高级生化简答与叙述

高级生物化学

Joven

1举例说明别构酶的调节（举例说明酶活性的调节）

别构酶是寡聚酶，含两个或两个以上亚基，有多个底物结合部位（活性中心）和效应剂结合部位（调节中心）。活性中心负责与底物结合与催化，调节中心负责调节酶的反应速度。能调节酶活性的有别构激活剂和别构抑制剂。

正协同：E.coli天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）的别构调节效应。这种酶分子由6个催化亚基和6个调节亚基组成。它的作用底物是天冬氨酸（Asp）和氨甲酰磷酸。在饱和氨甲酰磷酸存在下，ATCase的活性受ASP浓度调控：v-[Asp]作图为S型。当加入别构激活剂ATP时，曲线左移，随着Asp浓度的增大渐趋于双曲线。并且控制酶活性底物的分子开关向浓度小的方向移动，而且范围变窄；加入别构抑制剂CTP时，曲线右移，S曲线明显，分子开关向浓度大的方向移动。

负协同：3-磷酸甘油醛脱氢酶（3-PDG）催化糖酵解中唯一的脱氢反应，是负协同别构酶的代表。兔肌3-PDG由4个亚基组成，理论上全酶可结合4分子NAD+，但结合的亲和力不同，实际上通常只能结合2分子NAD+。即酶分子上只有一半NAD+结合位点被NAD+占据。这是一种极端的负协同效应，当第一和第二个NAD+与酶的两个亚基结合后，由于别构效应，是的另外两个亚基对NAD+的亲和力下降2~3个数量级，说明在一定的底物浓度范围内，酶活性不受底物浓度变化的影响，这是另一种意义上的调节。

2.蛋白质的翻译后修饰有哪些类型？举例论述两种蛋白质的共价修饰。

新生多肽链多数都需经过翻译后修饰才会转变为成熟的蛋白质。许多蛋白质要分别经过甲基化、羟基化、糖基化、泛肽化、羧基化、磷酸化、乙酰化、脂酰化和异戊烯基化。例如蛋白质的泛肽化、蛋白质的可逆磷酸化等。

蛋白质的泛肽化：蛋白酶体对蛋白质的降解通过泛素介导,所以又称为泛素降解途径。泛素介导的过程被称为泛素化。蛋白酶体对蛋白质的降解作用分为两个过程:一是对被降解的蛋白质进行标记,由泛素完成;二是蛋白酶解作用,由蛋白酶体催化。蛋白酶体存在于所有真核细胞中，其活性受γ干扰素的调节。

泛素化是对特异的靶蛋白进行泛素修饰的过程。一些特殊的酶将细胞内的蛋

白分类,从中选出靶蛋白分子。泛素化修饰涉及泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的一系列反应:首先在ATP供能的情况下酶E1粘附在泛素分子尾部的Cys残基上激活泛素,接着,E1将激活的泛素分子转移到E2酶上,随后,E2酶和一些种类不同的E3酶共同识别靶蛋白,对其进行泛素化修饰。根据E3与靶蛋白的相对比例可以将靶蛋白单泛素化修饰和多聚泛素化修饰。E3酶的外形就像一个夹子,靶蛋白连接在中间的空隙内。酶的左侧结构域决定靶蛋白的特异性识别,右侧结构域定位E2酶以转移泛素分子。

蛋白质的可逆磷酸化：蛋白质可逆磷酸化修饰是调控各种各样生物学功能的通用机制。其后，人们陆续发现了许多受这种方式调控的生理生化过程，如基因的复制和转录，分子识别和信号转导，蛋白质的合成与降解，物质代谢与跨膜运输，细胞形态建成与肌肉收缩，细胞周期的运转，细胞增殖与分化等等。实际上，蛋白质的可逆磷酸化是许多信号转导途径实现其生物学功能的枢纽。

可逆磷酸化作用调节蛋白质活性的机制：通过可逆磷酸化向蛋白质大分子中引入或去掉一个或不多几个共价结合的磷酸基，可使其生物学活性发生戏剧性的转变，二者之间的关系可以归纳为以下几种：

