目与答案章节1. 细胞生物学的研究内容有哪几个方面、包含哪几个层次?细胞生物学Cell Biology是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。
可分为三个层次,即:显微水平、超微水平和分子水平。
012. 简述细胞学说的主要内容①.有机体是由细胞构成的;②.细胞是构成有机体的基本单位;③.新细胞来源于已存在细胞的分裂。
013. 举例说明细胞生物学与医学的关系没有参考答案,请提供一些例证说明。
014. 原核生物有什么主要特征?①.没有核膜,遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区,称为拟核;②.DNA为单个裸露的环状分子,通常没有结合蛋白;③.没有恒定的内膜系统。
025. 病毒(Virus)基本特征有哪些?①.个体微小,可通除滤菌器,大多数病毒必须用电镜才能看见;②.仅具有一种类型的核酸,DNA或RNA;③.专营细胞内寄生生活。
026. 什么是蛋白质感染因子(prion)?是一种变异的蛋白质,可引起同类蛋白质发生构象改变,从而使变异蛋白数量增多,在细胞中积累,引起细胞病变,所以也叫朊病毒。
羊瘙痒病、疯牛病都是由蛋白质感染因子引起的。
027. 什么是电镜冰冻蚀刻(freeze-etching)技术亦称冰冻断裂(freeze-fracture)。
标本置于干冰或液氮中,进行冰冻。
然后用冷刀骤然将标本断开,升温后,冰在真空条件下迅即升华,暴露出了断裂面的结构。
冰升华暴露出标本内部结构的步骤称为蚀刻(etching)。
蚀刻后,再向断裂面上喷涂一层蒸汽碳和铂。
然后将组织溶掉,把金属薄膜剥下来,此膜即为复膜(replica)。
复膜显示出了标本蚀刻面的形态,可置于电镜下观察。
电镜下的影像即代表标本中细胞断裂面处的结构。
038. 如何提高光学显微镜的分辨能力?①.增大镜口率;②.使用波长较短的光线;③.增大介质折射率。
039. 生物膜的基本结构特征是什么?①.磷脂分子以疏水尾部相对,极性头部朝外,形成磷脂双分子层,组成生物膜的基本骨架。
细胞生物学名词解释和简答题
双亲媒性分子amphipathic molecule一头疏水一头亲水的分子叫做双亲媒性分子。
比如磷脂,头部亲水,尾部疏水。
伴随运输co-transport有些物质逆浓度梯度进行主动运输的动力不是直接来自ATP水解,而是借助另一种物质的浓度梯度作为动力进行的。
这一类运输方式叫做伴随运输。
内膜系统endomembrane system内膜系统是指位于细胞质内,在结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。
其中包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、核膜等细胞器以及细胞质内的膜性转运小泡分子伴侣molecular chaperone分子伴侣是一类在细胞内协助其他蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解的蛋白质分子,其大部分成员属于热激蛋白家族蛋白质分选protein sorting绝大多数的蛋白质是由细胞质中的核糖体合成的,合成后被运送到细胞的的各个部位。
细胞通过识别蛋白质的分选信号进行运送。
原代培养primary culture是指直接从生物体内获取组织或细胞进行的首次培养有限细胞系finite cell line在体外生存期限有限即不能长期传代的细胞系无限细胞系infinite cell line又称连续细胞系,在体外可以持续生存,具有无限增殖能力的细胞系细胞株cell strain从无限细胞系中分离出单个细胞使之增殖形成的细胞群。
核质指数NP nucleoplasmic index细胞核与细胞质的体积的比值NP=Vn/(Vc-Vn)细胞周期cell cycle 从一次细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束为止所经历的全部过程叫做一次细胞周期细胞周期蛋白cyclin一类随细胞周期变化呈周期性出现与消失的蛋白质。
