第五章物質(zhì)的跨膜運輸與信號轉(zhuǎn)導復習題

1、第五章 物質(zhì)的跨膜運輸與信號轉(zhuǎn)導學習要求：1.掌握物質(zhì)跨膜運輸?shù)母鞣N方式及原理2.掌握細胞信號轉(zhuǎn)導的各種途徑及相關(guān)知識。3.理解細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)，并建立細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體的、概括的印象。概要：1.物質(zhì)跨膜運輸?shù)母鞣N方式及原理和相互間的區(qū)別細胞膜是細胞與細胞外環(huán)境之間的一種選擇性通透屏障，物質(zhì)的跨膜運輸對細胞的生存和生長是至關(guān)重要的。物質(zhì)的跨膜運輸可分為：被動運輸和主動運輸兩類方式。被動運輸包括簡單擴散和載體介導的協(xié)助擴散，物質(zhì)運輸?shù)姆较蚴怯筛邼舛认虻蜐舛?，不消耗ATP。 負責物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運的蛋白可分為兩類：載體蛋白和通道蛋白。載體蛋白即可介導被動運輸也可介導主動運輸；

2、通道蛋白質(zhì)能介導被動運輸。每種載體蛋白能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過一系列的構(gòu)象改變介導溶質(zhì)分子的跨膜運輸；通道蛋白所介導的被動運輸不需要與溶質(zhì)分子結(jié)合，通道蛋白多為多次跨膜的離子通道，具有選擇性和門控特性的特點。主動運輸是由蛋白質(zhì)所介導的物質(zhì)你濃度梯度或電化學梯度的跨膜轉(zhuǎn)運方式，需要與某種釋放能量的過程相偶聯(lián)。主動運輸可分為由ATP直接供能和間接供能以及光驅(qū)動的三種類型。由于離子的選擇性跨膜運輸，產(chǎn)生了膜電位，這對細胞的生命活動是非常重要的。真核細胞除通過簡單擴散、協(xié)助擴散和主動運輸對小分子物質(zhì)進行運輸外，還可以通過胞吞作用和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸。胞吞作用又可分為胞飲作用和

3、吞噬作用。2.細胞信號轉(zhuǎn)導的各種方式及原理多細胞生物是一個繁忙而有序的細胞社會，其中進行復雜細胞通信和信號轉(zhuǎn)導。細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，實現(xiàn)信號的跨膜轉(zhuǎn)導最終調(diào)節(jié)特異敏感基因的表達，引起細胞的應答反應，這是細胞信號系統(tǒng)的主線，這種反應系列稱為細胞信號通路。根據(jù)其受體存在的部位不同可分為細胞內(nèi)受體介導的信號轉(zhuǎn)導核細胞表面受體介導的信號轉(zhuǎn)導兩大類型。細胞內(nèi)受體一般都有三個結(jié)構(gòu)域：位于C端的激素結(jié)合位點，位于中部的DNA或Hsp90結(jié)合位點，以及N端的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。而細胞表面受體分屬于三個家族：（1）離子通道耦聯(lián)的受體；（2）G蛋白耦聯(lián)的受體；（3）與酶連接的受體。離子通道耦聯(lián)的受

4、體是多亞基組成的受體-離子通道復合體，本身既有信號分子結(jié)合位點，又是離子通道，其跨膜信號轉(zhuǎn)導無需中間步驟。G蛋白耦聯(lián)受體是細胞表面由單條多肽經(jīng)7次跨膜形成的受體，該信號通路是指配體-受體復合物與靶蛋白的作用要通過G蛋白的中介，并在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，才將細胞外信號跨膜傳遞到細胞內(nèi)影響細胞的行為。G蛋白耦聯(lián)受體信號通路又可分為cAMP信號通路和磷脂酰肌醇信號通路。受體酪氨酸激酶是細胞表面一大類重要酶連家族，當配體與受體結(jié)合后，導致受體二聚化，激活受體酪氨酸蛋白激酶活性隨即引起磷酸化級聯(lián)反應，終致細胞生理或基因表達的改變。該信號通路為：配體 受體酪氨酸激酶 adaptor GRF Ras Raf(