A.单一部位磷酸化导致单一功能的变化，如肝细胞糖原磷酸化酶中Ser14被磷酸化之后即可从钝化状态变成活化构象，催化糖原的磷酸解。

B.多部位磷酸化导致单一功能的变化，肝细胞中的糖原合酶Ser7和Ser10分别被AMPK和PKA磷酸化而钝化。

C.多部位磷酸化分别导致不同功能的变化，如转录因子STAT1的单体为钝化状态，当被受体结合的JAK将其Tyr701磷酸化后，有了二聚化和核转位的能力，再经一种MAPK将其Ser727磷酸化，才会充分活化，刺激靶基因的转录。

D.单一部位磷酸化导致多个不同功能的变化，如肝细胞中的果糖6-磷酸激酶-2/果糖2,6-二磷酸酶，Ser32的磷酸化导致激酶活性的钝化和磷酶酶活性的活化。

3.试述蛋白质泛素化修饰的反应历程及其生物学意义。

真核细胞中，细胞溶胶和细胞核内多数蛋白由泛肽-26S蛋白酶体途径降解。泛肽是一种高度保守的小蛋白，主要定位于细胞溶胶和细胞核，在一系列酶的作

用下与靶蛋白共价连接。多泛肽化的靶蛋白可被26S蛋白酶体识别并迅速降解。 泛肽途径涉及到的酶有泛肽活化酶（E1）、泛肽载体蛋白（E2）、泛肽-蛋白连接酶（E3）和26S蛋白酶体。通常只有一种E1，催化泛肽的活化。而E2和E3却存在很多种，尤其是E3，主要负责泛肽同蛋白质结合的选择性和降解的专一性，不同的靶蛋白由不同的E3来识别。26S蛋白酶体由至少30多种不同的亚基组成，包括空桶状的20S蛋白酶体和结合在其两端的19S调节复合物，催化多泛肽化靶蛋白质降解。

泛肽途径的酶促过程概括如下：在E1催化下活化的泛肽以硫酯键连接在E1上，消耗一分子ATP；在E2作用下，活化的泛肽分子以硫酯键结合于E2上；之后，E3可直接或间接地与特定的靶蛋白结合，直接或间接地将泛肽从硫酯中间物转移到底物蛋白一个Lys残基的ε-氨基N上，形成多泛肽链。在E1、E2、E3的作用下，靶蛋白被多泛肽化，随即被26S蛋白酶体识别并讲解。泛肽再经去泛肽酶再生之后重复利用。

多泛肽链的形成通常还需要多泛肽链延伸因子（E4）的帮助。去泛肽化酶（DUB）可消除错误的泛肽化。泛肽结合蛋白（UBPs）则通过与泛肽化蛋白的相互作用防止单泛肽变成多泛肽链，或把信号从泛肽化蛋白传向下游。

生物学意义：主要负责细胞溶胶和细胞核内短寿命蛋白和反常蛋白的降解，如转录因子和限速酶等。这些如不及时降解，会干扰正常的生理活动。降解后，这些酶的数量由基因表达来调控，可以得到更精确的控制。

4.蛋白质降解途径以及生物学意义 1、 溶酶体途径

溶酶体富含在酸性条件下起作用的酶，能把经内吞被摄入细胞的外源蛋白或经受体介导胞饮进入的脂蛋白、铁蛋白、激素、受体等长寿命蛋白迅速降解成肽或者氨基酸。溶酶体系统在某些生理条件下在蛋白质水解总量所占份额取决于营养和内分泌状况。在氨基酸供给不足的条件下，自体吞噬泡的数量增加，细胞蛋白降解加速，以弥补氨基酸代谢库的亏缺。许多激素也调节着溶酶体系统蛋白降解速率。

2.蛋白质降解的泛肽途径

从合成多泛肽或者泛肽嵌合蛋白开始，由?-氨基泛肽C-端水解酶将他们加工，释放出泛肽单体。再由E1s 、E2s、 E3s按顺序通过依赖ATP的反应把泛肽单体连接到靶蛋白上。泛肽化的蛋白或者或被依赖ATP的26S蛋白酶体降解，同时伴随泛肽的释放，或者由?-氨基水解酶脱泛肽化。 蛋白质降解生物学意义

