高級生化簡答與敘述

1、高級生物化學Joven1舉例說明別構酶的調(diào)節(jié)（舉例說明酶活性的調(diào)節(jié)）別構酶是寡聚酶，含兩個或兩個以上亞基，有多個底物結合部位（活性中心）和效應劑結合部位（調(diào)節(jié)中心）?；钚灾行呢撠熍c底物結合與催化，調(diào)節(jié)中心負責調(diào)節(jié)酶的反應速度。能調(diào)節(jié)酶活性的有別構激活劑和別構抑制劑。正協(xié)同：E.coli天冬氨酸轉氨甲酰酶（ATCase）的別構調(diào)節(jié)效應。這種酶分子由6個催化亞基和6個調(diào)節(jié)亞基組成。它的作用底物是天冬氨酸（Asp）和氨甲酰磷酸。在飽和氨甲酰磷酸存在下，ATCase的活性受ASP濃度調(diào)控：v-Asp作圖為S型。當加入別構激活劑ATP時，曲線左移，隨著Asp濃度的增大漸趨于雙曲線。并且控制酶活性底物的分

2、子開關向濃度小的方向移動，而且范圍變窄；加入別構抑制劑CTP時，曲線右移，S曲線明顯，分子開關向濃度大的方向移動。負協(xié)同：3-磷酸甘油醛脫氫酶（3-PDG）催化糖酵解中唯一的脫氫反應，是負協(xié)同別構酶的代表。兔肌3-PDG由4個亞基組成，理論上全酶可結合4分子NAD+，但結合的親和力不同，實際上通常只能結合2分子NAD+。即酶分子上只有一半NAD+結合位點被NAD+占據(jù)。這是一種極端的負協(xié)同效應，當?shù)谝缓偷诙€NAD+與酶的兩個亞基結合后，由于別構效應，是的另外兩個亞基對NAD+的親和力下降23個數(shù)量級，說明在一定的底物濃度范圍內(nèi)，酶活性不受底物濃度變化的影響，這是另一種意義上的調(diào)節(jié)。2.蛋白質

3、的翻譯后修飾有哪些類型？舉例論述兩種蛋白質的共價修飾。新生多肽鏈多數(shù)都需經(jīng)過翻譯后修飾才會轉變?yōu)槌墒斓牡鞍踪|。許多蛋白質要分別經(jīng)過甲基化、羥基化、糖基化、泛肽化、羧基化、磷酸化、乙?；⒅；彤愇煜┗?。例如蛋白質的泛肽化、蛋白質的可逆磷酸化等。蛋白質的泛肽化：蛋白酶體對蛋白質的降解通過泛素介導,所以又稱為泛素降解途徑。泛素介導的過程被稱為泛素化。蛋白酶體對蛋白質的降解作用分為兩個過程:一是對被降解的蛋白質進行標記,由泛素完成;二是蛋白酶解作用,由蛋白酶體催化。蛋白酶體存在于所有真核細胞中，其活性受干擾素的調(diào)節(jié)。泛素化是對特異的靶蛋白進行泛素修飾的過程。一些特殊的酶將細胞內(nèi)的蛋白分類,從中選

4、出靶蛋白分子。泛素化修飾涉及泛素激活酶E1、泛素結合酶E2和泛素連接酶E3的一系列反應:首先在ATP供能的情況下酶E1粘附在泛素分子尾部的Cys殘基上激活泛素,接著,E1將激活的泛素分子轉移到E2酶上,隨后,E2酶和一些種類不同的E3酶共同識別靶蛋白,對其進行泛素化修飾。根據(jù)E3與靶蛋白的相對比例可以將靶蛋白單泛素化修飾和多聚泛素化修飾。E3酶的外形就像一個夾子,靶蛋白連接在中間的空隙內(nèi)。酶的左側結構域決定靶蛋白的特異性識別,右側結構域定位E2酶以轉移泛素分子。蛋白質的可逆磷酸化：蛋白質可逆磷酸化修飾是調(diào)控各種各樣生物學功能的通用機制。其后，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多受這種方式調(diào)控的生理生化過程，如基

5、因的復制和轉錄，分子識別和信號轉導，蛋白質的合成與降解，物質代謝與跨膜運輸，細胞形態(tài)建成與肌肉收縮，細胞周期的運轉，細胞增殖與分化等等。實際上，蛋白質的可逆磷酸化是許多信號轉導途徑實現(xiàn)其生物學功能的樞紐?？赡媪姿峄饔谜{(diào)節(jié)蛋白質活性的機制：通過可逆磷酸化向蛋白質大分子中引入或去掉一個或不多幾個共價結合的磷酸基，可使其生物學活性發(fā)生戲劇性的轉變，二者之間的關系可以歸納為以下幾種：A.單一部位磷酸化導致單一功能的變化，如肝細胞糖原磷酸化酶中Ser14被磷酸化之后即可從鈍化狀態(tài)變成活化構象，催化糖原的磷酸解。 B.多部位磷酸化導致單一功能的變化，肝細胞中的糖原合酶Ser7和Ser10分別被AMPK和

