D.可结合到核糖体的A位点，组织蛋白合成 34.以下运输途径中，COPⅡ包被参与的是（） A.质膜→内体 C.高尔基体→溶酶体 C.高尔基体→内质网 D.内质网→高尔基体 35.以下蛋白质中在内质网上合成的是（） A．亲核蛋白 B.G—蛋白欧联的受体 C.酸性磷酸酶 D.Na+—K+ ATP酶 36.下列不属于包被蛋白的是（）
A.COPⅠ B.COP Ⅱ C.clathrin D.CAM 37.肌质网膜上的主要膜蛋白是（）
A.Ca2+-ATP酶 B.Mg2+—ATP 酶 C.Na+—K+ ATP酶 D.以上都不是 38.下列细胞中，除（）外，都是较多的高尔基复合体 A．上皮细胞 B 肌细胞 C 唾液腺细胞 D 胰腺外分泌细胞 39.下列属于光面内质网功能的是（）
A 蛋白合成 B 神经递质合成 C 解毒作用 D 糖原代谢 四 判断题
1.在电子显微镜下观察，有时看到内质网包裹的线粒体（） 2.同反面膜相比，高尔基复合体顺面膜的结构更近似质膜（） 3 在细胞质中存在膜系统，但在核内不存在（） 4 溶酶体存在于动物 植物 原生动物和细菌中（） 5 蓝藻具有内膜系统（）
6 微粒体的腔中可能含有信号肽水解酶（） 7 溶酶体只消化由细胞胞吞作用吞入细胞的物质（） 8 细胞基质中也可以发生蛋白的糖基化修饰（）
9 溶酶体含有多种酶类，其共同特征是都属于酸性水解酶（）
10 已有的过氧化物酶体可经分裂形成子代过氧化物酶体，过氧化物酶体膜和内质网无关（） 11 从细胞内提取的分泌蛋白的相对分子质量与分泌到细胞外的蛋白的相对分子质量相同（） 12 微体实际上是破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构（）
13 细胞中所有的蛋白质合成都起始于细胞质基质中，合成开始后，有些转至内质网上继续合成（） 14.N-连接的糖链存在于面向细胞表面的糖蛋白以及面向ER和高尔基体基质的糖蛋白。（） 15.蛋白质在高尔基体中的分选及转运信息存在于其基因本身。（） 16.植物细胞的高尔基复合体可参与细胞壁的形成。（） 17.导肽和信号肽最后都要被切除。（）
18 肿瘤细胞和胚胎干细胞中内质网很发达。（）
19 内质网膜上或网腔中的非正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚基一般都不能进入高尔基体。（）20.膜转运不仅沿内质网→高尔基体方向进行顺行转运，也可沿反方向逆行转运。（） 21.蛋白酶体在降解蛋白时将其上连接的泛素一起降解。（） 22.含胆碱的磷脂更容易被转移酶转移到内质网膜的腔面。（） 23．蛋白质在跨膜转运使时以非折叠态存在的（）
24 膜泡运输中靠运输泡和靶膜上的受体与配体的相互识别来实现特异性运输。（） 25 过氧化物酶体中的蛋白是由核基因编码的，其mRNA上具有信号序列。（） 五、问答题
1.简述单次跨膜蛋白整合到ER膜的机制。 2.为何跨膜糖蛋白的糖基总在细胞膜外表面？ 3 内质网中具有哪些保证蛋白形成正确折叠的机制？ 4 列举几种你知道的指导蛋白运转的蛋白信号序列 5 什么是重链结合蛋白？其作用是什么？ 6 简述分泌蛋白的运输过程
11
7 简述在高尔基体反面膜囊中发生的蛋白水解加工的类型及其生物学意义 8 溶酶体膜有何特点与其自身功能相适应？
9 近距离膜泡运输与远距离膜泡运输在膜泡云顶机制上有何不同？ 10 为何不同膜性细胞器的膜脂组分有显著差异？ 自测题简答 一 名词解释并解释
1 细胞质基质cytoplasmic matrix：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质称为细胞质基质，主要含有与中间代谢有关的多种酶类和维持细胞形态和细胞内物质运输有关的细胞质骨架结构。
2 细胞内膜系统cell endomembrane system：细胞内膜系统是指在结构 功能和发生上具有相互关联，由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网 高尔基体 溶酶体 胞内体 和分泌泡等
3 微粒体microsome：是指在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近球形的膜囊泡状结构，是研究内质网结构和功能的良好材料。 4 肌质网sarcoplasmic reticulum：肌细胞中含有的发达的特化光面内质网称为肌质网，储存有高浓度的钙离子，主要功能是调节钙离子在细胞质基质中的浓度，参与肌肉收缩活动。