1维持细胞内氨基酸代谢库的动态平衡 2.参与细胞程序性死亡和贮藏蛋白的动员

3.按化学计量或脱辅基蛋白/辅因子比率累积寡聚蛋白的亚基 4.蛋白质前体分子的水解裂解加工

5.清除反常蛋白质以免其累积到对细胞有害的水平 6.控制细胞内关键蛋白的浓度，调节代谢或控制发育进程 7.参与细胞防御机制

8.蛋白质降解机制研究用于生物技术

5.生物膜的结构与功能

生物膜功能： （1）区隔化或房室化

内膜结构将细胞分隔成若干独立空间。在每一个膜包裹的空间聚集着特定种类的生物大分子，共同完成着某一项特定的生命活动。如细胞核主要进行DNA的复制和转录等；而线粒体主要进行呼吸作用，提供能量；溶酶体则负责将一些吸收的或损伤的大分子降解为可以利用的小分子等等。

（2）物质的跨膜运输

生物膜既要防止细胞与环境之间以及细胞内各房室之间的物质自由混合，又要维持各区间物质有控制地交流。

（3）能量转换

为了推动各种生命活动的进行和维持自身的结构，生物必须保证有足够的能量供应。另外，当膜维持着某些特异离子或溶质跨膜的浓度差是，能量就储存于它的跨膜电化学梯度中，这样的膜称为“能势膜”

（4）细胞识别

细胞通过其表面的特殊受体与胞外信号物质分子或配体选择性地相互作用，触发细胞内一系列生理生化变化，最终导致细胞的总体生物学效应相应改变，这样的过程称为细胞识别

生物膜的结构：

1．极性脂双分子层构成生物膜的基本构架，膜蛋白镶嵌在其中。 2．生物膜是由极性脂和蛋白分子按二维排列的流体，膜的结构组分在其中可以移动并聚集组装。

3．生物膜中的蛋白质的分布不对称，有的镶嵌在脂双层的表面，有的则部分或全部嵌入脂双层内部，有的则横跨整个膜。

两者关系： 膜的主要特征包括： 1.膜的不对称性

膜脂，膜蛋白和糖类不对称的分布在脂双层上，所有的生物膜都具有这种结构的不对称性，这也是生物膜功能的重要基础。例如：几乎所有的糖脂分布在膜的外侧，这对于细胞识别起到了很重要的作用。

2.膜的流动性

包括脂膜的流动性和脂蛋白的流动性。

例如：磷脂双分子层的相变温度与其组分固有的结构有关，除极性头外，疏水尾巴的长短，双键的数目、构型和位置均不同程度的影响其相变温度。进而影响物质的跨膜运输和能量转化。

6试述糖生物学与糖蛋白聚糖部分在细胞识别中作用

糖生物学：糖生物学主要研究复合糖中糖链的结构及其生物合成：糖链信号的破译、糖链信号转导；涉及分化和疾病发生的糖链识别以及糖工程和糖生物学的前沿与应用。

糖蛋白聚糖部分在细胞识别中作用：

（1） 在受体-配体相互识别中的作用：受体与配体的识别和结合，实质上

是受体上的结合部位与配体上的识别标记之间专一的结合。

（2） 在维持血浆糖原蛋白平衡中的作用：血浆中至少有60多种糖蛋白，

体的小泡可与质膜融合，使受体循环使用，或将受体送入溶酶体降解。 13.酶活性调节

主要包括别构调节、酶原的激活、可逆共价修饰、滞后酶和记忆酶。 ⑴别构调节：酶分子的非催化部位与某些化合物非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态，称为酶的别构调节，具有这种调节作用的酶称为别构酶。

包括两种模型：

齐变模型：又称对称模型。该模型假设，别构酶至少以两种构象存在，即松弛态S和紧固态T。一个酶分子中所有原体必须保持同一构象，全为T或全为R，为结合配体的R态与T态酶分子间保持动态平衡。

序变模型：此模型人为不存在R0与T0平衡，因此同一分子存在不同状态的原体。配体结合影响同一分子中其余空闲部位对配体的亲和力，如增强亲和力则表现正协同，反之则为负协同。