6、PKA磷酸化而鈍化。C.多部位磷酸化分別導致不同功能的變化，如轉錄因子STAT1的單體為鈍化狀態(tài)，當被受體結合的JAK將其Tyr701磷酸化后，有了二聚化和核轉位的能力，再經(jīng)一種MAPK將其Ser727磷酸化，才會充分活化，刺激靶基因的轉錄。D.單一部位磷酸化導致多個不同功能的變化，如肝細胞中的果糖6-磷酸激酶-2/果糖2,6-二磷酸酶，Ser32的磷酸化導致激酶活性的鈍化和磷酶酶活性的活化。3. 試述蛋白質泛素化修飾的反應歷程及其生物學意義。真核細胞中，細胞溶膠和細胞核內(nèi)多數(shù)蛋白由泛肽-26S蛋白酶體途徑降解。泛肽是一種高度保守的小蛋白，主要定位于細胞溶膠和細胞核，在一系列酶的作用下與靶蛋白

7、共價連接。多泛肽化的靶蛋白可被26S蛋白酶體識別并迅速降解。 泛肽途徑涉及到的酶有泛肽活化酶（E1）、泛肽載體蛋白（E2）、泛肽-蛋白連接酶（E3）和26S蛋白酶體。通常只有一種E1，催化泛肽的活化。而E2和E3卻存在很多種，尤其是E3，主要負責泛肽同蛋白質結合的選擇性和降解的專一性，不同的靶蛋白由不同的E3來識別。26S蛋白酶體由至少30多種不同的亞基組成，包括空桶狀的20S蛋白酶體和結合在其兩端的19S調(diào)節(jié)復合物，催化多泛肽化靶蛋白質降解。 泛肽途徑的酶促過程概括如下：在E1催化下活化的泛肽以硫酯鍵連接在E1上，消耗一分子ATP；在E2作用下，活化的泛肽分子以硫酯鍵結合于E2上；之后，E3

8、可直接或間接地與特定的靶蛋白結合，直接或間接地將泛肽從硫酯中間物轉移到底物蛋白一個Lys殘基的-氨基N上，形成多泛肽鏈。在E1、E2、E3的作用下，靶蛋白被多泛肽化，隨即被26S蛋白酶體識別并講解。泛肽再經(jīng)去泛肽酶再生之后重復利用。 多泛肽鏈的形成通常還需要多泛肽鏈延伸因子（E4）的幫助。去泛肽化酶（DUB）可消除錯誤的泛肽化。泛肽結合蛋白（UBPs）則通過與泛肽化蛋白的相互作用防止單泛肽變成多泛肽鏈，或把信號從泛肽化蛋白傳向下游。 生物學意義：主要負責細胞溶膠和細胞核內(nèi)短壽命蛋白和反常蛋白的降解，如轉錄因子和限速酶等。這些如不及時降解，會干擾正常的生理活動。降解后，這些酶的數(shù)量由基因表達來調(diào)

9、控，可以得到更精確的控制。4.蛋白質降解途徑以及生物學意義1、 溶酶體途徑溶酶體富含在酸性條件下起作用的酶，能把經(jīng)內(nèi)吞被攝入細胞的外源蛋白或經(jīng)受體介導胞飲進入的脂蛋白、鐵蛋白、激素、受體等長壽命蛋白迅速降解成肽或者氨基酸。溶酶體系統(tǒng)在某些生理條件下在蛋白質水解總量所占份額取決于營養(yǎng)和內(nèi)分泌狀況。在氨基酸供給不足的條件下，自體吞噬泡的數(shù)量增加，細胞蛋白降解加速，以彌補氨基酸代謝庫的虧缺。許多激素也調(diào)節(jié)著溶酶體系統(tǒng)蛋白降解速率。2.蛋白質降解的泛肽途徑從合成多泛肽或者泛肽嵌合蛋白開始，由-氨基泛肽C-端水解酶將他們加工，釋放出泛肽單體。再由E1s 、E2s、 E3s按順序通過依賴ATP的反應把泛肽

10、單體連接到靶蛋白上。泛肽化的蛋白或者或被依賴ATP的26S蛋白酶體降解，同時伴隨泛肽的釋放，或者由-氨基水解酶脫泛肽化。蛋白質降解生物學意義1維持細胞內(nèi)氨基酸代謝庫的動態(tài)平衡 2.參與細胞程序性死亡和貯藏蛋白的動員 3.按化學計量或脫輔基蛋白/輔因子比率累積寡聚蛋白的亞基 4.蛋白質前體分子的水解裂解加工 5.清除反常蛋白質以免其累積到對細胞有害的水平 6.控制細胞內(nèi)關鍵蛋白的濃度，調(diào)節(jié)代謝或控制發(fā)育進程 7.參與細胞防御機制 8.蛋白質降解機制研究用于生物技術 5.生物膜的結構與功能生物膜功能：（1）區(qū)隔化或房室化內(nèi)膜結構將細胞分隔成若干獨立空間。在每一個膜包裹的空間聚集著特定種類的生物大分

11、子，共同完成著某一項特定的生命活動。如細胞核主要進行DNA的復制和轉錄等；而線粒體主要進行呼吸作用，提供能量；溶酶體則負責將一些吸收的或損傷的大分子降解為可以利用的小分子等等。（2）物質的跨膜運輸生物膜既要防止細胞與環(huán)境之間以及細胞內(nèi)各房室之間的物質自由混合，又要維持各區(qū)間物質有控制地交流。（3）能量轉換為了推動各種生命活動的進行和維持自身的結構，生物必須保證有足夠的能量供應。另外，當膜維持著某些特異離子或溶質跨膜的濃度差是，能量就儲存于它的跨膜電化學梯度中，這樣的膜稱為“能勢膜”（4）細胞識別細胞通過其表面的特殊受體與胞外信號物質分子或配體選擇性地相互作用，觸發(fā)細胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終

