2025年大学《化学生物学》专业题库- 细胞信号传导通路在疾病中的作用

2025年大学《化学生物学》专业题库——细胞信号传导通路在疾病中的作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列哪种受体直接将细胞外的信号信息传递到细胞核内？A.G蛋白偶联受体B.胞内受体C.受体酪氨酸激酶D.受体酪氨酸磷酸酶E.离子通道型受体2.cAMP依赖性信号通路中，关键的效应分子是？A.Ca²⁺/钙调蛋白B.DAGC.蛋白激酶A(PKA)D.蛋白激酶C(PKC)E.Rho家族G蛋白3.细胞外信号通过跨膜受体激活后，下列哪种机制通常不直接参与信号传递？A.蛋白质磷酸化B.脂质合成C.mRNA剪接调控D.离子通道开放E.蛋白质构象变化4.MAPK信号通路（如ERK通路）的核心功能通常不包括？A.促进细胞增殖B.调控基因转录C.诱导细胞凋亡D.调节细胞迁移E.维持细胞稳态5.下列哪种分子通常被视为细胞内信号传递的“第二信使”？A.乙酰胆碱B.血红素C.环磷腺苷(cAMP)D.肾上腺素E.甲状腺素6.在PI3K-AKT信号通路中，AKT的激活对于细胞的哪种功能至关重要？A.胞吐作用B.细胞骨架重组C.蛋白质合成与生长D.离子跨膜运输E.mRNA合成7.下列哪种疾病与EGFR（表皮生长因子受体）通路的持续激活密切相关？A.I型糖尿病B.霍奇金淋巴瘤C.肺腺癌D.多发性硬化症E.亨廷顿病8.细胞凋亡过程中，Bcl-2家族成员的平衡失调通常会导致？A.细胞增殖加速B.细胞周期停滞C.线粒体膜通透性增加D.细胞骨架重组E.核酸降解抑制9.JAK-STAT信号通路在免疫应答中发挥重要作用，其关键特征是？A.通过G蛋白偶联传递信号B.由受体酪氨酸激酶直接激活JAKC.主要参与神经递质信号传递D.依赖cAMP作为第二信使E.主要调控肌肉细胞分化10.下列哪种现象是细胞信号通路负反馈调控的典型例子？A.激活信号持续增强B.受体磷酸化导致信号终止C.第二信使浓度持续升高D.细胞核内转录活动不受影响E.细胞外信号分子不断积累二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）1.许多G蛋白偶联受体（GPCR）激活后，会通过__________和__________两种机制影响腺苷酸环化酶的活性。2.细胞内主要的蛋白激酶是__________和__________，它们通过磷酸化作用调控下游信号。3.信号转导通路中，__________分子通常作为连接受体和下游效应分子的桥梁。4.细胞凋亡的“executioner”通路主要涉及__________蛋白的激活，最终导致细胞死亡。5.肿瘤细胞中，__________通路的异常激活和/或__________通路的抑制是常见的特征。6.钙信号通路中，钙离子通过内质网和肌浆网上的__________和__________释放到胞质中。7.炎症反应中，NF-κB信号通路通过调控__________等基因的表达，促进炎症介质的产生。三、名词解释（每题3分，共12分。请给出清晰、准确的定义）1.细胞信号传导(SignalTransduction)2.第二信使(SecondMessenger)3.受体酪氨酸激酶(ReceptorTyrosineKinase,RTK)4.负反馈调控(NegativeFeedbackRegulation)四、简答题（每题5分，共10分。请简要回答下列问题）1.简述G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导过程的主要步骤。2.简要说明胰岛素信号通路在正常生理功能和胰岛素抵抗状态下的区别。五、论述题（每题12分，共24分。请结合所学知识，深入、清晰地回答下列问题）1.详细阐述Ras蛋白在细胞信号传导中的核心作用，并分析其突变如何导致癌症发生。2.以一种具体的信号通路（如MAPK通路或PI3K-AKT通路）为例，结合相关疾病，论述靶向该通路进行疾病治疗的可能策略及其面临的挑战。试卷答案一、选择题1.B2.C3.E4.C5.C6.C7.C8.C9.B10.B二、填空题1.G蛋白α亚基的GDP-GTP交换；腺苷酸环化酶的活性改变2.细胞外信号调节激酶(ERK)；蛋白激酶C(PKC)3.连接蛋白(Adaptorprotein)4.caspase5.Ras/MAPK；PI3K-AKT6.IP₃受体；钙释放通道(Ryanodinereceptor)7.细胞因子(Cytokine)三、名词解释1.细胞信号传导：指细胞通过受体识别外界信号分子，并将其转化为细胞内一系列生物化学事件的过程，最终导致细胞功能发生改变。2.第二信使：指由细胞外信号诱导产生，在细胞内传递信号的小分子分子，如cAMP、Ca²⁺、DAG等。3.受体酪氨酸激酶：一类位于细胞表面的跨膜受体，其胞外结构域识别并结合细胞外信号分子，胞内结构域具有酪氨酸激酶活性，能自身磷酸化并激活下游信号通路。4.负反馈调控：指信号通路中的某种机制能够抑制信号进一步传递或增强，从而限制信号强度和时间，防止细胞过度响应或维持细胞内环境稳定。