植物生化专题题目

BYZCL2018141植物生化专题复习提纲一名词解释和符号结构域多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔和而成三级结构，这种相对独立的三维实体就称结构域。模体MOTIF是由数十个氨基酸组成的具有一个相对独立功能的小区。一个结构域可包括数个模体，如催化结构域可包括能和几种不同底物相结合的模体，调节结构域也可含有与不同调节物结合的模体。但有的模体也可独立存在而不属于某个既定的结构域。激酶一类从高能供体分子（如ATP）转移磷酸基团到特定靶分子（受体）的酶，这一过程称为磷酸化。第二信使细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号。信号肽亦称信号序列。指正确翻译产物N末端肽链含有可以引导游离核糖体与内质网结合，起始新生肽向内质网膜的转运的氨基酸序列，在完成转运之后，被信号肽酶切除。同功酶ISOENZYME是能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构、理化作用不完全相同的一组酶。初级同功酶酶蛋白由不同的基因编码而产生。次级同功酶由一个酶蛋白的基因在表达过程中经过不同的加工和修饰所产生。次生性同工酶酶蛋白合成后经不同类型的共价修饰（如糖化加工、侧链基团改变）而造成的多种酶分子形式。原级同工酶（PRIMARYISOZYME）又称基因性同工酶（GENETICISOZYME），指在基因水平上产生同工酶。必需残基酶活性中心的一些化学基团为酶发挥催化作用所必需，故称为必需基团。结构残基这些基团与维持整个酶分子的空间构象有关，可使活性中心中各有关基团保持于最适的空间位置，间接地对酶的催化活性发挥其必不可少的作用，有人称之为结构基团（或残基）。受体受体是细胞表面或亚细胞组分中的一种生物大分子，可以识别并特异地与有生物活性的化学信号物质配体结合，从而激活或启动一系列生物化学反应，最后导致该信号物质特定的生物效应的产生。受体的基本特性高度特异性；高度亲和力；可饱和性。差别标记模拟酶一般是在基本骨架相连接酶活性中心的化学基团而形成的，这些基团能结合底物，并能催化底物。抗体酶（ABZYME）又称为催化性抗体（CATALYTICANTIBODY），是一类具有生物催化功能的抗体分子。修饰酶将酶分子中的AA残基的侧链基团与化学修饰试剂共价连接，使酶分子的结构和性质发生改变。蛋白质的磷酸化是指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的位的磷酸基团转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程。其逆反应由蛋白磷酸酶催化，称为脱磷酸化。G蛋白即鸟苷三磷酸结合蛋白，是一蛋白质家族，包含大量结构和功能极为相似的的成员，在细胞信号转道过程中起着偶联膜受体和效应器的中介作用。脂类信号（LIPIDSIGNAL）分子指一些属于脂类的小分子物质，具有第二信使的作用，或目前虽未确定是第二信使，却有类似第二信使的调节细胞代谢的功能。抗体ANTIDODY是由抗原ANTIGENT诱导产生的与抗原具有特异性结合功能的免疫球蛋白。小G蛋白小分子G蛋白为单链结构，MR一般为2000030000，与异三聚体G蛋白一样具有GTP、GDP结合能力，以及GTP结合活化，GDP结合失活的特征。衔接蛋白ADAPTIN,AP参与披网格蛋白小泡组装的一种蛋白质,分子量为100KDA,在披网格蛋白小泡组装中与受体的细胞质结构域相互作用,起衔接作用。如GRB/SOSPKC（依赖脂类的蛋白激酶C）PKG（蛋白激酶G）PKA（蛋白激酶A）PYK丙酮酸激酶LDH（乳酸脱氢酶）DG（甘油二酯）BYZCL2018142DPP（二肽酰肽酶）TPK（酪氨酸蛋白激酶）SRP（信号识别颗粒）GST（谷胱甘肽S转移酶）MAPK（丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶）CAMP（环腺苷酸）AC（腺苷酸环化酶）GC（鸟苷酸环化酶）PLA2（磷脂酶A2）CAM（钙调素）CABP（钙结合蛋白）CARP（钙调节蛋白）PIPLC（磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C）PI3K（磷脂酰肌醇3激酶）PL（PHOSPHOLIPASE磷脂酶）PLC（磷脂酶C）IP3（肌醇3,4,5三磷酸）PIP3（磷脂酰肌醇3，4，5三磷酸）PC（磷脂酰胆碱，卵磷脂）LPC（溶血磷脂酰胆碱）PE（磷脂酰乙醇胺）PLD（磷脂酶D）PA（磷脂酸）PLA（溶血磷脂酸）GAPGTP酶激活蛋白GNRP鸟苷酸释放蛋白（释放鸟苷二磷酸，结合鸟苷三磷酸）CALBCA2依赖性磷脂结合域CABS（钙结合模体）USFA（游离不饱和脂肪酸）FFA（不饱和脂肪酸）AA（花生四烯酸）GPI（糖基化磷脂酰肌醇）PI（磷脂酰肌醇）GRP（生长因子受体结合蛋白）PS（磷脂酰丝氨酸）GRB2含有两个SRC同源区域3（SH3）结构和一个SRC同源区域2（SH2）结构，SH3结合SOS蛋白上的富含脯氨酸的区域，SH2与酪氨酸磷酸化蛋白结合。原癌基因（PROTOONCOGENES）癌基因ONCOGENES最早发现于逆转录病毒，在动物的正常细胞中也存在与病毒癌基因相似的DNA序列称为原癌基因，它们具有正常功能，但又易受各种因素的影响，通过不同的途径被激活，导致细胞癌变。