12、導致細胞的總體生物學效應相應改變，這樣的過程稱為細胞識別生物膜的結構：1極性脂雙分子層構成生物膜的基本構架，膜蛋白鑲嵌在其中。2生物膜是由極性脂和蛋白分子按二維排列的流體，膜的結構組分在其中可以移動并聚集組裝。3生物膜中的蛋白質的分布不對稱，有的鑲嵌在脂雙層的表面，有的則部分或全部嵌入脂雙層內(nèi)部，有的則橫跨整個膜。兩者關系：膜的主要特征包括：1.膜的不對稱性膜脂，膜蛋白和糖類不對稱的分布在脂雙層上，所有的生物膜都具有這種結構的不對稱性，這也是生物膜功能的重要基礎。例如：幾乎所有的糖脂分布在膜的外側，這對于細胞識別起到了很重要的作用。2.膜的流動性包括脂膜的流動性和脂蛋白的流動性。例如：磷脂雙分

13、子層的相變溫度與其組分固有的結構有關，除極性頭外，疏水尾巴的長短，雙鍵的數(shù)目、構型和位置均不同程度的影響其相變溫度。進而影響物質的跨膜運輸和能量轉化。6試述糖生物學與糖蛋白聚糖部分在細胞識別中作用糖生物學：糖生物學主要研究復合糖中糖鏈的結構及其生物合成：糖鏈信號的破譯、糖鏈信號轉導；涉及分化和疾病發(fā)生的糖鏈識別以及糖工程和糖生物學的前沿與應用。糖蛋白聚糖部分在細胞識別中作用：（1） 在受體-配體相互識別中的作用：受體與配體的識別和結合，實質上是受體上的結合部位與配體上的識別標記之間專一的結合。（2） 在維持血漿糖原蛋白平衡中的作用：血漿中至少有60多種糖蛋白，每種均以一定的速率合成，又經(jīng)網(wǎng)絡狀

14、內(nèi)吞以一定的速率清除，從而在血漿中保持動態(tài)平衡。（3） 構成某些抗原決定簇：生物大分子和細胞上的抗原決定簇是被生物系統(tǒng)“驗明正身”的識別標志，有許多抗原決定粗實際上就是特定的糖結構。（4） 凝集素對單糖和聚糖的識別作用：糖類作為信號分子，某生物學功能離不開專一識別并與其結合的另一個類大分子-凝集素。（5） 在病原體-寄主細胞識別中作用：病原菌對寄主的感覺以及寄主巨噬細胞吞噬病原體的過程，同樣從細胞間的專一性識別和粘著開始的。（6） 在配子識別和結合中的作用：有性繁殖中同種配子之間專一的識別和結合，使物種的遺傳特性得以世代相傳。（7） 在細胞粘附中作用：細胞作為有機生命活動基本單位，必須相互粘合

15、或與胞外基質粘合，形成組織、器官和完整的個體，參與細胞識別與粘合的大分子幾乎都是糖蛋白和蛋白聚糖。7.糖蛋白中聚糖部分的一般生物學功能（1）聚糖在蛋白質分子正確折疊和亞基締合中的作用N-糖基化是伴翻譯過程，必然對肽鏈折疊產(chǎn)生明顯影響。N-寡糖前體中1-3臂外端的Glc殘基是糖蛋白肽鏈正確折疊的重要信號。糖鏈可影響肽鏈的正確折疊，為天然構象的形成和酶活性做出貢獻，糖鏈本身并不是活性中心的組分，其結構的變化未引起酶失活。（2）聚糖對蛋白質的屏蔽效應聚糖覆蓋于糖蛋白表面，一個單糖大約覆蓋約0.6nm長度的表面積，聚糖越大，天線數(shù)越多，覆蓋的面積就越大，對糖蛋白抗御蛋白酶水解具有重要的意義。（3）聚糖

16、在糖蛋白細胞內(nèi)分揀、投送和分泌中的作用溶酶體蛋白上帶有Man-6-P的高甘露糖型N-聚糖是其分揀和投送的信號。合成Man-6-P的關鍵酶N-乙酰氨基葡萄糖磷酸轉移酶的缺失導致溶酶體酶無法投送到位，造成胎死腹中。（4）聚糖對糖蛋白生物活性的影響聚糖并不直接參與糖蛋白酶類的底物結合與催化過程，多數(shù)糖蛋白酶類去掉糖鏈后催化活力沒有明顯變化。但是，糖鏈是親水結構，酸性糖鏈還帶有負電荷，糖鏈的引入必然改變蛋白分子親水表面的大小與布局和/或電荷平衡，影響蛋白質的構象，從而不同程度地影響其生物學性質。（5）聚糖在分子識別和細胞識別中的作用糖鏈最重要的生物學功能是在分子識別和細胞識別中充當信號分子。在受體-配

17、體相互識別中的作用在維持血漿糖蛋白平衡中的作用構成某些抗原決定簇凝集素對單糖和聚糖的識別作用在病原體-寄主細胞識別中的作用在配子識別與結合中的作用在細胞粘附中的作用8.細胞信號轉導以糖原代謝的激素調(diào)節(jié)為例，說明細胞信號轉導的分子機制答：細胞信號轉導包括信號分子的接收、信號的放大和效應產(chǎn)生三個階段。大多數(shù)胞外化學信號（第一信使）都通過質膜上的專一性受體識別與結合。受體不僅能區(qū)別不同的外界刺激，而且還能激活特定的信號放大系統(tǒng)，產(chǎn)生胞內(nèi)信使（第二信使），后者再通過特定的效應分子作用與靶分子，導致蛋白質結構、酶活力、膜透性、基因表達等方面的改變，從而產(chǎn)生一系列生理、病理效應。糖原降解時產(chǎn)生的熱穩(wěn)定因子

