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细胞生物学大题期末

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细胞生物学大题期末

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57. (论述题, 7分)小G蛋白是细胞内一类非常重要的GDP/GTP结合蛋白家族,在多种细胞反应中具有分子开关的作用,在物质转运、信号转导中发挥重要作用,试以其家族成员Ran、Ras、Rab和Sar1 为例阐明它们在亲核蛋白入核转运、酶联受体介导的信号转导以及在膜泡运输中的作用与机理。
⑴ Ran蛋白
①importin α识别亲核蛋白NLS,importin α与可溶性受体importin α/β 异二聚体结合,形成转运复合物;)
②在importin β 介导下,转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合,转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面;
③转运复合物在核质面与Ran-GTP 结合,并导致复合物解离,亲核蛋白释放,受体亚基与结合的Ran 返回胞质,在胞质内Ran-GTP 水解形成Ran-GDP 并与importin β 解离,Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP 状态。
⑵ Ras蛋白
配体→活化酪氨酸激酶RTK→活化的酪氨酸激酶RTK结合接头蛋白adaptor-GRF(鸟苷酸释放因子)→促进GDP释放→Ras(GTP结合蛋白)活化,诱导下游事件:Raf丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(又称MAPKKK)活化(使蛋白上的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化)→活化的Raf结合并磷酸化另一种蛋白激酶MAPKK,导致MAPKK活化(MAPKK是一种具双重特异的蛋白激酶,它能磷酸化MAPK的苏氨酸和酪氨酸残基使之激活)→MAPK活化→进入细胞核→其他激酶或基因调控蛋白(转录因子)的磷酸化修饰,对基因表达产生多种效应。(酪氨酸蛋白激酶受体介导的RTK-Ras信号通路的功能:由RTK介导的信号通路具有广泛的功能,包括调节细胞的增殖与分化,促进细胞存活以及调节与校正细胞代谢的作用。各种不同的生长因子与RTK结合,往往引起细胞内产生多向性的效应,包括早期和晚期基因表达。这种多向性效应是在配体作用下,产生多种信号调节的结果)
⑶ Rab蛋白
在膜泡运输中,Rab也是一类分子开关,调控着转运泡与靶膜的锚定与融合过程。
在特异鸟苷酸交换因子(GEF)催化下,胞质中的Rab-GDP转换为Rab-GTP,引发Rab构象变化使其与特定转运泡膜的表面蛋白相互作用,并通过类异戊二烯基团插入转运泡内,从而介导转运泡与靶膜上的Rab效应器相互结合,从而实现使转运泡锚定在靶膜上。膜泡融合发生后,Rab-GTP水解为Rab-GDP从而从膜泡上解离释放,参与下一个循环。
⑷ Sar1蛋白
在COPII膜泡运输中胞质中可溶性的Sar1-GDP在ER膜蛋白Sec12(鸟苷酸交接因子)相互作用,催化GTP置换GDP形成Sar1-GTP,引发Sar1构象改变暴露出疏水N端插入ER膜,膜结合的Sar1对包被起募集作用。膜结合的Sar1-GTP为复合物Sec23/Sec24提供结合位点,形成Sar1-GTP/ Sec23/Sec24三重复合物,接着又与ER膜上的Sec13/Sec31复合物结合,共同构成COPII的包被的基本单元,最后纤维蛋白Sec16结合有ER膜表面,增加包被蛋白的聚合效率。当包被组装完成后,Sec23亚基促进Sar1-GTP水解,Sar1-GDP从膜泡上解离释放,引发包被去装配解聚。

