2025年大学《化学生物学》专业题库- 细胞内G蛋白偶联受体的调控机制

2025年大学《化学生物学》专业题库——细胞内G蛋白偶联受体的调控机制考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项前的字母填在题后的括号内。）1.G蛋白偶联受体（GPCR）跨膜结构域的数量通常为：A.5个B.6个C.7个D.8个2.当GPCR与激动剂结合后，通常首先发生的变化是：A.受体被迅速磷酸化B.受体从胞外暴露到胞内环C.受体构象发生变化，暴露胞质域的结合位点D.受体直接激活腺苷酸环化酶3.G蛋白α亚基从GTP结合态转变为GDP结合态的关键驱动因素是：A.配体持续结合受体B.GTPase加速蛋白（GAP）的作用C.效应器持续输出信号D.Arrestin与受体的结合4.下列哪种分子通常不作为经典的GPCR信号转导的第二信使？A.cAMPB.IP₃C.DAGD.cGMP5.能够特异性地促进G蛋白α亚基GTP水解的蛋白质是：A.G蛋白结合蛋白（GBP）B.G蛋白激活蛋白（GAP）C.G蛋白结合抑制蛋白（GIS）D.鸟苷酸交换因子（GEF）6.在GPCR信号终止过程中，与受体结合并阻止其与G蛋白进一步结合的蛋白质是：A.GRKsB.arrestinC.PDE（磷酸二酯酶）D.PLC（磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C）7.G蛋白偶联受体激酶（GRKs）主要的功能是：A.促进G蛋白的GTP水解B.磷酸化活化的GPCRC.促进第二信使的降解D.促进受体从细胞表面内吞8.下列关于GPCR信号异质性的描述，错误的是：A.同一GPCR可以激活不同的G蛋白B.不同的GPCR可以激活相同的G蛋白C.G蛋白可以激活不同的效应器D.信号异质性主要是由受体后效应器决定的9.能够促进G蛋白α亚基与GDP解离，使其结合GTP的蛋白质是：A.GAPB.GEFC.GISD.PDE10.GPCR的内吞作用在信号终止中扮演的角色包括：A.将受体从细胞表面移除，彻底终止信号B.将受体转运到内质网进行修饰C.将受体与arrestin隔离，阻止信号继续D.将受体与下游效应器隔离，阻止信号继续二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在横线上。）1.G蛋白由α、β、γ三个亚基组成，其中α亚基负责与________和________结合，并具有GTP酶活性。2.GPCR的胞外环中，通常含有多个________位点，这些位点可以被蛋白酪氨酸激酶（PTKs）或丝氨酸/苏氨酸激酶（STKs）进行________，从而调节受体活性或介导信号终止。3.Arrestin通过与活化的GPCR结合，一方面可以阻断其与G蛋白的结合，另一方面可以介导受体的________或向________的转运，从而终止细胞外信号。4.腺苷酸环化酶（AC）是常见的GPCR下游效应器，它催化ATP生成________，后者作为重要的细胞内第二信使，激活________。5.磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（PLC）是另一种重要的GPCR下游效应器，它催化膜上的________生成IP₃和DAG，IP₃能够释放________，DAG能够激活________。三、名词解释（每小题4分，共16分。请给出下列名词的准确定义。）1.变构调节（AllosteryRegulation）2.G蛋白循环（GProteinCycle）3.第二信使（SecondMessenger）4.信号异质性（SignalDiversity）四、简答题（每小题6分，共18分。请简要回答下列问题。）1.简述GPCR从静息态转变为激活态过程中涉及的关键结构变化。2.简述GPCR信号通过G蛋白-效应器途径激活下游蛋白激酶A（PKA）的主要步骤。3.简述Arrestin介导的GPCR信号终止过程，包括至少两种不同的终止方式。五、论述题（每小题10分，共20分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题。）1.为什么说GPCR的信号调控是复杂且多样的？请从受体本身、信号转导途径、下游效应器以及与其他信号通路的相互作用等多个方面进行论述。2.GPCR的功能失调（如过度激活、脱敏、内吞障碍）与某些疾病的发生发展密切相关。