18、（cAMP）可以促使糖原磷酸化酶活化。許多動物激素都是與受體結合，激活與其偶聯(lián)的G蛋白，活化的G蛋白作用于ACase，從而改變細胞內(nèi)的cAMP的濃度。當cAMP濃度升高時，蛋白激酶的兩個調(diào)節(jié)亞基與cAMP結合，導致構象改變，對催化亞基的親和力下降，蛋白激酶被激活，每個蛋白激酶分子使許多酶分子磷酸化活化，每個酶分子產(chǎn)生許多產(chǎn)物分子，從而有效地把胞間信號的微小變化轉化成大量胞內(nèi)效應分子，產(chǎn)生明顯的生物學效應。9.舉例說明異源三聚體G蛋白和小分子G蛋白在信號轉導中的作用答：G蛋白即GTP結合蛋白，是一個蛋白質家族，在細胞信號轉導中起著偶聯(lián)膜受體與效應器的中介作用。G蛋白的GTP結合形式為其活化態(tài)，G

19、DP結合形式為其非活化態(tài)。通常按其分子大小分為異源三聚體G蛋白，縮寫為Gp和單鏈小分子G蛋白。（1） 異源三聚體G蛋白在信號轉導中的作用：以肌醇磷酸酯酸信號系統(tǒng)為例子，異源三聚體G蛋白能活化磷脂?；紝Ｒ坏腜LC，PLC是磷酸信號系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，決定IP3和DG信號分子的生成。（2） 單鏈小分子G蛋白在信號轉導中的作用：以Ras-MAPK信號轉導為例，Ras是最早發(fā)現(xiàn)的小G蛋白，是ras基因的產(chǎn)物。它在細胞信號轉導中的主要作用是把上游受體型酪氨酸蛋白激酶接收的信號傳遞到下游的MAPK級聯(lián)系統(tǒng)和PI-3K通路。Ras參與的信號途徑涉及a.成纖維細胞的生長和癌變b.造血細胞的增值和分化c.T細胞的

20、活化d.嗜鉻細胞瘤細胞的分化e.上皮細胞的生長抑制。10.球狀蛋白質的分子結構包括哪些層次？應該從哪幾方面認識蛋白質結構與功能的關系？舉例論述蛋白質分子的三維結構與其功能之間的聯(lián)系。球狀蛋白質的分子結構包括一級結構、二級結構、超二級結構、結構域、三級結構和四級結構。Pr的功能與其特殊結構有著密切聯(lián)系，結構是特定功能的內(nèi)在依據(jù)，功能則是特定結構的外在表現(xiàn)。以Mb和Hb為例。Mb 1）結構：是精確的三維結構球蛋白，由一條153個氨基酸殘基組成的多肽鏈和一個血紅素輔基結構構成，整個肽鏈有8個長短不一的螺旋段，E、F螺旋之間有一條疏水的裂縫，血紅素就結合在這個縫內(nèi)。2）功能：貯存氧，在細胞代謝需要氧時

21、釋放出氧，氧和曲線為雙曲線，適合于通過組織從血液接受氧氣將它儲藏在細胞內(nèi)備用。游離狀態(tài)下，血紅素對CO的親和力比對O2的親和力大25000倍，而結合狀態(tài)僅大200倍；且在Mb中，遠測His（E1）的存在對其與CO的結合產(chǎn)生更大的位阻效應，大大降低了對CO的親和力和CO中毒的危險，從而保證生理條件下，Mb能有效地履行貯藏和輸送O2的功能，脫氧Mb與血紅素結合后，螺旋恢復至75%，分子結構緊湊，穩(wěn)定性提高，說明血紅素輔基對肽鏈折疊有影響。Hb 1)結構：由4個亞基（22）組成，每個亞基含一條多肽鏈和一個血紅素輔基，構成一個四面體。2）功能：適合于從肺泡到組織的氧氣運輸，氧合曲線呈S型。Hb與O2結

22、合存在協(xié)同效應，即Hb有四個與氧結合的區(qū)域，先結合的O2影響同一分子中空閑O2結合部位對后續(xù)O2的親和力，當氧和血紅素結合時，F(xiàn)e2+外層電子重排，從順時變?yōu)榉磿r，直徑縮小13%，卟啉平面變成扁平，F(xiàn)e移入卟啉而中央小孔，觸發(fā)了Hb亞基構象改變，破壞了原來的非共價鍵形成的新的非共價鍵，導致其他三個沒和氧結合的亞基發(fā)生變化，導致局部的氧和部位構象改變，對氧的親和力提高，出現(xiàn)S型曲線。2，3-二磷酸甘油酸（BPG）是Hb別構效應劑，對穩(wěn)定脫氧血紅蛋白的四級結構發(fā)揮著重要作用，它與脫氧血紅蛋白中亞基間的靜電作用在血紅蛋白氧合后就不存在了。如果沒有BPG,Hb的氧合就不存在協(xié)同效應。11.核質運輸過程