答案：空

细胞生物学大题期末

36. (简答题, 5分)癌细胞的基本特征
(1)细胞生长与分裂失去控制:癌细胞失去控制,成为“不死”的永生细胞,核质比例增大,分裂速度加快,破坏正常组织的结构与功能。
(2)具有浸润性和扩散性:恶性肿瘤细胞(癌细胞) 的细胞间黏着性下降, 具有浸润性和扩散性,易于浸润周围健康组织, 或通过血液循环和淋巴途径转移并在其他部位黏着和增殖,具有转移灶, 这是癌细胞的基本特征。
(3)细胞间相互作用改变:癌细胞冲破细胞识别作用的束缚,在转移过程中,除了会产生水解酶类(如用于水解基底膜成分的酶类),而且要异常表达某些膜蛋白,以便与其他细胞黏着和继续增殖。并借此逃避免疫系统的监视, 防止天然杀伤细胞等的识别和攻击。
(4)表达谱改变或蛋白质活性改变:癌细胞的蛋白质表达谱系中,往往出现一些在胚胎细胞中所表达的蛋白质, 如在肝癌细胞中表达胚肝细胞中的多种蛋白质。多数癌细胞中具有较高的端粒酶活性。此外癌细胞还异常表达与其恶性增殖、扩散等过程相关的蛋白质组分,如纤连蛋白表达减少, 如蛋白激酶Src、转录因子Myc等过量表达。
(5)体外培养的恶性转化细胞的特征: 转化细胞同癌细胞一样具有无限增殖的潜能, 在体外培养时贴壁性下降, 可不依附在培养器皿壁上生长, 有些还可进行悬浮式培养, 癌细胞失去运动和分裂的接触抑制, 在软琼脂培养基中可形成细胞克隆, 这也是细胞恶性程度的标志之一。
(6)抵御死亡: 癌细胞凋亡调控通路的抑制, 获取了抗细胞凋亡的能力。

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43. (名词解释, 1分)secondary messenger:
第二信使是指受细胞外信号的作用,在细胞质溶质内形成或向细胞质溶质释放的细胞内小分子,负责将信号传到细胞内部,如cAMP、 IP3、Ca 2+等。第二信使通过其浓度变化(增加或减少)应答胞外信号与细胞表面受体的结合,调节细胞内酶和非酶蛋白的活性,从而在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能。

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52. (名词解释, 1分)tissue-specific gene:
指不同的细胞类型进行特异性表达的基因,其产物赋予各种类型细胞的形态结构特征与特异的生理功能。

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52. (名词解释, 1分)Na+-K+ pump:
钠钾泵,存在于动物细胞质膜上,由2个α和2个β亚基组成四聚体,是一类膜转运蛋白(载体蛋白),具ATPase活性,消耗ATP以主动运输的方式,通过构象(转运过程中会出现一个磷酸化型的中间体)的改变来实现Na+出膜与K+入膜。

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54. (名词解释, 1分)Cell determination:
细胞决定。细胞决定是指细胞分化具有严格的方向性,当一个细胞接受了某种指令,在发育中这一细胞及其子代细胞将区别于其他细胞而分化成某种特定的细胞类型,即在形态、结构与功能等分化特征尚未显现之前,分化方向就已由细胞内部的变化及周围环境的影响而决定的现象。

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1.被动运输只能将物质从高浓度向低浓度方向运输,趋向于细胞内外的浓度达到平衡。因此减少了细胞与周围环境的差别。

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57. (名词解释, 1分)microtubule organizing center:
microtubule organizing center::微管组织中心:在活细胞内,能够起始微管的成核作用,并使之延伸的细胞结构称之。包括中心体、基体等。

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44. (名词解释, 1分)signal transduction
信号转导。信号转导是指一个细胞发出的信息,可通过介质传递到另一个细胞并产生相应反应的过程,是一种复杂的系统通讯活动。信号转导可以实现细胞间通讯,是协调多细胞生物细胞间功能、控制细胞生长发育、组织发生与形态建成所必需的关键过程。

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34. (简答题, 5分)简述G蛋白偶联受体介导的磷脂酰肌醇信号通路作用机制。
磷脂酰肌醇信号通路:通过G蛋白偶联受体介导的磷脂酰肌醇信号通路的信号转导,通过磷酸酯酶C(效应酶)完成,是双信使系统反应链。
此通路的特点是胞外信号被膜受体接受后,同时产生两个第二信使:IP3和DAG,分别激活IP3 -Ca 2+和DAG-PKC途径,实现细胞对外界信号的应答。
生物学功能:① IP3 -Ca 2+通路中IP3结合并开启内质网膜上IP3敏感的Ca 2+通道,Ca2+释放进入细胞质基质,通过结合钙调蛋白引起细胞反应。 ② DAG-PKC通路中DAG活化并激活与质膜结合的PKC,PKC作用于下游底物,参与众多生理过程,例如细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖、分化等。