这类蛋白通过活化周期蛋白依赖性激酶(CDK)而驱动细胞周期的进程细胞周期的R点restriction point R点又称限制点,是哺乳动物细胞周期G1期的重要检查点。
是控制细胞由G1期进入DNA合成期的关键。
细胞生物学简答题及答案
细胞生物学简答题及答案简答题(答案仅供参考)题目与答案序号1. 膜的流动性和不对称性极其生理意义流动性:膜蛋白和膜脂处于不断运动的状态。
主要由膜脂双层的动态变化引起,质膜的流动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。
膜质分子的运动:侧向移动、旋转、翻转运动、左右摆动膜蛋白的运动:侧向移动、旋转生理意义:1、质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。
如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。
2、当膜的流动性低于一定的阈值时,许多酶的活动和跨膜运输将停止。
不对称性:质膜的内外两层的组分和功能有明显的差异,称为膜的不对称性。
膜脂、膜蛋白和糖在膜上均呈不对称分布,导致膜功能的不对称性和方向性,即膜内外两层的流动性不同,使物质传递有一定方向,信号的接受和传递也有一定方向生理意义:1、保证了生命活动有序进行2、保证了膜功能的方向性2. 影响膜流动性的因素1、胆固醇:相变温度以上,会降低膜的流动性;相变温度以下,则阻碍晶态形成。
2、脂肪酸链的饱和度:不饱和脂肪酸链越多,膜流动性越强。
3、脂肪酸链的长度:长链脂肪酸使膜流动性降低。
4、卵磷脂/鞘磷脂:比例越高则膜流动性越增加(鞘磷脂粘度高于卵磷脂)。
5、膜蛋白:镶嵌蛋白越多流动性越小6、其他因素:温度、酸碱度、离子强度等3. 1.简述胞饮作用和吞噬作用的主要区别。
①细胞类型不同:胞饮作用见于几乎所用真核细胞;吞噬作用对于原生动物是一种获取营养的方式,对于多细胞动物这种方式仅见于特殊的细胞(如巨噬细胞、嗜中性和树突细胞)。
②摄入物:胞饮作用摄入溶液,吞噬作用摄入大的颗粒性物质。
③胞吞泡的大小不同,胞饮泡直径一般小于150 nm,而吞噬泡直径往往大于250 nm。
④摄入的过程:胞饮作用是一个连续发生的组成型过程,无需信号刺激;吞噬作用是一个信号触发过程。
⑤胞吞泡形成机制:胞饮作用需要网格蛋白形成包被、接合素蛋白连接;吞噬作用需要微丝及其结合蛋白的参与,如果用降解微丝的药物(细胞松弛素B)处理细胞,则可阻断吞噬泡的形成,但胞饮作用仍继续进行。
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1.简述G蛋白偶联受体所介导的信号通路的异同 G蛋白偶联受体所介导信号通路分为三类: ①激活离子通道;②激活或抑制腺苷酸环化酶,以cAMP 为第二信使;③激活磷脂酶C ,以IP3 和DAG 作为双信使
激活离子通道: 当受体与配体结合被激活后,通过偶联G蛋白的分子开关作用,调控跨膜离子通道的开启和关闭,进而调节靶细胞的活性。
激活或抑制腺苷酸环化酸的cAMP信号通路: 细胞外信号(激素,第一信使)与相应G蛋白偶联的受体结合,导致细胞第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。腺苷环化酶调节胞cAMP的水平,cAMP被环腺苷酸磷酸二酯酶降解清除。
cAMP信号通路主要是通过活化cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA) ,激活靶酶开启基因表达,从而表现出不同的效应。 蛋白激酶A 由2个催化亚基和2个调节亚基组成,cAMP的结合可改变调节亚基的构象,释放催化亚基产生活性。
蛋白激酶A被激活后,一方面通过对底物蛋白的磷酸化,引起细胞对胞外信号的快速反应;另一方面,其催化亚基可进入细胞核,磷酸化cAMP应答元件结合蛋白 (CREB) 的丝氨酸残基。磷酸化的CREB蛋白被激活,它作为基因转录的调节蛋白识别并结合到靶细胞的cAMP应答元件 (CRE) 启动靶基因的转录,引起细胞缓慢的应答反应。
cAMP信号通路中的缓慢反应过程:激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→ cAMP→ cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。