23、核被膜將細胞核與胞漿分隔開，二者之間的物質運輸需經(jīng)核孔復合物進行。分子量小于5kDa的物質隨機擴散通過核孔；550kDa的物質可能經(jīng)被動擴散進入核內(nèi)，也可能經(jīng)由主動運輸；分子量50kDa的物質，像組裝的核糖體亞基和信息體等巨大的核蛋白復合物，必須經(jīng)由NPC主動運輸。大分子的核質運輸依賴于溫度和能量供給，還需要運輸因子的介導和核孔復合物蛋白的參與。（1）核輸入：輸入細胞核的蛋白質內(nèi)有一段特殊的氨基酸序列作為輸入信號，稱為核定位信號（nuclear localization signal, NLS）。NLS介導的蛋白質核輸入是個多步驟、單向、溫度和能量依賴的復雜過程，并表現(xiàn)出競爭飽和性。輸入素（5

24、8kDa）有識別NLS的功能，是NLS受體；輸入素（97kDa）則與NPC組分相互作用。NLS蛋白與異源二聚體結合是核輸入的起始步驟；輸入素·NLS蛋白復合物借助于在核孔周圍聚集。NLS蛋白-輸入素復合物進入細胞核需消耗能量，而且至少需要Ran和NTF2（p10）蛋白，可能還需要一些Ran結合蛋白（Ran BP）和Ran GAP的協(xié)同作用。Ran是廣泛參與細胞過程的一種小G蛋白，通過結合輸入素使二聚體解聚，并促進輸入素從核孔復合物結合部位釋放出來。NTF2（p10）可與NPC中心區(qū)的糖蛋白p62結合，引導NLS蛋白·輸入素復合物到達中心通道。還有一些蛋白和受體入核需要Hsp

25、70Hsc70的參與。（2） 核輸出：與核輸入形成對照，輸出的多為巨大的核蛋白顆粒（RNP），轉位時打開成為直徑的25nm的顆粒，可能是NPC最大輸出尺寸。對蛋白質等大分子上核輸出信號(nuclear export signal, NES)所知有限，這些NES常常是接應蛋白的結合部位。已鑒定的輸出素（exportin）為CRM1CAS。CRM1與NPC的CANNup 214相結合；CAS以一種依賴Ran·GTP的方式與輸入素結合。12.泡囊運輸?shù)鞍踪|等生物大分子通過質膜進出細胞（內(nèi)吞外排），以及經(jīng)由內(nèi)質網(wǎng)-Golgi器運輸?shù)劫|膜和其它內(nèi)膜系統(tǒng)，均需依賴有被泡囊運輸（coated ve

26、sicle traffic）系統(tǒng)。1.泡囊運輸過程可劃分成三個階段：貨物在供體膜上聚集，膜發(fā)生凹陷，出芽，形成有被小泡；運輸小泡在細胞內(nèi)定向轉移（靶向）；小泡?？吭谑荏w膜（靶膜）上，拆卸外被，小泡膜與靶膜融合，釋放出內(nèi)涵物，完成貨物運送。2.泡囊運輸中至少形成三類不同的外被：網(wǎng)格蛋白或包涵素包被的小泡，負責運輸液泡溶酶體蛋白；COP包被的小泡，負責ER到Golgi器以及Golgi器各區(qū)間的蛋白質運輸；lace-like包被的小泡，負責Golgi網(wǎng)到質膜及分泌蛋白的運輸。3.以受體介導的內(nèi)吞（receptor-mediated endocytosis）為例，說明泡囊運輸?shù)牟襟E接合蛋白復合物AP2

27、被募集到質膜內(nèi)側，?？吭趕ynptotagmin上；AP2在質膜內(nèi)側自動群集，并募集網(wǎng)格蛋白三叉輻射體組裝成網(wǎng)格狀結構；dynamin被募集到AP2-網(wǎng)格蛋白網(wǎng)格狀結構上，彎曲，形成有被小窩；受體自動聚集到有被小窩（有的受體在結合配體時才聚集到有被小窩）；配體與受體結合，觸發(fā)有被小窩內(nèi)陷（開始出芽），通過一個狹口粘在質膜內(nèi)側，dynamin在缺口上重新分配；膜的外葉開始融合，小泡出芽，這個過程需水解ATP和GTP；釋放網(wǎng)格蛋白，Hsc70和auxilin介導外被的拆卸，這個過程也要水解ATP；釋放AP2，失去外被的內(nèi)吞小泡與胞內(nèi)體融合，釋放出所結合的配體。內(nèi)吞小泡與初級溶酶體融合形成次級溶酶體

28、，其中的水解酶可將配體降解。含有受體的小泡可與質膜融合，使受體循環(huán)使用，或將受體送入溶酶體降解。13.酶活性調(diào)節(jié)主要包括別構調(diào)節(jié)、酶原的激活、可逆共價修飾、滯后酶和記憶酶。別構調(diào)節(jié)：酶分子的非催化部位與某些化合物非共價結合后發(fā)生構象的改變，進而改變酶活性狀態(tài)，稱為酶的別構調(diào)節(jié)，具有這種調(diào)節(jié)作用的酶稱為別構酶。包括兩種模型：齊變模型：又稱對稱模型。該模型假設，別構酶至少以兩種構象存在，即松弛態(tài)S和緊固態(tài)T。一個酶分子中所有原體必須保持同一構象，全為T或全為R，為結合配體的R態(tài)與T態(tài)酶分子間保持動態(tài)平衡。序變模型：此模型人為不存在R0與T0平衡，因此同一分子存在不同狀態(tài)的原體。配體結合影響同一分子

