植物生化专题酶学复习题目参考答案

1、植物生化专题酶学复习题参考答案一、名词解释: 结构域：但它又不等同于蛋白质的功能域，有时一个功能域 由几个结构域组成。模体：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 域也可含有和不同调节物结合的模体。信号肽：10-30,疏水，碱性，内质网前序列：约2030个残基，酸性，带径基线粒体。 核定位序列：在DNA结合结构域可能有一个特异 序列的氨基酸片断，它起着介导与染色质中特定的 部位相结合，发挥核定位信号的作用。次生性同工酶:近年来将同一基因生成的不同mRNA所翻译出来的酶蛋白也列入同工酶的范畴，但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

2、改变)而造成的多种酶分子形式，也 有人称其为次生性同工酶(secodary isozyme) o 原级同工酶：基因性同工酶(genetic isozyme)又称 原级同工酶(primary isozyme),是指在基因水平上 产生同工酶。1 /45多基因位点同工酶:指一组同工酶的肽链由染色体上不同位点的基因所编码,不同基因可位于不同染16/45色体或同一染色体的不同位点，彼此互相独立，受 不同因素调控，可以不同时表达。复等位基因酶:从群体观点看，同一基因位点可出 现多个不同的等位基因，称为复等位基因，后者编 码的同工酶就成为复等位基因酶, 等位基因酶：如同工酶的基因位点发生遗传变异， 导致编码

3、酶蛋白上氨基酸的置换或缺失，这种遗传 变异而仍能催化相同反应（也可能导致活力丧失） 的同工酶，称为等位基因酶。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）。差别标记: 第二信使：细胞表面受体接受细胞外信号后转换而 来的细胞内信号称为第二信使,而将细胞外的信号 称为第 1 信使（first messengers） o模拟酶: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，这些基团可以结

4、合底物， 并能催化底物。抗体酶：抗体酶(abzyme)又称为催化性抗体 (catalytic antibody),是一类具有生物催化功能的抗 体分子。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。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。蛋白激酶C (PKC)是一种和细胞外信号跨膜转导以及细胞分化和增殖密切相关的重要酶类，已发现 至少有12种同工酶(表7) o小G蛋白小分子G蛋白为单链结构，检一般为2000030 000,与异三聚体G蛋白一样具有GTP、 GDP结合能力，以及GTP结合

5、活化，GDP结合失活的特征。衔接蛋白 衔接蛋&(adaptin5 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 用,起衔接作用。蛋白小泡组装中与受体的细 胞质结构域相互作脂类信号脂类小分子，具有第二信使的作用。参 与产生脂类信号分子的酶类主要有各种磷脂酶和磷 脂酰肌醇-3-激酶。酶的活性中心：酶蛋白的催化结构域中和底物结合 并发挥催化作用的部位，是酶显示活性直接相关 的区域。二、代号:PKA蛋白激酶A (PKA)Pyk丙酮酸激酶(PyK)LDH乳酸脱氢酶(LDH)DG甘油二酯ST唾液酸转移酶(ST)DPP二肽酰肽酶TPK酪氨酸蛋白激酶(TPK)PMA佛波酯SRP信号

6、颗粒(SRP)信号肽识别体GST谷胱甘肽S-转移酶(GST)G蛋白G蛋白，即鸟昔三磷酸结合蛋白ERK细胞外信号调节激酶 cAMP环腺昔酸MEK甲乙酮Grb2结合蛋白2GAP GTP酶激活蛋白GNRP鸟昔酸释放蛋白AC活化因子GC气相色谱法）PI-PLC B磷脂酰肌醇专性磷脂酶C（PI-PLC）SH2 Src同源区域-2SH3 Src同源区域-3PI-3K磷脂酰肌醇-3激酶EF手作为PH结构和酶的其他部分的柔性连接区, 也与结合C屮有关。PTP2 （酪氨酸蛋白磷酸酯酶）RTPGEF鸟昔酸交换因子CaM钙调素，钙调蛋白Gq a含a亚基的G蛋白PLA2 磷脂酶 A2 （PLA2）IP3三磷酸肌醇（I

