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细胞生物学 题库参考答案 第八章 蛋白质的分选 一 名词解释 1 信号肽 是引导新合成肽链转移到内质网上的一段多肽 位于新合成肽链的N端 一般 16 30个氨基酸残基 包括疏水核心区 信号肽的C端和N端等三部分 称信号肽 signal peptide 或信号序列 signal sequence 2 共转运 肽链边合成边转移至内质网腔中的方式 3 后转运 蛋白质在细胞基质中合成以后再转移到某些细胞器中的转移方式 4 开始转移序列 引导肽链穿过内质网腔的信号肽 称为开始转移序列 start transfer sequence 5 停止转移序列 肽链上的一段特殊序列 与内质网膜的亲合力很高 能阻止肽链继续进 入内质网腔 使其成为跨膜蛋白质 称为停止转移序列 stop transfer sequence 6 分子伴侣 通称为结合蛋白 在细胞中这类蛋白能识别正在合成的多肽或部分折叠的多 肽 并与多肽的一定部位相结合 帮助这些多肽的转运 正确折叠或组装 但其本身并不 参与最终的形成 7 导肽 又称转运肽 transit peptide 或导向序列 targeting sequence 它是游离核 糖体上合成的蛋白质的N 端信号 8 NLS序列 亲核蛋白上带有的一段特殊的氨基酸序列 这些特殊短肽保证了亲核蛋白质 能通过核孔复合体被转运到细胞核内 这段具有 定向 定位 作同的序列被称为核定位 信号 nuclear localization signal NLS 9 内体 酸性的不含溶酶体的小囊泡 10 信号假说 即分泌性蛋白N端序列作为信号肽 指导分泌性蛋白导内质网膜上合成 在 蛋白合成结束之前信号肽被切除 11 蛋白质跨膜运输 主要是指在细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网 线粒体 质 体和过氧化物酶体等细胞器 但进入内质网与进入线粒体 叶绿体和过氧化物酶体等细胞 器的机制又有不同 12 膜泡运输 蛋白质通过不同类型的转运小泡从其糙面内质网合成部位转运至高尔基体 进而分选运至细胞的不同部位 其中涉及各种不同的运输小泡的定向转运 以及膜泡出芽 与融合的过程 13 选择性门控运输 指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核输 入或从细胞核返回细胞质 14 KDEL序列 内质网的正常驻留蛋白 不管在腔中还是在膜上 它们在C端含有一段回收 信号序列 retrieval signals 如果它们被意外地逃逸进入转运泡从内质网运至高尔 基体cis面 则cis面的膜结合受体蛋白将识别并结合逃逸蛋白的回收信号 形成COPI衣被 小泡将它们返回内质网 内质网腔中的蛋白 如蛋白二硫键异构酶和协助折叠的分子伴 侣 均具有典型的回收信号Lys Asp Glu Leu 该序列称为KDEL序列 15 PTS序列 指导组成过氧化物酶体的蛋白进入过氧化物酶体的信号序列 peroxisomal targeting signal PTS 二 翻译 1 信号识别颗粒 SRP 2 停泊蛋白 DP 信号识别颗粒受体 3 易位子 4 膜泡运输 5 蛋白质跨膜转运 6 选择性门控转运 7 导肽 8 逃逸蛋白 9 解折叠 10 重折叠 11 前溶酶体 12 回收信号 三 单项选择题 1 5 BACBC 6 8 ADD 四 多项选择题 1 ABCD 2 ABC 3 ACD 4 BCD 5 ABC 6 ABCD 7 BD 8 BCD 9 ABCD 10 ABD 11 ABC 五 填空题 1 细胞核基因 细胞质基质 2 C端 N端 3 游离 信号识别颗粒 信号识别颗粒 易位子 4 网格蛋白有被小泡 COP 有被小泡 COP 有被小泡 5 疏水核心 C端 N端 6 核孔复合体 7 Ser lys leu C Arg Lys Leu Ile 5X His Gln leu N 8 蛋白质的跨膜转运 膜泡运输 选择性的门控转运 细胞质基质中的蛋白质的转运 9 内共生的细菌 蓝藻 10 质膜到内体 高尔基体到内质网 高尔基体到溶酶体 液泡 内质网到高尔基体 高 尔基体到内质网 11 