中山大学生科院 细胞生物学期中试卷参考答案 (2003-11-22) 填空题(每空05分,共5分) 1.N-乙酰半乳糖胺残基,半乳糖残基 A.电话交谈 B.集会演讲 C.无线电广播 突触信号传导 D.自言自语 4.脱氨 5.整联蛋白肌动蛋白纤维 判断以下各题是否正确,着正确,用T表示不正确用F表示井做简要说明 (每题1分,共10分) 1.正确。βγ复合物能够激活离子通道,结合有GIP的亚基能够激活酶 2.错误。冰的密度比水低。这样就保证冰能够漂浮在水的表面,并在温度升高超 过冰点时化冰 3.正确。高比热意味着需要较多的热才能升髙温度。这就有效地缓冲了细胞对周围环境温度而 保持细胞温度的稳定 4.错误。与细胞表面受体结合的信号分子不必跨过质膜,因此,此类信号分子可 大可小,疏水或亲水。但与细胞内受体结合的信号分子必须足够小和疏水。 5.主要是不同的细胞对信号反应的内部机制不同。既便是反应途径相同,不同的细胞也会表达 不同的蛋白质进行应对。 6.错误。是因为不同细胞中PKA的底物不同,而不是蛋白激酶A的不同 7.错误。配体与受体酪氨酸激酶的结合引起二聚体的装配。任何受体进行自磷酸 化,从而启动细胞内的信号级联反应。在某些情况下,如胰岛素受体,通过细 胞外的两个受体形成二聚体,然后通过两个a螺旋进行构型的变化 8.错误。心钠肽直接与受体鸟苷环化酶结合,将之激活,并由激活的鸟苷环化酶 产生cGMP,再由cGMP激活PKG。 9.错误。原核细胞同样能进行ATP的合成和光合作用。只不过不是通过细胞内的 区室,而是通过中膜体之类的结构。 10.正确 三、选择题(请将正确答案的代号填入括号,毎题1分,共15分) 1.E 8.B9.C
1 中山大学生科院 细胞生物学期中试卷参考答案 (2003-11-22) 一、填空题(每空 0.5 分，共 5 分) 1. N-乙酰半乳糖胺残基，半乳糖残基 2. A. 电话交谈: 自分泌 B. 集会演讲 内分泌 C.无线电广播 突触信号传导 D. 自言自语 旁分泌 3. 波长 4. 脱氨 5． 整联蛋白 肌动蛋白纤维 二、判断以下各题是否正确, 若正确, 用T表示, 不正确用F表示,并做简要说明。 (每题1分，共10分) 1. 正确。复合物能够激活离子通道, 结合有 GTP 的亚基能够激活酶。 2. 错误。冰的密度比水低。这样就保证冰能够漂浮在水的表面, 并在温度升高超 过冰点时化冰。 3. 正确。高比热意味着需要较多的热才能升高温度。这就有效地缓冲了细胞对周围环境温度而 保持细胞温度的稳定。 4. 错误。与细胞表面受体结合的信号分子不必跨过质膜, 因此, 此类信号分子可 大可小, 疏水或亲水。但与细胞内受体结合的信号分子必须足够小和疏水。 5. 主要是不同的细胞对信号反应的内部机制不同。既便是反应途径相同, 不同的细胞也会表达 不同的蛋白质进行应对。 6. 错误。是因为不同细胞中 PKA 的底物不同, 而不是蛋白激酶 A 的不同。 7. 错误。配体与受体酪氨酸激酶的结合引起二聚体的装配。任何受体进行自磷酸 化, 从而启动细胞内的信号级联反应。在某些情况下, 如胰岛素受体, 通过细 胞外的两个受体形成二聚体, 然后通过两个α螺旋进行构型的变化。 8. 错误。心钠肽直接与受体鸟苷环化酶结合, 将之激活, 并由激活的鸟苷环化酶 产生 cGMP, 再由 cGMP 激活 PKG。 9. 错误。原核细胞同样能进行 ATP 的合成和光合作用。只不过不是通过细胞内的 区室, 而是通过中膜体之类的结构。 10．正确 三、选择题(请将正确答案的代号填入括号，每题 1 分，共 15 分) 1. E 2. d 3．A 4. d 5. A 6. A, D 7. D 8. B 9. C 10. c