cAMP是由腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase,AC) 催化合成的,腺苷酸环化酶为跨膜12次的糖蛋白, 在Mg2+或Mn2+存在下能催化ATP生成cAMP;细胞的环腺苷酸磷酸二酯酶 (PDE) 可降解cAMP生成5’-AMP,导致细胞cAMP水平下降。因此,细胞cAMP的浓度受控于腺苷酸环化酶和PDE的共同作用)。
cAMP信号调控系统由质膜上的5种成分组成:刺激型激素受体 (Rs)、抑制型激素受体 (Ri)、刺激型G蛋白 (Gs)、抑制型G蛋白 (Gi)、腺苷酸环化酶 (E)。Gs和Gi的β、γ亚基相同,而α亚基不同决定了对激素对腺苷酸环化酶的作用不同。
Gs的调节作用:当细胞没有受到激素刺激时,Gs处于非活化状态,G蛋白的亚基与GDP结合,此时腺苷酸环化酶没有活性;当激素配体与Rs受体结合后,导致受体构象改变,暴露出与Gs结合的位点,配体-受体复合物与Gs结合,Gs的亚基构象改变,排斥GDP结合GTP,使G蛋白三聚体解离,暴露出的亚基与腺苷酸环化酶结合,使酶活化,催化ATP环化为cAMP。随着GTP水解使亚基恢复原来的构象并导致与腺苷酸环化酶解离,终止腺苷酸环化酶的活化作用。α亚基与βγ亚基重新组合,使细胞回复到静止状态。
Gi的调节作用:Gi对腺苷酸环化酶的抑制作用可通过两个途径:当Gi与GTP结合,Gi的α亚基与βγ亚基解离后,一是通过与腺苷酸环化酶结合,直接抑制酶的活性;二是通过βγ亚基复合物与游离的Gsα亚基结合,阻断Gs的α亚基对腺苷酸环化酶的活化。 磷脂酰肌醇双信使信号通路: 胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合,通过G蛋白 (Gq) 激活质膜上的磷脂酶C-β (PLC-β),使质膜上4,5-二磷酸磷脂酰肌醇 (PIP2) 水解为1,4,5-三磷酸肌醇 (IP3) 和二酰基甘油 (DAG) 两个第二信使,使细胞外信号转换为胞信号。IP3通过动员细胞源钙到细胞质基质中,使胞质中游离Ca2+浓度升高;DAG激活蛋白激酶C (PKC),活化的PKC使底物蛋白磷酸引起细胞反应。因此该途径又称为“双信使系统”。
IP3-Ca2+信号通路 IP3是一种水溶性小分子,通过与质网膜上IP3 控制的Ca2+释放通道相结合,将Ca2+释放到细胞质基质中,Ca2+可活化各种Ca2+结合蛋白引起细胞反应。胞质中高浓度的游离Ca2+由质膜和质网膜上的钙泵转移到细胞外或质网中。 DAG-PKC信号通路 二酰基甘油 (DAG) 可活化与质膜结合的蛋白激酶C (PKC)。PKC有两个功能区,一个是亲水的催化活性中心,另一个是疏水的膜结合区。在未受到刺激的细胞中,PKC主要分布在细胞溶质中,呈非活性构象。细胞受到刺激时,PIP2水解,质膜上DAG积累,细胞溶质中Ca2+浓度升高,使细胞溶质中PKC转位到质膜表面,在质膜上PKC受Ca2+、DAG和磷脂酰丝氨酸(PS)共同作用而激活,磷酸化底物蛋白的Ser/Thr。
PKC可通过至少两条通路增强基因的转录:一是PKC活化一条蛋白激酶的级联反应,导致与DNA特异序列结合的基因调控蛋白的磷酸化和激活,进而增强特殊基因的转录;二是PKC磷酸化与基因调节蛋白结合的抑制蛋白,使细胞质中的基因调节蛋白从抑制状态下释放出来,进入细胞核,刺激特定基因转录。 2.胞质中动力蛋白、驱动蛋白在结构与功能上的异同 驱动蛋白(kinesins): 结构:驱动蛋白是由两条相同的重链和两条相同的轻链构成的四聚体;有一对球形的头,与微管结合并具有水解ATP为驱动蛋白移动提供能量;有一个扇形的尾,是货物结合部位;
头部通过颈部、螺旋状的α螺旋杆部与扇形尾部相连。
功能:大多数驱动蛋白的马达结构域位于N端,驱动物质沿微管从微管(-)端向微管(+)端运行;细胞中负责GC→PM的膜泡运输;神经细胞中负责向神经轴突末梢的正向运输;部分驱动蛋白的马达结构域位于重链的C端,驱动物质从微管(+) 端向(-)端运行,如ER→GC ;每一步长度大约为8nm,正好是一个αβ微管二聚体的长度;移动的速度与ATP的浓度有关,速度高时,可达到每秒900nm。
