細(xì)胞生物學(xué)作業(yè)2

1、第一回作業(yè)1、總結(jié)蛋白質(zhì)質(zhì)量控制方式及其調(diào)控途徑。答：1）、蛋白質(zhì)的修飾與加工。包括四種：發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的蛋白質(zhì)糖基化、在內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)發(fā)生的二硫鍵的形成、蛋白質(zhì)折疊和多亞基蛋白的裝備、在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體和分泌泡發(fā) 生的特異性蛋白質(zhì)水解切割。調(diào)控途徑以糖基化為例：細(xì)胞游離核糖體合成蛋白質(zhì)一一（轉(zhuǎn)運(yùn)）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上一一（肽鏈繼續(xù)延伸并進(jìn)入）一一內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔（酶催化寡糖鏈）一一肽鏈的糖基化位點(diǎn)形成糖蛋白 （糖基轉(zhuǎn)移酶）一一靶蛋白三緞基酸殘基序列的天冬酰胺殘基（N-連接的糖基化）一 一膜上糖激酶一一肽鏈糖基化位點(diǎn)的天冬酰胺殘基一一（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特異性糖昔酶）一一高普一 一進(jìn)入高爾基體修飾。2）、依賴泛素的蛋白質(zhì)降

2、解（降解錯(cuò)誤折疊或不穩(wěn)定蛋白質(zhì)機(jī)制）泛素活化酶（E1）形成?；?腺甘酸中介勿使泛素分子C端激活（需要ATP）,活化的 泛素分子與泛素結(jié)合酶（E2）的半胱氨酸殘基結(jié)合，泛素連接酶（E3）催化E2結(jié)合的泛素 鍛基和靶蛋白賴氨酸側(cè)鏈的氨基酸之間形成異肽鍵，形成具有寡聚泛素鏈的泛素化靶蛋白。 泛素化標(biāo)簽唄蛋白酶體帽識(shí)別，利用ATP水解提供的能量驅(qū)動(dòng)泛素分子的切除和靶蛋白解 折疊，去折卷的的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移至蛋白酶體核心腔被水解。3）、幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，形成正確的分子構(gòu)象（主要靠熱休克蛋白） 細(xì)胞溶膠中錯(cuò)誤蛋白的累積誘發(fā)細(xì)胞熱休克反應(yīng)，激活編碼胞質(zhì)溶膠中分子伴侶蛋白等 基因的轉(zhuǎn)錄，熱休克蛋白

3、選擇性的與畸形蛋白質(zhì)結(jié)合形成聚合物，利用ATP釋放的能量使 聚集的蛋白質(zhì)溶解，進(jìn)一步折疊成正確構(gòu)象的蛋白質(zhì)。4）、依賴溶酶體的降解途徑溶酶體對(duì)水解底物似乎沒有選擇性，暫不需要的大分子和衰老的細(xì)胞器選擇性地進(jìn)入自 噬泡，溶酶體識(shí)別并與之結(jié)合，溶酶體內(nèi)的各種水解酶發(fā)揮作用。答：（1）蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的方式：確保錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)不能離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。（2）細(xì)胞對(duì)蛋 白質(zhì)采取質(zhì)量控制的調(diào)控途徑主要分兩步：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum, ER）對(duì)蛋白質(zhì)的質(zhì)量控制，即新生多肽的正確折疊 與組裝。包括：a.分子伴侶：結(jié)合蛋白（binding protein, Bip, Hsp的一種）等鈣連接蛋

4、白幫助變性或 錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，形成正確的分子構(gòu)象。b.蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（protein disulfide isomerase, PDI）：可切斷錯(cuò)誤形成的二硫鍵，重新形成二硫鍵并產(chǎn)生正確折疊的構(gòu)象。c.簡(jiǎn) 糖基轉(zhuǎn)移酶：識(shí)別未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白并添加1個(gè)葡萄糖至低聚糖末端。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)性蛋白水解機(jī)制（ER-associated protein degradation, ERAD）,泛素-蛋白 酶體通路（ubiquitin-proteasome pathway, UPP）是其中的中間環(huán)節(jié),這是細(xì)胞內(nèi)監(jiān)測(cè)并清除未 正確處理蛋白質(zhì)的質(zhì)量控制系統(tǒng)。泛素-蛋白酶體負(fù)責(zé)對(duì)細(xì)胞內(nèi)突變、受損和異常折