12.D13.D14.d15 四、简答题(毎题4分,共40分) 答:功能上的共同点有:维持细胞的形态、保持细胞的水分、具有抗压能力 答:通道蛋白进行的物质运输就像是行人过桥。载体蛋白进行的物质运输如同行人通过摆渡过河 答:EGTA螯合Ca将会干扰以Ca作为第二信使的信号传导途径。肝细胞中胰高 血糖素诱导的糖原分解要经由cAP途径,因此不会影响EGTA的作用 答:脂双层决定了膜结构,并提供了渗透性的障碍,使得细胞内外两侧隔离。特异 的膜蛋白允许特异的溶质进出膜、结合信号分子、介导细胞外基质的附着 答:与脂双层锚定的膜蛋白枃成膜骨架,増强了膜的强度,使得红细胞能够抵抗在 小血管中的冲击力,此外,膜蛋白能够将营养物和离子输入和输出细胞 答:细胞将蛋白质限定在细胞质膜特的区域的主要方法有:①与细胞外或细胞内蛋 白相连;②与气态细胞相连;③与细胞外糖被相连。 尽管细胞质膜中有许多锚定蛋白,但膜脂仍能像河流中的水围绕礁石流动一样,围绕膜蛋白 流动。 答:载体蛋白运输物质时必须与被运输的物质结合,如果是顺势则是被动运输,如 是逆势则需要耗能,自然是主动运输。如同一叶小舟顺江而下或逆水行舟, 耗力是不同的 通道蛋白则不同,如同小河中的桥,它既不能阻止也不能推动行人过桥。 答:固醇激素进行的信号传导,是一对一的,即激素与受体结合即进入细胞核,通 过与特定DNA序列作用,启动基因表达,所以没有扩增。但离子通道偶联受体 进行的信号传导,虽然参与的组分不多,但通道打开时间,将进入众多的离子 这本身就是信号放大 答:a.从冷水湖中分离的细菌的细胞质膜具有较多的不饱和脂肪酸, b.来自温泉细胞的质膜中含有较多长链脂肪酸。 C.在27℃,来自冷水湖细菌的膜具有较大的流动性 答:IP3触发的Ca反应可通过两种方式被终止:①将IP3进一步磷酸化或脱磷酸;②将Ca2泵出 细胞或泵进ER
2 11．B 12．D 13.D 14．d 15．c 四、简答题(每题 4 分，共 40 分) 1. 答: 功能上的共同点有: 维持细胞的形态、保持细胞的水分、具有抗压能力。 2. 答: 通道蛋白进行的物质运输就像是行人过桥。载体蛋白进行的物质运输如同行人通过摆渡过河。 3. 答: EGTA 螯合 Ca2+ 将会干扰以 Ca2+ 作为第二信使的信号传导途径。肝细胞中胰高 血糖素诱导的糖原分解要经由 cAMP 途径, 因此不会影响 EGTA 的作用。 4. 答: 脂双层决定了膜结构, 并提供了渗透性的障碍, 使得细胞内外两侧隔离。特异 的膜蛋白允许特异的溶质进出膜、结合信号分子、介导细胞外基质的附着。 5. 答: 与脂双层锚定的膜蛋白构成膜骨架, 增强了膜的强度, 使得红细胞能够抵抗在 小血管中的冲击力, 此外, 膜蛋白能够将营养物和离子输入和输出细胞。 6. 答: 细胞将蛋白质限定在细胞质膜特的区域的主要方法有:①与细胞外或细胞内蛋 白相连;②与气态细胞相连; ③与细胞外糖被相连。 尽管细胞质膜中有许多锚定蛋白, 但膜脂仍能像河流中的水围绕礁石流动一样,围绕膜蛋白 流动。 