动力蛋白(dyneins): 结构:含2条或3条重链构成的球形头部(含有马达结构域),多条轻链构成的尾部,还有一些中间链介于重链和轻链间。动力蛋白的马达结构域位于重链的C端,轴丝动力蛋白具有3个头部马达结构域,胞质动力蛋白具有2个头部马达结构域。与胞质动力蛋白相结合的动力蛋白激活复合体,介导胞质动力蛋白与“货物”间的结合。 功能:动力蛋白沿微管从微管(+)端向微管(-)端运行;运输小泡和膜结合细胞器向细胞中心运输(PM →GC,ER →GC);与染色体着丝点上动粒和有丝分裂纺锤体的共定位密切相关,也是细胞分裂后期染色体分离动力的来源。
两种马达蛋白都是单方向运输物质,驱动蛋白:从(-)端向(+)端的运输,动力蛋白:从(+)端向(-)端运输;运输方式为逐步行进,驱动力是ATP,每消耗一分子ATP行进一步。
3.试述caspase在细胞凋亡中外源途径及源途径的异同 Caspase依赖性的细胞凋亡主要通过两条途径引发:细胞表面死亡受体起始的外源途径和线粒体起始的源途径。 细胞表面死亡受体介导的外源性细胞凋亡: 死亡受体介导的细胞凋亡起始于死亡配体与受体的结合。死亡配体主要是肿瘤坏死因子 (TNF) 超家族成员;死亡受体为跨膜蛋白,TNF-R1和Fas(Apo-1, CD95)是死亡受体家族的代表成员,其胞外具有半胱氨酸富集的重复区,胞具有死亡结构域 (death domain,DD)。
配体与受体结合,受体构象改变发生聚合,聚合的Fas受体通过胞死亡结构域 (DD) 招募同样具有死亡结构域的接头蛋白FADD和Caspase-8酶原,形成死亡诱导信号复合物DISC(death inducing signaling complex)。Caspase-8酶原在复合物过自身切割而被激活,进而切割执行者Caspase-3酶原,产生有活性的Caspase-3,导致细胞凋亡。
Caspase-8还通过切割Bcl-2家族成员Bid将凋亡信号传递给线粒体,引发凋亡的源途径,使凋亡信号进一步扩大。
线粒体起始的源性细胞凋亡: 当细胞受到部或外部的死亡信号刺激时,细胞色素c从线粒体释放到胞质作为通路的起始,释放的细胞色素c与胞质中的Apaf-1(apoptosis protease activating factor) 结合。 Apaf-1的N端具有Caspase募集结构域(CARD),它与细胞色素c结合后发生自身聚合,并进一步通过CARD结构域招募细胞质中的Caspase-9酶原,形成大的凋亡复合体(apoptosome)。Caspase-9酶原在凋亡复合体中发生自身切割而活化,活化的Caspase-9再进一步激活执行者Caspase-3和Caspase-7酶原,引起细胞凋亡。
线粒体外膜释放通透性的改变主要受到Bcl-2(B-cell lymphoma gene 2) 家族的调控。Bcl-2家族成员可分为3个亚族:Bcl-2亚族,包括bcl-2、bcl-xl、Bcl-w等可通过抑制线粒体释放Cyt c,进而抑制细胞凋亡;Bax亚族,包括Bax、Bak等通过改变线粒体膜透性促使Cyt c的释放,促进细胞凋亡;BH3亚族,包括Bad、Bid、Bik等充当细胞凋亡信号的“感受器”,促进细胞凋亡。
细胞接受凋亡信号后,促凋亡因子Bax和Bak发生寡聚化,从细胞质中转移到线粒体外膜上,并与膜上的电压依赖性阴离子通道相互作用,促进cyt c释放从而引起细胞凋亡。凋亡抑制因子Bcl-2和Bcl-xl能与Bax/Bak形成异二聚体,通过抑制Bax和Bak的寡聚化来抑制线粒体膜通道的开启。 4.溶酶体的发生 初级溶酶体是在高尔基体的反面以出芽的形式形成,形成过程如下: rER合成溶酶体蛋白→进入质网腔进行N-连接的糖基化修饰→进入高尔基体顺面膜囊→磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑→ 在N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶和N-乙酰葡糖胺磷酸糖苷酶作用下溶酶体水解酶形成M6P→与反面膜囊上的M6P受体结合→通过网格蛋白包装成有被囊泡出芽→脱去网格蛋白后与晚期胞体融合→胞体pH降低使水解酶与M6P受体脱离并去磷酸后形成转运泡,经成熟后形成成熟的溶酶体。