7、P3）PIP3：磷脂酰肌醇-3, 4,5-三磷酸;PA（磷脂酸）LPA （溶血磷脂酸）CaLB（Ca2+依赖性磷脂结合域）LPC （溶血磷脂酰胆碱） 磷脂酰肌醇（PI）蛋白激酶G (PKG)Grp(生长因子受体结合蛋白) 磷脂酶C-Y (PLCY), 磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K) F2,6BP(2,6二磷酸果糖) 生物素竣化酶(BC)、 竣基转移酶(CT) 接触因子(CF) 钙结合模体(CaBS) 互补 DNA ( cDNA )佛波酯(PMA)糖基化磷脂肌醇(GPI)二、简答题：1. 6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(图1),以不同的方式镶嵌或挂靠

8、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。1. I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a螺旋10余个氨基酸组成的 B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. II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。3III型膜蛋白是一类多次

9、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. IV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. V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. VI型膜蛋白1996年发现了一种新型的既有多次跨膜，其以端连接GPI糖基磷酯酰肌醇的膜蛋 白，目前仅发现膜桥蛋白（ponticulin） 种。2V型膜蛋白与GPI的连接方式。V型膜蛋白膜蛋白并非嵌入膜中,而是通过 糖基化磷脂肌醇(GPI)将蛋白质锚定于脂质

10、组成的 膜中，如细胞表面的一些水解酶，包括乙酰胆碱酯 酶，碱性磷酸酶和猪肾二肽酶等。这些酶的c末端 (常是小侧链残基，如Gly、Ser Asp Asn、Cys)竣基和磷糖的另一端则连于磷酯肌醇(PI)的 肌醇-6位径基上。PI实际上是膜质的一部分，其长 链脂酰或脂桂则牢固嵌入膜中。3.PKA、PKG、PKC、肌球蛋白轻链激酶的结构和 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),钙一甘油二酯，佛波酯-磷脂依赖的蛋白激酶C (

11、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。它们的健化域(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、AspPheGly(DFG)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。4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 十分短暂，可通过胞饮作用而重新返回TGNo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

12、于762765位的YKGL,后者为774783的CPSDSEEDEGo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 基的胞质区。白中，它们都处于相距跨膜结构域2030氨基酸残=1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。另一有趣的例子是磷脂酶A2、磷脂酶 C、蛋白激酶C和GTP酶活化蛋白（GAP）等都可和 膜结合与受钙激活，都含有高度

13、同源的Ca姑依赖性 膜连接模体。5.PKC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a、B I、B II、丫四种亚型或同工酶）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ArgLys （或 Arg Gln）GlyAlaLen（或 lie、Vai Arg）Arg 六 肽，和被PKC磷酸化的底物的肽段ArgXXSerXArg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（CRR-1和CR

14、R-2） , CRR-1能和激活剂甘油二酯（DG）或佛波酯（PMA）结合，CRR-2模体中的Asn在结合中 起重要作用,可增加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Ca姑的存在，因Ca?+和钙结合区结合后可加强 酶的激活。新型PKC（6、e. n. 0. P亚型）由于缺乏CaBS模体而不受Ca2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 AspPheG

15、ly(DFG)o 6蛋白质工程与化学修饰法比较有什么优点?蛋白质工程是近年来发展的研究酶必需基团和活 性中心的最先进方法，将酶相应的互补DNA (cDNA)定点突变，此突变的cDNA表达出只有一个 或几个氨基酸置换的酶蛋白，再测定其活性就可以 知道被置换的氨基酸是否为活力所必需。本法有上述化学修饰方法无可比拟的优点：可 改变酶蛋白中任一氨基酸而不影响其他同类残基； 可改变疏水残基，使其转变成亲水或另一疏水残 基；可同时改变活性中心内外的几个氨基酸，研 究这些氨基酸之间的相互关系；可人工造成一个 或几个氨基酸的缺失或插入，了解肽链的缩短或延 长对酶活力的关系；可定点改变酶蛋白的磷酸化 位点或糖化

16、位点，研究磷酸化或糖化对酶结构和功能的影响；不会引起底物和活性中心结合的立体化学修饰使被修饰的氨基酸残基变大,可导致底物和活性中心结合的立体障碍。7.酶活性中心最常见的AA有哪些？用化学修饰方法测出在大多数酶的活性中心上有8 种氨基酸的频率最高，即Ser、His、CysTyr、Try、Asp、Clu Lysos （丝氨酸）、C （半胱氨酸）、H （组氨酸）、K（赖氨酸）、T （苏氨酸）、 （酪氨酸）、w （色氨酸）、D （天冬氨酸）、E （谷氨酸）举出各细胞器的标志酶。1 9分的生化功筑与掾念细3榔分标志主要生化功IB尼克ON A. RNA. NAD的主钩合成建純体Jft珀细KI色宣 賈化Mt