5、MAPKKK) MAPKK MAPK 進入細胞核 其他激酶或基因調(diào)控蛋白的磷酸化修飾。它具有廣泛的功能，包括調(diào)節(jié)細胞增殖與分化，促進細胞存活，以及細胞代謝過程中的調(diào)節(jié)與矯正作用。此外，整聯(lián)蛋白是細胞表面的跨膜蛋白（異二聚體），不僅介導細胞附著到胞外基質(zhì)上，更重要的是提供了一種細胞外環(huán)境調(diào)控細胞內(nèi)活性的通道。整聯(lián)蛋白與胞外配體相互作用，可產(chǎn)生多種信號和生理反應。細胞信號轉(zhuǎn)導是多通路、多環(huán)節(jié)、多層次和高度復雜的可控過程。細胞內(nèi)的多條信號通路相互聯(lián)系，整合為復雜的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)?；靖拍睿汉唵螖U散：又稱自由擴散。是物質(zhì)從濃度較大的一側(cè)通過膜向濃度較小一側(cè)擴散，擴散速度依賴于膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差及溶質(zhì)分子

6、的大小和電荷性質(zhì)，同時與透過物質(zhì)的脂溶性程度有關(guān)，同該物質(zhì)在脂肪中的溶解度成正比。通道蛋白：轉(zhuǎn)運膜蛋白的一類，橫跨質(zhì)膜可形成親水通道，允許一定大小和一定電荷的溶質(zhì)從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)到另一側(cè)。通道蛋白不直接與小的帶電荷的溶質(zhì)相互作用，而是通過質(zhì)雙層中膜蛋白帶電荷的親水區(qū)形成的親水通道，使帶電荷的溶質(zhì)分子自由地擴散。離子通道：是細胞膜中一類內(nèi)在蛋白構(gòu)成的孔道，可為化學方式或電學方式激活，控制離子通過細胞膜的順勢流動。離子通道有兩個顯著的特點：一是具有選擇性，二是屬于門控通道。載體蛋白：又稱為通透酶，是一類膜內(nèi)在蛋白，幾乎都是多次跨膜的蛋白質(zhì)分子。每種載體蛋白能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過一系列構(gòu)象改變，介

7、導溶質(zhì)分子的跨膜轉(zhuǎn)運。由載體介導的轉(zhuǎn)運可以是被動的，也可是主動的。通過動力學分析，經(jīng)通道蛋白進行的轉(zhuǎn)運是一種簡單的擴散過程，沒有飽和現(xiàn)象；而經(jīng)載體進行的轉(zhuǎn)運則依賴于溶質(zhì)與載體特異性的結(jié)合，因結(jié)合部位的數(shù)量有限，所以有飽和現(xiàn)象。主動運輸：是由載體蛋白介導的物質(zhì)逆濃度梯度方向跨膜耗能的運輸方式。根據(jù)主動運輸過程中所需能量來源的不同，可歸納為由ATP直接供能和間接提供能量以及光驅(qū)動三種基本類型。對向運輸：是協(xié)同運輸?shù)囊环N方式，指物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運的方向與離子轉(zhuǎn)運的方向相反，如動物細胞常通過Na+-H+對向運輸?shù)姆绞?，以調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的pH.網(wǎng)格蛋白有被小泡:是胞飲泡或在高爾基體反面管網(wǎng)處形成的小泡.當配體與膜