5 信号识别颗粒signal recognition particle,SRP：信号识别颗粒是一种由一个7S RNA和6种不同的蛋白质紧密结合组成的复合物，具有翻译 暂停结构域 信号肽 识别结合位点和SRP受体蛋白结合位点3个功能结构域，信号识别颗粒结合游离的信号肽后，可保护信号肽和阻断新生肽链的合成，并介导核糖体附着到内质网膜上。
6 易位子translocon：是由TRAM蛋白和Sec61蛋白构成，可结合信号肽和停止转移序列，引导新生肽进入ER腔，在跨膜蛋白的形成中具有重要作用。 7 停止转移序列stop transfer sequence：是仅存在于跨膜蛋白上的一段氨基酸序列，与内质网膜的亲和力很高，和易位子结合后阻止肽链继续进入网腔，是跨膜蛋白的跨膜段。
8 停靠蛋白：docking protein,DP又称停泊蛋白，为内质网膜整合蛋白，位于内质网膜的胞质面上，是信号识别颗粒的受体，可识别并特异结合信号识别颗粒 9 信号肽：signal peptide又称开始转移序列，是位于蛋白质N端的一段肽链，其在游离核糖体上即由信号密码翻译合成，由16到26个疏水氨基酸组成，含有6到15个连续排列的非极性aa，引导肽链跨内质网膜进入内质网腔。
10 内含信号序列/内含信号肽internal signal peptide：是指位于多肽链内部的疏水性信号序列，它可作为蛋白质共翻译转移的信号被SRP识别，同时它也是起始转移信号，可插入蛋白质转运通道，并与通道中的受体结合，引导其后的肽序列转运。
11 内质网滞留信号ER retention signal：内质网的功能和结构蛋白羧基端的一个小肽系列：Lys-Asp-Gly-Leu-Coo-，即KDEL信号序列，在高尔基体顺面膜囊的膜上有相应受体，一旦进入高尔基体就与受体结合，形成回流泡，被运回内质网
12 M6P受体蛋白M6P receptor protein：为反面高尔基网上的膜整合蛋白，能够识别溶酶体水解酶上的M6P信号并与之结合，从而将其分选出来，后通过出芽的方式将该酶蛋白装入分泌小泡
13 分泌性蛋白信号假说signal hypothesis for secreted protein：即分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
14．Contranslocation(共转移)：蛋白质先在游离核糖体上起始合成，当肽链延伸至80个氨基酸左右后，信号识别颗粒结合信号序列，使肽链延伸暂时停止，当核糖体与内质网膜结合后，肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成，这种肽链边合成边转移至内质网腔中的方式称为共转移。
15．Post translocation(后转移)：一些运输到细胞核、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体中的蛋白质，它们在游离核糖体上合成后，再在导肽、前导肽或其他信号序列的指导下进入这些细胞器中，这种转移方式称为后转移。
16．Flippase（转位酶）：转位酶又称磷脂转位蛋白(phospholipid translocator),可将磷脂从膜的一侧翻转到另一侧，且对磷脂移动具有选择性，对保证膜中磷脂分布的不对称性有重要作用。
17．Cytochrome P450(细胞色素P450)：细胞色素P450为光面内质网上的一类含铁的膜整合蛋白，在450nm波长处具有最高吸收值，可将有毒物质以及类固醇和脂肪酸羟基化，改变它们的水溶性，从而排出体外。
18．Phospholipid exchange protein,PEP(磷脂转换蛋白)：磷脂交换蛋白是一种水溶性的载体蛋白，与磷脂分子结合，形成水溶性的复合物进入细胞质基质中，通过自由扩散，PEP将磷脂释放出，并插在膜上，实现在不同的膜性细胞器之间进行磷脂转移。
19．Spherosome(圆球体)：圆球体是植物细胞中由一层单位膜包裹的含有细微结构的球形颗粒，直径为0.5～1um，内含酸性水解酶，相当于动物细胞的溶酶体。圆球体能够被脂溶性的染料染色，因此其还可能参与脂类的储存。
20．Golgi complex(高尔基复合体)：高尔基复合体是由扁平膜囊、大囊泡和小囊泡以及管网结构等组成的极性细胞器，包含顺面网状结构、顺面膜囊、中间膜囊、反面膜囊、反面网状结构。高尔基复合体和细胞的分泌功能有关，对ER中转运来的脂类和蛋白分子进行分拣、加工、修饰以及分类和包装，且参与糖蛋白和黏多糖的合成。