5、疊蛋白 的清除和降解，它能高特異性地使靶蛋白被泛素化并降解,在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮重要的蛋白質(zhì)質(zhì)量 控制作用。2、概述蛋白質(zhì)分選的途徑、類型及其細(xì)胞分子基礎(chǔ)。答：核基因編碼的蛋白質(zhì)分選大體上可分兩條途徑：（1）后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑（2）共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn) 途徑：根據(jù)蛋白質(zhì)分選的轉(zhuǎn)運(yùn)方式或機(jī)制不同，可將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)分為四類：（1）蛋白質(zhì)跨膜 轉(zhuǎn)運(yùn)（2）膜泡運(yùn)輸（3）選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（4）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。細(xì)胞分子基礎(chǔ)：細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定向的轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞 器取決于兩方而，其一是蛋白質(zhì)中包含特殊的信號(hào)序列，其二是細(xì)胞器上具有特定的信號(hào)識(shí) 別裝置（分選受體）。門控通道轉(zhuǎn)運(yùn)：蛋白通過核孔復(fù)合體

6、運(yùn)輸，蛋白存在核定位信號(hào)?？缒み\(yùn)輸：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白依賴信號(hào)肽，通過膜上的易位子蛋白跨膜，需要通過分子伴侶協(xié)助。 膜泡運(yùn)輸：依賴不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡。胞質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)：與細(xì)胞竹架（微絲、微管）密切相關(guān)。答：蛋白質(zhì)分選（protein sorting）：核基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體上開始合 成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的特定部位，并裝配成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體，參與細(xì)胞生命活動(dòng)。（1）蛋白質(zhì)分選大體分兩條途徑：翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：完全在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成的蛋白，轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍繞的細(xì)胞器，如線粒體、 葉綠體、過氧化物酶體及細(xì)胞核，或者成為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和骨架蛋白。共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：合成起始后轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RE

7、R）,合成的蛋白質(zhì)經(jīng)高爾基體運(yùn) 至溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到細(xì)胞外。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體本身的蛋白質(zhì)分選也是通過這一途徑完成的。（2）蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的四種基本類型及其細(xì)胞分子基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和過 氧化物酶體等細(xì)胞器。蛋白以非折疊態(tài)跨膜。細(xì)胞分子基礎(chǔ)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白依賴信號(hào)肽、信號(hào) 識(shí)別顆粒（SRP）,線粒體、葉綠體、過氧化物酶體等依賴導(dǎo)肽。該運(yùn)輸還需要分子伴侶及 膜上的易位子蛋白等參與。膜泡運(yùn)輸：蛋白由不同類型轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從其RER合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，進(jìn)而分選運(yùn) 至細(xì)胞的不同部位。細(xì)胞分子基礎(chǔ)：網(wǎng)格蛋白、COPII包被蛋白、COPI包被蛋白等。選

8、擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體到核內(nèi)或相反。細(xì)胞分子基礎(chǔ)：蛋白存在核定位信號(hào)（NLS）。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)第二回作業(yè)歸納總結(jié)細(xì)胞受體類型、特點(diǎn)及重要的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。答：一、細(xì)胞受體類型（-）細(xì)胞表而受體1 .離子通道型受體多為神經(jīng)遞質(zhì)受體，受體分子構(gòu)成離子通道。受體與信號(hào)分子結(jié)合后變構(gòu)，導(dǎo)致通道開 放或關(guān)閉。引起迅速短暫的效應(yīng)。2 . G蛋白偶聯(lián)受體含有7個(gè)疏水肽段形成的跨膜。-螺旋區(qū)和相似的三維結(jié)構(gòu),N端在細(xì)胞外側(cè)，C端在細(xì) 胞質(zhì)胞質(zhì)側(cè)。每個(gè)跨膜。-螺旋由22-24個(gè)氨基酸殘基組成，其中螺旋5和6之間的胞內(nèi)環(huán) 狀結(jié)構(gòu)域（C3）對(duì)于受體與G蛋白之間的相互作用具

9、有重要的作用。3 .酶聯(lián)受體一類是受體胞內(nèi)結(jié)構(gòu)與具有潛在酶活性，如生長(zhǎng)激素受體、干擾素受體等。當(dāng)受體與配 體結(jié)合后，可偶聯(lián)并激活下游不同的非受體型TPK,傳遞調(diào)言號(hào)。另一類是受體本身不 具酶活性，而是受體胞內(nèi)段與酶相聯(lián)系，這類受體包括生長(zhǎng)因子受體、胰島素受體等。與相 應(yīng)配體結(jié)合后，受體二聚化或多聚化，表現(xiàn)酪氨酸蛋白激酶活性，催化受體自身和底物Tyr 磷酸化，有催化型受體之稱。（二）胞內(nèi)受體位于細(xì)胞質(zhì)或核基質(zhì)中，主要識(shí)別和結(jié)合小的脂溶性信號(hào)分子。結(jié)合信號(hào)分子后，受體 表現(xiàn)為反式作用因子，可結(jié)合DNA順式作用元件，活化基因轉(zhuǎn)錄及表達(dá)。包括類固醇激素 受體、甲狀腺激素受體等。胞內(nèi)受體都是單鏈蛋白，有