8、上受體結(jié)合后,網(wǎng)格蛋白聚集在膜下一側(cè),逐漸形成直徑50100nm的質(zhì)膜凹陷,稱為網(wǎng)格蛋白有被小窩;一種小分子GTP結(jié)合蛋白在深陷有被小窩的頸部裝配成環(huán),并水解與其結(jié)合的GTP,引起頸部縊縮而形成小泡.膜電位:不同方式的物質(zhì)跨膜運動,結(jié)果產(chǎn)生并維持了膜兩側(cè)特定的電荷分布,就形成了膜兩側(cè)的電位差,細胞膜兩側(cè)各種帶電物質(zhì)形成的電位差的總和,即為膜電位.細胞通訊:是指一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應反應的過程.細胞間的通訊對于多細胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建、協(xié)調(diào)細胞的功能，控制細胞的生長和分裂都是必需的。自分泌：細胞合成和分泌的各種物質(zhì)反過來又通過與其本身表面受體的作用，調(diào)節(jié)自身的生

9、長和分化，即細胞對其自身分泌的物質(zhì)起反應的現(xiàn)象。自分泌信號常見于病理條件下。離子通道耦聯(lián)受體：是由多亞基組成的受體-離子通道復合體，本身既有信號結(jié)合位點，又是離子通道。其跨膜信號轉(zhuǎn)導無需中間步驟，又稱門控離子通道。此受體主要見于可興奮細胞間的突觸信號傳遞。G蛋白耦聯(lián)受體：指配體-受體復合物與靶蛋白(酶或離子通道)的作用要通過與GTP結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白(G蛋白)的耦聯(lián)，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使,才能將外界信號跨膜傳遞到細胞內(nèi)影響細胞的行為受體.信號轉(zhuǎn)導:指耦聯(lián)的各種保外刺激信號與其相應的生理效應之間的一系列反應機制.或者說是將細胞膜外的刺激信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎麘鸬倪^程.即由細胞膜受體接受信息經(jīng)過細胞內(nèi)信使傳

10、入或胞質(zhì)因子直接活化進入細胞核內(nèi),導致特定基因的激活和表達的過程.第二信使:為細胞信號轉(zhuǎn)導過程中的次級信號,指胞內(nèi)信號分子,是由胞外刺激信號(第一信使)與受體作用后在胞內(nèi)最早產(chǎn)生的信號分子.現(xiàn)已知道的有:camp、cGMP、IP3、GD等。這些信使各自有自身的循環(huán)作用途徑，同時又會相互影響，形成反應網(wǎng)絡。其相互調(diào)節(jié)控制的關(guān)系十分復雜。G蛋白：又稱為GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，是耦聯(lián)受體接受信號與第二信使的產(chǎn)生之間的膜上信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，故又稱耦聯(lián)蛋白質(zhì)或信號轉(zhuǎn)換蛋白。由、和三個亞基組成。G蛋白的耦聯(lián)功能靠GTP的結(jié)合蛋白或水解產(chǎn)生的變構(gòu)作用完成，當G蛋白與受體結(jié)合而結(jié)合時，它就同時結(jié)合上GTP，繼而觸發(fā)效

11、應器，把胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，而當GTP水解為GDP后，G蛋白就回到原處構(gòu)象，失去信號轉(zhuǎn)換的功能。分子開關(guān)：是使細胞內(nèi)一系列信號傳遞的級聯(lián)反應，能在正、負反饋兩個方面得到精確控制分子機制，細胞內(nèi)信號傳遞作為分子開關(guān)的蛋白質(zhì)可分為兩類：一類開關(guān)蛋白的火星由蛋白激酶使之磷酸化而開啟，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而關(guān)閉，許多由可逆磷酸化控制的開關(guān)蛋白是開關(guān)蛋白本身，在細胞內(nèi)構(gòu)成信號傳遞的磷酸化級聯(lián)反應；另一類主要開關(guān)蛋白由GTP結(jié)合蛋白組成，結(jié)合GTP而激活，結(jié)合GDP而失活。肌醇磷脂信號系統(tǒng)：在胞外信號為膜受體接受后，以G蛋白為中介，由質(zhì)膜中磷脂酶C水解PIP2產(chǎn)生肌醇-1，4，5-三磷酸和二酯酰

