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高级生化考试重点（II班动物方向）题型：名词解释10个、简述题5个、论述题2个。第一章 蛋白质结构与功能1. 蛋白质二级结构构象单元蛋白质的二级结构（secondary structure）是多肽链主链（backbone）在氢键等次级键作用下折叠成的构象单元或局部空间结构，未考虑侧链的构象和整个肽链的空间排布。2. 超二级结构相邻的二级结构往往形成某种有规律的、空间上可辩认的、更高层次的折叠单元，称为超二级结构（super-secondary structure）或折叠单元（folding unit），主要涉及这些构象元件在空间上如何聚集。3.结构域蛋白质分子中存在相对稳定的球状亚结构，其间由单肽链相互连接，命名为结构域。二级结构和结构模体以特定的方式组织连接，在蛋白质分子中形成两个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体。结构域是蛋白质三级结构的基本单位，它可由一条多肽链(在单域蛋白质中)或多肽链的一部分(在多域蛋白质中)独立折叠形成稳定的三级结构。 Domain性质小辑 介于二级与三级结构之间的分区单位。一个蛋白质分子中的各个 domains 都还是属于同一个蛋白质链，domain 与 domain 间是以肽键连在一起，并没有断开。 Domain 已经具有特定构象，是多肽链的独立折叠单位。 结构域一般由100200个残基构成，大小相当于直径约2.5nm 的球体。 有些蛋白质只有一个 domain，如myoglobin；大部分蛋白质含有两个domains，如hexokinase；部分蛋白质含有两个以上 domains，如Ab 分子。 一些具有不同功能的蛋白质可能具有某个相似的结构域。如枯草杆菌蛋白酶、己糖激酶和磷酸化酶中都含有一个核苷酸结合的结构域。 结构域运动 每个结构域本身都是紧密装配的，结构域之间通过共价的、松散的肽链相联系。由于这种牢固而又柔韧的连接方式，使得结构域可以作为一个整体，作较大幅度的相对运动。当酶与底物结合时，2个结构域会发生相对运动，使裂隙关闭，从而使催化基团定向地包围着底物，辨认出不合适的底物，并从活性部位上排出水分子。4. 锌指结构Zinc-finger structure每个重复的“指”状结构约含23个氨基酸残基，锌以4个配价键与4个半胱氨酸、或2个半胱氨酸和2个组氨酸相结合。整个蛋白质分子可有2-9个这样的锌指重复单位。每一个单位可以其指部伸入DNA双螺旋的深沟，接触5个核苷酸。例如与GC盒结合的转录因子SP1中就有连续的3个锌指重复结构。5. EF手结构在小白蛋白的结构中，HTH模体被发现3次，其中2个是钙结合位置，其结合方式与右手三指握球相似，构成模体的两段螺旋在整体结构中命名为E和F，故这一模体也称为“EF手” (EF hand)。6.蛋白质组学7.肌红蛋白的结构与功能关系 + 血红蛋白的结构与功能关系Hb 是四元体，有所谓的四级结构；Mb 为单元体，只有三级结构。Hb 在血中循环，由肺泡中取得氧分子，运送到肌肉中，下载给 Mb。 因此 Hb 必须得知，何时该吸收氧分子，何时该放出；也就是说 Hb 必须有感应氧分子浓度的能力，同时还得做出吸收或放出的动作。这些能力都源自其四级结构的组成。若在在静脉中 Hb 都不载有氧分子，这时候它的四个亚基分子都处于一种休息状态，结合区不容易张开让 heme 接受氧分子。 当 Hb 循环到肺部时，环境的氧分子浓度提高了，四个亚基的任何一个分子接上一个氧分子后，马上会牵动其它亚基，使得其它亚基的分子结构舒张，变得很容易接受氧分子。因此在肺部的 Hb 都很容易地满载氧分子，经动脉输送至肌肉。若当时肌肉相当劳累，需要大量氧分子的补充，其酸碱度会降得比较低，Hb 就更容易释出氧分子，而 Mb 则一昧地吸收 Hb 所下的氧分子，并无调节作用。放下氧分子的 Hb 就回复休息状态，循着静脉流回肺部。蛋白质的构形事实上都不是固定不动，其分子会有某些程度的运动，上述的 Hb 分子也是如此。当其处于休息状态时，是分子较为紧密的一种构形，称之为 tense (T) 型；反之，若其结构较为疏松，则基质或其结合对象比较容易进入，称之为 relaxed (R) 型。 