7. 答: 载体蛋白运输物质时必须与被运输的物质结合, 如果是顺势则是被动运输, 如 果是逆势则需要耗能, 自然是主动运输。如同一叶小舟顺江而下或逆水行舟, 耗力是不同的。 通道蛋白则不同, 如同小河中的桥, 它既不能阻止也不能推动行人过桥。 8. 答: 固醇激素进行的信号传导, 是一对一的, 即激素与受体结合即进入细胞核, 通 过与特定 DNA 序列作用, 启动基因表达, 所以没有扩增。但离子通道偶联受体 进行的信号传导, 虽然参与的组分不多, 但通道打开时间, 将进入众多的离子, 这本身就是信号放大。 9. 答: a. 从冷水湖中分离的细菌的细胞质膜具有较多的不饱和脂肪酸, b. 来自温泉细胞的质膜中含有较多长链脂肪酸。 c. 在 27℃, 来自冷水湖细菌的膜具有较大的流动性。 10. 答: IP3 触发的 Ca2+反应可通过两种方式被终止:①将 IP3 进一步磷酸化或脱磷酸; ②将 Ca2+泵出 细胞或泵进 ER
五、简述第二信使cAMP的发现及生成的实验证明(20分)。 答:1957年 Earl Sutherland及其同事们在研究狗肝组织中糖原是如何断裂时发现了cAMP,这是 代谢研究的一个重要里程碑。 Sutherland鉴定了从膜颗粒中释放出的物质是一种小分子的环状单磷酸腺苷即cAMP。由于 cAMP是激素作用膜受体后释放出来的,并且能激活磷酸化酶的活性所以cAMP被称为第二 信使。 Joseph Orly和 Micheal schramm通过细胞融合实验首先证明了受体与腺苷酸环化酶是不同 的两种蛋白。用于融合实验的两个细胞中一个是带有肾上腺激素受体但缺少腺苷酸环化酶的 红细胞,另一个是带有腺苷酸环化酶但缺少肾上腺激素受体的肿瘤细胞。细胞融合以后,加 入肾上腺激素能够产生cAMP,而在未融合的细胞中加入肾上腺激素则不会有cAMP的产生 虽然证明了激素受体和腺苷酸环化酶是两个独立的成员,但是,同受体结合的激素又是如何 激活腺苷酸环化酶?最早是通过一种称为ac突变的肿瘤细胞系发现GTP能够增强激素对 腺苷酸环化酶的激发作用。这种突变细胞具有正常的腺苷酸环化酶和肾上腺激素受体,但是 用肾上腺素处理不能促进cAMP的生成。如果在该细胞培养基中加入从正常细胞分离的G蛋 白,就能够恢复对cAMP合成的激发作用由于这种G蛋白能促进( stimulating) cAMP的合成, 故称之称为Gs 六、分析与思考(任选一题,20分) 答.磷酸化/去磷酸化为控制蛋白质分选活性提供了一个最简单而又通用的方式 在信号传导途径中,蛋白质的活性状态的转变必须易于控制,即激活和失活都很方便。将蛋 白质添加一个负电性的磷酸是改变蛋白质构型和活性的有效方式,并且易于修改和状态复 原。另外,之所以是一种通用的方法,是因为蛋白激酶只要添加磷酸就会激活,若需将之失 活可通过磷酸酶除去磷酸 在进化过程中,激酶与磷酸酶的结合,使它们对一些靶蛋白具有特异性。人基因组中大约2% 的基因编码蛋白激酶,这些编码激酶的基因通过复制和修饰逐渐形成了特异性。由于丝氨酸 苏氨酸、酪氨酸通常是位于蛋白质表面的氨基酸,这就为改变靶蛋白的构型提供了合适的磷 酸化位点;最后,磷酸化/去磷酸化为开关的快慢、开启时间的长短的调节具有可伸缩性 磷酸化/去磷酸化的这些特点在别构调节中都遗失殆尽。