12、甘油兩種胞內(nèi)信號，因此又稱為雙信號系統(tǒng)，分別形成兩個信號傳遞途徑，調(diào)節(jié)和控制一系列的生理反應。催化性受體：指與酶連接的細胞表面受體，目前已知的這類受體都是跨膜蛋白，當細胞外信號分子與受體結(jié)合即激活該受體細胞內(nèi)段的酶活性。SH結(jié)構(gòu)域：制首先在Src蛋白中發(fā)現(xiàn)的幾個高度保守的結(jié)構(gòu)域。原癌基因c-src的蛋白質(zhì)產(chǎn)物c-src 是細胞膜上的酪氨酸蛋白激酶，其家族中其它蛋白質(zhì)與Src具有同源性的結(jié)構(gòu)域稱為Src同源結(jié)構(gòu)域或SH結(jié)構(gòu)域，在Src分子中，SH1就是激酶結(jié)構(gòu)域，SH2結(jié)構(gòu)域能與含有磷酸化酪氨酸的蛋白質(zhì)結(jié)合，SH3就是激酶識別富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域。SH2和SH3都參與Src家族與其它蛋白質(zhì)的選擇性

13、結(jié)合，但無催化活性。受體超家族：結(jié)構(gòu)上具有較高性同源性的一類受體稱為受體超家族。他們的基因也具有較高的同源性。一般來說，受體超家族成員在某些結(jié)構(gòu)特征或功能上具有相似性，在另一些功能上有不盡相同，因此他們相互間如何協(xié)調(diào)作用的問題近年來很受重視。問答題1.以鈉鉀泵為例說明主動運輸?shù)臋C理。Na+ -K+泵存在于一切動物細胞的細胞膜上，是由和二種亞基組成的跨膜多次的膜整合蛋白，具有ATP酶活性，因此，也被稱作Na+ -K+泵ATP酶。亞基是具有組織特異性的糖蛋白，其工作模式是在a亞基的細胞內(nèi)側(cè)與Na+相結(jié)合促進ATP水解，a亞基上的一個天冬氨酸殘基磷酸化，引起a亞基的構(gòu)象改變，將Na+逆濃度梯度泵出細

14、胞，同時細胞外的K+與a亞基的另一個結(jié)合位點結(jié)合，使其去磷酸化，a亞基構(gòu)象再次發(fā)生變化將K+逆濃度梯度泵進細胞，完成整個循環(huán)。每個循環(huán)消耗一個ATP分子，泵出3個Na+和泵進2個K+.由此可以看出，主動運輸?shù)臋C理是在膜載體的協(xié)助下，由ATP功能，直接或間接將所有轉(zhuǎn)運物質(zhì)逆濃度梯度運出或運進細胞的過程。2.概述H+泵的類型與作用。H+-ATP酶指轉(zhuǎn)運H+的ATP酶或稱H+泵.可分為三種類型:一種與Na+-K+泵和Ca2+類似，在轉(zhuǎn)運H+的過程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核細胞的細胞膜上，稱為P型質(zhì)子泵。P型質(zhì)子泵是植物生命活動過程中的主宰酶，對植物許多生命活動起著重要的調(diào)控作用，它在礦質(zhì)元素

15、轉(zhuǎn)運中的主要作用是：（1）使細胞質(zhì)的pH升高，但由于細胞質(zhì)較強的緩沖作用，這種升高并不顯著。細胞質(zhì)的pH值通常在7.07.5之間。（2）使細胞壁的pH值降低。由于細胞壁的緩沖能力較小，其pH值通常降到5.55.0。（3）使細胞質(zhì)相對于細胞壁表現(xiàn)電負性。由于將陽離子轉(zhuǎn)運出細胞質(zhì)而保留陰離子，就使質(zhì)膜從內(nèi)到外形成負的電勢差。第二種存在于動物細胞溶酶體膜和植物細胞液泡膜上，轉(zhuǎn)運H+過程中不形成磷酸化的中間體，稱為V型質(zhì)子泵，其功能是從細胞質(zhì)基質(zhì)中泵出H+進入細胞器，有助于保持細胞質(zhì)基質(zhì)中性環(huán)境和細胞器內(nèi)的酸性pH.植物液泡膜H+-ATPase與質(zhì)膜H+-ATPase的區(qū)別：（1）其轉(zhuǎn)運H+時，不與A