请选择一种具体的GPCR（如β₂-肾上腺素能受体或μ-阿片受体）为例，说明其功能失调如何影响细胞信号转导并可能导致疾病。---试卷答案一、选择题1.C2.C3.B4.D5.B6.B7.B8.D9.B10.A二、填空题1.G蛋白α亚基；效应器2.磷酸化；磷酸化3.内吞；内质网4.cAMP；蛋白激酶A（PKA）5.磷脂酰肌醇二磷酸（PIP₂）；Ca²⁺；蛋白激酶C（PKC）三、名词解释1.变构调节：指分子（通常是配体）与结合位点（通常不是活性位点）结合后，引起分子构象变化，进而影响其他位点（如活性位点）的功能的现象。2.G蛋白循环：指G蛋白α亚基在GTPase活性作用下，cyclically从结合GDP的静息态转变为结合GTP的活化态，再水解GTP变为结合GDP的失活态，并释放GDP的过程。3.第二信使：指由细胞外的第一信使（如激素、神经递质）激活细胞内信号转导途径后产生的，能够放大信号并传递至细胞内更深层区域的信号分子（如cAMP,Ca²⁺,IP₃,DAG等）。4.信号异质性：指由同一个GPCR或不同的GPCR产生的信号在强度、持续时间、下游效应或细胞响应上存在差异的现象。四、简答题1.解析思路：GPCR的激活涉及跨膜螺旋的相对旋转和移动，导致胞质环和胞质域的构象变化。具体表现为：N端对接收域的分离，胞质环之间的相对位置改变，特别是C端对接收域的释放，以及关键磷酸化位点（如C端丝氨酸/苏氨酸残基）的暴露或去磷酸化，从而使得受体能够有效地与G蛋白α亚基结合。2.解析思路：该过程通常以β₂-肾上腺素能受体为例。β₂-肾上腺素能受体（GPCR）与肾上腺素（激动剂）结合后发生构象变化。活化的受体与Gs蛋白α亚基-GDP复合物结合，促进Gsα-GDP交换为Gsα-GTP。活化的Gsα-GTP随后激活腺苷酸环化酶（AC），AC被激活后催化ATP生成环磷酸腺苷（cAMP）。cAMP作为第二信使，结合并激活蛋白激酶A（PKA）的催化亚基，导致下游底物（如磷酸化糖原合成酶）的磷酸化，从而产生生物学效应（如糖原分解）。3.解析思路：Arrestin介导的信号终止主要包括：①受体内吞（Endocytosis）：活化的GPCR与arrestin结合后，arrestin招募接头蛋白（如clathrin），介导受体通过内吞作用被包裹进入细胞内部，形成囊泡，从而将受体从细胞表面移除，终止信号。②受体再循环（Recycling）或转位（Translocation）：在某些情况下，arrestin可能不促进内吞，而是介导受体从质膜移动到内质网或其他细胞区室，使受体重新暴露于质膜表面，允许信号重新激活（再循环）；或者arrestin将受体转移到细胞核内，调控基因表达，影响长期响应（转位）。③阻断G蛋白结合：无论内吞还是再循环/转位，arrestin与受体结合都能物理性地阻止G蛋白α亚基与受体结合，从而终止G蛋白偶联途径的信号传递。五、论述题1.解析思路：GPCR信号调控的复杂性体现在多个层面：①受体水平：存在多种GPCR亚型，每种亚型可与多种配体结合（激动剂/拮抗剂），且存在配体诱导的变构调节和偶联状态切换。②信号转导水平：同一GPCR可偶联多种类型的G蛋白（Gs,Gi,Gq等），激活不同的下游效应器（AC,PLC,K⁺通道等），产生不同的第二信使（cAMP,Ca²⁺,IP₃,DAG等）。③效应器水平：下游效应器本身可能具有多种构象状态和活性调控位点，且可被多种上游和下游信号调节。④交叉调控水平：不同信号通路之间存在复杂的串扰和整合，例如，一个信号通路的产物可能调节另一个信号通路的受体或效应器活性。⑤时空水平：受体在细胞表面的分布、不同细胞区域的信号通路组成差异，以及信号分子和效应器的靶向运输，都决定了信号在时间和空间上的特异性。这些因素相互作用，使得GPCR信号输出呈现出高度复杂和多样化的特点。2.解析思路：以μ-阿片受体为例。μ-阿片受体激活后，通常与Gi蛋白偶联，抑制腺苷酸环化酶（AC），导致细胞内cAMP水平降低。同时，它也可能偶联Gq蛋白，激活PLC，增加Ca²⁺浓度。其功能失调的表现：①过度激活：长期或过量的阿片类物质（如吗啡）持续激活μ-阿片受体，导致AC持续抑制和/或Ca²⁺持续升高。这可能导致神经元超极化，抑制神经递质释放（如内源性阿片肽的负反馈调节），长期使用可引起耐受和成瘾。②脱敏（Desensitization）：受体持续暴露于激动剂后，其信号转导能力下降。这可以通过受体磷酸化增强、内吞增加或受体向下调（downregulation