29、中其余空閑部位對配體的親和力，如增強親和力則表現(xiàn)正協(xié)同，反之則為負協(xié)同。酶原的激活：酶原在一定條件下轉化為有活性的酶的過程稱為酶原的激活?？赡婀矁r修飾：酶蛋白分子中的某些基團可以在其他酶的催化下發(fā)生可逆共價修飾，從而導致酶活性的改變，稱為可逆共價修飾調(diào)節(jié)。滯后酶和記憶酶：滯后酶，從T到R轉變時間需要數(shù)分鐘。記憶酶，以對底物親和力較低的穩(wěn)定構象存在，與底物結合后轉變?yōu)橛H和力較高的另一種構象，釋放后仍呈現(xiàn)易結合底物的構象的酶。14.cAMP（環(huán)核苷酸胞內(nèi)信使）信號轉導途徑cAMP的產(chǎn)生與滅活：許多動物激素都是通過與G蛋白偶聯(lián)的受體相結合，激活膜內(nèi)側與受體偶聯(lián)的G蛋白，活化的G·GTP即可

30、作用于ACase，改變細胞內(nèi)cAMP的濃度，產(chǎn)生預定的生物學效應。如果配體與刺激性受體結合, 激活的Gs·GTP可使ACase活性增大，胞內(nèi)cAMP上升；如果配體作用于抑制性受體，活化的Gi·GTP則抑制ACase，胞內(nèi)cAMP下降。磷酸二酯酶（PDE）使cAMP水解而滅活，在cAMP信號通路中有著重要的作用。cAMP信號傳遞：cAMP信號產(chǎn)生之后，通過激活依賴cAMP的蛋白激酶PKA，對靶蛋白的Ser/Thr進行磷酸化修飾，調(diào)節(jié)其活性，產(chǎn)生生物學效應。PKA全酶由兩個調(diào)節(jié)亞基（R）和兩個催化亞基（C）組成，至少有3種催化亞基（C,C,C），有4種調(diào)節(jié)亞基（R，R，R，R）

31、。R與R有組織分布專一性，對cAMP類似物的親和力和自身磷酸化能力有所不同。無cAMP時，R2與兩個C結合成全酶C2R2并抑制其催化活性。當細胞內(nèi)cAMP濃度升高時，R2即與cAMP結合，導致構象改變，對C的親和力下降4個數(shù)量級，C2R2隨即解離，釋放出有活性的催化亞基，使靶蛋白Ser/Thr磷酸化。cAMP信號途徑調(diào)節(jié)的生理過程：cAMP信號途徑的功能都是靠激活PKA來實現(xiàn)的。PKA的靶蛋白很多，包括糖代謝、脂類代謝、蛋白質代謝和類固醇合成等過程關鍵的酶類；膜運輸系統(tǒng)；轉錄因子等.15.跨膜運輸。（主動運輸）（一）小分子物質的主動運輸：細胞經(jīng)常逆著濃度梯度選擇性地吸收或排出這些物質，同時伴隨

32、著能量的消耗，稱為主動運輸。主動運輸?shù)奶攸c：需要供給能量；專一性；運輸速率可達到“飽和”狀態(tài)；方向性；選擇性抑制。主動運輸可再劃分為初級主動運輸、次級主動運輸和基團移位。（1）初級主動運輸：初級主動運輸系統(tǒng)直接通過ATP等高能化合物提供能量，推動離子和某些代謝物的主動運輸。Na+-K+-ATPase（或稱鈉鉀泵）：幾乎所有的細胞都有Na+-K+-ATPase活力，可把細胞內(nèi)的Na+泵出細胞外，同時又把細胞外的K+泵入細胞內(nèi)。自然界存在三種類型的離子泵：P型離子泵、F型離子泵、V型離子泵。細菌結合蛋白傳送系統(tǒng)：革蘭氏陰性菌具有周質結合蛋白傳遞系統(tǒng)，主動運輸一些糖、氨基酸、磷酸鹽等。（2）次級主動

33、運輸：次級主動運輸系統(tǒng)不直接通過水解ATP提供能量來推動，而是依賴于以離子梯度形式貯存的能量。例如一些動物細胞質膜有Na+-K+-ATPase和透性酶組成這樣的協(xié)同運輸系統(tǒng)，細胞就能依靠細胞外高濃度的Na+離子順著電化學梯度驅動糖和氨基酸逆著濃度梯度進入細胞。（3）基團移位：物質跨膜運輸通常并不需要進行化學修飾，但有些細菌攝入糖時需進行磷酸化反應，以糖-磷酸形式進行細胞，稱為基團移位。如細菌的磷酸烯醇式丙酮酸：糖-磷酸轉位系統(tǒng)（PTS）由三種酶（E1、E11、E111）和熱穩(wěn)定蛋白（HPr）組成，其中E1和HPr均為可溶性蛋白，E11為跨膜蛋白，E111結合于膜內(nèi)側，通過一系列反應把糖攝入細胞