T 与 R 型的变化，在酶分子的活性调节也很重要。原先 没有氧原子时，E7 His 与铁的配位并不强，因此 heme 平面稍稍被 F8 His 拉过去，呈现一点凹面。若氧分子进来取代 E7 His，就会把此平面拉平，而 F8 His 也会跟着被拉动，并且牵动整条 F8 helix。此一牵动波及整个分子，并且传到其它的 Hb 次体上，拉动他们的分子结构 (T form R form)，使得氧分子很容易进入。这样的结果是，若 Hb 分子上的任何一个次体接受到氧分子，则将会使得其它的几个次体构造改变，大大提高它们结合氧的能力，是一种感受环境氧分子的机制。因此，环境的氧分子浓度可调节 Hb 的携氧能力，使 Hb 能够判断何时要吸收，何时要放出氧分子。Porphyrin: 卟啉 Hb 血红蛋白是很有智慧的分子，它的行为曲线是一种 S 型的方式，也就是在低氧浓度时，它对氧分子的吸收作用并不强，但在高氧浓度时，就有很强的吸收能力。反之，Mb 就不管氧浓度如何，一昧地吸收所有的氧分子。这是因为两者所分布的地点不同，所负的生理意义也不同。比较 Hb 在运动中的肌肉与在动脉中的携氧能力，有显著不同；因此 Hb 会在高氧浓度的肺部中尽量携带充分的氧分子，等循环到肌肉的低氧浓度环境，便会大量释出氧分子，给在地的 Mb 去携带，以便供给肌肉细胞使用。8. 热休克蛋白与分子伴侣9.L. Pauling在建立a螺旋模型时的主要假设是什么？Helix: 螺旋(1) Right handed (右手旋)(2) 每 3.6 氨基酸绕一圈，每圈 5.4 高(3) Carbonyl (C=O) 与下游 H-N- 生成 氢键(4) 每个氢键以 13 个原子夹着 (a13)(5) 整个 a helix 呈圆筒狀，且有 偶极性第二章 酶结构与功能1.乒乓反应双底物酶促反应动力学分类n 序列反应 （sequential reactions）q 有序反应 （orderd reactions）q 随机反应 （random reactions）n 乒乓反应 （ping pong reactions）酶同A的反应产物（P）是在酶同第二个底物结合之前释放出来，作为这一过程的结果, 酶转化为一种修饰酶形式E,然后再同底物B反应生成第二个产物Q, 和再生为未修饰的酶形式E.氨基转移酶就属于这类乒乓机制的动力学方程2.竞争性抑制作用酶抑制作用的类型：n 不可逆抑制作用（Irreversible inhibition） 抑制剂与酶的必需基团以共价键相结合引起酶活力丧失，不能用透析、超滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。n 可逆抑制作用（ Reversible inhibition ） 抑制剂与酶以非共价键相结合引起酶活力下降或丧失，能用物理方法去除抑制剂而使酶复活。它分为三种：竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。竞争性抑制：特点： 竞争性抑制剂与底物结构相似; 增加S可减弱抑制作用; 酶的Vmax不变，而Km值增大。竞争性抑制曲线 ，Km 变大，Vmax不变3.酶的催化机制酶的活性中心：酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是一级结构相隔很远，而三维结构比较靠近的氨基酸残基形成的三维实体。酶的活性中心包括两个功能部位：结合部位和催化部位。1结合部位（ Binding site）：与底物结合，决定酶的专一性。2催化部位（ catalytic site ）：催化底物键的断裂形成新键，决定酶的催化能力。酶活性部位的特点1. 活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往往只占整个酶分子体积的1%-2%。催化中心一般由23个残基（和辅因子）组成，最常见的残基如His、Ser、Asp等。结合中心因酶而异.2. 酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间结构。 