四、简答题1.G蛋白偶联受体介导的信号转导过程的主要步骤：(1)配体与受体结合，引起受体构象改变。(2)激活与之偶联的G蛋白，促使其底物（通常是GDP）与GTP交换。(3)G蛋白的GTP结合亚基解离，导致α、β、γ亚基分离并活化。(4)活化的G蛋白亚基（通常是α亚基）结合并调节下游效应分子的活性，如腺苷酸环化酶、磷酸二酯酶、钾离子通道等。(5)效应分子产生第二信使（如cAMP、IP₃、DAG）或直接改变离子通道通透性，传递信号至细胞内下游。(6)信号最终导致特定基因表达、蛋白质活性改变等细胞功能变化。(7)信号通常通过G蛋白的GTPase活性水解GTP为GDP，或通过其他负反馈机制终止。2.胰岛素信号通路在正常生理功能和胰岛素抵抗状态下的区别：(1)正常生理功能：胰岛素与细胞膜上的胰岛素受体结合，激活受体酪氨酸激酶活性，引发级联反应，主要激活PI3K-AKT和MAPK信号通路。PI3K-AKT通路促进葡萄糖转运器GLUT4向细胞膜移动，增加葡萄糖摄取；同时促进糖原合成、脂肪合成和蛋白质合成，抑制分解代谢，维持血糖稳定。MAPK通路参与细胞增殖、分化和存活等过程。(2)胰岛素抵抗状态：靶细胞对胰岛素的敏感性下降。可能由于胰岛素受体数量减少、受体自身活性降低、受体后信号转导通路关键分子（如IRS、PI3K、AKT）功能异常或被抑制等。导致葡萄糖摄取减少，血糖升高。长期胰岛素抵抗可引起代偿性胰岛素分泌增加、β细胞功能衰竭，最终发展为2型糖尿病。负反馈机制可能失调，导致下游信号传递效率降低。五、论述题1.详细阐述Ras蛋白在细胞信号传导中的核心作用，并分析其突变如何导致癌症发生。(1)Ras蛋白的核心作用：Ras蛋白属于GTPase超家族成员，是细胞内重要的信号转导开关分子，主要参与调控细胞的生长、增殖、存活和分化。其核心作用机制在于：在缺乏信号时，Ras以GDP结合形式存在，处于非活化状态；当细胞外信号（如生长因子）与受体结合后，激活下游的GRF（Guaninenucleotidereleasingfactor，如SOS）等激活因子，促使Ras蛋白进行GTP-GDP交换，结合GTP而活化；活化的GTP-Ras能够结合并激活下游多个信号通路的关键激酶，如Raf、PI3K等，进而启动MAPK通路（促进增殖和分化）和PI3K-AKT通路（促进存活和生长）。此外，Ras也参与调控细胞周期调控蛋白CyclinD和E的表达。最终，这些信号通路协同作用，调控细胞行为。Ras蛋白自身具有GTPase活性，能够水解GTP为GDP，从而失活，构成信号输出的自我调控机制。(2)Ras突变导致癌症发生：Ras蛋白高度保守，其活性受到严格调控。在人类癌症中，约30%的肿瘤存在Ras基因的突变，这些突变通常发生在GTPase结构域，导致Ras蛋白无法有效水解GTP而持续处于活化状态（即“锁死”在ON状态）。这意味着即使在没有外界刺激的情况下，Ras也能持续激活下游的MAPK和PI3K-AKT通路。持续活化的MAPK通路导致细胞不受控制地增殖和分化；持续活化的PI3K-AKT通路则促进细胞存活、抗凋亡、抑制细胞衰老和促进血管生成。这两个通路的异常激活共同驱动了肿瘤细胞的恶性转化和肿瘤的生长。此外，持续活化的Ras还可能通过其他机制促进肿瘤发展，如诱导EMT（上皮间质转化）促进细胞侵袭和转移。因此，Ras突变被认为是癌症发生发展中的早期事件和关键驱动因素之一。2.以一种具体的信号通路（如MAPK通路或PI3K-AKT通路）为例，结合相关疾病，论述靶向该通路进行疾病治疗的可能策略及其面临的挑战。(1)以PI3K-AKT通路为例：(1)通路简介：PI3K-AKT通路是细胞内重要的生存和生长信号通路。当胰岛素、生长因子等与受体结合后，激活PI3K，产生PI(3,4,5)P₃，后者招募AKT到膜上，AKT被PDK1和mTORC2等激酶磷酸化而激活。活化的AKT通过磷酸化下游底物（如mTOR、GSK-3β、FoxO等）调控细胞生长、存活、代谢和蛋白质合成。(2)疾病关联：该通路在多种癌症中持续激活，与肿瘤细胞的增殖、存活、转移和耐药性密切相关。例如，在乳腺癌、结直肠癌、淋巴瘤等多种癌症中，PI3K或AKT基因突变或过表达很常见。此外，胰岛素抵抗和2型糖尿病也与PI3K-AKT通路异常激活有关。(3)靶向治疗策略：*PI3K抑制剂：开发针对不同亚型PI3K（如α、δ、γ）的小分子抑制剂。例如，PI3Kδ抑制剂（如Idelalisib）已获批用于治疗某些淋巴瘤。面临的挑战包括选择性差（可能影响正常细胞信号）、脱靶效应、肿瘤耐药性（可通过激活其他信号通路或改变突变位点和拷贝数等机制产生）。*AKT抑制剂：开发能够抑制AKT激酶活性的小分子抑制剂。面临的挑战同样包括选择性问题和耐药性。靶向AKT下游分子（如mTOR）的抑制剂（如雷帕霉素及其类似物）也是策略之一，但可能影响全身代谢。*双重抑制剂：设计同时靶向PI3K和AKT的小分子，或靶向PI3K-AKT通路中多个关键节点（如PI3Kδ-AKT）的药物，以提高疗效和克服耐药性。*靶向下游效应分子：如靶向mTOR的抑制剂，或通过基因治疗/基因编辑抑制FoxO等