34、內(nèi)。（二）大分子物質的主動運輸：生活細胞需要主動地攝入或排出蛋白質、多核苷酸、多糖等大分子，即使在細胞內(nèi)，不同的細胞器、房室之間也有大分子的跨膜轉位。以蛋白質為例，蛋白質的跨膜運輸有三種基本途徑：孔門運輸，即蛋白質在胞液與核之間的運輸。核孔復合物具有選擇控制功能，能主動運輸特定的大分子和大分子復合物?？缒まD位，即蛋白質通過膜上的轉位器或轉位復合物從胞液進入線粒體、內(nèi)質網(wǎng)、過氧化物酶體等細胞器。囊泡運輸，即可溶性蛋白從內(nèi)質網(wǎng)到高爾基體、溶酶體等房室，以及分泌到質膜或攝入細胞，特點就是要包裝成特定的運輸小泡。16.信號轉導途徑之間的關系（cAMP與Ca通路間的互作）：cAMP與Ca2+信號途徑之間

35、在不同層面上的交談：Ca2+活化CaM之后，可激活依賴Ca2+-CaM的PDE，從而降低cAMP的濃度；另一方面，PKA可將與內(nèi)質網(wǎng)Ca2+泵結合的受磷蛋白磷酸化，或使質膜Ca2+泵C-端磷酸化激活Ca2+泵，把Ca2+泵入鈣庫或胞外而降低胞漿中的Ca2+濃度。在這一點上兩條信號通路之間實為負反饋相互抑制作用。Ca2+·CaM激活的肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）如先被PKA磷酸化便難以結合Ca2+·CaM，二者在此相互拮抗。PKA和CaMPK共同的底物糖原合酶被磷酸化后鈍化，而糖原磷酸化酶激酶（PhK）同時被PKA激活，PhK的一個調(diào)節(jié)亞基實際就是CaM，必須與Ca2+結合才

36、能被激活，因此cAMP和Ca2+信號促進糖原的降解同時抑制糖原合成，兩條信號途徑在這一點上相互協(xié)同。PKA和CaMPK都能活化轉錄因子CREB，促進相同的基因表達，也表現(xiàn)為協(xié)同作用。大多數(shù)ACase亞型都能被Ca2+·CaM激活，表現(xiàn)為Ca2+信號可促進cAMP信號；而PKA將IP3R磷酸化使這個Ca2+通道對IP3刺激的敏感性下降，抑制Ca2+信號的強度。Ca2+·CaM活化的蛋白磷酸酶2B（PP2B）可使PDE脫磷酸而活化，加速cAMP的降解；PP2B還催化PP1抑制蛋白（I-1）脫磷酸而失去抑制作用，從而使PP1活化，把被PKA磷酸化的靶蛋白脫磷酸，逆轉cAMP信號途

37、徑的作用，表現(xiàn)為拮抗性相互作用。其實PKA的靶蛋白還有許多，受Ca2+調(diào)節(jié)的酶和生理過程更多，這兩條信號途徑之間的關系還要錯綜復雜得多。17.胱天蛋白酶（caspase）：由于這個家族成員均屬于Cys蛋白酶，特異地識別四肽模體并切斷Asp之后的肽鍵，活性中心為半胱氨酸，均以酶原（pro-caspase）形式合成與存在，介導細胞凋亡。分子量3050kDa，基本結構包括：N-端結構域，一個大亞基（20kDa）和一個小亞基（10kDa）。N-端結構域由23216個殘基組成，序列高度可變，參與酶原激活的調(diào)節(jié)。pro-caspase活化時，首先要切下C-端的小亞基，再從大亞基片段前切除N-端結構域，活性

38、酶就是兩個大亞基和兩個小亞基組成的異源四聚體。18.caspase誘發(fā)細胞凋亡的機理：（2）滅活細胞抗凋亡蛋白：活化的caspase-3可以把CAD（caspase-activated DNase 或DNA fragmentation factor）-ICAD (inhibitor of CAD)中的ICAD降解，釋放出有活性的CAD，進入細胞核之后在核小體之間裂解染色體DNA，使之片段化。凋亡抑制因子Bcl-2家族的一些抗凋亡成員也被活化的caspase降解而喪失抗凋亡作用，有些片段甚至具有促凋亡作用。（2）破壞細胞結構：活化的caspase-6可通過剪切直接拆毀細胞結構，如特異地切割核纖層

39、蛋白（lamin），將lamin首尾聚合形成的支持核膜和使染色質組織化的剛性結構核板破壞，促使染色質固縮。（3）破壞細胞損傷監(jiān)測網(wǎng)絡和修復機制：細胞中存在著精巧的監(jiān)測網(wǎng)絡，以便及時探測DNA的損傷，并在DNA修復期間推遲細胞周期的進程。監(jiān)測基因組狀態(tài)和調(diào)節(jié)細胞周期進程的兩種重要的蛋白質p53和pRb在凋亡期間被caspase-3和其它效應caspase裂解。（4）激活啟動細胞死亡的蛋白激酶：已知在細胞凋亡期間至少有13種蛋白激酶被caspase-3和其它效應caspase裂解，如MEKK1、PAK2、Mst1/Krs、PKC、PKC、PKC1和PRK2等。19.蛋白質磷酸化特點、調(diào)節(jié)活性的機制

40、及其意義：（1）蛋白質可逆磷酸化作用的特點原核細胞通過蛋白質可逆磷酸化進行調(diào)控的生理生化過程相對較少。隨著生物進化，越是高等生物這種調(diào)節(jié)方式的使用越普遍，表明蛋白質可逆磷酸化作用具有顯著的優(yōu)勢和特殊的重要性。這種調(diào)控方式至少具有以下特點：1 專一性強：胞外信號經(jīng)胞內(nèi)信使控制蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，通過對特定靶蛋白進行可逆的磷酸化修飾調(diào)節(jié)細胞生理過程，與別構調(diào)節(jié)相比顯然較少受胞內(nèi)代謝物的影響，能較專一地對胞外刺激作出準確的應答。2 級聯(lián)放大效應：信號轉導過程包括一系列連鎖反應，前面的反應對下一步的酶進行可逆磷酸化修飾，從而使微弱的原始信號逐級放大，同時級聯(lián)系統(tǒng)各層次的可調(diào)控性增強了對生理生化