16、TP末端Pi結(jié)合，（2）水解1分子ATP運送2個H+進入液泡；（3）不依賴于K+的激活；（4）對釩酸鹽不敏感，被NO3-抑制。第三種存在于葉綠體類囊體、線粒體內(nèi)膜和多數(shù)細菌脂膜上，他以相反的方向來發(fā)揮其生理作用，即H+順濃度梯度運動，將所釋放的能量與ATP合成耦聯(lián)起來。3. cAMP和cGMP都是第二信使,他們的主要區(qū)別是什么?cAMP和cGMP雖然都是第二信使,但他們有明顯的區(qū)別L1)盡管cGMP和cAMP一樣廣泛分布于動物和微生物細胞中,但濃度比cAMP低得多.(2)催化他們產(chǎn)生的酶及方式不同: cAMP是由G蛋白耦聯(lián)受體介導的腺苷酸環(huán)化酶催化形成的,該酶屬于有多個跨膜結(jié)構(gòu)域的膜內(nèi)在蛋白;

17、而催化cGMP形成的酶本身就是受體,有的存在于質(zhì)膜上,有的有利于細胞質(zhì)中.(3)兩者的效應器不同,cAMP激活蛋白激酶A，cGMP激活蛋白激酶G，所以，他們引起的細胞效應也不同，cAMP和cGMP在生理上有拮抗作用，如在肝細胞中，cAMP濃度增加，促進糖原分解，而cGMP則促進糖原合成；在平滑肌中，cAMP濃度增高使細胞松弛，而cGMP濃度增高使細胞收縮；cAMP對細胞增殖起伏調(diào)控作用，而cGMP則為細胞增殖的鄭調(diào)控因子，等等。所以曾經(jīng)有人將其與我國中醫(yī)理論的陰陽學說聯(lián)系起來。（4）使cAMP和cGMP滅活的磷酸二酯酶也有差異。4.細胞以那種方式進行通訊，各種方式間有何不同？細胞以三種方式進行

18、通訊：（1）細胞通過分泌化學信號進行細胞間相互通訊，這是多細胞生物體最普遍的采用的通訊方式；（2）細胞間接觸依賴性通訊，細胞間直接接觸，通過與質(zhì)膜結(jié)合的信號分子影響其它細胞；（3）細胞間形成間隙連接使細胞質(zhì)相互溝通，通過交換小分子來實現(xiàn)代謝耦聯(lián)或電耦聯(lián)。三者間異同比較如下：細胞三種通訊方式的比較類型 通訊方式 主要功能細胞間接觸 細胞間直接接觸，通過質(zhì)膜結(jié)合的信號 進行細胞的識別、粘合和排斥依賴性通訊 分子影響其它細胞。沒有胞質(zhì)溝通通訊連接 細胞間相互接觸并形成間隙連接或胞間 使連接的細胞間在較小分子上 連絲，使細胞質(zhì)相互溝通 互通有無，從而進行代謝或活動 的耦聯(lián)與協(xié)調(diào)分泌化學信號 相隔一定距

19、離的細胞相互作用，往往是 引發(fā)的反應復雜多樣，在細胞進行胞間通訊 一細胞分泌化學信號分子，并在體液中 生命活動中有著非常重要的作用擴散運輸，另一細胞通過其相應受體捕獲信號分子后，并引發(fā)相應的反應。5.細胞信號轉(zhuǎn)導的復雜性主要表現(xiàn)是什么？細胞信號轉(zhuǎn)導的復雜性主要表現(xiàn)為多通路、多環(huán)節(jié)、多層次、整合性、非線性和高度復雜的可控性。（1）多途徑、多層次的細胞信號通路具有收斂和發(fā)散的特點。每種受體都能識別與結(jié)合各自的特異性配體，來自各種非相關(guān)受體的信號可在細胞內(nèi)收斂成激活一個共同的效應器的信號，從而引起細胞生理、生化反應和細胞行為的改變。另外，來自相同配體的信號，又可發(fā)散激活各種不同的效應器，導致多樣化的