17、电干转松個化構砂化 Ml环三 历敵氛化直红議生詢合 成洛m悴吸性堀胞成分的水解nun体体多債 at白体内质网）NADPH-细柴色索C坯償白腫合成药物的解帖多橢.構苛缺、KHAIM. 的 生物合成上構液C1P可ffiF祁分乳敵脱氮IW気筈砂活化的評生作用9.写出溶酶体、内质网、过氧化体等细胞器的分拣信号？定位于溶酶体的蛋白：一定的糖链结构就成为溶 酶体蛋白的投送信号甘露糖一6 磷酸（Man-6-P) O过氧化体中一些酶蛋的的C端常含SerLysLeu(SKL)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

18、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。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。10.蛋白质的一级结构没有发生改变，它的空间构 象与功能是否改变？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，

19、故丧 失活力的变异酶可用天然酶的抗体予以免疫测定。12.酶整体构象改变和酶活力丧失是否同步？近年来的研究证明，酶蛋白变性时间与构 象的改变和活力的变化并不是同步的。用紫外分光 光谱、荧光光谱、圆二色光谱、光散射和测定内埋 裁基暴露等手段研究肌酸激酶、核糖核酸酶、乳酸 脱氢酶及3-磷酸甘油醛脱氢酶等在盐酸肌和尿素溶 液中变性不同的构象变化，即肽链去折叠的过程， 同时测定酶活力的下降，发现酶活力的丧失往往先 于酶分子的整体构象变化。用热变性法也同样证明 酶活力的下降在前，整体构象变化在后。因热变性 时无化学变剂存在，故活力的首先丧失不是变性剂 对酶抑制的结果。进一步用探测活性中心构象的方 法来研究

20、，如3-磷酸甘油醛脱氢酶活性中心的蔬基 被甲竣基化后再经激发光照，可在活性中生成具有 荧光的NAD+共价结合物，可借荧光发射光谱的改变 来探测活性中心的构象变化。结果发现，活性中心的构象改变先于酶分子整体的构象改变，而与活力丧失几乎同步。这些 实验证明酶的活性中心的空间结构对酶分子整体而 言，处于分子中一个柔性的局部区域，由较弱的化 小。抑制剂则能使二聚体稳定，使活力下降，底物血增加。动物的乙酰辅酶A竣化酶由两个相同的亚基组成，每个亚基具有BCCP、BC和CT种催化功21!能。二聚体的必约为520 000,但无酶活力。当柠檬酸存在时，可使二聚体聚合成Mr为4 000 000-8 000 000

21、的多聚体，有酶活力；而软脂酰CoA或丙 二酰CoA （后者为该酶的产物）则可使其解聚成无 活性的二聚体形式。所以亚基的聚合和解聚也是酶 活力的一种重要调节方式。（2）具有异种亚基的寡聚体酶（杂交体）发生解聚后一般导致活力的丧失，因其活性有赖于各种不 同功能亚基的合作，一旦解聚成分散的亚基，失去 亚基间的传导和联系，就不能表现活力。亚基的解 聚也能改变酶的催化性质，如大肠杆菌色氨酸合成 酶，含有两个a亚基和一个（含磷酸毗哆醛） 亚基，催化删嗥甘油磷和厶-丝氨酸形成厶-色氨酸和3-磷酸甘油醛，但此时删喙并不从a亚基上释放出来。B B亚基单独可催化眄I喙和L-丝氨酸合成L-色氨酸，当BB加入a亚基后

22、，阿喙才从a亚基释放 而被利用，组成完整的能利用眄I喙甘油磷酸为 底物的L-色氨酸合成酶。（3）如果异种亚基是由催化亚基（C）和调节亚 基(R)组成，则视调节亚基的功能而决定解聚后的 酶活力变化。如cAMP依赖性蛋白激酶，其R实际上 是c的抑制蛋白，一旦R和cAMP结合成cAMP-R后,就脱离C亚基而使后者活化。大肠杆菌天冬氨酸转氨甲酰酶的R亚基对C亚基起别构调节作用, 能与别构激活剂ATP或别构抑制剂CTP结合。当R 和C分离后，C亚基仍有催化活力，但不再受ATP 或CTP的别构调节。14. PyK同工酶产生的原因以及它们的结构与功 能？同一基因由不起点转录或原始RNA (核内不均一RNA)