抑癌基因TUMERSUPPRESSORGENE,ANTIONCOGENES是一类可阻止细胞分裂，抑制细胞生长并能潜在抑制癌变作用的基因，包括编码抑制细胞生长物质的结构基因、调控基因表达的调控序列及某些与基因组稳定性有关的基因等。抑癌基因的主要生理功能就是参与组织细胞的分化过程。异染色质凝缩状态的染色质，为非活跃转录区。（真核生物可以通过异染色质化而关闭某些基因的表达）基因扩增细胞内某些特定基因的拷贝数大量增加的现象，是细胞在短期内为满足某种需要而产生足够的基因产物的一种调控手段。遗传学GENETIC是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等。表观遗传学EPIGENETICS则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化，组蛋白因被乙酰化此外还有甲基化、磷酸化等修饰导致复合体的结构发生变化，诱发DNA的甲基化。基因组GENOME是指一个细胞或病毒所包含的全部基因。是基因组计划的工作对象。蛋白质组PROTEOME指的是由一个基因组GENEOME或一个细胞、组织表达的所有PROTEIN。蛋白质组学PROTEOMICS是研究在特定时间或环境下某个细胞或某种组织的基因组表达的全部蛋白质。代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物。代谢组学是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。它是以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。共价修饰在某种酶的催化下，某一基因磷酰基或腺苷酰基以共价键与酶分子相连，使酶活性发生改变。主要指蛋白质的磷酸化与脱磷酸化。蛋白质的自身磷酸化几乎所有的蛋白激酶都可以进行自身的磷酸化作用，即某种蛋白激酶可以利用它自身作为底物。这种作用可以发生在酶分子之间，两个酶分子之间可以相互磷酸化；也可发生在分子的内部，即一个酶分子的催化部位可磷酸化同一分子的其它部位。CDK（细胞周期蛋白依赖激酶）RF（增殖因子）IF（抑制因子）DF（分化因子）BYZCL2018143CAP（降解物基因活化蛋白）AHLS（酰化高丝氨酸内酯）GSHPX（谷胱甘肽过氧化酶）二问答16种膜蛋白的结构特征。很多蛋白质定位于细胞的膜质结构上。发现有6型膜蛋白，以不同的方式镶嵌或挂靠在膜结构的脂质中，其中不少属于酶蛋白或具有酶活力，它们大多数包含4个结构域（或区），即膜外结构域、跨膜结构域、茎区和催化结构域。1I型膜蛋白如存在于细胞表面的很多激素或生长因子的受体、抗原识别分子和粘附分子等，其N端在膜外，接着是一段疏水的跨膜结构域，由2030所氨基酸组成的螺旋10余个氨基酸组成的折叠，肽链进入胞内后，有一段茎区连接着分子较大的C端催化结构域。2型膜蛋白一种情况是细胞质膜上的酶，它和I型的区别主要是C端在膜外，而N端在膜内胞质中。另一情况是和细胞内膜质结构相结合的酶，其N端虽也在胞质中，但C端则伸入膜结构的管腔中。3型膜蛋白是一类多次跨膜蛋白（不论N端或C端在膜外），包括视紫红质等和G蛋白偶联的细胞膜受体和细胞色素P450及大肠杆菌中的某种肽酶等。4型膜蛋白主要是一些跨膜的离子通道或小分子亲水物质的通道，由数个跨膜的亚基组成。亚基间并无肽链或其他共价连接。5型膜蛋白膜蛋白并非嵌入膜中，而是通过糖基化的磷脂肌醇（GPI）将蛋白质锚定于脂质组成的膜中。6型膜蛋白1996年发现了一种新型的既有多次跨膜，其以C端连接GPI糖基磷酯酰肌醇的膜蛋白，目前仅发现膜桥蛋白PONTICULIN一种。2PKA、PKG、PKC的结构和性质的异同点。如在各种蛋白激酶中，除CAMP依赖的蛋白激酶A（PKA）有分开的催化亚基、调节亚基外，这两个不同功能的区域一般都存在于一条肽链中，形成催化结构域和调节结构域，其中CGMP依赖的蛋白激酶G（PKG）。依赖佛波酯磷脂（PMA），钙甘油二酯的蛋白激酶C（PKC）其调节结构域都位于N侧，催化结构域位于C侧，而肌球蛋白轻链激酶则其调节域在C侧。它们的催化域（连同PKA的催化亚基）都有极大的同源性，有从N端到C端排列的ATP结合区段、ASPPHEGLYDFG催化位点和蛋白质底物结合区段。而它们的调节域则有大区别，分别与不同的激活剂结合。催化亚基调节亚基PKA不存在于一条肽链PKGCNPKCCN肌球蛋白轻链激酶NC同源差异很大ATP结合区段、（DFG）催化位点，调节域有很大区别，分别于不同的蛋白质底物结合区段激活剂结合3弗林PRE的四肽模体和酸性模体的氨基酸序列及功能。弗林蛋白酶（FURIN）是一种蛋白质前体加工酶，它借跨膜结构定位于外侧高尔基体网络（TGN），也可存在于细胞膜及胞外基质中。但它在胞外的停留十分短暂，可通过胞饮作用而重新返回TGN。弗林蛋白酶的胞质结构域中有两个分开的四肽模体和酸性模体，前者是位于762765位的YKGL，后者为774783的CPSDSEEDEG。四肽模体在人、鼠、牛来源的弗林蛋白酶中完全保守，且普遍存在于各种能通过胞饮途径循环于细胞膜与高尔基体之间的膜蛋白中，它们都处于相距跨膜结构域2030氨基酸残基的胞质区。