第二十二章 基因表达与细胞信号转导的偶联机制
一、论句:
1、蛋白激酶/蛋白磷酸酶、G蛋白是信号通路开关分子。 2、磷酸化可能提高活性也可能降低活性
3、G蛋白/小G蛋白功能与GTP/GDP结合状态有关。
4、G蛋白偶联受体通过G蛋白-第二信使-靶分子发挥作用。 5、酶偶联受体通过蛋白激激酶-蛋白激酶-靶分子发挥作用。 二、名解 1. 受体:
位于细胞膜上的或细胞内能特异识别配体并与之结合,进而引起生物学效应的特殊蛋白质,个别是糖脂。膜受体绝大多数是跨膜糖蛋白,其胞外部分负责结合配体,细胞内部分负责信号的转导;胞内受体(包括胞浆受体和核受体)为DNA结合蛋白。 2. G蛋白偶联受体:
在结构上均为单体蛋白,有7个跨膜区域,又名七跨膜受体。胞外结构负责结合外源信号,胞内部与异源三聚体G蛋白相结合而存在。基本的信号转导方式是通过不同的G蛋白影响腺苷酸环化酶(AC)、磷脂酶C(PLC)等效应分子活性,从而改变细胞内第二信使的浓度,实现跨膜信息传递。 3. G蛋白:
即鸟苷酸结合蛋白。结合有GDP的G蛋白是非活性形式,而结合有GTP的G蛋白是活性形式。G蛋白一般固有GTP酶活性,可以水解结合的GTP是分子恢复非活性形式。异源三聚体G蛋白就是一类非常重要的转导七跨膜受体信号的G蛋白。 4. 小G蛋白:
即分子量低的G蛋白,第一个被发现的分子式Ras,故又称为Ras超家族。小G蛋白具有GTP/GDP转换、GTP酶活性等G蛋白的共同特征,是重要的细胞内信号转导分子。 5. 信号转导通路:
细胞外信号经由受体在细胞内引起的有序分子变化,信号转导通路由各种信号转导分子相互作用而形成。各种信号转导通路不是孤立的,而是有广泛交叉联系。信号转导通路的形成是动态的,随着信号的种类和强度不断变化。 6. 第二信使:
指激素等细胞外化学信号与靶细胞受体结合后,细胞内迅速发生浓度或分布改变的一大类小分子化合物,如cAMP、cGMP、Ca2+、IP3等。它们作用于蛋白激酶等靶分子,改变其活性,进而改变细胞功能。上述变化实现了对细胞外信号的跨膜转换和传递,因而这些分子被称为第二信使。 7. 蛋白激酶:
是催化ATP的γ-磷酸基转移至靶蛋白的特定氨基酸残基上的一大类酶。已发现的蛋白激酶主要有:蛋白丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶。蛋白激酶活性受各种第二信使或蛋白分子调节。 三、问答:
1、列举在G蛋白偶联受体的信号转导通路上可能产生放大作用的步骤
答:受体活化G蛋白、G蛋白活化ACH和PLC等效应分子、效应分子催化第二信使的生成、第二信使激活靶蛋白等
2、细胞膜受体分为哪几大类?各自的结构和信号转导机制是什么?