23、经不同剪接加工而生成不同的m-RNA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 此质的PyK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，R-PyK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，L-PyK的RNA 则从TATA处开始转录，故LPyK的MRNA较R-PyK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）o L-PyK亚基第3543的氨基酸序列

24、和R型亚 基第34574的序列完全相同。因此，和R型PyK 有匀叉免疫反应，都对底物PEP是正协同别构效 应，唯S.5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R-PyK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Ml-Pyk和广泛分布于各组织（肌肉 除外）的M2-Pyk均含有530个AA。都由Pky的M基因编码。M基因也有12个外显子，只有一和启动 个外显子的序列进入Ml-Pyk的mRNA,而第10个外 显子的序列进入M2-Pky的RNA,第1-8和11-12个 外显子则为Ml和M2-Pyk的共同序列。故两型mRN

25、A 只有160个核昔酸序列的差别。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M2-Pyk有别构效 应，而Ml则没有。但两者的催化性质又十分类似， 且也有交叉免疫性。 15. LDH中A、B两亚基结构差异与酶活力的调 节。方式，但其原始转录产物在剪接加工过程中，第9iD夬酸脱氢酶(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

26、0. 25nm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NDA (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 Gin的置换(A亚基为Ala29, B亚基为Gln30o 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lut小于A亚基。并 且在丙酮酸存在下，已结合NAD*的B还能与丙酮酸 结合而形成酶-na

27、d+-丙酮权三联复合物，后者可抑 制活力。故B亚基易受高浓度O0. 5mmol/L)的丙 酮酸抑制；而A亚基因不易形成三联复合物，也就中易受丙酮的抑制。16. GST or为什么对抗癌药具有耐药性？大鼠谷胱甘肽S-转移酶（GST）有10余种同工酶， 都是编号为广8的八类亚基纯聚或杂交而成的二聚 体，分成a、IX、兀三大族（表8） o人类也有这 三族，族间的GST无交叉免疫，但同一族（甚至来 酶对不同底物（接受GSH的受体）的Km有很大不 同。GST1-1. 2-2 5-5和7-7有GSH过氧物酶的活 力，SGT6-6则有白三烯C4合成酶的活力。来自胎 盘的GST7-7 （在大鼠GST-P,人类

28、称GST-兀）的活 性中心有Cys47,受蔬基试剂的抑制，而来自肝丈 夫的a族或U族GST则未发现毓基参与其活性中 心。GST-兀（P）的这一特点使其与抗癌药的抗药性 有关。因不少抗癌药职阿霉素、丝裂霉素等都能在 体内产生超氧离子、过氧离子或径自由基，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-ii活必事心中的毓基对活性氧及 自由基较其他GST敏感得多，能通过其疏基的被氧 化而消除活性氧或自由基，避免他们对GST-n对一 些阴离子化合物的结合有力也大于其他的GSTo这 些性质使表达GST-兀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

29、出对抗癌药的耐药性。自不同种族）的GST则有共同抗原必性。各型同工31!17.试述唾液酸转移酶（ST）跨膜序列对蛋白质定 位的作用？定位于膜结构上的一些蛋白质，其跨膜结构域中 的疏水氨基酸不但有利于蛋白质固定在脂质膜上， 还带有蛋白质投送到哪类膜结构的信号。以定位于 高尔基体的a 2，6唾液酸转移酶（a 2, 6ST）为 例，有人将此酶的胞质、跨膜和茎区三个结构域 （分别为9、17、18年氨基酸残基）的编码cDNA分 别和另一个定位于细胞表面膜的属于II型膜蛋白的 二肽酰肽酶IV （DPPIV）相应的三个结构域（分别为 6、23、18个氨基酸残基）的cDNA互相杂交融合， 再配上小鸡溶菌酶的基