21．Signal patch(信号斑)：信号斑是存在于溶酶体酶中的特征性信号，是由几段不相邻的信号序列在形成三级结构时聚集在一起形成的一个斑点，可被高尔基体顺面膜囊中的磷酸转移酶识别。
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22．Endosome(内体)：内体是膜包囊的囊泡结构，有初级内体(early endosome)和次级内体(late endosome)之分，初级内体通常位于细胞质的外侧，次级内体常位于细胞质的内侧，靠近细胞核。内膜上具有ATPase﹣H质子泵，使其内部为酸性。初级内体是细胞吞吐作用形成的含有内吞物的膜囊结构。在次级内体酸性条件下，受体同结合的配体分裂，重新循环到细胞质膜表面或高尔基体反面网络，前溶酶体是一种次级内体。
23．Adaptin,AP(衔接蛋白)：衔接蛋白是参与网格蛋白包被的小泡组装的一种蛋白质，相对分子质量为100×10，在网格蛋白和受体的细胞质结构域间起衔接作用，可分为AP1和AP2，分别参与反面高尔基体和细胞质膜处形成的网格蛋白包被的小泡的组装。
24．Dynamin(发动蛋白)：发动蛋白是一种存在于胞质溶胶中的参与网格蛋白有被小泡形成的G蛋白，含900个氨基酸，其在被膜小窝的颈部聚合，通过水解GTP调节自己收缩，最后将小泡与质膜分割开来。 二、填空题
1．出芽 依靠磷脂转换蛋白的转运 2．内质网 高尔基体
3．胞外分泌的蛋白 膜整合蛋白 某些细胞器的驻留蛋白 需修饰的蛋白 4．肌质网 钙 钙泵 配体门控的钙离子通道 5．细胞膜 内质网
6．葡萄糖-6-磷酸酶 酸性磷酸酶 糖基转移酶 过氧化氢酶 7．信号肽 停止转移
8．高尔基体 溶酶体 内质网 过氧化物酶体 9．内质网 内质网 高尔基体
10．顺面膜囊及管网结构 中间膜囊 反面膜囊及管网结构 11．反面管网结构 中间膜囊 顺面膜囊及管网结构 12．圆球体 中央液泡
13．初级溶酶体 次级溶酶体 残余体 14．溶酶体 异质性
15．外源性底物 内源性底物 吞噬泡 胞饮泡 16．酶 骨架蛋白 17．KDEL KKXX 18．没有模
19．跨膜转运 膜泡运输 选择性的门控转运 细胞质基质中的蛋白转运 20．N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶 N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶 三、不定项选择
1. ACD 2. CD 3. ABCD 4. ACD 5. ABC 6. ABD 7. BCD 8. D 9. B 10. D 11. AC 12. D 13. D 14. B 15. AD 16. ACD 17. C 18. A 19. B 20. AD 21. BCD 22. A 23. BCD 24. ABCD 25. AB 26. C 27. C 28. A 29. ABC 30. A 31. C 32. C 33. CD 34. D 35. BCD 36. D 37. A 38. B 39. BCD 四、判断题
1．√ 2. × 3. √ 4. × 5. × 6. √ 7. × 8. √ 9. √ 10. × 11. × 12. × 13. × 14. √ 15. √ 16. √ 17. √ 18. × 19. √ 20. √ 21. √ 22. √ 23. √ 24. √ 25. √ 五、 问答题
1．单次跨膜蛋白整合到ER膜的机制有以下两种。
① 蛋白有一个末端起始转移序列和一个停止转移序列，先合成的N端被引往内质网腔，转移到停止转移序列时，停止转移序列和易位子结合阻止后面合成的肽链进入腔内，从而停留在内质网的胞质面。停止转移序列形成跨膜区段，最终起始转移序列被水解掉。
② 蛋白只有一个内信号肽，依靠此序列形成跨膜区段，但此种方式中将先合成的N端留在内质网的胞质面，而将内信号肽后的肽链转移到内质网的腔面。 2．① 膜结合蛋白糖基化相关酶的活性都在内质网和高尔基体的腔面。 ② 膜结合蛋白不能做反转运动，即不能由单位膜的一半层转移到另一半层。 ③ 糖基化蛋白随胞吐作用由运输小泡膜的腔面转移到细胞膜外表面。