BYZCL2018144酸性模体也可能在酶定位于膜结构中起作用。因为一些膜蛋白，如运铁蛋白受体、表皮生长因子受体、低密度脂蛋白受体乃至溶酶体的酸性磷酸酶中也存在这类酸性模体，说明具有不同功能的酶只要有某一相同或相似的性能，就可能存在这类同源性的酸性模体。4PKC结构中的模体对酶活性的调节蛋白激酶C（PKC）的N端1/2肽段为调节结构域，常规型PKC（包括、四种亚型或同工酶）含有3个与酶活力调节有关的模体假底物模体PS，其中心肽段为RK或RQGAL或I、V、RR六肽，与被PKC磷酸化的底物的肽段RXXSXR基本相同，只是第4位的SER（磷酸化位点）换以ALA，故不能被自身催化而成为假底物，但这个假底物序列可和酶催化中心的底物结合位点相结合而阻断真底物和酶的结合。两个富含CYS的模体（CRR1和CRR2），CRR1能和激活剂甘油二酯（DG）或佛波酯（PMA）PHORBOLESTERS强促癌剂刺激细胞增值，生物大分子的合成，刺激前列腺素的合成。）结合，CRR2模体中的ASN在结合中起重要作用，可增加CRR1与DG或PMA的结合力。DG或PMA和CRR模体结合后，可引起酶的变构，改变肽链的折叠状态，解除假底物序列对催化中心的阻断作用而导致酶的激活。钙结合模体CABS,DG对酶的激活需要CA2的存在，因CA2和钙结合区结合后可加强酶的激活。新型PKC、亚型由于缺乏CABS模体而不受CA2激活，但仍受DG及磷脂激活。PKC的C端1/2为催化区域，除有ATP结合模体（图2中的ABS）外，尚有蛋白质结合模体（PBS）和催化位点ASPPHEGLYDFG。5酶活性中心最常见的AA有哪些丝氨酸SSER、半胱氨酸CCYS、组氨酸HHIS、赖氨酸KLYS、苏氨酸TTHR、络氨酸Y（THY）、天冬氨酸DASP、谷氨酸EGLU、（色氨酸WTRP）6举出各细胞器的标志酶。7写出溶酶体、内质网、过氧化体等细胞器的分拣信号对溶酶体中的酶蛋白来说，一定的糖链结构就成为溶酶体蛋白的投送信号。这个信号是带有甘露糖6磷酸（MAN6P）结构的高甘露糖型N糖链。过氧化体中一些酶蛋的的C端常含SERLYSLEUSKL三肽，可能是过氧化体的投送信号，其中LYS可被ARG或HIS取代而不影响投送，但LEU是十分必需的。在一些滞留在内质网中的蛋白质，其末端常带有KDEL四肽，被认为是滞留信号，如应投送到溶酶体的组织蛋白酶D的C端如接上KDEL，则此酶滞留于内质网。BYZCL2018145在溶菌酶的C端接上KDEL，溶菌酶也滞留在内质网中而不再被分泌，带有KDEL的内质网蛋白（如BIP）还能和一些肽链折叠不正确的蛋白质结合使后者也不被投送。以上种种均说明了蛋白质或酶肽链中不同部位的某些氨基酸区段是它们投送到不同亚细胞结构的信号，是定位的决定性因素。8为什么丧失活力变异的同工酶可用天然酶的抗体予以免疫测定如氨基酸改变在活性中心或附近可有动力学性质的不同，但它们在免疫性质上往往是可交叉的，故丧失活力的变异酶可用天然酶的抗体予以免疫测定。9PYK同工酶产生的原因以及它们的结构与功能同一基因由不同起点转录或原始RNA（核内不均一RNA）经不同剪接加工而生成不同的MRNA也能形成同工酶，今以典型的丙酮酸激酶（PYK）同工酶说明之。1不同起点转录产生的同工酶存在于肝及肾皮质的LPYK或存在于红细胞的R型PYK由同一PYK的L基因转录。L基因有12个外显子和11个内含子，第一个外显子的上游有CAT启动子，RPYK的RNA就从这个CAT处开始转录，而第一外显子的下游，即第一内含子中有TATA启动子，LPYK的RNA则从TATA处开始转录，故LPYK的MRNA较RPYK的MRNA约短一个外显子长度，酶蛋白亚基也就少31个氨基酸（L和R型分别含543和574个氨基酸）。LPYK亚基第3543的氨基酸序列和R型亚基第34574的序列完全相同。因此，和R型PYK有交叉免疫反应，都对底物PEP是正协同别构效应，唯S05和HILL系数（都是反映酶别构效应的动力学参数）不同而已。红细胞中RPYK先天性缺乏的患者，其肝中LPYK也同时缺乏。2原始转录RNA不同剪接形成的同工酶肌肉和脑中的M1PYK和广泛分布于各组织（肌肉除外）的M2PYK均含有530个AA。都由PYK的M基因编码。M基因也有12个外显子，只有一种启动方式，但其原始转录产物在剪接加工过程中，第9个外显子的序列进入M1PYK的MRNA，而第10个外显子的序列进入M2PKY的RNA，第18和1112个外显子则为M1和M2PYK的共同序列。故两型MRNA只有160个核苷酸序列的差别。而两型的蛋白质只有一段53个AA序列的差别，而且这些序列中还有8个残基是相同的。不同的肽段恰巧位于和亚基聚合有关的结构域中，说明为什么M2PYK有别构效应，而M1则没有。但两者的催化性质又十分类似，且也有交叉免疫性。10LDH中A、B两亚基结构差异与酶活力的调节。乳酸脱氢酶（LDH）的A，B两种亚基各有329及331个氨基酸残基。如以A亚基缺失第17及330位残基而与B亚基比较的话，可发现两类亚基有75的同源性，并且被置换的25的氨基酸中，其DNA上相应的三联密码仅差一个碱基。用025NM分辩的X射线衍射还发现两种亚基的空间构象几乎完全一致。在活性中心与NAD（H）或底物结合的部位，约有32个氨基酸残基参与，仅4个残基不同，其中三个疏水残基之间的互相置换，而只有一个是ALA和GLN的置换（A亚基为ALA29，B亚基为GLN30）。