20、細胞應答。（2）細胞信號轉(zhuǎn)導即具有專一性又有作用機制的相似性。正如信號通路的收斂或發(fā)散特征中所見到的情況，不同的外源信號可能誘導細胞產(chǎn)生相似的信號轉(zhuǎn)導；如不同細胞因子與受體組成的復合體中往往含有共同亞基。由此誘導相似的信號轉(zhuǎn)導；一個配體與受體結(jié)合可誘發(fā)多種信號轉(zhuǎn)導途徑；G蛋白與受體耦聯(lián)可介導腺苷酸環(huán)化酶和PLC等，分別引出cAMP和磷脂酰肌醇答謝兩種信號通路。（3）信號轉(zhuǎn)導過程具有信號放大作用，但這種放大作用又必須受到適當控制，這表現(xiàn)為信號的放大作用和信號所啟動的作用的終止并存。一旦破壞了這種正負反饋機制，細胞就會發(fā)生病變。（4）當細胞長期暴露在某種形式的刺激下，細胞對刺激的反應將會降低，這就

21、是細胞進行適應，而且適應的方式還有不同，這就更增加信號轉(zhuǎn)導的復雜性。（5）細胞無時無刻不處在復雜環(huán)境的信號轟炸之下，這些信號分別獲協(xié)同啟動細胞各種信號轉(zhuǎn)導途徑，最后作出合理的應答反應。因此細胞各種不同的信號通路絕不可能是彼此孤立的。細胞信號轉(zhuǎn)導最重要的特征之一是構(gòu)成一個復雜的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)，它具有高度的非線性和整合性的特點，而且還具有一定的自我修復和補償能力。6.蛋白質(zhì)可逆磷酸化在信號轉(zhuǎn)導中的意義？ 蛋白質(zhì)磷酸化與脫磷酸化在細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導中具有特殊的優(yōu)點。他們作為胞內(nèi)信使的直接或間接的靶酶，通過控制信號轉(zhuǎn)導途徑中其它酶類或蛋白質(zhì)的活性，使細胞對外界信號作出相應的反應。與細胞代謝的其他調(diào)節(jié)方式相比

22、，蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化共價調(diào)節(jié)的特點表現(xiàn)在以下幾個方面：第一， 這種方式在胞內(nèi)介導胞外信號時具有專一應答的特點。與信號轉(zhuǎn)導有關(guān)的蛋白激酶類主要受控于胞內(nèi)信使，這種共價修飾的調(diào)節(jié)方式顯然比變構(gòu)調(diào)節(jié)較少受胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響，能比較專一地催化與外界刺激有關(guān)的生化反應，使細胞對這些胞外信號作出準確的應答。第二， 磷酸化與脫磷酸化可以控制細胞內(nèi)已存在酶的活性酶量，使應答反應更有效。一個典型的例子就是糖分解代謝中糖原磷酸化酶活性的調(diào)節(jié)，被磷酸化的酶具有活性，脫磷酸化的酶無活性，這種共價修飾使得胞內(nèi)已存在酶的活性被激活或凍結(jié)，從而調(diào)節(jié)了活性酶的含量。與酶的重新合成與分解相比，這種方式使細胞對外界刺激做出