3. 酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是在酶和底物的结合过程中，底物分子或酶分子、有时是两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的，此时催化基团的位置正好处在所催化底物键的断裂和即将生成键的适当位置，这个动态辨认过程称为诱导契合（induced-fit）.4. 酶的活性部位位于酶分子表面的一个裂隙（crevice）内.裂隙内是一个相当疏水的环境，从而有利于同底物的结合。5. 底物靠次级键较弱的力与酶结合。6. 酶的活性部位具有柔性和可运动性影响酶催化效率的有关因素1. 底物和酶的邻近效应（approximation）与定向效应（orientation）n 邻近效应：在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应。n 定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。以上两种效应使酶具有高效率和专一性特点。2. 底物的形变(distortion)和诱导契合(induced fit)酶-底物复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，有助于过度态的中间产物形成,从而降低了反应的活化能。3.酸碱催化（acid-base catalysis）q 酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸-碱催化。q 广义酸碱催化是指通过H+和OH-以及能提供H+和OH-的供体进行的催化。q 酶参与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。q 影响酸碱催化反应的因素包括酸碱强度及质子传递的速率。q His咪唑基的解离常数约6.0，咪唑基解离下来的质子浓度与水中的H+相近，在中性条件下，一半以酸形式存在，一半以碱形式存在;同时，咪唑基接受质子和供出质子的速率十分迅速，半衰期小于10-10秒。q 所以，His是酶中最有效最活泼的一个催化功能基团。4.共价催化 （covalent catalysis）q 又称亲核催化或亲电子催化，在催化时，亲核催化或亲电子催化剂能分别放出电子或汲取电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心，迅速形成不稳定的共价中间复合物，降低反应活化能，使反应加速。q 酶中参与共价催化的基团主要包括以下亲核基团： His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等；亲电子基团：H+ 、Mg2+、 Mn2+ 、Fe3+q 某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。 4.别构酶活性调节模型n 酶分子的非催化部位与某些化合物非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态，称为酶的别构调节（allosteric regulation）。n 具有这种调节作用的酶称为别构酶（alloseric enzyme）。n 凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物（effector）或别构剂。通常为小分子代谢物或辅因子。n 因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物（positive effector）或别构激活剂，反之称为负效应物（negative effector）或别构抑制剂。别构酶结构上有活性中心和变构中心 活性中心:对底物的结合和催化作用变构中心:调节酶反应速度的作用两个中心可位于不同亚基或同一亚基的不同部位上。别构酶一般都是寡聚酶。别构酶的一般特性n 多亚基n 不遵循米氏方程S形曲线（正协同）；表观双曲线（负协同效应）n K型效应物和V型效应物K0.5：别构酶催化反应达到1/2 Vmax时的S；改变K0.5不改变Vmax：K型效应物；改变Vmax不改变K0.5 ：V型效应物n 脱敏作用别构酶经加热或用化学试剂等处理，可引起别构酶解离，失去调节活性。脱敏后表现为米氏酶动力学双曲线第三章 生物膜与物质运输1.