B亚基通过GLN30的侧链与NAD（H）的焦磷酸形成氢键，而A亚基ALA的侧链不能形成氢键，故B亚基和NAD（H）的结合较A亚基牢固，解离常数较A亚基约小20倍。因LDH催化反应的限速步骤是辅酶与酶的结合或解离，故B亚基的KCAT小于A亚基。并且在丙酮酸存在下，已结合NAD的B4还能与丙酮酸结合而形成酶NAD丙酮酸三联复合物，后者可抑制活力。故B亚基易受高浓度（05MMOL/L）的丙酮酸抑制；而A亚基因不易形成三联复合物，也就不容易受丙酮酸的抑制。11GST为什么对抗癌药具有耐药性来自胎盘的GST77（在大鼠GSTP，人类称GST）的活性中心有CYS47，受巯基试剂的抑制，而来自肝脏的BYZCL2018146族或族GST则未发现巯基参与其活性中心。GST（P）的这一特点使其与抗癌药的抗药性有关。因不少抗癌药物阿霉素、丝裂霉素等都能在体内产生超氧离子、过氧离子或羟自由基，再通过这些活性氧或自由基以及由此产生的过氧化脂质来杀伤癌细胞。GST活性心中的巯基对活性氧及自由基较其他GST敏感得多，能通过其巯基的被氧化而消除活性氧或自由基，避免他们对癌细胞的杀伤。氧化型的GST重新还原。GST对一些阴离子化合物的结合力也大于其他的GST。这些性质使表达GST的肿瘤细胞能更有效地清除或灭活一些对肿瘤生长不利的化合物或离子，故表现出对抗癌药的耐药性。阿霉素超氧离子，过氧离子或羟自由基活性氧OR自由基过氧化脂质来杀伤癌细胞。GST活性中心的SH对活性氧OR自由基较敏感，通过SH的氧化而消除活性氧OR自由基，避免他们对癌细胞的杀伤，氧化型的GST重新还原。癌细胞经常表达胎儿型的同工酶，GST来自胎盘。12膜受体的结构域与分类受体是细胞的一种生物大分子，它能专一性地识别细胞的化学信号分子，根据其存在位置的不同，主要分两种，位于细胞膜上的称为膜受体，位于细胞质、核质、胞内膜上的称为胞内受体。膜受体一般有3个结构域，即胞外域也即配体结合域、跨膜域和胞内域。根据其不同的结构和功能，膜受体可分成四类，。1离子通道受体2G蛋白偶联受体3酪氨酸蛋白激酶相关受体4其他有酶活力的受体1离子通道受体这类受体由多个蛋白质亚基聚合组成一个膜孔，即离子通道。当受体与配体结合时，导致受体构象的变化，使离子通道开放，允许离子跨膜流动，形成膜电位的变化，称为配体门控通道LIGANDGATEDCHANNEL，如乙酰胆碱的蕈毒碱受体。当膜电位发生改变时，有些离子通道也可以开放，这种离子通道，称电压门控通道VOLTAGEGATEDCHANNEL。2G蛋白偶联受体这类受体嵌入膜内，在膜的内侧有G蛋白识别序列，活化受体可以与G蛋白偶联。这类受体大多数有一个共同的结构特征，都有由螺旋形成的7次跨膜结构。配体与受体结合后，通过G蛋白与一些效应酶偶联，如腺苷酸环化酶、磷脂酶CPLC等，产生第二信使，或者激活的受体通过G蛋白直接调控离子通道，如蕈毒碱受体、某些肾上腺素能受体等。有的G蛋白偶联受体的配体是一种蛋白酶，如凝血酶受体，受体经配体的蛋白酶作用发生剪切，形成活化的受体。3酪氨酸蛋白激酶相关受体1受体的胞内结构域本身有酪氨酸蛋白激酶TPK活性，结合配体后，受体的胞内域可以自身磷酸化，从而召集胞质中的多种酶到自身磷酸化的部位，使它们接近底物或产生第二信使，或直接启动蛋白激酶级联系统，大多数生长因子的受体属于这一类，它们的TPK结构域称为受体型TPK。2受体本身没有TPK活性，但是直接和胞液中非受体型TPK偶联，配体的结合导致受体的聚合，从而与胞液中的TPK作用，并激活其活性，很多细胞因子如促红细胞生成素EPO和干扰素INF的受体属于这种类型。3受体肽链无TPK活性，也不直接和胞液中的非受体型TPK偶联，而是和另一肽链形成异二聚体，通过这一肽链再和胞液中的非受体型TPK互相作用而转导配体的信息，如白介素6IL6受体肽链与GP130肽链形成杂二聚体，而GP130再和胞液中的一种非受体型TPK偶联，这种起信息转导作用的肽链往往是几种同类受体的共用链，且不止GP130一种。4其他有酶活力的受体1受体的胞内域有鸟苷酸环化酶活力，如心钠素ATRIALNATRIURETICFACTOR，ANF受体。2受体的胞内域有丝/苏氨酸蛋白激酶活力，如转化生长因子TGF受体。3受体的胞内域有蛋白酪氨酸磷酸酶PTP活性，如白细胞的CD45。BYZCL201814713G蛋白偶联受体的结构特点及作用方式结构特点这类受体嵌入膜内，在膜的内侧有G蛋白识别序列，活化受体可以与G蛋白偶联。这类受体大多数有一个共同的结构特征，都有由螺旋形成的7次跨膜结构。作用方式配体与受体结合后，通过G蛋白与一些效应酶偶联，如腺苷酸环化酶、磷脂酶CPLC等，产生第二信使，或者激活的受体通过G蛋白直接调控离子通道，如蕈毒碱受体、某些肾上腺素能受体等。有的G蛋白偶联受体的配体是一种蛋白酶，如凝血酶受体，受体经配体的蛋白酶作用发生剪切，形成活化的受体。14TPK相关受体的作用方式1受体的胞内结构域本身有酪氨酸蛋白激酶TPK活性，结合配体后，受体的胞内域可以自身磷酸化，从而召集胞质中的多种酶到自身磷酸化的部位，使它们接近底物或产生第二信使，或直接启动蛋白激酶级联系统，大多数生长因子的受体属于这一类，它们的TPK结构域称为受体型TPK。2受体本身没有TPK活性，但是直接和胞液中非受体型TPK偶联，配体的结合导致受体的聚合，从而与胞液中的TPK作用，并激活其活性，很多细胞因子如促红细胞生成素EPO和干扰素INF的受体属于这种类型。