疏水核心区 信号肽的C端 N端 六 判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 七 问答题 1 信号假说的内容是什么 1957年 G Blobel和D Sabatini等根据进一步研究 提出了信号假说 signal hypothesis 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 在蛋白合成结束之前信号肽被切除 2 试述分泌蛋白在内质网上的合成过程 同时说明在哪一过程消耗ATP 过程 蛋白质首相在细胞质基质游离核糖体上起始合成 大概内多肽链延伸到80个氨基 酸左右后 N端的信号序列与信号识别颗粒结合使肽链延伸暂时停止 并防止新生肽N端损 伤和成熟前折叠 直至信号识别颗粒与内质网膜上的停泊蛋白 SRP受体 结合 核糖体 与内质网膜的易位子 translocon 结合 此后 信号识别颗粒脱离了信号序列和核糖 体 返回细胞质基质中重复使用 肽链又开始延伸 以环化的构象存在的信号肽与易位子组分结合并使孔道打开 信号肽穿入内质网并引导 肽链以半环的形式进入内质网腔中 这是一个需要ATP的过程 3 蛋白质分选大体可分为哪两条途径 蛋白质大致可以分为两条途径 一条是在细胞质基质中完成多肽链的合成 然后转运至膜 围绕的细胞器 如线粒体 或叶绿体 过氧化物酶体 细胞核及细胞质基质的特定部 位 最近发现有些还可转运到内质网中 另一条途径是蛋白质合成起始后转移到粗面内质 网 新生肽边合成边转入粗面内质网中 随后经高尔基体运至溶酶体 细胞膜或分泌到细 胞外 内质网与高尔基体本身的蛋白成分的分选也是通过这一途径完成的 4 从蛋白质分选的类型和机制的角度看 可分为哪四种基本类型 各简要说明其特征 可分为4种基本途径 蛋白质的跨膜转运 主要是指细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网 线粒体 质体 包括叶绿体 和过氧化物酶体等细胞妻 但进入内质网与进入线粒体 叶绿体和过氧化 物酶体等细胞器的机制又有所不同 膜泡运输 蛋白质通过不同类型的转运小泡从其粗面内质网合成部位转运至高尔基体进 而分选运至细胞的不同部位 其中涉及各种不同的运输小泡的定向转运 以及膜泡出芽与 融合的过程 选择性的门控转运 是指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性的完成核 输入或从细胞核返回细胞质 细胞质基质中的蛋白质的转运 5 试比较摸泡运输的三种有被小泡 衣被 类型GTP酶运输方向 选择性识别分子开关与装配ClathrinARF质膜 内体 高尔基体 内体 高尔基体 溶酶体 叶绿体接合素蛋白 外表面接合素蛋白与网格蛋白分子结合 内表面结合蛋白与膜受体尾端结合 受体在膜泡腔面的配体结合Cop IARF高尔基体 内质 网非选择性包被蛋白复合物的装配与去装配都依赖于ARF ARF也参与网格蛋白有被小泡的 装配调节Cop IISar I内质网 高尔基体识别ER腔内可溶性蛋白Sar蛋白 有活性 装配 无活性 去装配6 为什么有人不把内质网比喻为 开放的监狱 提示 由于内质网的驻留蛋白具有回收信号 即使有的蛋白发生逃离也会保留或回收回 来 所以有人将内质网比喻成 开放的监狱 open prison 7 跨膜蛋白是怎样形成的 提示 如果一条几多肽的停止转移序列位于分子的中部 那么多肽最终会成为跨膜蛋白 含有多个起始转移序列和多个停止转移序列的多肽将成为多次跨膜的膜蛋白 8 请设计实验证明信号肽的非专一性 提示 1 标记原核细胞的蛋白 真核细胞中的信号肽 标记蛋白出现在真核细胞标记真核细胞 的蛋白 真核细胞中的信号肽 标记蛋白出现在真核细胞 结论 信号肽对真核 原核细胞蛋白的 引导 无特异性 2 Cyt c 转运肽 Cyt c 出现在叶绿体 Cyt c 导 肽 Cyt c出现在线粒体 结论 线粒体上的导肽可以把本应该在叶绿体上的Cyt c转运到线粒体上 而叶绿体上的 转运肽将Cyt c运到叶绿体上 3 非蛋白颗粒 NLS 非蛋白颗粒出现在细胞核内 蛋白颗粒 NLS 蛋白颗粒出现在细胞核内 结论 存在于细胞核中的信号序列NLS 可以将蛋白颗粒与非蛋白颗粒都运到细胞核 内 