膜脂运动膜脂的流动性 脂双层存在液晶相和凝胶相。当膜从凝胶相转变为液晶相时，膜组分的分子内和分子间运动明显增加。在生理条件下，膜脂大多呈液晶相，当温度降低至相变温度（Tc）时，即从液晶相转变为凝胶相 侧向扩散，即膜脂分子在脂双层同一片层内与邻近分子进行换位，扩散速率的大小可用扩散系数DL表示。在生物膜和人工膜都存在膜脂分子的侧向扩散，而且速度很快，DL一般为107108cm2s1，表明膜脂的粘性约为水的100倍。 旋转扩散：即膜脂分子从脂双层的一叶翻转到另一片层。由于膜脂均为两亲性分子，这种翻转运动必须通过脂双层的疏水核，因此要比侧向扩散慢得多。膜脂分子完成旋转扩散最快也要数分钟，通常完成翻转的平均时间为数小时甚至数周。细胞在某些生理条件下，如磷脂生物合成和膜的组装过程中，在某些膜蛋白(如磷脂转位因子)帮助下，膜脂分子的翻转过程大大加快。 脂酰基的异构化运动：膜脂分子中的脂酰基烃链可绕C-C单键旋转，从而导致其构型发生转变。在低温条件下，脂酰基烃链主要表现为全反式构型，随着温度升高，偏转构型增多，膜流动性增大。 膜脂分子绕与膜平面垂直的轴左右摆动，其极性头部运动较快，甘油骨架运动较慢，脂酰基烃链部运动也较快，其尾部运动得最快。 膜脂分了围绕与膜平面垂直的轴作旋转运动，其转动速率约为每10ns转动2角度。2.膜蛋白运动脂双层可视为整合蛋白的分散介质，因此脂质分子的物理状态就成了整合蛋白运动性的重要决定因素。膜整合蛋白的主要运动方式包括侧向扩散、旋转运动、构象变化以及蛋白复合物的聚集与解聚等。3.泡囊运输蛋白质等生物大分子通过质膜进出细胞（内吞外排），以及经由内质网-Golgi器运输到质膜和其它内膜系统，均需依赖有被泡囊运输（coated vesicle traffic）系统（见图3.24）。泡囊运输过程可划分成三个阶段： 货物在供体膜上聚集，膜发生凹陷，出芽，形成有被小泡； 运输小泡在细胞内定向转移（靶向）；小泡停靠在受体膜（靶膜）上，拆卸外被，小泡膜与靶膜融合，释放出内涵物，完成货物运送。泡囊在介导蛋白质运输时保持了膜的不对称性，出芽时小泡的胞液面就是供体膜的胞液面，与受体膜融合时小泡的胞液面又成了受体膜的胞液面。 接合蛋白或适配素（adaptin）：接合蛋白复合物（AP2和AP1）的功能是促进笼形蛋白三叉辐射体组装成网格状笼子。AP2由adaptin-（100kDa）、adaptin-2（100 kDa）、2（50 kDa）和2（17kDa）组成；AP1则由adaptin-和1（100115kDa）以及1（47 kDa）和1（19 kDa）组成，分别参与内吞小泡和trans-Golgi网到溶酶体的运输小泡外被的组装 COP包被蛋白：有两种非笼型蛋白型的包被蛋白被分别命名为COP和COP。COP由（160kDa）、（）（110kDa）、（97kDa）和（61kDa）亚基组成，在外被组装之前，COP的这些亚基（、）与另外3种小蛋白（p36、p35和p20）先组装成14S的coatomer，然后再组装成Golgi器内外区间运输小泡的外被。Cop由Sec 23p、Sec 24p、Sec 13p和p150组成，参与ER到Golgi体的运输小泡外被的组装。 lace-like包被蛋白：可能是trans-Golgi网到质膜运输小泡外被的主要组分。（2）小分子G蛋白：是控制泡囊运输的多功能分子开关。Sar1：调节ER膜小泡出芽。Arf：至少已发现6个成员，控制COP外被的组装。RabYPT：仅在哺乳动物中鉴定出的成员已超过30个，具有多种功能。如Rab1YPT1Rab2涉及ER和Golgi器运输；Rab3调节分泌途径；Rab4、5、6、7对内吞途径进行调控。Dynamin家族：涉及囊泡的形成。Rac/CDC42和Rho家族：参与细胞骨架组装的调控，间接调节泡囊形成。以受体介导的内吞为例，说明泡囊运输的步骤 接合蛋白复合物AP2被募集到质膜内侧，停靠在synptotagmin上； AP2在质膜内侧自动群集，并募集笼形蛋白三叉辐射体组装成网格状结构； dynamin被募集到AP2-笼形蛋白网格上，弯曲，形成有被小窝； 受体自动聚集到有被小窝（有的受体在结合配体时才聚集到有被小窝）； 配体与受体结合，触发有被小窝内陷（开始出芽），通过一个狭口粘在质膜内侧，dynamin在缺口上重新分配； 膜的外叶开始融合，小泡出芽，这个过程需水解ATP和GTP； 释放笼形蛋白，Hsc70和auxilin介导外被的拆卸，这个过程也要水解ATP； 释放AP2，失去外被的内吞小泡与胞内体融合，释放出所结合的配体。