30、因作为报告基因。将重组质 粒在cos细胞中表达，用免疫荧光法检测报告蛋白 溶菌酶的细胞定位。结果发现：融合酶蛋白中如带 有a 2, 6ST的跨膜域序列都能投送到高尔基体，而 带有DPPIV胞质跨膜域序列的融合蛋白则投送到细 胞表面。如融合酶的茎区也来自ST或在DPPIV胞质 域C端加上两个带正电荷的Lys,也能加强融合酶n；投送到高尔基体而使其在细胞表面的定位减少。如 果用多聚Leu取代跨膜区的疏水序列，只有当多聚 Leu中的Leu数相当于ST跨膜域的残基数（17个） 以及茎区也来自ST时，融合蛋白才投送到高尔基体 而当L数目相当于DPPIV跨膜域的残基数（23个） 或茎区来自DPP时则融合蛋

31、白投送到细胞表面（表 3）。由此可见，跨膜区疏水氨基酸的序列及数目对 酶蛋白投送到高尔基体膜还是细胞表面膜具有决定 性作用，而茎区的序列也与膜蛋白的定位有关。18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，即胞外域他即配体 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

32、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 (ligand-gated channel),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(voltage-gated channel)。2. G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a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，如腺昔酸环化酶、磷脂酶C(PLC)等，产生第 二信使，

33、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这类受体有3种形式：(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

34、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-6(IL-6)受体肽链与 即130肽链形成杂二聚体，而gpl30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gpl30种。4. 其他有酶活力的受体其他有酶活力的受体，根据酶性质的不同，主 要可分成3种亚类：(1) 受体的胞内域有鸟昔酸环化酶

35、活力，如心钠 素(atrial natriuretic factor, 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-B (TGF- B )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。19. G蛋白偶联受体的结构特点？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Q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，如腺昔酸环化酶、磷脂酶C(PLC)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

36、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。20. TPK相关受体的作用方式？一些肽类生长因子如血小板源生长因子 (PDGF)、表皮生长因子(EGF)、纤维生长因子(FGF) 和神经生长因子(NGF)等的受体TPK与生长因子结合 后，活化TPK的磷酸酪氨酸残基，可结合PI-PLC y的 SH2结构域，使其Tyr783(Tyr771. Tyrl254)等酪氨 酸磷酸化，磷酸化后的PLCy发生膜转位，从而发生 进一步激活(图IOC) o很多非受体型TPK如Src、Syk、Lek、Fyn、ZAP-70、Jak/Tyk等受磷酸化

37、活化后，也可以通过PI-PLC 丫的SH2结构结合PI-PLC 丫， 并使PI-PLCy发生酪氨酸磷酸化而激活(图10D)。值 得注意的是，一些属于G蛋白偶联受体超家族成员, 如血管紧张素II或血小板活化因子(PAF)受体，结合 配体活化后，也能使PI-PLC 丫发生酪氨酸磷酸化， 具体机制还不清楚，可能与近年发现的富含脯氨酸 的非受体型TPK家族新成员Pyk-2有关。但是，PI- PLCy在不经酪氨酸磷酸化的情况下，也可以被一些 磷脂来源的第二信使活化。如PLD作用的产物PA,是PI-PLC 丫1的别构激活剂，在微管相关蛋白tau或tau 样蛋白存在下，P1A的产物AA也能刺激PI-PLC丫

38、的 活性，磷脂酰肌醇-3-激酶(PI-3-K)作用的产物PI- 3, 4, 5-Ps也能结合PI-PLC从而活化PLCy。21. G蛋白的分类，结构和功能及其作用模式?G蛋白，即鸟昔三磷酸结合蛋白(guanosine triphosphate-binding protein), 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。它与GTP结合状态为活化状态，与 GDP结合状态为非活性状态。由于其大小结构不同，通常分成两大类：一是异三聚体G蛋白，简称G蛋 白，由a、B及Y三类亚基组成；另一类是单链小 分子G蛋白，通常称为小G

39、蛋白。异三聚体G蛋白分类 异三聚体G蛋白的a、B、Y三类亚基，分别又有多种形式。因此，由它们组成的a B Y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。I.能活化腺昔酸环化酶。2&、G。和&系列6能抑制腺昔酸环化酶电压门控Ca姑通道和磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C(PI-PLC), 活化K+离子通道和Na+通道等，G。能抑制神经元C/通 道，&能活化cGMP磷酸二酯酶。3.系列 包括Gq、Gn G14. G16,能活化磷脂酶C B (PI-PLC B ) o4.G】2和氐系列功能还不清楚，可能与活化 JNK (c-Jun N-terminal kinase)、Na+/K+ 交换系统 和