10、4個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)：高度可變區(qū)DNA 結(jié)合區(qū)激素結(jié)合區(qū)絞鏈區(qū)。二、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑1 . G蛋白介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑G蛋白可與鳥噂吟核甘酸可逆性結(jié)合。由x和丫亞基組成的異三聚體在膜受體與效應(yīng)器之間 起中介作用。小G蛋白只具有G蛋白亞基的功能，參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。信息分子與受體 結(jié)合后，激活不同G蛋白，有以下幾種途經(jīng)：（1）腺甘酸環(huán)化酶途徑通過激活G蛋白不同 亞型，增加或抑制腺甘酸環(huán)化酶（AC）活性，調(diào)門細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度。CAMP可激活蛋白 激酶A （PKA）,引起多種靶蛋白磷酸化，調(diào)節(jié).細(xì)胞功能。（2）磷脂酶途徑激活細(xì)胞膜上磷 脂酶C（PLC）,催化質(zhì)膜磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）水解，生成三磷

11、酸肌醉（IP3）和甘油二 酯（DG）. IP3促進(jìn)肌漿網(wǎng)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存的Ca2+釋放。Ca2+可作為第二信使啟動(dòng)多種細(xì)胞 反應(yīng)。Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白檄酶或磷酸酯酶，產(chǎn)生多種生 物學(xué)效應(yīng)。DG與Ca2+能協(xié)調(diào)活化蛋白激酶C （PKC）o2 .受體酪氨酸蛋白激酶（RTPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑受體酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特征是受體本身具有酪亞酸蛋白激酶（TPK）的活性，配 體主要為生長(zhǎng)因子。RTPK途徑與細(xì)胞增殖肥大和腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切。配體與受體胞外區(qū) 結(jié)合后，受體發(fā)生二聚化后自身具備（TPK）活性并催化胞內(nèi)區(qū)酪氨酸殘基自身磷酸化。RTPK 的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通過多種絲氨

12、酸/蘇氨酸蛋白激酶的級(jí)聯(lián)激活：（1）激活絲裂原活化蛋白激 酶（MAPK）, （2）激活蛋白激酶C （PKC）, （3）激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）,從而引 發(fā)相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。3 .非受體酪紈酸蛋白激酶途徑此途徑的共同特征是受體本身不具有TPK活性，配體主要是激素和細(xì)胞因子。其調(diào)行機(jī)制 差別很大。如配體與受體結(jié)合使受體二聚化后，可通過G蛋白介導(dǎo)激活PLC-B或與胞漿內(nèi) 磷酸化的TPK結(jié)合激活PLC-y ,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。4 .受體鳥甘酸環(huán)化酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）可激活鳥甘酸環(huán)化酶（GC）,增加cGMP生成，cGMP 激活蛋白激酶G （PKG）,磷酸化

13、靶蛋白發(fā)揮生物學(xué)作用。5 .核受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑細(xì)胞內(nèi)受體分布于胞漿或核內(nèi)，本質(zhì)上都是配體調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子，均在核內(nèi)啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)并 影響基因轉(zhuǎn)錄，統(tǒng)稱核受體。核受體按其結(jié)構(gòu)和功能分為類固醇激素受體家族和甲狀腺素受 體家族。類固醇激素受體（雌激素受體除外）位于胞漿，與熱休克蛋白（HSP）結(jié)合存在， 處于非活化狀態(tài)。配體與受體的結(jié)合使HSP與受體解離，暴露DNA結(jié)合區(qū)。激活的受體二 聚化并移入核內(nèi)，與DNA上的激素反應(yīng)元件（HRE）相結(jié)合或其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用，增 強(qiáng)或抑制基因的轉(zhuǎn)錄。甲狀腺素類受體位于核內(nèi)，不與HSP結(jié)合，配體與受體結(jié)合后，激 活受體并以HRE調(diào)節(jié).基因轉(zhuǎn)錄?？傊?，細(xì)胞信息傳遞途徑包括配體受體和轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。配體主要包括激素細(xì)胞因子和生長(zhǎng) 因子等。受體包括膜受體和胞內(nèi)受體。轉(zhuǎn)導(dǎo)分子包括小分子轉(zhuǎn)導(dǎo)體和大分子轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白及蛋 白激酶。膜受體包括七個(gè)跨膜 螺旋受體和單個(gè)跨膜。螺旋受體，前一種膜受體介導(dǎo)的信息 途徑包括PK A途徑,PKC途徑,Ca離子和鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶途徑和PKG途徑，第二 信使分子如CAMP DG IP3 Ca cGMP等