2025年大学《化学生物学》专业题库- 细胞生物学中细胞凋亡途径研究

2025年大学《化学生物学》专业题库——细胞生物学中细胞凋亡途径研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.细胞凋亡2.Bcl-2家族蛋白3.Caspase4.凋亡受体5.内源性凋亡途径二、填空题（每空1分，共20分）1.细胞凋亡是一个由基因__________的、程序性的细胞死亡过程，在多细胞生物的生长、发育和维持内稳态中发挥着重要作用。2.Bcl-2家族蛋白主要定位于线粒体外膜，根据其功能可分为促凋亡成员（如__________、Bak）和抗凋亡成员（如Bcl-2、__________）等。3.内源性凋亡途径通常由细胞内部的应激信号触发，涉及线粒体释放凋亡诱导因子（如__________、Smac/DIABLO），进而激活__________酶，最终导致细胞凋亡。4.外源性凋亡途径由细胞表面的死亡受体（如Fas/CD95、__________）与其配体结合所引发，通过接头蛋白FADD招募并激活__________酶，启动凋亡程序。5.Caspase家族是细胞凋亡过程中的核心执行者，其中Caspase-8和Caspase-9属于__________酶，主要负责激活效应级Caspase（如Caspase-3、__________）。6.Bcl-2家族蛋白中，Bcl-xL通过其BH3域与Bax的BH1域结合，抑制__________的寡聚化，从而阻止线粒体凋亡诱导通路的启动。7.IAPs（凋亡抑制蛋白）是Caspase的天然抑制剂，通过其RING域与Caspase的__________结构域结合来阻止其活性。8.靶向细胞凋亡途径是当前癌症化疗和放疗的重要策略之一，例如，小分子药物__________可以抑制Bcl-2的功能，诱导癌细胞凋亡。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述内源性凋亡途径和外源性凋亡途径的主要区别。2.简述Caspase在细胞凋亡执行过程中的作用。3.简述Bcl-2家族蛋白如何调控线粒体凋亡诱导通路。4.简述细胞凋亡在机体发育和免疫应答中可能发挥的作用。四、论述题（每题10分，共30分）1.详细描述内源性凋亡途径的分子机制，包括关键蛋白及其相互作用。2.综述细胞凋亡异常（过多或过少）与人类疾病（如癌症、神经退行性疾病）的关系。3.讨论利用细胞凋亡机制进行疾病治疗的潜力和面临的挑战。试卷答案一、名词解释1.细胞凋亡：是一个由基因调控的、程序性的细胞死亡过程，涉及一系列酶解反应和细胞结构变化，最终导致细胞在形态和功能上被清除，而通常不引起炎症反应。**解析思路：*定义需包含基因调控、程序性、特征性变化（酶解、结构变化）、清除方式（不引起炎症）等核心要素。2.Bcl-2家族蛋白：一类位于线粒体外膜和内膜的重要调控蛋白，根据其结构域和功能可分为促凋亡成员（如Bax、Bak）和抗凋亡成员（如Bcl-2、Bcl-xL），它们通过相互作用共同调控线粒体凋亡诱导通路。**解析思路：*强调其定位、分类（促凋亡/抗凋亡）、成员举例、核心功能（调控线粒体凋亡通路）。3.Caspase：天冬氨酰蛋白酶（Aspartate-specificprotease）家族的简称，是一类参与细胞凋亡执行的关键蛋白酶，多数以非活性的前体形式存在，通过级联激活发挥剪切底物的功能。**解析思路：*点明其本质（蛋白酶家族）、核心功能（执行凋亡）、存在形式（前体）。4.凋亡受体：一类位于细胞表面的跨膜蛋白受体，其胞外域识别并结合细胞外的凋亡配体，通过招募接头蛋白激活内源性Caspase，启动外源性凋亡途径。**解析思路：*强调其定位（细胞表面）、功能（识别配体、激活内源性Caspase）。5.内源性凋亡途径：也称线粒体凋亡途径，是由细胞内部应激（如缺氧、氧化应激）引发的凋亡途径，核心事件是线粒体释放凋亡诱导因子（如Smac/DIABLO、cytochromec），导致凋亡蛋白酶激活因子（Apaf-1）寡聚化并激活Caspase-9，进而激活效应级Caspase。**解析思路：*点明触发因素（内部应激）、核心事件（线粒体释放因子）、关键分子（Apaf-1,Caspase-9）和最终结果（激活效应级Caspase）。二、填空题1.调控2.Bax,Bcl-xL3.cytochromec,Apaf-1(或凋亡蛋白酶激活因子)4.TNFR1(或细胞凋亡抗原-1)5.激活(或Initiator)6.Bax(或Bcl-xL)7.结合(或P20)8.ABT-737(或ABT-263)三、简答题1.内源性凋亡途径由细胞内部应激触发，核心是线粒体释放凋亡诱导因子（如cytochromec），激活Apaf-1和Caspase-9，进而激活效应级Caspase；外源性凋亡途径由细胞表面凋亡受体（如Fas）与其配体结合触发，通过接头蛋白FADD招募并激活Caspase-8，Caspase-8可直接激活某些效应级Caspase，也可通过级联激活Caspase-3。