40、活化立早基因转录等有关。结构1. Ga亚基G a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，与其他GTP酶超家族成员，如小G蛋白和蛋白质合成中的延长因子等有相似的结构。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。Ga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。2. GBY亚基B亚基有7个B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。Y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)或毬牛

41、儿犍牛儿基化 (ger any 1 ger any 1 a t i on),锚定在膜内侧。B亚基 与Y亚基紧密结合形成一个功能单位，只有在变性 时才能分开。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(图5) oH R - C- EElG1 E12)H RH R./XG2 E2Hl R1 G1、EGa -ElH RH2 - R2 -G2 、Gg7 E2图5受体-G蛋白-效应分子的作用模式H：信号分子；R： G蛋白偶联受体；G： G蛋白； a、B、Y： G蛋白的亚

42、基；E：效应分子。（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） 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） 个HR分别和G蛋白中的Ga和GB 丫作 用，后两者再分别和两个E作用5. 6. 2. 1. 4活化和功能1. Ga的活化及功能 在基础状态时，G蛋白的 a、B、Y三个亚基以三聚体形式存在，并有GDP结 合于a亚基，当配体与有7次跨膜a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

43、活化受体结合后，也发生构象改变，使a和 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B Y亚基互相分离,a亚基释放GDP而结合GTP,从-受体复合物也解离。G蛋白的a亚基再与效应分子 (腺昔酸环化酶、PI-PLC等)结合，使效应分子激 活。a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BY亚基重新结合。 活化的G a可以调节很多效应酶，如G/激活腺昔酸环化酶，& a则抑制腺昔酸环化酶，6 a活化光受体cGMP磷酸二酯酶，活化PI-PLC3等。一些G a亚基还能调节Na7用交换等。2GB Y的活化及功能GB Y亚基

44、一直被认为 只是起到辅助和调节a亚基，并使G a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，By亚基也能与效应酶作 用，如能直接调节PI-PLC的Bl, B 2和B 3亚型，直接调节腺昔酸环化酶，直接或间接活化离子通道, 活化磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K)、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中丫和B磷酸基因连接的氧键换成硫键的GTPyIS等，可使G蛋白持续激活。一些细菌毒素能 作用于G蛋白，如霍乱毒素(

45、CTX)和百日咳毒素(PTX),是一类引起ADP-核糖基化(ADP ribosylation)作用的酶，G a亚基是这种酶的适宜 底物。霍乱毒素可以使Gsa发生ADP-核糖基化，从 而抑制其GTP酶的活性，延长GTP的作用，使&蛋白 持续活化，百日咳毒素则可以使&、G。、&的a亚基 发生ADP-核糖基化，从而抑制GTP与a亚基的结合, 使6、G。和&处于无活性状态。但&系列的a亚基对 百日咳毒素不敏感。51 /4522. PLA2、PLC、PI-PLC的分类，结构特点以及 它们的调节与功能？1.磷脂酶A?PIA催化水解磷脂中的2位酯酰键，产生游离不饱和脂肪酸(USFA)和溶血磷脂(lysoph

46、ospholipid)。(1) . PLA2的分类和结构根据PLA2的结构同源性、 分子大小、细胞内定位以及是否依赖C屮和其他酶学 特性，人们将PLA2分成9类(IIX)(表9) o表9磷脂酶A?的主要类型类来源存检(q 2+Ca二别在X需要硫103)键I眼镜蛇、印度毒分13z mmol7A蛇泌15/LI猪/人胰腺分13 mmol7B泌15/LII响尾蛇、毒蛇、分13z mmol7A人滑膜液、血小泌15/L板II加蓬毒蛇、鼠睾13z mmol6B丸15/LII鼠睾丸15mmol8cHI蜜蜂、蜥蜴IV鼠肾、人、U937、鼠心、肺、V人、P388D/L16八-mmol 518/L85 um ol/

47、L14mmol 6 /LVI P388D、巨噬细胞80否45 否胞、CH0细胞液85VD人血浆VID牛脑胞29否IX海生蜗牛分14 PI-PLCr 1 . PI-PLC 6 lo 随后，在哺乳细胞、果蝇和真菌中相继发 现7种、2种、2种亚型。所有14种PLC都是单链蛋 白，分成B、Y和6三种类型，其中PI-PLCB1、 PI-PLC丫1 和PI-PLC 5 1 的捡分别约 1 50 000、145 000和85 000 o以上三类PI-PLC都存在于哺乳动物 中，而低等真核生物中只有亚型。(2) . PI-PLC的结构 尽管PI-PLC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