内吞小泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体，其中的水解酶可将配体降解。含有受体的小泡可与质膜融合，使受体循环使用，或将受体溶酶体降解。4.核质运输过程5.氧化磷酸化机制化学渗透假说，认为能源物质氧化时高能电子经呼吸链传递激活O2，生成了H2O，同时推动H+从线粒体内膜内侧转移到外侧，建立跨膜的H+电化学梯度，再由这种跨膜的H+电化学势驱动F1-F0 ATPase合成ATP。ATP合成的分子机制1）结合变化机制（BCM）结合变化机制预言H+的跨膜转运启动并驱动ATP合酶的构象变化，导致催化部位对底物（ADP+Pi）的亲和力改变以促进ATP的生成与释放。BCM首先认为ATP合成所需的能量原则上用于促进酶上紧密结合的ATP的释放和ADP+Pi的结合；其次，在ATP形成过程中，F1-ATPase上各催化部位高度协同地顺序起作用。2）旋转催化机制BCM主要涉及F1上三个催化部位在ATP合成中的构象变化，并未解决这个复杂的多酶复合体中单个小亚基的作用。考虑到三个催化部位依次参与催化，Boyer提出了旋转催化机制。以E.coli ATP合酶为例，腔内H+在跨膜H+电化学势的推动下进入F0，与位于膜脂双层中的c亚基C-端氨基酸残基特异结合，导致c亚基构象发生改变；通过F0的H+转化成扭力矩推动位于F0与F1之间的“转子”和亚基旋转：在和亚基的旋转调节下，F1中亚基上的核苷酸催化结合位点附近发生构象改变，与ATP相互作用的氢键、疏水作用、盐键等消失或减弱，使ATP从酶上释放到膜外。第四章 糖蛋白1.聚糖的生物学作用糖蛋白中聚糖部分的一般生物学功能：糖蛋白中的聚糖不仅影响糖蛋白的折叠、聚合、溶解和降解，还参与糖蛋白的分拣和投送等细胞过程，而且还与许多糖蛋白的生物学活性有关。聚糖最重要的功能是参与细胞识别和分子识别，这些功能是蛋白质和核酸所不能替代的。1）聚糖在蛋白质分子正确折叠和亚基缔合中的作用N-糖基化是伴翻译过程，必然对肽链折叠产生明显影响。N-寡糖前体中1-3臂外端的Glc残基是糖蛋白肽链正确折叠的重要信号。糖链可影响肽链的正确折叠，为天然构象的形成和酶活性作出贡献，糖链本身并不是活性中心的组分，其结构的变化未引起酶失活。2）聚糖对蛋白质的屏蔽效应聚糖覆盖于糖蛋白表面，一个单糖大约覆盖约0.6nm长度的表面积，聚糖越大，天线数越多，覆盖的面积就越大，对糖蛋白抗御蛋白酶水解具有重要的意义。3）聚糖在糖蛋白细胞内分拣、投送和分泌中的作用溶酶体蛋白上带有Man-6-P的高甘露糖型N-聚糖是其分拣和投送的信号。合成Man-6-P的关键酶N-乙酰氨基葡萄糖磷酸转移酶的缺失导致溶酶体酶无法投送到位。4）聚糖对糖蛋白生物活性的影响多数糖蛋白酶类去掉糖链后催化活力没有明显变化。但是，糖链的引入必然改变蛋白分子亲水表面的大小与布局和/或电荷平衡，影响蛋白质的构象，从而不同程度地影响其生物学性质。有不少的糖蛋白酶类去糖基化之后酶活性降低或丧失。5）聚糖在分子识别和细胞识别中的作用越来越多的资料表明，糖类是生物体内除核酸和蛋白质之外的又一类生物大分子，尤其是一类重要的信息分子。也就是说，糖链最重要的生物学功能是在分子识别和细胞识别中充当信号分子。A.在受体-配体相互识别中的作用受体与配体的识别和结合，实质上是受体上的结合部位与配体上的识别标记之间专一的结合。这种专一的相互作用在很多情况下与其聚糖结构有密切关系B.在维持血浆糖蛋白平衡中的作用血浆中至少有60多种糖蛋白，以一定的速率合成，经网状内皮细胞受体介导的内吞以一定的速率清除，在血浆中保持动态平衡。C.构成某些抗原决定簇生物大分子和细胞上的抗原决定簇是被生物系统“验明正身”的识别标志，有许多抗原决定簇实际上就是特定的糖结构。D.凝集素对单糖和聚糖的识别作用凝集素是非免疫原的、能专一地识别并结合某种特定结构的单糖或聚糖中特定糖基序列的蛋白质。凝集素最重要的生物学功能就是在细胞-细胞识别、病原菌（或寄生菌）-寄主细胞识别、细胞-基质识别中识别并结合特定的糖信号。E.在病原体-寄主细胞识别中的作用流感病毒就是通过识别细胞表面聚糖链末端的Sia残基进入寄主细胞的。