⑵酶原的激活：酶原在一定条件下转化为有活性的酶的过程称为酶原的激活。

⑶可逆共价修饰：酶蛋白分子中的某些基团可以在其他酶的催化下发生可逆共价修饰，从而导致酶活性的改变，称为可逆共价修饰调节。

⑷滞后酶和记忆酶：滞后酶，从T到R转变时间需要数分钟。记忆酶，以对底物亲和力较低的稳定构象存在，与底物结合后转变为亲和力较高的另一种构象，释放后仍呈现易结合底物的构象的酶。

14.cAMP（环核苷酸胞内信使）信号转导途径

①cAMP的产生与灭活：许多动物激素都是通过与G蛋白偶联的受体相结合，激活膜内侧与受体偶联的G蛋白，活化的Gα·GTP即可作用于ACase，改变细胞内cAMP的浓度，产生预定的生物学效应。如果配体与刺激性受体结合, 激活的Gsα·GTP可使ACase活性增大，胞内[cAMP]上升；如果配体作用于抑制性受体，活化的Giα·GTP则抑制ACase，胞内[cAMP]下降。磷酸二酯酶（PDE）使cAMP水解而灭活，在cAMP信号通路中有着重要的作用。

②cAMP信号传递：cAMP信号产生之后，通过激活依赖cAMP的蛋白激酶PKA，

对靶蛋白的Ser/Thr进行磷酸化修饰，调节其活性，产生生物学效应。PKA全酶由两个调节亚基（R）和两个催化亚基（C）组成，至少有3种催化亚基（Cα,Cβ,Cγ），有4种调节亚基（RⅠα，RⅠβ，RⅡα，RⅡβ）。RⅠ与RⅡ有组织分布专一性，对cAMP类似物的亲和力和自身磷酸化能力有所不同。无cAMP时，R2与两个C结合成全酶C2R2并抑制其催化活性。当细胞内cAMP浓度升高时，R2即与cAMP结合，导致构象改变，对C的亲和力下降4个数量级，C2R2随即解离，释放出有活性的催化亚基，使靶蛋白Ser/Thr磷酸化。

③cAMP信号途径调节的生理过程：cAMP信号途径的功能都是靠激活PKA来实现的。PKA的靶蛋白很多，包括糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢和类固醇合成等过程关键的酶类；膜运输系统；转录因子等.

15.跨膜运输。（主动运输）

（一）小分子物质的主动运输：细胞经常逆着浓度梯度选择性地吸收或排出这些物质，同时伴随着能量的消耗，称为主动运输。

主动运输的特点：①需要供给能量；②专一性；③运输速率可达到“饱和”状态；④方向性；⑤选择性抑制。

主动运输可再划分为初级主动运输、次级主动运输和基团移位。

（1）初级主动运输：初级主动运输系统直接通过ATP等高能化合物提供能量，推动离子和某些代谢物的主动运输。

①Na+-K+-ATPase（或称钠钾泵）：几乎所有的细胞都有Na+-K+-ATPase活力，可把细胞内的Na+泵出细胞外，同时又把细胞外的K+泵入细胞内。自然界存在三种类型的离子泵：P型离子泵、F型离子泵、V型离子泵。

②细菌结合蛋白传送系统：革兰氏阴性菌具有周质结合蛋白传递系统，主动运输一些糖、氨基酸、磷酸盐等。

（2）次级主动运输：次级主动运输系统不直接通过水解ATP提供能量来推动，而是依赖于以离子梯度形式贮存的能量。例如一些动物细胞质膜有Na+-K+-ATPase和透性酶组成这样的协同运输系统，细胞就能依靠细胞外高浓度的Na+离子顺着电化学梯度驱动糖和氨基酸逆着浓度梯度进入细胞。

（3）基团移位：物质跨膜运输通常并不需要进行化学修饰，但有些细菌摄

入糖时需进行磷酸化反应，以糖-磷酸形式进行细胞，称为基团移位。如细菌的磷酸烯醇式丙酮酸：糖-磷酸转位系统（PTS）由三种酶（E1、E11、E111）和热稳定蛋白（HPr）组成，其中E1和HPr均为可溶性蛋白，E11为跨膜蛋白，E111结合于膜内侧，通过一系列反应把糖摄入细胞内。