23、迅速反應更為有效。第三， 蛋白質(zhì)磷酸化在信號轉(zhuǎn)導中一個最重要的特點是對外界信號具有級聯(lián)放大作用，因為他是以酶調(diào)節(jié)反應為基礎的。胞外即使有很微弱的信號也可以通過一系列連鎖反應得到充分的放大。細胞外只要有微量激素就可以引起胞內(nèi)cAMP水平增高，通過磷酸化的級聯(lián)放大，使無活性的磷酸化酶轉(zhuǎn)化成有活性的形式。在一系列反應中，前一反應的產(chǎn)物是后一反應中的催化劑，每次修飾就產(chǎn)生一次放大作用，而這種放大作用可以高大成千上萬倍。第四， 蛋白質(zhì)磷酸化與脫磷酸化幾乎涉及所有的生理過程，功能上具有多樣性。除了其主要功能之一調(diào)節(jié)酶的活性以外，從磷蛋白在胚胎發(fā)育中的營養(yǎng)作用到細胞的生長發(fā)育、分裂分化的調(diào)控、基因表達甚至癌

24、變，都有這一過程的參與；調(diào)節(jié)的對象，可以使酶類、功能蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和各種受體等等。最近人們發(fā)現(xiàn)一種非常有趣的現(xiàn)象，在某些情況下，已知具有一定功能的某些蛋白質(zhì)可被磷酸化，但磷酸化時的結(jié)果對其功能并沒有什么影響，這種情況被稱為“啞態(tài)”磷酸化。后來發(fā)現(xiàn)，這些磷酸酸化的蛋白質(zhì)常常是蛋白水解酶的“靶子”而被降解。因此磷酸化作用還可能參與活性分子的滅活，而成為某些生理過程的調(diào)節(jié)方式。由此可見磷酸化與脫磷酸化反應作用范圍之廣泛。第五， 磷酸化與脫磷酸化在細胞對外界信號的持續(xù)反應中具有重要作用，信號引起的細胞效應中，許多是相當持久地，如細胞的分裂、分化等過程。雖然胞內(nèi)信號分子的壽命可能性很短，但蛋白激酶一旦被

25、激活，其活性卻可以通過某些方式維持較長時間；更重要的是，被他們磷酸化所調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)或酶類，其效應可能維持更長時間，直到被蛋白磷酸酶脫去磷酸根為止。7.如何區(qū)分G蛋白的種類？根據(jù)G蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可將其分為兩大家族，其中一大家族是三聯(lián)體，它是由三個亞單位組成，、和，a亞單位結(jié)合GDP或GTP。當信號刺激受體時，改變了的受體促使G蛋白發(fā)生變化：GDP從a亞單位上游解離下來，GTP則取代他的位置。此變化促使a亞單位解離。a亞單位沿著膜內(nèi)表面擴散，直到他和酶或離子通道發(fā)生聯(lián)系。A亞單位對效應酶的抑制性或刺激性活性取決于a亞單位的特點。A亞單位結(jié)合的GTP的水解使其失活而與、亞單位重新結(jié)合，作用被阻斷。

26、在三聯(lián)體G蛋白中，還可根據(jù)其作用分為激活型G蛋白（Gs）和抑制型G蛋白（Gi）兩類。許多G蛋白是基于特定細菌素對他們的修飾來區(qū)分的。這些細菌毒素將ADP-核糖從煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）加到G蛋白上。此反應被稱為ADP-核糖基化。某些情況下，ADP-核糖基化激活G蛋白，而在其他情況下，它使G蛋白失活。G蛋白的另一個家族由單個亞單位組成，這些單體G蛋白也被稱為Ras蛋白家族或小G蛋白。在哺乳動物細胞中已知有三種Ras（H-、K-、N-Ras），還有一些相似蛋白如Rac和Rho。這些蛋白質(zhì)參與了細胞生長和分化的調(diào)節(jié)。通過膜結(jié)合絡氨酸激酶的自身磷酸化作用及與調(diào)節(jié)蛋白的相互作用，使Ras蛋白被間