不同细菌表面凝集素专一地认别细胞表面不同的聚糖或糖基.同样，细胞表面凝集素样蛋白也能专一识别细菌表面的糖复合物。F.在配子识别与结合中的作用G.在细胞粘附中的作用参与细胞识别与粘合的大分子几乎都是糖蛋白和蛋白聚糖。整联蛋白 钙粘蛋白 选凝素 免疫球蛋白超家族2.糖蛋白生物合成调控（1）糖基化位点的选择： 统计，多肽链中的N-糖基化位点Asn-x-Ser/Thr三联序列子大约只有三分之一被N-糖基化，说明决定是否糖基化还有很多因素。如 这个三联序列如处于亲水片段才能被N-糖基化。 三联序列子约70%处于-转角，N-糖基化的几率最高；约20%处于-折叠，而10%处于-螺旋中的三联序列子N-糖基化几率最低。 三联序列子中的X也明显影响N-糖基化效率。如狂犬病病素糖蛋白3739位的Asn-Leu-Ser糖基化率为43%，把Leu38分别突变成Glu、Asp、Trp和Pro，糖基化率依次递减为24%、19%、5%和0；如X为Cys，可因形成二硫键降低N-糖基化几率。 邻近三联序列子的氨基酸也可影响其糖基化率，如为Pro则降低糖基化率，羟基氨基酸则促进N-糖基化。（2）糖基供体的可利用性： 活化糖基供体除CMP-Sia在核内合成，其余的都在胞液中合成，ER-Golgi膜上的糖核苷酸运输系统必然影响糖基供体的可利用性，从而对糖基化作用进行调控。Golgi体拥有的运输系统，而ER拥有其中UDP-Glc、UDP-GlcA、ATP、UDP-GalNAc和UDP-GlcNAc的运输系统。这些运输系统实际上是双向搬运工，一方面把活化糖基供体运入ER-Golgi腔内，使它们的浓度增加1050倍，足以达到或超过估算的多数糖基转移酶对其糖基供体的Km，保证了糖基化反应对供体的需求；另一方面，糖基转移反应生成的5-NMP不仅抑制运输装置，还强烈抑制糖基转移酶的活性，及时将其移出ER-Golgi腔对保证糖基转移酶有足够的活性很重要。作为整个调节机制的一环，上述运输系统显然是不可或缺的。（3）遗传控制： 除了不多几种加工性糖苷酶，聚糖生物合成主要涉及糖基转移酶。大多数糖基转移酶是膜蛋白，迄今已研究过的Golgi糖基转移酶均为型膜蛋白：短的N-端在细胞溶胶内，单跨膜，巨大的C-端催化域位于膜的非胞液一侧。与溶酶体上P-6-Man合成有关的两个酶：N-乙酰氨基葡萄糖-磷酸转移酶和-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶为型膜蛋白，N-端在Golgi腔内。糖基转移酶显著的特点是具有极高的底物专一性，即对糖基供体和受体的结构有高度选择性，前一个酶的产物优先被另一糖基转移酶用作后续糖基化的受体底物，结果一组相关的糖基转移酶按一定的顺序作用，以非凡的精确度把单糖基彼此连接成特定的聚糖。第五章 信号传导1.锚定蛋白是一类特殊接头蛋白，除结合多种信号分子外，还通过它的一端与细胞膜结构相结合，把胞浆中与同一信号传递过程密切相关的信号分子定位在近膜区，类似于建筑中的脚手架，因而又称为支架蛋白。锚定蛋白的N-端有特殊的膜定位结构：有的是可直接与膜脂结合的PH结构域；有的是棕榈酰化或豆蔻酰化位点；第三种是PTB结构域，可结合于受体胞浆近膜区磷酸化的酪氨酸。与活化受体结合后锚定蛋白自己有多处酪氨酸被受体酪氨酸蛋白激酶磷酸化，成为胞浆中其它含SH2结构域的信号分子的结合位点。2.小分子G-蛋白小分子G蛋白超家族至少有60多个成员，均为分子量2030kDa的单肽链，GTP结合形式为活化状态，GDP结合形式为非活化状态。根据氨基酸序列同源性，将其划分为6个家族，即Ras、Rho、Arf、Sar、Ran和Rab。小G蛋白都有4个保守的结构域（），和区有GTPase活性区，区为GTP/GDP结合部位。小G蛋白的GTPase活性很低，在生理条件下不能把结合的GTP水解成GDP和Pi，需要GAP（GTPase activating protein）的帮助才能水解GTP。许多小G蛋白的GDP结合形式与GDI（GDP dissociated factor）形成稳定的复合物存在于胞浆中。在GDF（GDI dissociated factor）和GEF（guanine nucleotide exchange factor）的帮助下，非活化状态的小G蛋白与GDI和GDP解离，与GTP结合。