这种调节,对于蛋白质功能开关在原 理上有了很大变化,要通过小分子而不是磷酸化/去磷酸化,因而也就不是通用方法。这种调 节,对于每一种靶蛋白都要设计一种特异的分子进行活性调节。即使在进化过程中形成了 个蛋白一个调节分子,特异的解决方法也不会帮助靶蛋白的进化。此外,通过与小分子结合 进行的调节与分子的浓度有极大的关系。对于不同的单体靶蛋白来说,小分子的浓度变化相 差100倍。 2. 答:将会有如下不同:①由于Ras活性不能及时被关闭,细胞内的Ras活性很高;(2)
3 五、简述第二信使 cAMP 的发现及生成的实验证明(20 分)。 答: 1957 年 Earl Sutherland 及其同事们在研究狗肝组织中糖原是如何断裂时发现了 cAMP，这是 代谢研究的一个重要里程碑。 Sutherland 鉴定了从膜颗粒中释放出的物质是一种小分子的环状单磷酸腺苷,即 cAMP。由于 cAMP 是激素作用膜受体后释放出来的,并且能激活磷酸化酶的活性,所以 cAMP 被称为第二 信使。 Joseph Orly 和 Micheal Schramm 通过细胞融合实验首先证明了受体与腺苷酸环化酶是不同 的两种蛋白。用于融合实验的两个细胞中一个是带有肾上腺激素受体但缺少腺苷酸环化酶的 红细胞，另一个是带有腺苷酸环化酶但缺少肾上腺激素受体的肿瘤细胞。细胞融合以后，加 入肾上腺激素能够产生 cAMP，而在未融合的细胞中加入肾上腺激素则不会有 cAMP 的产生 虽然证明了激素受体和腺苷酸环化酶是两个独立的成员，但是，同受体结合的激素又是如何 激活腺苷酸环化酶? 最早是通过一种称为 cyc — 突变的肿瘤细胞系发现 GTP 能够增强激素对 腺苷酸环化酶的激发作用。这种突变细胞具有正常的腺苷酸环化酶和肾上腺激素受体，但是 用肾上腺素处理不能促进 cAMP 的生成。如果在该细胞培养基中加入从正常细胞分离的 G 蛋 白,就能够恢复对 cAMP 合成的激发作用。由于这种 G 蛋白能促进(stimulating) cAMP 的合成， 故称之称为 Gs。 六、分析与思考(任选一题, 20 分) 1. 答. 磷酸化/去磷酸化为控制蛋白质分选活性提供了一个最简单而又通用的方式。 在信号传导途径中, 蛋白质的活性状态的转变必须易于控制, 即激活和失活都很方便。将蛋 白质添加一个负电性的磷酸是改变蛋白质构型和活性的有效方式, 并且易于修改和状态复 原。另外, 之所以是一种通用的方法, 是因为蛋白激酶只要添加磷酸就会激活, 若需将之失 活可通过磷酸酶除去磷酸。 在进化过程中, 激酶与磷酸酶的结合, 使它们对一些靶蛋白具有特异性。人基因组中大约 2% 的基因编码蛋白激酶,这些编码激酶的基因通过复制和修饰逐渐形成了特异性。由于丝氨酸、 苏氨酸、酪氨酸通常是位于蛋白质表面的氨基酸, 这就为改变靶蛋白的构型提供了合适的磷 酸化位点; 最后, 磷酸化/去磷酸化为开关的快慢、开启时间的长短的调节具有可伸缩性。 磷酸化/去磷酸化的这些特点在别构调节中都遗失殆尽。这种调节, 对于蛋白质功能开关在原 理上有了很大变化, 要通过小分子而不是磷酸化/去磷酸化, 因而也就不是通用方法。这种调 节, 对于每一种靶蛋白都要设计一种特异的分子进行活性调节。即使在进化过程中形成了一 个蛋白一个调节分子, 特异的解决方法也不会帮助靶蛋白的进化。此外, 通过与小分子结合 进行的调节与分子的浓度有极大的关系。对于不同的单体靶蛋白来说, 小分子的浓度变化相 差 100 倍。 2. 答: 将会有如下不同:①由于 Ras 活性不能及时被关闭, 细胞内的 Ras 活性很高; (2)