3受体肽链无TPK活性，也不直接和胞液中的非受体型TPK偶联，而是和另一肽链形成异二聚体，通过这一肽链再和胞液中的非受体型TPK互相作用而转导配体的信息，如白介素6IL6受体肽链与GP130肽链形成杂二聚体，而GP130再和胞液中的一种非受体型TPK偶联，这种起信息转导作用的肽链往往是几种同类受体的共用链，且不止GP130一种。15G蛋白的分类，结构和功能G蛋白，即鸟苷三磷酸结合蛋白GUANOSINETRIPHOSPHATEBINDINGPROTEIN，现已发现它是一个蛋白质家族，包含大量结构和功能极为相似的成员，在细胞信号转导过程中起着偶联膜受体和效应器的中介作用。通常分成两大类一是异三聚体G蛋白，简称G蛋白，由、及三类亚基组成；另一类是单链小分子G蛋白，通常称为小G蛋白。1异三聚体G蛋白一分类异三聚体G蛋白的、三类亚基，分别又有多种形式。目前发现，亚基有20多种，MR约3900046000；亚基有6种，MR约37000；亚基则有12种，MR约8000。因此，由它们组成的三聚体G蛋白可有上千种，这些数量众多的G蛋白可归纳为四类。1GS能活化腺苷酸环化酶。2GI、GO和GT系列GI能抑制腺苷酸环化酶电压门控CA2通道和磷脂酰肌醇专一性磷脂酶CPIPLC，活化K离子通道和NA通道等，GO能抑制神经元CA2通道，GT能活化CGMP磷酸二酯酶。3GQ系列包括GQ、G11、G14、G16，能活化磷脂酶CPIPLC。4G12和G13系列功能还不清楚，可能与活化JNKCJUNNTERMINALKINASE、NA/K交换系统和活化立早基因转录等有关。二结构1G亚基G有2个结构域GTP结合域和催化域。催化域有GTP水解酶GTPASE活性，GTP结合域是独特的螺旋结构域，它把GPT包埋在整个蛋白质的中心。G在合成后加工过程中，其N端的甘氨酸和豆蔻酸十四烷酸共价连接，并以此插入质膜的脂双层中。2G亚基亚基有7个片层结构，其中一个组氨酸可以被磷酸化，并且磷酸基团通常来自GTP而不是ATP，其功能还不清楚。亚基有一个N端无规则卷曲，其中半胱氨酸可以发生脂化如法尼基化FARNESYLATION或牻牛儿牻牛儿基化GERANYLGERANYLATION，锚定在膜内侧。亚基与亚基紧密结合形成一个功能单位，只有在变性时才能分开。三作用模式由于G蛋白三类亚基都有很多种亚型，使得G蛋白有很大的多样性，有利于与多种受体和多种效应分子起作用，形成复杂的信号通路。受体、G蛋白及效应分子相互作用可以有不同的模式。1一个配体受体复合物HR和一个G蛋白作用，再和下游的一个效应分子作用；2一个HR和一个G作用，再和两个E作用；3两个HR和两个G，再和一个E作用；4一个HR和两个G，再分别和两个E作用；5一个HR分别和G蛋白中的G和G作用，后两者再分别和两个E作用BYZCL2018148四活化和功能1G的活化及功能在基础状态时，G蛋白的、三个亚基以三聚体形式存在，并有GDP结合于亚基，当配体与有7次跨膜螺旋的受体结合后，导致受体第3和第6个螺旋的方向改变，影响了胞内域的构象变化，暴露出G蛋白的结合位点。当G蛋白与活化受体结合后，也发生构象改变，使和亚基互相分离，亚基释放GDP而结合GTP，从而激活G蛋白。由于其构象的改变，使G蛋白与配体受体复合物分离，并降低配体受体亲和力，使配体受体复合物也解离。G蛋白的亚基再与效应分子腺苷酸环化酶、PIPLC等结合，使效应分子激活。亚基发挥GTP酶的作用，使GTP水解成GDP和PI，变成去激活状态，从而与亚基重新结合。活化的G可以调节很多效应酶，如GS激活腺苷酸环化酶，GI则抑制腺苷酸环化酶，GT活化光受体CGMP磷酸二酯酶，GQ活化PIPLC等。一些G亚基还能调节NA/H交换等。2G的活化及功能G亚基一直被认为只是起到辅助和调节亚基，并使G亚基与膜的结合更为牢固的功能，本身并不能激活效应酶。然而，近年的研究表明，亚基也能与效应酶作用，如能直接调节PIPLC的1，2和3亚型，直接调节腺苷酸环化酶，直接或间接活化离子通道，活化磷脂酰肌醇3激酶PI3K、丝裂原激活的蛋白激酶MAPK等，以及与RHO、RAC、ARF等小分子G蛋白发生作用。GTP/GDP的转化是G蛋白活性调节的关键。因此，体外研究时常用一些抗水解的GTP类似物，如GTP中和磷酸基因连接的氧键换成硫键的GTPS等，可使G蛋白持续激活。2小分子G蛋白小分子G蛋白为单链结构，MR（分子量）一般为2000030000，与异三聚体G蛋白一样具有GTP、GDP结合能力，以及GTP结合活化，GDP结合失活的特征。小G蛋白超家族的成员，至少有50多种，由于它们与MR为21000的RAS蛋白有较大的同源性，也称它们为P21RAS超家族。根据同源性的程序，又分为6个亚家族，即RAS、RHO、ARF、SAR、RAN、RAB等，它们参与多种细胞的信号转导过程。这里只介绍主要的RAS一种。1RAS亚家族成员及结构RAS家族成员很多，这些家族成员的最重要特征是它们有相似的效应结构域EFFECTORDOMAIN，也称开关区SWITCHONEREGION,GDP结合形式和GTP结合形式的RAS在这个区域构象变化很大，即这个区域的TYR35和GTP的磷酸基团结合时产生构象变化。此外，还存在着另一个RASGDP和RASGTP两种结合状态时构象差别很大的区域6072位，称为开关区SWITCHTWOREGION，该区一个保守的GLY60也能与磷酸基团作用。