41、過程的調(diào)控作用。3 節(jié)省而有效的調(diào)節(jié)：可逆的磷酸化使被修飾的蛋白質激活或被“凍結”，在不改變蛋白質總量的情況下，只需消耗很少的ATP，就能有效地調(diào)節(jié)活性蛋白質的含量。與重新合成和分解相比，這種方式使細胞得以快速、有效、節(jié)省地對外界刺激作出反應。4 功能上的多樣性：蛋白質的磷酸化與脫磷酸化幾乎涉及所有的生理過程，除調(diào)節(jié)酶活性這個主要功能外，有些蛋白質的磷酸化導致其亞細胞定位改變；此外從磷蛋白為胚胎發(fā)育提供營養(yǎng)到調(diào)控細胞的生長發(fā)育、分裂分化、基因表達甚至癌變，都有蛋白質可逆磷酸化的參與?？赡媪姿峄陌械鞍装ㄔS多酶類、受體、膜上運輸系統(tǒng)、結構蛋白、調(diào)節(jié)蛋白等其它功能蛋白。最近還發(fā)現(xiàn)某些功能蛋白被磷

42、酸化后對其活性并無影響，稱為“啞態(tài)”磷酸化。這類蛋白磷酸化后常常成為蛋白降解的靶子，因此推測磷酸化作用參與活性蛋白的滅活，成為某生理過程調(diào)節(jié)機制的一部分。5 持續(xù)的時效：信號引起的細胞效應中，有些是相當持久的，如細胞分裂、分化等過程。雖然胞內(nèi)信號分子的壽命很短促，蛋白激酶一旦被激活，即通過自身磷酸化等方式把活性維持較長的時間，被它們磷酸化的靶蛋白則可更長久地維持其效應，直至被蛋白磷酸酶脫去磷酸。6 時空上的精確性：雖然受可逆磷酸化調(diào)節(jié)的蛋白質很多，但每種蛋白質的磷酸化修飾具有自己的細胞周期特異性、發(fā)育階段周期性、種屬和組織分布的特異性，從而呈現(xiàn)出特有的時空分布模式。這種分布上的廣泛性與時空上的

43、特異性相結合，構成了對生命過程更精確和更有效的調(diào)控。（2）可逆磷酸化作用調(diào)節(jié)蛋白質活性的分子機制據(jù)目前研究的水平可從下述幾方面予以說明：Ø 磷酸化導致蛋白質整體構象發(fā)生較大變化：磷酸化位點雖然遠離活性部位，導入一個負電基團帶來的結構信息經(jīng)遠距離的構象傳導使得活性部位的構象發(fā)生巨大改變。許多別構酶的磷酸化位點在遠離催化部位的N-端或C-端。例如肝細胞糖原磷酸化酶亞基由842個氨基酸組成，N-端結構域（1484位）含有磷酸化位點（Ser14）、AMP和ATP等效應劑結合部位和糖原?？坎课唬籆-端結構域（485842）Lys680共價連接一個輔因子磷酸吡哆醛，活性中心Arg569在結構域界

44、面處。非磷酸化的二聚體是其鈍化狀態(tài)（GPb），活化形式為磷酸化的二聚體（GPa），磷酸化的Ser14距活性中心約3.5nm。對GPa和GPb晶體結構進行的解析表明，磷酸化之后引發(fā)了巨大的構象變化：GPb的N-端形成兩個-螺旋夾一個帽狀結構（1-cap-2），位于亞基界面；磷酸化之后Ser14- 與另一亞基帽狀結構中的Arg43相互作用，將它拉向自己的螺旋，產(chǎn)生一個對別構激活劑AMP高親和力的結合部位。其次，在GPb中活性部位離分子表面約1.5nm，殘基282286形成的環(huán)阻塞了活性中心通道，把Arg569個隔在內(nèi)部；磷酸化導致上述環(huán)移開，使活性中心暴露。Ø 磷酸化導致功能部位區(qū)域構象

45、發(fā)生變化：當磷酸化部位靠近功能部位時，引入的磷酸基團與功能區(qū)域某個或某些殘基相互作用，導致功能部位構象的改變或調(diào)整。例如PKA催化亞基呈雙葉瓣結構，活性中心在兩個葉瓣之間的裂隙底部。在催化部位附近的Thr197是其自身磷酸化位點，Thr197- 與催化殘基Asp166以及相鄰的Asp165相互作用，還與上下葉瓣的某些殘基（如His87、Lys189）也相互作用，使催化部位呈更為緊湊的結構。PØ 磷酸基的位阻效應導致功能喪失：有些蛋白質被磷酸化后構象并未發(fā)生明顯改變，但由于引入的磷酸基團的位阻效應而喪失其功能。以異檸檬酸脫氫酶為例，當它的Ser113磷酸化后活性中心的構象并未變化，但是Ser113- 占據(jù)了底物異檸檬酸一個羰基的位置，因而喪失活性。異檸檬酸脫氫酶對蘋果酸的活性比對其生理底物低得多，被磷酸化后雖