27、接激活。激活和失活的Ras的相對數(shù)量由鳥嘌呤核苷酸釋放因子（GRF）和GTP枚活化蛋白（GAP）決定。由于這些蛋白促使GTP向GDP或GDP向GTP變換，他們分別影響Ras蛋白活性，而使其具有分子開關(guān)的作用。一些Ras蛋白可被腫瘤抑制基因產(chǎn)物如人類神經(jīng)纖維瘤類型-1蛋白反向調(diào)節(jié)。NF-1基因產(chǎn)物刺激Ras蛋白GTP酶活性，使GTP水解成GDP和Pi，由此抑制Ras蛋白的活性。Ras蛋白一般刺激一個蛋白激酶級聯(lián)反應，而三聯(lián)體G蛋白通常不僅激活，有時也會抑制酶的活性如對腺苷酸環(huán)化酶。單體Ras蛋白的信號轉(zhuǎn)導通路的下游事件還有很多是未知的。8.三聯(lián)體G蛋白影響什么樣的蛋白質(zhì)和酶？三聯(lián)體G蛋白直接影響

28、的酶主要有腺苷酸環(huán)化酶和磷酸酯酶。這些酶通過催化產(chǎn)生第二信使如cAMP、IP3和DG，擴大微弱信號，所以他們在信號通路中非常重要。腺苷酸環(huán)化酶受G蛋白影響，從ATP合成cAMP,使細胞外信號轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)信號（第二信號）。磷脂酶如磷脂酶C（PLC）和磷脂酶A（PLA）也受G蛋白影響，磷脂酶C催化膜結(jié)合的磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）水解成肌醇1，4，5-三磷酸（IP3）和二酰甘油（DG）。PIP2是真核生物質(zhì)膜內(nèi)常見的磷脂酰肌醇合成。少量此磷脂被一個膜激酶轉(zhuǎn)變成磷脂酰肌醇4-磷酸（PIP）。類似地，PIP被另一個激酶轉(zhuǎn)變成磷脂先機春，5-二磷酸（PIP2）。選擇題：1. 鈉鉀泵是由、兩個

29、亞基組成，當a亞基上的（B）磷酸化才可能引起a亞基構(gòu)象變化，而將鈉泵出細胞外。A 甘氨酸 B 天冬氨酸 C 丙氨酸 D 胱氨酸2. PKC在沒有被激活時，游離于細胞質(zhì)中，一旦被激活就成為膜結(jié)合蛋白，這種變化依賴于（C）。A 磷脂和Ca2+ B IP3和Ca2+ C DG和Ca2+ D DG和磷脂3. 在下列通訊系統(tǒng)中，手提可以自身磷酸化的是（B）。A 鳥苷酸環(huán)化酶系統(tǒng) B 絡氨酸蛋白激酶系統(tǒng)C 腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng) D 肌醇磷脂系統(tǒng)4. 以下物質(zhì)不屬于第二信使的是（A）。A NO B cGMP C DG D cAMP 5. 關(guān)于V型質(zhì)子泵哪一項是不正確的（B）。A 存在于線粒體和內(nèi)膜系統(tǒng)的膜上B

30、工作時，沒有磷酸化和氣磷酸化C 運輸時，是由高濃度相低濃度進行D 存在于線粒體膜和葉綠體膜的內(nèi)囊體的膜上6. 鳥嘌呤核苷酸釋放因子的作用是（B）。A 抑制Ras B 激活Ras C 抑制三聯(lián)體G蛋白D 激活三聯(lián)體G蛋白 E 以上均不是7. GTP酶激活蛋白（GAP）的作用是（A）。A 抑制Ras B 激活Ras C 抑制三聯(lián)體G蛋白D 激活三聯(lián)體G蛋白 E 以上均不是8. 基因轉(zhuǎn)位過程中所需的能量來自（B）。A ATP B. 磷酸烯醇式丙酮酸 .膜兩側(cè)a+電化學梯度 D. 膜兩側(cè)H+電化學梯度9. 表皮生長因子跨膜信號轉(zhuǎn)導是通過以下（A）方式實現(xiàn)的。A 活化絡氨酸激酶 B 活化腺苷酸環(huán)化酶D 活化磷酸二酯酶 D 抑制腺苷酸環(huán)化酶10. 其細胞質(zhì)區(qū)域?qū)儆诮j氨酸激酶的膜內(nèi)在蛋白是（D）受體。A EGF B PDGF C