（二）大分子物质的主动运输：生活细胞需要主动地摄入或排出蛋白质、多核苷酸、多糖等大分子，即使在细胞内，不同的细胞器、房室之间也有大分子的跨膜转位。以蛋白质为例，蛋白质的跨膜运输有三种基本途径：

①孔门运输，即蛋白质在胞液与核之间的运输。核孔复合物具有选择控制功能，能主动运输特定的大分子和大分子复合物。

②跨膜转位，即蛋白质通过膜上的转位器或转位复合物从胞液进入线粒体、内质网、过氧化物酶体等细胞器。

③囊泡运输，即可溶性蛋白从内质网到高尔基体、溶酶体等房室，以及分泌到质膜或摄入细胞，特点就是要包装成特定的运输小泡。

16.信号转导途径之间的关系（cAMP与Ca通路间的互作）：

cAMP与Ca2+信号途径之间在不同层面上的交谈：

①Ca2+活化CaM之后，可激活依赖Ca2+-CaM的PDE，从而降低cAMP的浓度；另一方面，PKA可将与内质网Ca2+泵结合的受磷蛋白磷酸化，或使质膜Ca2+泵C-端磷酸化激活Ca2+泵，把Ca2+泵入钙库或胞外而降低胞浆中的Ca2+浓度。在这一点上两条信号通路之间实为负反馈相互抑制作用。

②Ca2+·CaM激活的肌球蛋白轻链激酶（MLCK）如先被PKA磷酸化便难以结合Ca2+·CaM，二者在此相互拮抗。

③PKA和CaMPK共同的底物糖原合酶被磷酸化后钝化，而糖原磷酸化酶激酶（PhK）同时被PKA激活，PhK的一个调节亚基实际就是CaM，必须与Ca结合才能被激活，因此cAMP和Ca2+信号促进糖原的降解同时抑制糖原合成，两条信号途径在这一点上相互协同。

④PKA和CaMPK都能活化转录因子CREB，促进相同的基因表达，也表现为协同作用。

⑤大多数ACase亚型都能被Ca2+·CaM激活，表现为Ca2+信号可促进cAMP信

2+

号；而PKA将IP3R磷酸化使这个Ca2+通道对IP3刺激的敏感性下降，抑制Ca2+信号的强度。

⑥Ca2+·CaM活化的蛋白磷酸酶2B（PP2B）可使PDE脱磷酸而活化，加速cAMP的降解；PP2B还催化PP1抑制蛋白（I-1）脱磷酸而失去抑制作用，从而使PP1活化，把被PKA磷酸化的靶蛋白脱磷酸，逆转cAMP信号途径的作用，表现为拮抗性相互作用。其实PKA的靶蛋白还有许多，受Ca2+调节的酶和生理过程更多，这两条信号途径之间的关系还要错综复杂得多。

17.胱天蛋白酶（caspase）：

由于这个家族成员均属于Cys蛋白酶，特异地识别四肽模体并切断Asp之后的肽键，活性中心为半胱氨酸，均以酶原（pro-caspase）形式合成与存在，介导细胞凋亡。分子量30~50kDa，基本结构包括：N-端结构域，一个大亚基（~20kDa）和一个小亚基（~10kDa）。N-端结构域由23~216个残基组成，序列高度可变，参与酶原激活的调节。pro-caspase活化时，首先要切下C-端的小亚基，再从大亚基片段前切除N-端结构域，活性酶就是两个大亚基和两个小亚基组成的异源四聚体。

18.caspase诱发细胞凋亡的机理：

（2）灭活细胞抗凋亡蛋白：活化的caspase-3可以把CAD（caspase-activated DNase 或DNA fragmentation factor）-ICAD (inhibitor of CAD)中的ICAD降解，释放出有活性的CAD，进入细胞核之后在核小体之间裂解染色体DNA，使之片段化。凋亡抑制因子Bcl-2家族的一些抗凋亡成员也被活化的caspase降解而丧失抗凋亡作用，有些片段甚至具有促凋亡作用。