答:可分为三类:离子通道型受体、G蛋白偶联受体,酶活性相关受体。与离子通道型受体结合的主要是神经递质,介导离子通道的打开和关闭,改变膜通透性,能迅速、准确地传递
神经冲动;G蛋白偶联受体的胞内段与G蛋白结合存在,通过G蛋白的活化影响AC或PLC等效应分子的活性,改变细胞内第二信使的浓度,以实现跨膜信号传递;酶活性相关受体均属单跨膜受体,有的自身固有酶活性,有的直接与酶结合,它们的信号转导依赖酶活性的变化和蛋白质相互作用。
4、列举EGFR介导的EGFR-Ras-MAPK信号通路的主要构成和作用方式
答:EGF与EGFR结合、EGFR发生二聚体化、受体的激酶被激活并发生Tyr的磷酸化、募集衔接分子Grb-2、募集低分子量G蛋白调节分子SOS、SOS活化小G蛋白Ras、Ras活化Raf(MAPKKK)启动MAPK级联活化、MAPK进入细胞核使特定转录因子磷酸化、基因表达改变。
5、第二信使必须具备的特点 答:(1)不在能量代谢途径的中心;
(2)在细胞中的浓度或分布可以迅速改变; (3)作为别构效应剂作用于相应的靶分子。 6、主要的第二信使及作用机制 答:(1)cAMP:激活PKA
(2)IP3:作用于内质网或肌质网上的IP3受体,使得Ca2+释放到胞质。 (3)Ca2+:可作用于肌钙蛋白、钙调蛋白(CaM)等。CaM又可作用于PKC (4)DAG:激活PKC
7、G蛋白结构有何特点?试述三种主要类型G蛋白的功能
答:G蛋白是鸟苷酸结合蛋白。由α、β、γ三个亚基组成。结合有GDP的G蛋白是非活性形式,而结合有GTP的G蛋白是活性形式。当α亚基与GTP结合时β、γ脱落,从非活性转为活性形式。G蛋白一般固有GTP酶活性,可以水解结合的GTP是分子恢复非活性形式。异源三聚体G蛋白就是一类非常重要的转导七跨膜受体信号的G蛋白。 G蛋白功能:Gs:激活AC;Gi:抑制AC;Gp:激活PLC
第二十三章 DNA操作的基本技术
1、 Southern 印记可用于分析基因拷贝数的变化(用于DNA) 2、 Northern 印记可用于分析基因转录水平的变化(用于RNA) 3、 原位分子杂交技术可用于基因及其表达产物的定位分析 (1) 原理是碱基互补配对
(2) 标记物是探针(DNA芯片技术是标记样本)
4、 PCR:
(1) DNA变性:
是指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂,双链变成单链,从而使核酸的天然构象和性质发生改变。 (2) DNA的复性:
指变性DNA 在适当条件下,二条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象,它是变性的一种逆转过程。 (3) 退火:
热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性,此过程称之为\退火\(4) 原理: 1DNA半保留复制 ○
2在不同温度下DNA变性,复性 ○
5、 Sanger双脱氧链末端终止法原理:
ddNTP没有3’-OH,掺入到新生链中时,不能再与其他dNTP上的磷酸基团形成3’,5’-磷酸二酯键,造成新生链终止。
第二十八章 基因诊断与基因治疗
1、 基因诊断的优点特点: (1) 高特异性;(2)高灵敏性;(3)可实现早期诊断;(4)应用范围广 2、 基因诊断的技术方法: (1)核酸分子杂交:
1Southern 印记杂交用于缺陷基因诊断 ○
2Northern 印记杂交检测mRNA ○
3斑点杂交: ○
(直接将被测DNA或RNA固定在滤膜上,加入过量标记核苷酸探针杂交,用于特定基因及表达产物的定性、定量分析,但不能鉴定分子量、且特异性不高) 4反向斑点杂交: ○
(将探针固定于膜上,可同时检测多种突变)
5原位分子杂交,主要是荧光原位分子杂交(FISH) ○
(2) PCR
(3) DNA序列分析 (4) 芯片 3、 基因治疗: (1) 基因置换:
校正缺陷基因(导入正常基因置换基因组内原有的缺陷基因) (2) 基因添加:
校正基因缺陷(通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因) (3) 基因干预:
抑制某个基因的表达(抑制某个基因的表达或破坏某个基因的结构使之不能表达) (4) 自杀基因:
可抑制恶性肿瘤细胞(使无毒的药物前体转化为细胞毒性代谢物) (5) 基因免疫:
治疗肿瘤(导入免疫增强因子)
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