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3．① ER膜腔面含蛋白二硫键异构酶，可切断错误的二硫键，帮助新蛋白重新形成正确二硫键并正确折叠。 ② 结合蛋白可识别未装配好的蛋白亚单位或错误折叠蛋白，促进其重新折叠与装配。 ③ 畸形肽链被识别后可通过易位子进入胞质，被蛋白酶体降解。
4．指导蛋白转运的蛋白信号序列有内质网驻留蛋白C端回收信号序列KDEL、内质网膜蛋白C端KKXX序列、分泌性蛋白N端信号肽、进入线粒体的蛋白中的导肽、细胞核蛋白中的核定位序列或核输出序列、过氧化物酶体中蛋白的PTS序列(C端PTS1,N端PTS2)。
5．Bip是一类分子伴侣，属于Hsp70家族。Bip同进入内质网的未折叠蛋白质的疏水氨基酸结合，防止多肽链不正确地折叠和聚合。Bip适时同ATP结合，水解ATP并释放出结合的多肽，使多肽折叠或同别的亚基共同组装成完整的蛋白。正确折叠和装配的蛋白质不会同Bip再结合，但是，如果蛋白质进行了不正确的折叠或错误的装配，Bip会马上同这种蛋白结合，使蛋白质处于未折叠的状态，从而防止错误折叠。 6．分泌蛋白的运输过程如下。
① 核糖体阶段。分泌型蛋白质起始合成并发生蛋白的跨内质网膜转运。 ② 内质网阶段。蛋白糖基化加工和形成运输小泡。
③ 细胞质基质运输阶段。运输小泡脱离糙面内质网并移向高尔基体，与其顺面膜囊融合。
④ 高尔基复合体加工修饰阶段。分泌蛋白进行加工修饰，并在反面膜囊中分选和包装，形成较大囊泡进入细胞质基质。 ⑤ 细胞质基质运输阶段。大囊泡接近质膜。
⑥ 胞吐阶段。分泌泡与质膜融合，将分泌蛋白释放出胞外。 7．(1) 加工类型
① 切除蛋白前体(proprotein)的N端或C、N两端的序列，使无生物活性蛋白原成为成熟多肽(胰岛素、胰高血糖素及血清蛋白等)。 ② 将含多个相同氨基酸序列的蛋白前体水解成多个同种有活性的多肽(如神经肽等)。 ③ 将含有不同信号序列的蛋白分子前体加工成不同产物。 (2) 生物学意义
① 防止活性蛋白在合成细胞中发挥作用。
② 使得在核糖体上难以合成的小肽分子(如神经肽)可以生成。 ③ 水解后可使蛋白产生包装并转运到分泌泡中的必要信号。
8．① 溶酶体嵌有质子泵，向内运输质子，以形成和维持酸性内环境。 ② 溶酶体具有多种载体蛋白，用于水解的产物向外转运。 ③ 膜蛋白高度糖基化，防止自身膜蛋白被含有的水解酶降解。
9．① 近距离运输中供体膜和受体膜距离较近，主要依靠膜泡的自由扩散。
② 远距离运输中供体膜和受体膜距离较远，膜泡依靠马达蛋白，靠ATP供能，沿微管或微丝移动。 10． 膜性细胞器中含有的相关酶可对膜上的脂类进行不同的加工修饰。
② 磷脂转移蛋白在内质网和其他膜间转运磷脂时对磷脂有选择性，将不同类型的磷脂转运到不同膜上。
③ 在出芽形成运输小泡时，某些脂类可能优先参与形成某种小泡，而其他脂类则倾向于留下，当这些运输小泡和靶膜结合时将不同磷脂转移到不同膜上。
1. 第八章细胞信号转导
学 习 要 点 第一节 概 述
一、细胞通讯
细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质(又称配体)传递到另一细胞并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。细胞通讯是多细胞生物必需的。 （一）细胞通讯的方式
① 细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯，这是多细胞生物普遍采用的通讯方式。
a.内分泌(endocrine)。由内分泌细胞产生的激素随血液运送到体内各个部位，作用于靶细胞。
B.旁分泌(paracrine)。细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻近靶细胞。
c.自分泌(autocrine)。细胞对自身分泌的物质产生反应。
d.通过化学突触传递神经信号(neuronal signaling)，其过程为神经元细胞之间电信号→化学信号→电信号的转换和转导。
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② 细胞间接触依赖性的通讯。
这种通讯方式无需信号分子的释放，通过质膜上的信号分子与靶细胞质膜的受体分子相互作用，包括细胞-细胞黏着和细胞-基质黏着。 ③ 动物相邻细胞间形成间隙连接以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢藕联和电藕联。 （二）信号分子与受体 1．信号分子