HRAS、KRAS和NRAS在C端结构上有所区别，然而，未发现有功能上的差别。所有这些突变导致RAS蛋白的持续激活，从而引发人们对RAS的信号机制的研究。随后发现，信号从细胞膜受体酪氨酸蛋白激酶（TPK，经RAS蛋白介导到RAF1,然后进入MAPK信号转导系统。2RAS的功能与调控对RAS的活化起直接调控作用的蛋白主要有两种GTP酶激活蛋白GAP和鸟苷酸释放蛋白GNRP。前者可以同RASGTP结合并激活其GTP酶活性，促使活性的RASGTP转变成无活性的RASGDP,GNRP则使RASGDP释放GDP，以利于GTP的结合而活化RAS。从受体活化到RASGTP上升过程中，一些衔接蛋白ADAPTOR起了中介作用，如生长因子受体结合蛋白2GRB2和SOS蛋白SONOFSEVENLESS蛋白，为动物中由类果蝇基因SOS编码的蛋白质。GRB2含有两个SRC类固醇受体辅活化因子同源区域3SRCHOMOLOGY3,SH3结构和一个SRC同源区域2SH2结构。两个SH3结构组成一个结合SOS蛋白结合区，可以结合SOS蛋白上的富含脯氨酸的区域，而SH2结构域则可以与酪氨酸磷酸化蛋白结合。当生长因子受体激活后，GRB2/SOS复合物可以同这些受体TPK所催化的自身磷酸化部位结合，形成受体GRB2SOS复合物，导致RASGTP的上升。与GRB2同源的其他衔接蛋白还有ASH、NCK、SHC等，它们都属于线虫SEM5基因的同源产物。与SOS同源的则有CDC25蛋白等，有SOS类似的功能。16PIPLC的结构特点以及调节功能（，）结构尽管PIPLC各亚型之间同源性低，但有明显的两个位于肽链中部同源性很高的区域一个约含170氨基BYZCL2018149酸，称X区；另一个约含260个氨基酸，称为Y区，它们共同构成催化域。在X区前面是约300个氨基酸的N端，哺乳细胞的PIPLC在这一区域都有一个PHPLECKSTRINHOMOLOGY结构域，在PH结构和X区之间有一个EF手臂EFHAND，作为PH结构和酶的其他部分的柔性连接区，也与结合CA2有关。在C端，所有PIPLC都有一个C2结构域，与CA2依赖性的磷脂结合有关，因而PLC的所有亚型都依赖CA2。和型PLC的X，Y区相隔40110个氨基酸，而型PLC的X，Y间相隔约400个氨基酸，其间有两个SH2和一个SH3结构域把另一个PH结构分割开来，因此，其他PLC都只有一个PH结构，而型PLC则有两个PH结构。调节G蛋白的GQ家族包括GQ、G11、G14和G16的亚基可以调节PIPLC的各亚型的活性。PIPLC的羧基端1/3序列与G结合有关。GQ激活PIPLC的亚型为1342，不同的GQ可以在不同的组织中，不同程度的激活不同的PIPLC。PIPLC的氨基端2/3序列与G亚基结合有关。乙酰胆碱蕈毒碱M1受体通过GQ激活PIPLC。乙酰胆碱蕈毒碱M2受体通过G激活PIPLC3，2，1。PDGF受体通过胞内酪氨酸蛋白激酶激活PIPLC。白细胞表面受体通过非受体型酪氨酸蛋白激酶激活PIPLC。17简述异三聚体G蛋白介导的PKA活化18细胞水平调控的环节及重点环节的特点转录前调节转录后加工的调节降解调节加工调节定向运转录调节转运调节翻译调节输调节降解调节活性调节DNA转录初产物RNA成熟RNA蛋白质前体成熟蛋白质（酶）基因表达的调控一、转录前水平的调控1）染色体的丢失2）异染色体质化基因的转录活性的与基因组DNA和染色质的空间结构状态有关。DNA与染色质蛋白质和少量RNA结合，产生超螺旋化和折叠，并被高度凝缩。在比较疏松的区域即所谓常染色质上，能活跃地进行转录，而在高度凝缩的异染色质上则很少出现RNA的合成。因此真核生物基因的活化可分为两个步骤首先由某些调节分子结合在基因的特异部位并改变染色质结构，此时其疏松化，然后才能由激活蛋白和阻遏蛋白或其他调节物进一步影响基因活性。3）基因扩增细胞内某些特定基因的拷贝数大量增加的现象，它是细胞在短期内为满足某种需要而产生足够的基因产物的一种调控手段。4）染色体DNA序列的重排啤酒酵母结合型互变MATINGTYPEINTERCONVERSION单倍体酵母有A和两种结合型，分别由MATA和MAT控制。这两个位点互为等位。一个特定的单倍体细胞或是A结合型或是结合型。两个不同结合型的细胞可以结合，而相同的结合型不能结合。对不同结合型的识别是由于分泌激素的不同，MAT细胞产生因子，MATA细胞产生A因子。型可以转变为A型，A型也可以转变为型。解释结合型互变的模型叫做匣子模型CASSETTEMODEL。高等动物和人体淋巴细胞抗体基因的重排抗体免疫球蛋白包括两条轻链L链和两条重链H链所组成，它们分别由三个独立的基因族GENEFAMILY所编码，其中两个编码轻链K和，一个编码重链。小鼠的K、和重链分别位于第6，16和12号染色体上。决定轻链的基因族上分别有L、V、J、C四类基因片段。L代表前导片段LEADERSEGMENT,V代表可变片段VARIABLESEGMENT,J代表连接片段JOINING,决定重链的基因族上共有L、V、D、J、C五类基因片段,其中D代表多样性片段DIVERSITYSEGMENT。在J和C片段之间还有增强子ENHANCER。BYZCL201814105）染色质DNA的修饰DNA甲基化和去甲基化DNA的碱基在DNA甲基化转移酶的作用下可被甲基化，主要形成5甲基胞嘧啶M5C和少量6甲基腺嘌呤M6A。