证明NLS的无特异性 所以 信号序列无特异性 9 试述线粒体和叶绿体是半自主性细胞器的原因 提示 1 起源 内共生 2 遗传物质 线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因以及其自身的基因组两套遗传 系统的控制 其内含有线粒体DNA RNA和叶绿体DNA RNA 3 蛋白质 体内的蛋白质既有核基因编码的 也有外界输入的 同时还有自身合成的 所以称为半自主性细胞器 10 高尔基器是一个极性的细胞器具体表现在哪些方面 高尔基体的极性有两层含义 一是结构上的极性 二是功能上的机型极性 结构上的极性 高尔基体可分为几个不同的功能区室 靠近内质网的一面是由一些管 状囊泡形成的网络结构 通常将这一面称为顺面 cis face 或称形成面 forming face 由于顺面是网络结构 所以又称顺面高尔基网络 cis Golgi network CGN 从功能上 看 CGM被认为是初级分选站 primarily sorting station 负责对从ER转运来的蛋白质进 行鉴别 决定哪些需要退回 哪些可以进入下一站 高尔基体中间膜囊 medial Golgi 由扁平囊和管道组成 形成不同的区室 但功能上是连续的 完整的膜体系 多数糖基修 饰 糖脂的形成 以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊中 反面高尔基 网络 trans Golgi network TGN 是高尔基复合体最外面一侧的管状和小泡状物质组 成的网络结构 它是高尔基复合体的组成部分 并且是最后的区室 蛋白质的运输信号在 此被特异的受体接受 进行分拣 集中 形成不同的分泌小泡 被运送到不同的地点 因 此 它的主要功能是参与蛋白质的分类与包装 并输出高尔基体 某些 晚期 蛋白质的分 类与包装也发生在TGN中 功能上的极性 高尔基体虽然是由膜囊构成的复合体 但是不同的膜囊有不同的功能 执 行功能时又是 流水式 操作 上一道工序完成了 才能进行下一道工序 这就是高尔基体的 极性 11 信号肽的特点是什么 信号肽的特点是 多位于肽链的N端 由大约20个氨基酸构成 形成一个两性 螺旋 带 正电荷的氨基酸残基和不带电荷的疏水氨基酸残基分别位于螺旋的两侧 对所牵引的蛋白 质没有特异性要求 12 叶绿体蛋白转运运输机理与线粒体运输机理有什么异同 叶绿体蛋白转运运输机理与线粒体的相似 如 都发生后转译 每一种膜上有特定的转 位因子 具有接触点 contact site 需要能量 同样利用ATP和质子动力势 前体蛋白N端有信号序列 使用后被信号肽酶切除 但两者的蛋白质转运体系中除了 某些hsp分子相同外 转位因子复合体是不同的 13 导肽的结构特点是什么 导肽的结构有以下特征 含有丰富的带正电荷的碱性氨基酸 特别是精氨酸 带正电 荷的氨基酸残基有助于前导肽序列进入带负电荷的基质中 羟基氨基酸如丝氨酸含量 也较高 几乎不含带负电荷的酸性氨基酸 可形成既具有亲水性又具有疏水性的 螺旋结构 这种结构特征有利于穿越线粒体的双层膜 14 亲核蛋白从细胞质向细胞核运输的机理是什么 亲核蛋白首先结合到核孔复合体的胞质面 这一步不需要能量 但依赖正常的NLS 随后 的转移步骤则需要GTP水解供能 亲核蛋白除了本身具有NLS外 其入核转运还需要一些胞 质蛋白因子的帮助 目前比较确定的因子有importin importin Ran和NTF2等 在它 们的参与下 亲核蛋白的入核转运可分为如下几个步骤 亲核蛋白通过NLS识别 importin 与可溶性NLS受体importin importin 异二聚体结合 形成转运复合物 在importin 的介导下 转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合 转运复合物通过 改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面 转运复合物在核质面与Ran GTP结合 并导致复合物解离 亲核蛋白释放 受体的亚基与结合的Ran返回胞质 在胞质内 Ran GTP水解形成Ran GDP并与importin 解离 Ran GDP返回核内再转换成Ran GTP