由于一些Ras已经与GTP结合,对细胞外的反应将比正常的细胞快,但当所有 的Ras都与GTP结合时也会出现饱和。③由于GTP-结合的Ras过渡增多, 会失去对信号的依赖性。④由于以上原因,该细胞系对细胞外信号的反应要大 大延长,甚至解除信号后仍有细胞内的反应 附加题(每题3分) 1. 答: 序列A是红细胞血型糖蛋白跨膜α螺旋片段。虽然它不含有不带电的苏氨酸(T)和丝氨酸 (S)(这两种氨基酸是跨膜α螺旋常见的),但它具有显著特征非极性特征。 B. 序列B不像是跨膜片段,这是因为它含有3个脯氨酸(P),这种氨基酸会破坏α螺旋,因此使 得氢键暴露于非极性的脂双层的环境 序列C也不像是跨膜片段。它含有3个带电的氨基酸:谷氨酸(E)、精氨酸(R) 天冬氨酸①),由于非极性的脂双层是不带电的,使得该片段不适宜在脂双层 中存在 答:一般认为跨膜蛋白中α螺旋比β折叠更普遍的原因是α螺旋为跨膜片段的排列提供了更多 的弹性。由于α螺旋中每个螺旋能各滑动因此能够忍受蛋白质的构型变化能够担当闸门离 子通道、物质运输和传递信息的重任。相反,由于B折叠是通过氢键将蛋白质锁定为一种构 型,因而单性较少。 答:间隙连接是两相邻细胞通过连接子形成的通道让分子质量在1000以下的物质及离子通过,这 当中包括信号分子,因而使得两细胞进行代谢偶联和电偶联。 但是在神经系统,由于神经信号是远距离的通讯,这样就不可能通过连接子了,因为接受信号 的不一定是与发出信号细胞的相邻细胞
4 由于一些 Ras 已经与 GTP 结合, 对细胞外的反应将比正常的细胞快, 但当所有 的 Ras 都与 GTP 结合时也会出现饱和。③ 由于 GTP-结合的 Ras 过渡增多, 将 会失去对信号的依赖性。④由于以上原因, 该细胞系对细胞外信号的反应要大 大延长, 甚至解除信号后仍有细胞内的反应。 附加题(每题 3 分): 1. 答: A. 序列 A 是红细胞血型糖蛋白跨膜α螺旋片段。虽然它不含有不带电的苏氨酸(T)和丝氨酸 (S)(这两种氨基酸是跨膜α螺旋常见的), 但它具有显著特征非极性特征。 B. 序列 B 不像是跨膜片段, 这是因为它含有 3 个脯氨酸(P),这种氨基酸会破坏α螺旋, 因此使 得氢键暴露于非极性的脂双层的环境。 C. 序列 C 也不像是跨膜片段。它含有 3 个带电的氨基酸:谷氨酸(E)、精氨酸(R)、 天冬氨酸(D), 由于非极性的脂双层是不带电的, 使得该片段不适宜在脂双层 中存在。 2. 答: 一般认为跨膜蛋白中α螺旋比β折叠更普遍的原因是α螺旋为跨膜片段的排列提供了更多 的弹性。由于α螺旋中每个螺旋能各滑动,因此能够忍受蛋白质的构型变化, 能够担当闸门离 子通道、物质运输和传递信息的重任。相反, 由于β折叠是通过氢键将蛋白质锁定为一种构 型, 因而单性较少。 3. 答: 间隙连接是两相邻细胞通过连接子形成的通道让分子质量在 1000 以下的物质及离子通过, 这 当中包括信号分子, 因而使得两细胞进行代谢偶联和电偶联。 但是在神经系统, 由于神经信号是远距离的通讯, 这样就不可能通过连接子了,因为接受信号 的不一定是与发出信号细胞的相邻细胞