绝大多数甲基化发生在CG核苷酸对，而且通常两个C都发生甲基化。DNA甲基化能关闭某些基因的表达，去甲基化能诱导基因的重新活化。研究表明，DNA甲基化作用能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性以及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制着基因的表达。春化作用基因沉默很大部分都是由于甲基化引起，特别是启动子的甲基化。1992年KILBY等发现转NPTII基因的拟南芥植株，其后代有两个植株对KM敏感，经研究发现，NPTII启动子区的SSTI的酶切位点已被甲基化。二、转录水平的调控1原核生物的操纵子模型乳糖操纵子大肠杆菌生长需要碳源,常见的是糖类,最方便利用的是葡萄糖,但有些条件下培养基中并无葡萄糖，仅有半乳糖等糖类，这时分解它们的酶类必须合成，才能利用半乳糖。当葡萄糖与乳糖共存，情况比较复杂，分解它们的酶类必须不合成。降解物基因活化蛋白CAP（CATABOLICGENEACTIVATEPROTEIN,CAP,与CAMP形成复合物结合于启动子部位，引起DNA构象的变化，促进RNA聚合酶与启动子结合，使转录的起始更加频繁，是一种正调控。当有葡萄糖存在时，其分解代谢产物可抑制腺苷酸环化酶活性，激活磷酸二酯酶活性，CAMP含量下降，使CAP失活。色氨酸操纵子大肠肝菌培养在只含无机盐及单一碳源的培养基中，大肠杆菌细胞内可以测出色氨酸合成的酶系,如果在培养基中加入色氨酸,大肠杆菌中色氨酸合成的酶系就明显降低。色氨酸存在时,阻止了色氨酸合成酶系的形成,细菌可直接利用色氨酸,而不用自己合成,这种减少酶量的现象称为酶合成的阻遏。翻译过程对转录的调节衰减作用弱化作用色氨酸MRNA的5端有162核苷酸的前导序列，当RNA的合成启动后除非缺乏色氨酸，否则大部分MRNA仅合成140核苷酸即停止。前导肽能编码一小段14肽，其终止区具有潜在的茎环构象和成串的U，表现出转录终止位点的特征。前导RNA链有4个区域彼此互补，可形成奇特的二级结构，有些情况下出现终止子结构。转录与翻译偶联是原核生物的特征。原核生物翻译结束MRNA上有特殊的终止子结构。衰减作用弱化作用的意义弱化子系统主要是对外源色氨酸浓度作出反应，维持浓度的恒定。阿拉伯糖操纵子阿拉伯糖ARABINOSE是另一个可以为代谢提供碳源的五碳糖。在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要3个基因ARAB、ARAA和ARAD，分别编码3个酶ARAB基因编码核酮糖激酶RIBULOKINASE，ARAA编码L阿拉伯糖异构酶LARABINOSEISOMERASE，ARAD编码L核酮糖5磷酸4差向异构酶LRIBULOSE5PHOSPHATE4EPIMERASE。与ARABAD相邻的是一个复合的启动子区域和一个调节基因ARAC，这个ARAC蛋白同时显示正、负调节因子的功能。ARABAD和ARAC基因的转录是分别在两条链上以相反的方向进行的。在标准的遗传学图谱上，ARABAD基因簇从启动子PBAD开始向左进行转录，而ARAC基因则是从PC向右转录。阿拉伯糖和葡萄糖都很低或都很高的情况下，ARABCD的转录都被阻遏。群体意识细菌的许多行为，包括生物发光、共生现象、生物膜形成、抗生素生产、群体移动性SWARMINGMOTILITY、孢子形成、基因交换以及发病机理等均受到群体效应的调节。2真核生物转录的调节转录因子顺式作用元件转录起始点，上游30BP处的TATA序列，上游几百BP的CCAAT序列或GGGCGG序列GCBOX在基因上或下游远端或内含子内增强子ENHANCER序列，负调控序列抑制子SILENCER，其它特异调控序列。以上各种特异的核苷酸序列都是反式作用因子蛋白质的靶位点。BYZCL20181411反式作用因子通用转录因子结合在TATA附近的TFA、TFB、TFD、TFE。转录调控因子结合在上游特异核苷酸序列上的因子如SPI、CTF、AP1、CREB。还有些蛋白质因子，它们自身并不与DNA相结合，却能激活基因的转录，可能在两种不同的调控因子中起桥梁作用转录因子功能域转录因子DNA结合区（ZN指模体），转录因子激活基因转录的功能区（GAL4，GCN4。含有很多带负电荷的螺旋）转录因子的作用规律一种蛋白质因子可以结合多个顺式作用元件。一种顺式作用元件可以作为多种蛋白质因子的作用靶区。有些蛋白质因子经物理或化学诱导后才具有活性。磷酸化作用对一些蛋白质因子的功能作用是很重要的。蛋白质因子与特异DNA序列相互作用涉及蛋白质因子之间的反应。转录因子与生物的性状同源异型突变指发育过程中躯体的一部分发育成另外一部分，最早在果蝇中发现，说明不同蛋白质或者几种调节蛋白质的不同组合可以控制细胞的发育。同源域现已证明，有两类8个同源异形基因控制胚胎最早期的空间方位，这些基因从果蝇到人类都是基本相同的。这些基因都含有180个核苷酸的序列，称HOMEOBOX（同源域），高度保守，编码蛋白质羧基末端的60个氨基酸。这些同源异型基因编码的都是区域特异性的转录因子。动物的发育过程开始由少数几个主基因MASTERGENE控制胚胎分化的方向性，然后由不同的器官特异性基因决定器官的发生。基因与基因间存在明显的等级关系。真核生物转录调控的例子酵母GAL4的激活转录功能区在有葡萄糖条件下被另一负调控因子GAL80结合覆盖，失去激活转录的功能；经半乳糖诱导，GAL4和GAL80的结合解离，GAL4的酸性激活区才促进基因的转录。