48、 区域：一个约含170氨基酸，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(图9)。在X区前面是约300个氨基酸的N端，哺乳细胞的PI-PLC在这一区域都有一个PH (pleckstrin homology) 结构域，在PH结构和X区之间有一个EF-手臂(EF- hand),作为PH结构和酶的其他部分的柔性连接区， 也与结合Ca有关。在C端，所有PI-PLC都有一个C2 结构域，与Ca依赖性的磷脂结合有关，因而PLC的 所有亚型都依赖Ca2J B和型PLC的X, Y区相隔40110个氨基酸，而丫型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

49、另一个PH结构分割开来，因此，其他PLC都只有一个PH结 构，而Y型PLC则有两个PH结构。PHEFXY图9哺乳动物中3种PI-PLC的结构X : X 区；Y: Y 区；PH: pleckstrin结构域 （pleckstrin为血小板-白细胞C激酶底物蛋白）；EF：EF手臂;C2： C2结构域；SH2： Src同源结构域2； SH3： Src同源结构域3（3）. PI-PLC的调节G蛋白的家族（包括&、GnG】4和GQ的亚基可以调节PI-PLCB的各亚型的活性。PI-PLCB的竣基端1/3序列与Ga结合有关。a激活PI-PLC的亚型为不同的a 可以在不同的组织中，不同程度的激活不同的PI-P

50、LCB。缓激肽、凝血酶、组胺、乙酰胆碱、促甲状腺激素等受体都通过G/或5 a活化PI-PLC 3 （图10A）o G蛋白中B Y亚基也能激活PI-PLCB,各亚型 受激活的能力是B3B2B1,不激活B4。在PI-PLCB氨基端的2/3的序列与GB Y亚基结合有关。胆 碱能蕈毒碱m2受体就是受GB Y亚基激活PLCB的一个例子(图10B)。23. PLD的调节与功能？ill磷脂酶D(PLD)的底物主要是磷脂酰胆碱(PC), 产物是磷脂酸(PA)和胆碱。在牛肺的胞液中也曾发 现能水解磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(PI)的 PLD,产物除PA外，分别是乙醇胺和肌醇，但膜结合 性PLD只对PC起作

51、用。磷脂酶D除有水解功能外，尚 有磷脂酰转移功能。可将磷脂酰基团从PC转至另一 碱基(如乙醇胺)或醇基(如乙醇)上，从而合成PE或 磷脂酰乙醇，后一反应常用来测定PLD的活力。(1). PLD的生化特性PLD也有不同亚型，它们的 组织分布、最适pH、对Ca?+的要求以及激活剂等都不 相同，如脑和肺组织中的PLD受油酸激活，而肾脏和 脾脏中的另一型PLD不受油酸激活，但受小分子G蛋 白激活，例如从猪肺微粒体中获得较高纯化的PLD, 捡为190 000,最适pH6. 6,只催化PC水解，受磷脂 酰肌醇-4, 5-二磷酸(PI-4, 5-P2)和小分子G蛋白激 活。ES在很多组织中，PLD在质膜、高

52、尔基体和细胞核 中活性较高，在胞质中也有明显的活性，但在线粒 体中没有PLD。PLD1主要存在于核周边，如内质网、高尔基体、内体(endosome)等，PLD2则主要存在于 质膜。厂 I4ZHZEHE3I F ZHZZZHZl0SEEHEH人t图11磷脂酶D(PLD)的4个保守序列 aa:氨基酸残基 PLD的调控用PKC的激活剂佛波酯和抑制剂证明大多细胞中的PLD受PKC的激活，特别是PKCB I和PKCa ,但激活机制尚不清楚。一些实验结果显 示，PKC激活PLD可能通过非磷酸化方式。TPK也能激 活PLD,但机制也不清楚，小分子G蛋白如Arf和Rho 等对PLD也有激活作用。GTP可能作为小分子G蛋白的 激活剂，从而激活PLD。但PLD最主要的激活剂可能 是PI-4, 5七对PLD呈别构激活作用。.PLD的生物学功能PLD首先可以将生物膜上的PC变成P