两者主要区别在于起始信号的不同（内源/外源）以及初始Caspase激活者的不同（Caspase-9/Caspase-8）。**解析思路：*分别阐述两条途径的触发因素、核心激活分子和初始Caspase，然后点明并比较两者的主要区别。2.Caspase在细胞凋亡中扮演核心执行者的角色。效应级Caspase（如Caspase-3,-6,-7）被激活后，通过剪切细胞内的多种底物（如核酶PARP、细胞骨架蛋白、粘附分子等），导致细胞凋亡相关的生化改变和形态学特征的出现。同时，Caspase-8和Caspase-9等激活级Caspase也参与调控凋亡过程。**解析思路：*首定其角色（核心执行者），然后阐述效应级Caspase的作用（剪切底物、导致变化），可一并列出典型底物类型，并提及激活级Caspase的作用。3.Bcl-2家族蛋白通过其BH3域与其他家族成员的BH1、BH2、BH3域相互作用，形成一个复杂的调控网络。抗凋亡成员（如Bcl-2,Bcl-xL）通常通过与Bax/Bak的BH3域结合，阻止Bax/Bak的寡聚化和线粒体膜孔的开放。促凋亡成员（如Bax,Bak）则可以拮抗抗凋亡成员的作用，或者直接促进线粒体膜孔开放，导致凋亡诱导因子（如cytochromec）释放，从而启动内源性凋亡途径。**解析思路：*强调BH3域相互作用机制，区分抗凋亡和促凋亡成员的作用方式，即抗凋亡成员“占用”Bax/Bak，促凋亡成员“释放”信号。4.细胞凋亡在发育过程中起着去除多余细胞、sculpt器官形态的作用，例如，手肢形成过程中的细胞凋亡。在免疫应答中，细胞凋亡是清除被感染的细胞（如病毒感染的细胞、肿瘤细胞）和调节免疫反应强度（如凋亡清除活化的T细胞）的重要机制，有助于维持免疫自稳。**解析思路：*分别阐述在发育和免疫两个场景下的具体作用和实例，强调其“清除”、“调节”、“维持稳态”等功能。四、论述题1.内源性凋亡途径的分子机制涉及一系列精密的调控步骤。当细胞受到内部应激时，Bcl-2家族抗凋亡成员（如Bcl-2,Bcl-xL）与促凋亡成员（如Bax,Bak）的平衡被打破。促凋亡成员（如Bax/Bak）寡聚化，在线粒体外膜上形成孔道，导致线粒体膜电位下降。膜电位变化使得嵌在线粒体内膜上的凋亡诱导因子（Apaf-1）和Smac/DIABLO从线粒体基质释放到细胞质中。释放的Apaf-1在dATP/ATP存在下，通过其N端CARD域自我寡聚化，形成一个类似原核生物核糖体的结构，称为凋亡小体（apoptosome）。凋亡小体招募并激活胞质中的Caspase-9（通过Caspase-9的N端Prodomain被凋亡小体切割）。活化的Caspase-9随后通过其大亚基的酶切位点（结合P20结构域）切割效应级Caspase（主要是Caspase-3）的前体。Caspase-3被完全激活后，作为主要的效应级Caspase，大量剪切细胞内的多种底物，包括核酶PARP、ICAD（释放Pro-caspase-9）、多种细胞结构蛋白、粘附分子等，最终导致细胞凋亡的形态学和生化特征。**解析思路：*按时间顺序和逻辑关系，详细描述从应激触发到细胞凋亡执行的各个关键环节：Bcl-2家族调控、线粒体变化、凋亡小体形成与Caspase-9激活、Caspase-3激活与底物剪切。需涵盖核心分子（Bax,Bak,Apaf-1,Smac,Caspase-9,Caspase-3）及其相互作用。2.细胞凋亡异常与多种人类疾病密切相关。细胞凋亡不足会导致细胞恶性增殖失控，是癌症发生发展的核心机制之一。许多肿瘤细胞通过上调抗凋亡蛋白（如Bcl-2,Bcl-xL）、下调促凋亡蛋白（如Bax）、失活凋亡受体或抑制Caspase活性来逃避凋亡。另一方面，细胞凋亡过度则会导致组织损伤和功能缺陷。在神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病）中，神经元过度凋亡是疾病病理特征的重要环节，可能由氧化应激、蛋白聚集等触发。在缺血再灌注损伤（如中风、心肌梗死）中，组织器官在缺血和再灌注过程中经历大量细胞凋亡，导致严重损伤。此外，免疫缺陷病也可能与细胞凋亡调控异常有关，如免疫细胞发育或活化过程中的凋亡失控。**解析思路：*分别阐述细胞凋亡过多和过少两种情况下的疾病关联。对于癌症，说明其是“失控”（凋亡不足）；对于神经退行性疾病、缺血再灌注损伤等，说明其是“损伤”（凋亡过度）。需给出具体疾病名称作为实例，并简要提及可能的触发因素或机制。3.利用细胞凋亡机制进行疾病治疗具有巨大潜力，特别是癌症治疗。靶向抑制癌细胞中过度活跃的抗凋亡通路（如Bcl-2）是当前热门策略，例如，Bcl-2抑制剂（如ABT-737,Venetoclax）已被用于治疗某些类型的白血病和淋巴瘤。通过恢复癌细胞对凋亡信号的敏感性，可以诱导其死亡。此外，增强内源性或外源性凋亡通路也是治疗策略，例如，使用药物诱导产生凋亡信号（如某些化疗药物、靶向死亡受体的抗体）。然而，利用细胞凋亡机制治疗也面临诸多挑战。首先，肿瘤细胞常具有复杂的凋亡抵抗机制，可能对