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41. (简答题, 5分)简述死亡受体起始的Caspase依赖的细胞凋亡外源途径作用机制。
(1)内部或外部细胞凋亡信号刺激导致细胞受损,细胞内线粒体外膜通透改变
(2)线粒体释放细胞色素C等细胞凋亡因子进入细胞质
(3)细胞色素C与Apaf-1结合形成复合物
(4)复合物招募Caspase-9酶原形成凋亡复合体
(5)凋亡复合体激活起始Caspase-9
(6)凋亡复合体激活效应Caspase-3,效应Caspase激活后诱发细胞凋亡

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57. (论述题, 7分)小G蛋白是细胞内一类非常重要的GDP/GTP结合蛋白家族,在多种细胞反应中具有分子开关的作用,在物质转运、信号转导中发挥重要作用,试以其家族成员Ran、Ras、Rab和Sar1 为例阐明它们在亲核蛋白入核转运、酶联受体介导的信号转导以及在膜泡运输中的作用与机理。
⑴ Ran蛋白
①importin α识别亲核蛋白NLS,importin α与可溶性受体importin α/β 异二聚体结合,形成转运复合物;)
②在importin β 介导下,转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合,转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面;
③转运复合物在核质面与Ran-GTP 结合,并导致复合物解离,亲核蛋白释放,受体亚基与结合的Ran 返回胞质,在胞质内Ran-GTP 水解形成Ran-GDP 并与importin β 解离,Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP 状态。
⑵ Ras蛋白
配体→活化酪氨酸激酶RTK→活化的酪氨酸激酶RTK结合接头蛋白adaptor-GRF(鸟苷酸释放因子)→促进GDP释放→Ras(GTP结合蛋白)活化,诱导下游事件:Raf丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(又称MAPKKK)活化(使蛋白上的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化)→活化的Raf结合并磷酸化另一种蛋白激酶MAPKK,导致MAPKK活化(MAPKK是一种具双重特异的蛋白激酶,它能磷酸化MAPK的苏氨酸和酪氨酸残基使之激活)→MAPK活化→进入细胞核→其他激酶或基因调控蛋白(转录因子)的磷酸化修饰,对基因表达产生多种效应。(酪氨酸蛋白激酶受体介导的RTK-Ras信号通路的功能:由RTK介导的信号通路具有广泛的功能,包括调节细胞的增殖与分化,促进细胞存活以及调节与校正细胞代谢的作用。各种不同的生长因子与RTK结合,往往引起细胞内产生多向性的效应,包括早期和晚期基因表达。这种多向性效应是在配体作用下,产生多种信号调节的结果)
⑶ Rab蛋白
在膜泡运输中,Rab也是一类分子开关,调控着转运泡与靶膜的锚定与融合过程。
在特异鸟苷酸交换因子(GEF)催化下,胞质中的Rab-GDP转换为Rab-GTP,引发Rab构象变化使其与特定转运泡膜的表面蛋白相互作用,并通过类异戊二烯基团插入转运泡内,从而介导转运泡与靶膜上的Rab效应器相互结合,从而实现使转运泡锚定在靶膜上。膜泡融合发生后,Rab-GTP水解为Rab-GDP从而从膜泡上解离释放,参与下一个循环。
⑷ Sar1蛋白
在COPII膜泡运输中胞质中可溶性的Sar1-GDP在ER膜蛋白Sec12(鸟苷酸交接因子)相互作用,催化GTP置换GDP形成Sar1-GTP,引发Sar1构象改变暴露出疏水N端插入ER膜,膜结合的Sar1对包被起募集作用。膜结合的Sar1-GTP为复合物Sec23/Sec24提供结合位点,形成Sar1-GTP/ Sec23/Sec24三重复合物,接着又与ER膜上的Sec13/Sec31复合物结合,共同构成COPII的包被的基本单元,最后纤维蛋白Sec16结合有ER膜表面,增加包被蛋白的聚合效率。当包被组装完成后,Sec23亚基促进Sar1-GTP水解,Sar1-GDP从膜泡上解离释放,引发包被去装配解聚。

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