这些蛋白因子共同组成了一个调节小G蛋白活性的体系。3.受体受体是细胞表面或亚细胞组分中的一类特殊的蛋白质分子，可识别并专一地结合有生物活性的信号分子，从而激活或触发一系列生化反应，最终产生该信号特定的生物学效应。广义的受体包括接受任何刺激，包括非生物的环境刺激（如光、机械刺激）和病原微生物刺激，并引发一定的细胞反应的生物大分子4.第二信使第二信使是指受体被激活后在细胞内产生的介导信号转导通路的活性物质5.动物体内cAMP信号通路和Ca2+信号通路的互作关系 Ca2+活化CaM之后，可激活依赖Ca2+-CaM的PDE，从而降低cAMP的浓度；另一方面，PKA可将与内质网Ca2+泵结合的受磷蛋白磷酸化，或使质膜Ca2+泵C-端磷酸化激活Ca2+泵，把Ca2+泵入钙库或胞外而降低胞浆中的Ca2+浓度。在这一点上两条信号通路之间实为负反馈相互抑制作用。 Ca2+CaM激活的肌球蛋白轻链激酶（MLCK）如先被PKA磷酸化便难以结合Ca2+CaM，二者在此相互拮抗。 PKA和CaMPK共同的底物糖原合酶被磷酸化后钝化，而糖原磷酸化酶激酶（PhK）同时被PKA激活，PhK的一个调节亚基实际就是CaM，必须与Ca2+结合才能被激活，因此cAMP和Ca2+信号促进糖原的降解同时抑制糖原合成，两条信号途径在这一点上相互协同。 PKA和CaMPK都能活化转录因子CREB，促进相同的基因表达，也表现为协同作用。多数ACase亚型都能被Ca2+CaM激活，表现为 Ca2+信号可促进cAMP信号；而PKA将IP3R磷酸化使这个Ca2+通道对IP3刺激的敏感性下降，抑制Ca2+信号的强度。Ca2+CaM活化的蛋白磷酸酶2B（PP2B）可使PDE脱磷酸而活化，加速cAMP的降解；PP2B还催化PP1抑制蛋白（I-1）脱磷酸而失去抑制作用，从而使PP1活化，把被PKA磷酸化的靶蛋白脱磷酸，逆转cAMP信号途径的作用，表现为拮抗性相互作用。其实PKA的靶蛋白还有许多，受Ca2+调节的酶和生理过程更多，这两条信号途径之间的关系还要错综复杂得多。 信号网络本身及其中的信息流动都无时无刻受到细胞结构、基因表达、代谢活动和内外环境变化的限制与调节。彻底揭示活体内信息网络的运行机制，将是一项极其艰巨的任务和长期奋斗的目标。第六章 蛋白质降解1.蛋白降解的意义1）维持细胞内氨基酸代谢库的动态平衡 2）参与细胞程序性死亡和贮藏蛋白的动员 生长发育伴随有细胞死亡，有时大批发生，甚至整个组织器官，有时仅局限于少数或个别细胞。这是个有特定目标、特定时间、由内外信号启动的极其复杂的过程。在此期间细胞内蛋白质经专一的水解途径转变成氨基酸，转运至其它组织用于生长或贮藏。3）按化学计量累积寡聚蛋白的亚基或脱辅基蛋白/辅因子比率 4）蛋白质前体分子的水解裂解加工 许多蛋白质是以前体分子形式合成的，须经有限的水解，切去多余的残基或片段，才能生成成熟的蛋白分子。如酶原激活，凝血酶原和纤维蛋白原的激活，信号肽的切除，抗原呈递和转录因子NF-B的激活等。5）清除反常蛋白质以免其累积到对细胞有害的水平基因突变、生物合成误差、自发变性、自由基损伤、环境扰乱、病理状态等均可能产生反常蛋白，其中有些可在分子伴侣帮助下再折叠成天然状态，其余的必须经蛋白降解途径加以清除。6）控制细胞内关键蛋白的浓度，调节代谢或控制发育进程7）参与细胞防御机制 8）蛋白质降解机制研究用于生物技术 2.蛋白质降解系统溶酶体系统溶酶体富含在酸性条件下起作用的酶，能把经内吞被摄入细胞的外源蛋白或经受体介导胞饮进入的脂蛋白、铁传递蛋白、激素、受体等长寿命蛋白迅速降解成肽和氨基酸。现已查明，溶酶体中至少有60多种水解酶，包括多种组织蛋白酶蛋白质降解的泛肽途径真核细胞中，细胞溶胶和细胞核内多数蛋白由泛肽-26S蛋白酶体途径降解。泛肽是一种高度保守的小蛋白，在一系列酶的作用下与靶蛋白共价连接。多泛肽化的靶蛋白可被26S蛋白酶体识别并迅速降解。在E1、E2、E3的作用下，靶蛋白被多泛肽化，随即被26S蛋白酶体识别和降解。3.胱天蛋白酶及其调节细胞凋亡的机制胱天蛋白酶：诱导细胞凋亡的因素经由不同的信号途径传递和放大，最后都集中于caspase，在3060min内，活化的caspase运用不同手段有效地选择性破坏维持细胞基本结构和功能的蛋白质，最终将细胞杀死。