2025年大学《化学生物学》专业题库- 细胞信号传导机制研究

2025年大学《化学生物学》专业题库——细胞信号传导机制研究考试时间：______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.下列哪种受体类型通常不直接催化磷酸化反应？A.G蛋白偶联受体(GPCR)B.酪氨酸激酶受体(RTK)C.胰岛素受体D.胞质内受体2.cAMP依赖性信号通路中，关键的效应器是？A.Ca²⁺/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKII)B.蛋白激酶A(PKA)C.蛋白激酶C(PKC)D.非受体酪氨酸激酶(JAK)3.细胞内Ca²⁺信号的主要来源是？A.cAMP的积累B.IP₃与钙调蛋白的结合C.细胞外Ca²⁺内流D.ryanodine受体通道的开放4.MAPK信号通路通常参与调控？A.快速的离子变化B.代谢物水平的快速调整C.细胞增殖和分化D.短暂的基因表达变化5.以下哪种分子通常作为生长因子受体的底物？A.细胞色素CB.细胞色素P450C.非受体酪氨酸激酶(JAK)D.细胞核受体6.信号整合指的是？A.单一信号通路的放大B.多个信号通路同时被激活C.第二信使的合成D.受体的磷酸化7.竞争性抑制剂通常通过什么方式影响酶活性？A.降低酶的Km值B.与酶活性位点结合，阻止底物结合C.增加酶的VmaxD.与酶非活性位点结合，提高其活性8.跨膜信号转导的关键步骤之一是？A.mRNA的转录B.蛋白的翻译C.配体与细胞外受体的结合D.蛋白的降解9.以下哪种现象最直接地体现了信号通路的级联放大作用？A.配体与受体的高亲和力结合B.一个上游激酶激活多个下游底物C.细胞内Ca²⁺浓度的快速升高D.第二信使的合成速率极高10.与受体酪氨酸激酶(RTK)信号通路密切相关的是？A.cAMP依赖性通路B.G蛋白偶联受体(GPCR)通路C.JAK/STAT通路D.离子通道介导的信号二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.许多细胞信号转导通路最终会激活________，从而影响基因表达。2.G蛋白偶联受体(GPCR)激活后，其下游的________可以直接激活或抑制腺苷酸环化酶(AC)。3.IP₃（肌醇三磷酸）通过与________结合，促使Ca²⁺从________释放到胞质中。4.MAPK信号通路中，MEK是MAPK激酶（MAPKK）的________，ERK是MAPK的________。5.________是一种小的GTP结合蛋白，它在信号转导中充当分子开关。6.在RTK信号通路中，受体二聚化会激活其自身的________激酶域，进而使下游底物发生酪氨酸磷酸化。7.信号通路中的________机制允许细胞对不同的信号做出不同的响应或整合多个信号。8.细胞外的信号分子通常被称为________。9.________是一种第二信使，由甘油三酯合成，在脂肪细胞中发挥重要作用。10.细胞信号传导的终止可以通过配体与受体的________、第二信使的________或磷酸酶的降解作用来实现。三、名词解释（每题3分，共15分）1.配体(Ligand)2.第二信使(SecondMessenger)3.磷酸化(Phosphorylation)4.信号级联(SignalCascade)5.交叉对话(Crosstalk)四、简答题（每题5分，共20分）1.简述G蛋白偶联受体（GPCR）激活后可能产生的两种主要信号转导途径。2.比较受体酪氨酸激酶（RTK）和G蛋白偶联受体（GPCR）在信号转导起始方式上的主要区别。3.简述细胞内Ca²⁺作为信号分子的特点。4.简述细胞如何终止一个由G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号。五、论述题（每题10分，共20分）1.详细描述MAPK信号通路的主要组成部分及其在细胞增殖和分化信号转导中的作用。2.论述细胞信号整合的机制，并举例说明细胞如何整合来自不同信号通路的信号。六、实验设计题（10分）假设：你发现一种新型的化合物能够刺激成纤维细胞增殖，但具体信号通路不明。请设计一个初步的实验方案，用来鉴定该化合物主要通过哪个经典的信号通路（如cAMP、Ca²⁺、MAPK）来促进成纤维细胞增殖。请说明你的实验思路、关键步骤、需要使用的试剂或工具以及预期结果。试卷答案一、选择题1.D2.B3.C4.C5.C6.B7.B8.C9.B10.C二、填空题1.核心转录因子2.G蛋白3.钙库；内质网4.上游激酶；下游激酶5.GTP酶6.酪氨酸激酶7.整合8.配体9.DAG(二酰甘油)10.解离；降解三、名词解释1.配体：能与特定受体结合并引发细胞信号传导的信号分子（如激素、神经递质、生长因子等）。2.第二信使：由细胞内受体或细胞外信号激活后产生的，能够放大并传递信号的分子（如cAMP、Ca²⁺、DAG、IP₃等）。3.