细胞生物学作业2

第一回作业

1、总结蛋白质质量控制方式及其调控途径。

答：1）、蛋白质的修饰与加工。包括四种：发生在内质网和高尔基体的蛋白质糖基化、在内质网发生的二硫键的形成、蛋白质折叠和多亚基蛋白的装备、在内质网高尔基体和分泌泡发生的特异性蛋白质水解切割。

调控途径以糖基化为例：细胞游离核糖体合成蛋白质——（转运）———内质网膜上——（肽链继续延伸并进入）——内质网腔——（酶催化寡糖链）——肽链的糖基化位点形成糖蛋白——（糖基转移酶）——靶蛋白三氨基酸残基序列的天冬酰胺残基（N-连接的糖基化）——膜上糖激酶——肽链糖基化位点的天冬酰胺残基——（内质网特异性糖苷酶）——高苷——进入高尔基体修饰。

2）、依赖泛素的蛋白质降解（降解错误折叠或不稳定蛋白质机制）

泛素活化酶（E1）形成酰基-腺苷酸中介勿使泛素分子C端激活（需要ATP），活化的泛素分子与泛素结合酶（E2)的半胱氨酸残基结合，泛素连接酶（E3）催化E2结合的泛素羰基和靶蛋白赖氨酸侧链的氨基酸之间形成异肽键，形成具有寡聚泛素链的泛素化靶蛋白。泛素化标签呗蛋白酶体帽识别，利用A TP水解提供的能量驱动泛素分子的切除和靶蛋白解折叠，去折叠的的蛋白质转移至蛋白酶体核心腔被水解。

3)、帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象（主要靠热休克蛋白）

细胞溶胶中错误蛋白的累积诱发细胞热休克反应，激活编码胞质溶胶中分子伴侣蛋白等基因的转录，热休克蛋白选择性的与畸形蛋白质结合形成聚合物，利用A TP释放的能量使聚集的蛋白质溶解，进一步折叠成正确构象的蛋白质。

4）、依赖溶酶体的降解途径

溶酶体对水解底物似乎没有选择性，暂不需要的大分子和衰老的细胞器选择性地进入自噬泡，溶酶体识别并与之结合，溶酶体内的各种水解酶发挥作用。

答：(1)蛋白质质量控制的方式：确保错误折叠的蛋白质不能离开内质网。(2)细胞对蛋白质采取质量控制的调控途径主要分两步：

①内质网（endoplasmic reticulum，ER）对蛋白质的质量控制，即新生多肽的正确折叠与组装。包括：

a．分子伴侣：结合蛋白（binding protein，Bip，Hsp的一种）等钙连接蛋白帮助变性或

错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。b．蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI）：可切断错误形成的二硫键，重新形成二硫键并产生正确折叠的构象。c．葡糖基转移酶：识别未折叠或错误折叠的蛋白并添加1个葡萄糖至低聚糖末端。

②内质网相关性蛋白水解机制（ER-associated protein degradation，ERAD），泛素-蛋白酶体通路(ubiquitin-proteasome pathway，UPP)是其中的中间环节，这是细胞内监测并清除未正确处理蛋白质的质量控制系统。泛素-蛋白酶体负责对细胞内突变、受损和异常折叠蛋白的清除和降解，它能高特异性地使靶蛋白被泛素化并降解,在细胞内发挥重要的蛋白质质量控制作用。

2、概述蛋白质分选的途径、类型及其细胞分子基础。

答：核基因编码的蛋白质分选大体上可分两条途径：（1）后翻译转运途径（2）共翻译转运途径；根据蛋白质分选的转运方式或机制不同，可将蛋白质转运分为四类：（1）蛋白质跨膜转运（2）膜泡运输（3）选择性的门控转运（4)细胞质基质中蛋白质的转运。

细胞分子基础：细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两方面，其一是蛋白质中包含特殊的信号序列，其二是细胞器上具有特定的信号识别装置（分选受体）。

门控通道转运：蛋白通过核孔复合体运输，蛋白存在核定位信号。

跨膜运输：内质网蛋白依赖信号肽，通过膜上的易位子蛋白跨膜，需要通过分子伴侣协助。膜泡运输：依赖不同类型的转运膜泡。

胞质蛋白转运：与细胞骨架（微丝、微管）密切相关。

答：蛋白质分选（protein sorting）：核基因编码的蛋白质在细胞质基质中的核糖体上开始合成，然后转运至细胞的特定部位，并装配成结构与功能的复合体，参与细胞生命活动。

(1)蛋白质分选大体分两条途径：

①翻译后转运途径：完全在细胞质基质合成的蛋白，转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白。

②共翻译转运途径：合成起始后转移至糙面内质网（RER），合成的蛋白质经高尔基体运至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。内质网与高尔基体本身的蛋白质分选也是通过这一途径完成的。

(2)蛋白质转运的四种基本类型及其细胞分子基础：

①蛋白质的跨膜转运：在细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器。蛋白以非折叠态跨膜。细胞分子基础：内质网蛋白依赖信号肽、信号识别颗粒（SRP），线粒体、叶绿体、过氧化物酶体等依赖导肽。该运输还需要分子伴侣及膜上的易位子蛋白等参与。

②膜泡运输：蛋白由不同类型转运小泡从其RER合成部位转运至高尔基体，进而分选运至细胞的不同部位。细胞分子基础：网格蛋白、COPII包被蛋白、COPI包被蛋白等。

③选择性的门控转运：细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体到核内或相反。

细胞分子基础：蛋白存在核定位信号（NLS）。

④细胞质基质中蛋白质的转运

第二回作业

归纳总结细胞受体类型、特点及重要的细胞信号转导途径。

答：一、细胞受体类型

（一）细胞表面受体

1．离子通道型受体

多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。引起迅速短暂的效应。

2．G蛋白偶联受体

含有7个疏水肽段形成的跨膜α-螺旋区和相似的三维结构, N端在细胞外侧，C端在细胞质胞质侧。每个跨膜α-螺旋由22-24个氨基酸残基组成，其中螺旋5和6之间的胞内环状结构域（C3）对于受体与G蛋白之间的相互作用具有重要的作用。

3.酶联受体

一类是受体胞内结构与具有潜在酶活性，如生长激素受体、干扰素受体等。当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。另一类是受体本身不具酶活性，而是受体胞内段与酶相联系，这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr 磷酸化，有催化型受体之称。

（二）胞内受体

位于细胞质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子。结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA 结合区③激素结合区④绞链区。

二、细胞信号转导的主要途径

1．G蛋白介导的信号转导途径

G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。由x和γ亚基组成的异三聚体在膜受体与效应器之间起中介作用。小G蛋白只具有G蛋白亚基的功能，参与细胞内信号转导。信息分子与受体结合后，激活不同G蛋白，有以下几种途经：（1）腺苷酸环化酶途径通过激活G蛋白不同亚型，增加或抑制腺苷酸环化酶（AC）活性，调节细胞内cAMP浓度。cAMP可激活蛋白激酶A（PKA），引起多种靶蛋白磷酸化，调节细胞功能。（2）磷脂酶途径激活细胞膜上磷