1）灭活细胞抗凋亡蛋白：活化的caspase-3可以把CAD（caspase-activated DNase 或DNA fragmentation factor）-ICAD (inhibitor of CAD)中的ICAD降解，释放出有活性的CAD，进入细胞核之后在核小体之间裂解染色体DNA，使之片段化。凋亡抑制因子Bcl-2家族的一些抗凋亡成员也被活化的caspase降解而丧失抗凋亡作用，有些片段甚至具有促凋亡作用。2）破坏细胞结构：活化的caspase-6可通过剪切直接拆毁细胞结构，如特异地切割核纤层蛋白（lamin），将lamin首尾聚合形成的支持核膜和使染色质组织化的刚性结构核板破坏，促使染色质固缩。3）破坏细胞损伤监测网络和修复机制4）激活启动细胞死亡的蛋白激酶第七章 蛋白共价修饰1.蛋白磷酸化特点原核细胞通过蛋白质可逆磷酸化进行调控的生理生化过程相对较少。随着生物进化，越是高等生物这种调节方式的使用越普遍，表明蛋白质可逆磷酸化作用具有显著的优势和特殊的重要性。这种调控方式至少具有以下特点：（1）专一性强：胞外信号经胞内信使控制蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，通过对特定靶蛋白进行可逆的磷酸化修饰调节细胞生理过程，与别构调节相比显然较少受胞内代谢物的影响，能较专一地对胞外刺激作出准确的应答。（2）级联放大效应：信号转导过程包括一系列连锁反应，前面的反应对下一步的酶进行可逆磷酸化修饰，从而使微弱的原始信号逐级放大，同时级联系统各层次的可调控性增强了对生理生化过程的调控作用。（3）节省而有效的调节：可逆的磷酸化使被修饰的蛋白质激活或被“冻结”，在不改变蛋白质总量的情况下，只需消耗很少的ATP，就能有效地调节活性蛋白质的含量。与重新合成和分解相比，这种方式使细胞得以快速、有效、节省地对外界刺激作出反应。（4）功能上的多样性：蛋白质的磷酸化与脱磷酸化几乎涉及所有的生理过程，除调节酶活性这个主要功能外，有些蛋白质的磷酸化导致其亚细胞定位改变；此外从磷蛋白为胚胎发育提供营养到调控细胞的生长发育、分裂分化、基因表达甚至癌变，都有蛋白质可逆磷酸化的参与。可逆磷酸化的靶蛋白包括许多酶类、受体、膜上运输系统、结构蛋白、调节蛋白等其它功能蛋白。最近还发现某些功能蛋白被磷酸化后对其活性并无影响，称为“哑态”磷酸化。这类蛋白磷酸化后常常成为蛋白降解的靶子，因此推测磷酸化作用参与活性蛋白的灭活，成为某生理过程调节机制的一部分。（5）持续的时效：信号引起的细胞效应中，有些是相当持久的，如细胞分裂、分化等过程。虽然胞内信号分子的寿命很短促，蛋白激酶一旦被激活，即通过自身磷酸化等方式把活性维持较长的时间，被它们磷酸化的靶蛋白则可更长久地维持其效应，直至被蛋白磷酸酶脱去磷酸。（6）时空上的精确性：虽然受可逆磷酸化调节的蛋白质很多，但每种蛋白质的磷酸化修饰具有自己的细胞周期特异性、发育阶段周期性、种属和组织分布的特异性，从而呈现出特有的时空分布模式。这种分布上的广泛性与时空上的特异性相结合，构成了对生命过程更精确和更有效的调控。2.调节活性的机制及其意义通过可逆磷酸化向蛋白质大分子中引入或去掉一个或不多几个共价结合的磷酸基，可使其生物学活性发生戏剧性的转变，二者之间的关系可以归纳为以下几种： （1）单一部位磷酸化导致单一功能的变化， 如肝细胞糖原磷酸化酶中Ser14被磷酸化之后即可从钝化状态变成活化构象，催化糖原的磷酸解。 （2）多部位磷酸化导致单一功能的变化，肝细胞中的糖原合酶Ser7和Ser10分别被AMPK和PKA磷酸化而钝化。（3）多部位磷酸化分别导致不同功能的变化，如转录因子STAT1的单体为钝化状态，当被受体结合的JAK将其Tyr701磷酸化后，有了二聚化和核转位的能力，再经一种MAPK将其Ser727磷酸化，才会充分活化，刺激靶基因的转录。 （4）单一部位磷酸化导致多个不同功能的变化，如肝细胞中的果糖6-磷酸激酶-2/果糖2,6-二磷酸酶，Ser32的磷酸化导致激酶活性的钝化和磷酶酶活性的活化。可逆磷酸化作用调节蛋白质活性的分子机制从目前研究的水平可从下述几方面予以说明：（1）磷酸化导致蛋白质整体构象发生较大变化：磷酸化位点虽然远离活性部位，导入一个负电基团带来的结构信息经远距离的构象传导使得活性部位的构象发生巨大改变。许多别构酶的磷酸化位点在远离催化部位的N