磷酸化：在激酶的作用下，将磷酸基团转移到特定氨基酸残基（通常是丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸）上的过程，是细胞信号转导中的关键调控方式。4.信号级联：指细胞内一系列酶促反应按顺序发生，一个分子的产物作为下一个分子的激活剂，形成信号传递的链条。5.交叉对话：指不同的信号通路之间相互影响，通过共有的信号分子、激酶或调控蛋白等发生相互作用，从而协调细胞对复杂环境的响应。四、简答题1.解析思路：GPCR激活后，其偶联的G蛋白发生构象变化，通常涉及GTP结合（Gα-GTP），导致G蛋白分离成Gα-GTP和βγ复合物。Gα-GTP可以激活或抑制下游效应器：①激活腺苷酸环化酶（AC），产生第二信使cAMP，进而激活PKA；②Gα-GTP与磷脂酶C（PLC）结合，激活PLC，产生第二信使IP₃和DAG，IP₃触发内质网Ca²⁺释放，DAG激活PKC。2.解析思路：RTK起始信号转导的关键是受体自身二聚化。配体结合于细胞外的受体二聚化结构域，诱导受体胞质外域形成紧密二聚体，激活受体内在的酪氨酸激酶活性，使其自身或下游底物发生酪氨酸磷酸化，启动信号传递。GPCR起始信号转导的关键是配体与细胞外受体的结合，导致受体与胞质内G蛋白的相互作用发生改变，激活G蛋白，进而激活下游效应器（如AC、PLC）。3.解析思路：Ca²⁺作为信号分子的特点：①胞质内Ca²⁺浓度变化范围很小（微摩尔级别），但信号幅度大且变化迅速；②Ca²⁺是小的带电离子，难以穿过细胞膜，其信号主要在胞内传递；③Ca²⁺信号具有瞬态性和复杂性，可以通过钙调蛋白等结合蛋白选择性激活多种下游酶（如CaMKs）；④细胞内Ca²⁺来源多样（胞外内流、钙库释放），汇合点少，易于整合；⑤Ca²⁺信号与其他信号通路（如cAMP、受体酪氨酸激酶）广泛交叉对话。4.解析思路：终止GPCR信号的主要机制：①配体解离：细胞外配体与受体结合是信号起始的第一步，配体解离自然终止信号；②GTPase循环：Gα亚基具有GTP酶活性，将GTP水解为GDP，导致Gα-GDP复合物与βγ复合物解离，失活；③受体内部化/降解：部分激活的受体被内吞到细胞内，通过循环池或溶酶体降解，减少胞外受体数量；④磷酸酶作用：蛋白磷酸酶（如PP）可以将受体或下游信号分子（如PLCγ、PKA）去磷酸化，使其失活。五、论述题1.解析思路：MAPK通路主要由三个核心激酶组成：MAPKKK（如RAF）、MAPKK（如MEK）、MAPK（如ERK）。信号通常由上游受体酪氨酸激酶（如EGFR）或G蛋白偶联受体（如FGFR）激活的级联激酶传递。例如，受体激活RAF，RAF磷酸化并激活MEK，MEK再磷酸化并激活ERK。活化的ERK进入细胞核，磷酸化多种底物，包括转录因子（如ELK-1,c-Fos），从而调节基因表达，促进细胞增殖、分化和存活。ERK的激活通常由细胞外生长因子等刺激引起。2.解析思路：细胞信号整合是指细胞同时接收并处理来自不同信号源或同一信号源的不同信号分子，并做出适当响应的过程。机制：①信号通路共享下游分子：多个信号通路可能激活同一个下游激酶或转录因子，如ERK可以由EGFR、FGFR、RTK等多种上游信号激活；②信号通路之间存在交叉调控：一个通路可以抑制或激活另一个通路，如PKA可以磷酸化并抑制Ras-GAP活性，从而抑制MAPK通路；③信号分子浓度和时间的不同组合：细胞可能根据不同信号分子的浓度、持续时间或比例做出不同响应；④受体共刺激/共抑制：不同类型的受体（如生长因子受体和细胞因子受体）同时结合会改变信号转导效率；⑤转录水平的整合：细胞核中的转录因子可能同时受到多个信号通路的调控，其最终活性是各输入信号的总和或权衡的结果。例如，T细胞同时受到抗原（通过TCR）和细胞因子（通过受体）刺激时，需要整合这两种信号才能有效激活并分化。六、实验设计题解析思路：设计实验的关键是选择能够特异性反映某个信号通路活性的指标，并排除其他通路的干扰。针对cAMP通路，可以使用PKA活性检测或报告基因检测；针对Ca²⁺通路，可以使用细胞内Ca²⁺浓度监测；针对MAPK通路，可以使用ERK等关键激酶的磷酸化水平或活性检测。实验方案：1.细胞准备：将成纤维细胞接种于培养皿，待其生长至对数生长期。2.药物处理：设置对照组（加入溶剂）和实验组（加入不同浓度的新化合物）。培养一段时间（如24-48小时）。3.信号通路指标检测：*检测方法一：ERK磷酸化水平检测*提取细胞总蛋白。*通过WesternBlotting，使用针对p-ERK（如p-ERK1/2Thr202/Tyr204）和总ERK的抗体进行检测。比较实验组与对照组p-ERK/总ERK的比值变化。预期结果：若化合物主要通过MAPK通路，则实验组的p-ERK水平应显著高于对照组。*检测方法二：细胞内Ca²⁺浓度监测*使用荧光染料（如Fluo-4AM）标记细胞，负载染料后，在流式细胞仪或荧光显微镜下，观察加入化合物前后细胞内荧光强度的变化。预期结果：若化合物主要通过Ca²⁺通路，则实验组的平均荧光强度（反映细胞内C