信号分子(signal molecule)是细胞内的信息载体，种类繁多，包含化学信号和物理信号。在细胞内和细胞间传递信息的化学信号分子有激素、局部介质、神经递质等，物理信号主要有光、电、温度的变化等。
① 亲脂性信号分子。分子小，疏水性强，可穿过质膜进入细胞，与细胞质(核)内的受体结合，形成激素-受体复合物，调节基因表达。亲脂性信号分子的主要代表为甾类激素和甲状腺素。
② 亲水性信号分子。它们不能穿过脂双分子层，只能与细胞表面受体结合，再经信号转换机制，在细胞内形成第二信使，激活蛋白激酶或者蛋白磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。亲水性信号分子包括神经递质、局部介质和大多数肽类激素。 ③ 气体分子。一氧化氮(明星分子)是首次发现的气体信号分子，可以进入细胞激活效应酶。 2．受体
受体是能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子。受体结合特异性配体后被激活，通过信号转导(signal transduction)将胞外信息转换为胞内化学信号或物理信号，引发两种主要的细胞反应：一是细胞内预存蛋白活性与功能的改变，二是影响细胞内特殊蛋白如转录因子的表达量。受体多为功能性糖蛋白，少数为糖脂，有的受体是糖蛋白和糖脂的复合物。
根据靶细胞上受体存在的部位，受体可分为细胞内受体(intracellular receptor)和细胞表面受体(cell-surface receptor)。 ① 细胞内受体主要识别和结合小的亲脂性信号分子。
② 细胞表面受体主要识别和结合亲水性信号分子，可分为离子通道藕联受体、G蛋白藕联受体、酶连受体。
受体与信号分子的空间互补性是二者特异性结合的主要因素，但二者的结合不是简单的一一对应的关系。靶细胞一方面通过受体对信号特异性结合，另一方面通过细胞本身固有的特征对外界信号进行反应。
不同细胞对同一信号可能具有不同的受体，不同靶细胞以不同方式应答于相同的化学信号产生不同的效应。不同细胞具有相同的受体，不同的化学信号也可能产生相同的效应。一种细胞具有一套多种类型的受体，应答多种不同的胞外信号而启动细胞不同生物学效应。 3．第二信使与分子开关
E.W.Sutherland因阐明了cAMP的功能并提出第二信使学说而获得1971年诺贝尔医学和生理学奖。
一般将细胞外信号分子(亲脂性、亲水性信号分子，如激素、神经递质、生长因子等)称为―第一信使‖(first messenger)；第一信使与表面受体作用后在胞内最早产生的胞内小分子称为―第二信使‖(second messenger)，其浓度变化应答于胞外信号与细胞表面受体的结合，并在细胞信号转导中行使功能。目前发现的第二信使有cAMP、cGMP、IP、DAG。
每一步反应既要有激活机制又要有相应的失活机制，而这相辅相成，同等重要。两类蛋白起着分子开关的作用。一类是GTPase开关蛋白。当结合GTP时活化，当结合GDP时失活。1994年，A.G.Gilman和M.Rodbell因发现G蛋白及其信号转导中的作用而获得诺贝尔医学和生理学奖。
另一类开关蛋白由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭。1992年，E.G.Krebs和E.H.Fischer因发现蛋白质磷酸化与去磷酸化作为一种生物学调节机制而获得诺贝尔医学和生理学奖。 二、信号转导系统及其特性
(一) 信号转导系统的基本组成与信号蛋白 细胞表面受体介导的信号途径的主要步骤如下。 ① 表面受体对信号的特异性识别。
② 第一信使通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生第二信使。 ③ 信号放大过程。
④ 细胞反应由于受体的脱敏或受体下调，启动反馈机制从而终止和降低细胞反应。 (二) 细胞内信号蛋白的相互作用
受体通过细胞内受体蛋白的相互作用组成不同的信号通路而传播信号，这必然涉及信号蛋白之间的精确互作。细胞内信号蛋白的相互作用是依靠蛋白质模式结合域特异性介导的。
(三) 信号转导系统的主要特性 ① 信号识别的特异性。 ② 信号的放大和终止或下调。 ③ 细胞对信号的整合。
第二节 细胞内受体介导的信号转导
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节
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