这是酵母半乳糖代谢酶基因在有葡萄糖条件下表达受阻遏，在有半乳糖时被诱导的原因。三、RNA加工水平的调节剪切CLEAVAGE、修剪TRIMMING、剪接SPLICING、修饰MODIFICATION、戴帽”CAPPING（M7GPPP）、“接尾”TAILING（POLYA）、编辑EDITING、RNAI、降解1切除多余序列基因间序列的除去内元的除去可变剪接ALTERNATIVESPLICING调控基因的表达，以适应生理的需求。可变剪切的结果，一个单基因转录得到的MRNA前体，可以产生多个蛋白质，即蛋白质同源体ISOFORM。2碱基修饰差不多所有RNA都是含有不同数量的修饰成分，尤以TRNA和SNRNA为最多。迄今RNA中的修饰成分发现已近百种，但对其功能的认识还不多。3RNA编辑1986年BERME等人从锥体虫中发现的一种新的RNA加工方式。当时发现锥体虫线粒体细胞色素C氧化酶亚基CO基因与酵母或人的相应基因相比，在编码蛋白的170位氨基酸附近有一移码突变。比较锥体虫CO基因与其转录物的序列，发现转录序列在相应上述移码突变位点附近有四个不被基因DNA所编码的额外的尿苷酸，这四个尿苷酸正好校正了基因的移码突变。生物学意义1校正移码突变CO。2控制转译产生起始密码，MURF2；除去起始密码，锥体虫CFASCICULATEMURF3；产生终止密码，TBRUCELCO。3扩充遗传信息TBURCEILCYB基因在其固有起始密码上游构造新的起始密码，从而扩展了21个核苷酸的转译序列。另外两种锥体虫CFASCLCULATA和LTARENTOLAE的CO基因也用这种方法增加了18个密码子。RNA编辑是对中心法则的重要补充。4反义RNA基本原理是通过碱基配对与MRNA结合，形成二聚体阻断其表达功能。BYZCL201814121反义RNA在胞质内与MRNA形成RNARNA二聚体使其不能与核糖体结合。2反义RNA在核内与新生MRNA结合，二聚体不能运输出核外。3反义RNAMRNA二聚体易被酶降解。4碱基修饰作用。MRNA中A转变为I，IU对不稳定，可使双链拆开。5RNA干涉RNAINTERFERENCE与基因沉默RNA干涉是1998年首次在线虫CELEGANS中发现并证明的转录后水平的基因沉默机制，利用双链RNA的介导可以特异性地降解相应的MRNA，阻断相应基因的表达，随后发现这种现象广范存在于从真菌到植物、从无脊椎动物到哺乳动物的各种生物中。RNAIRNAI的特征RNAI是转录后水平的基因沉默机制；RNAI具有很高的特异性能够非常特异地降解与之相应的单个内源基因的MRNA；RNAI抑制基因的表达具有很高的效率，远远少于内源MRNA的数量的双链RNA能完全抑制相应基因的表达。这表明很可能存在干涉效应分子的扩增机制；RNAI抑制基因表达的效应可以在不同细胞间长距离传递和维持，在线虫中干涉效应甚至可以传到后带中去，这说明RNAI干涉机制中可能存在维持MRNA降解序列特异性的信号小分子。RNAI的意义及应用前景生物的WATCHDOG，抵抗病毒入侵，抑制转座子活动，防止自私基因序列的过度增殖，对生物体的发育和基因的调控可能也有重要作用。产生抗病毒的植物和动物，研究新基因的功能，人类疾病的基因治疗。6MRNA的降解影响MRNA稳定的因素5端帽子结构；5非编码区（5UTR；开放阅读框的降解序列；3非编码区（3UTRIRE（铁离子相关区域），AREBP在一般的细胞RNA代谢中起着重要作用，其结合力受细胞内铁离子的调节，保护MRNA的稳定性。ARE（AU富集区），含50150碱基，有多个AUUUA重复序列，U的百分比含量对稳定有重要意义。POLYA和PABPHUMANPABPMW72000KD形成2527核苷酸结合区。脱腺苷酸依赖型降解真核细胞中最主要的降解方式，其降解过程如下POLYA核酸水解酶水解POLYA尾巴，POLYA缩短。POLYA能结合一种称为POLYA结合蛋白PABP的特异蛋白，只有当POLYA缩短至1015个残基时，PABP便不能与之结合，脱帽过程被启动。脱帽时由脱帽酶DCP1切除MRNA5端鸟苷酸形成的帽子结构。脱帽后的MRNA很容易被53核酸外切酶识别水解，另外真核生物的MRNA也可以在脱腺苷酸后以35方向被降解，但这种作用很小。脱POLYA尾巴的调节POLYA核酸酶的活性受CCR4和CAF1的正调节。脱帽过程的调节在翻译过程中，MRNA被翻译起始因子EIF4E,EIF4G及PABP包围。EIF4E蛋白与5端帽子连接，而且EIF4G可加强他们之间的连接，EIF4G是一种大分子蛋白质，同时与EIF4E和PABP发生关联。这种结构保护MRNA的5和3端不受脱帽酶和脱腺苷酶的降解。一旦上述的稳定环状结构被破坏，POLYA水解，PABP脱离，紧接着发生脱帽反应。线粒体中的MRNA的降解与真核生物的细胞质中的情形相反，POLYA促进降解，是降解的信号。发生无义突变和移码突变的MRNA和从核内逃逸的未经剪接还有内含子的MRNA。降解过程当MRNA转运进入细胞质后，立即同核糖体结合并开始翻译，如果存在无义突变密码子则会使翻译提前终止。随着翻译的终止，一组由核糖体部分组分和相关因子组成的物质会继续向下游移动与一段下游元件（DSE）相遇，形成一个异常的核蛋白结构，引起MRNA的5端水解一个或二个核苷酸残基，完