（2）破坏细胞结构：活化的caspase-6可通过剪切直接拆毁细胞结构，如特异地切割核纤层蛋白（lamin），将lamin首尾聚合形成的支持核膜和使染色质组织化的刚性结构核板破坏，促使染色质固缩。

（3）破坏细胞损伤监测网络和修复机制：细胞中存在着精巧的监测网络，以便及时探测DNA的损伤，并在DNA修复期间推迟细胞周期的进程。监测基因组状态和调节细胞周期进程的两种重要的蛋白质p53和pRb在凋亡期间被

caspase-3和其它效应caspase裂解。

（4）激活启动细胞死亡的蛋白激酶：已知在细胞凋亡期间至少有13种蛋白激酶被caspase-3和其它效应caspase裂解，如MEKK1、PAK2、Mst1/Krs、PKCδ、PKCθ、PKCβ1和PRK2等。

19.蛋白质磷酸化特点、调节活性的机制及其意义： （1）蛋白质可逆磷酸化作用的特点

原核细胞通过蛋白质可逆磷酸化进行调控的生理生化过程相对较少。随着生物进化，越是高等生物这种调节方式的使用越普遍，表明蛋白质可逆磷酸化作用具有显著的优势和特殊的重要性。这种调控方式至少具有以下特点：

① 专一性强：胞外信号经胞内信使控制蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，通过对特定靶蛋白进行可逆的磷酸化修饰调节细胞生理过程，与别构调节相比显然较少受胞内代谢物的影响，能较专一地对胞外刺激作出准确的应答。

② 级联放大效应：信号转导过程包括一系列连锁反应，前面的反应对下一步的酶进行可逆磷酸化修饰，从而使微弱的原始信号逐级放大，同时级联系统各层次的可调控性增强了对生理生化过程的调控作用。

③ 节省而有效的调节：可逆的磷酸化使被修饰的蛋白质激活或被“冻结”，在不改变蛋白质总量的情况下，只需消耗很少的ATP，就能有效地调节活性蛋白质的含量。与重新合成和分解相比，这种方式使细胞得以快速、有效、节省地对外界刺激作出反应。

④ 功能上的多样性：蛋白质的磷酸化与脱磷酸化几乎涉及所有的生理过程，除调节酶活性这个主要功能外，有些蛋白质的磷酸化导致其亚细胞定位改变；此外从磷蛋白为胚胎发育提供营养到调控细胞的生长发育、分裂分化、基因表达甚至癌变，都有蛋白质可逆磷酸化的参与。可逆磷酸化的靶蛋白包括许多酶类、受体、膜上运输系统、结构蛋白、调节蛋白等其它功能蛋白。最近还发现某些功能蛋白被磷酸化后对其活性并无影响，称为“哑态”磷酸化。这类蛋白磷酸化后常常成为蛋白降解的靶子，因此推测磷酸化作用参与活性蛋白的灭活，成为某生理过程调节机制的一部分。

⑤ 持续的时效：信号引起的细胞效应中，有些是相当持久的，如细胞分裂、

分化等过程。虽然胞内信号分子的寿命很短促，蛋白激酶一旦被激活，即通过自身磷酸化等方式把活性维持较长的时间，被它们磷酸化的靶蛋白则可更长久地维持其效应，直至被蛋白磷酸酶脱去磷酸。

⑥ 时空上的精确性：虽然受可逆磷酸化调节的蛋白质很多，但每种蛋白质的磷酸化修饰具有自己的细胞周期特异性、发育阶段周期性、种属和组织分布的特异性，从而呈现出特有的时空分布模式。这种分布上的广泛性与时空上的特异性相结合，构成了对生命过程更精确和更有效的调控。 （2）可逆磷酸化作用调节蛋白质活性的分子机制据 目前研究的水平可从下述几方面予以说明：

? 磷酸化导致蛋白质整体构象发生较大变化：磷酸化位点虽然远离活性部位，导入一个负电基团带来的结构信息经远距离的构象传导使得活性部位的构象发生巨大改变。许多别构酶的磷酸化位点在远离催化部位的N-端或C-端。例如肝细胞糖原磷酸化酶亚基由842个氨基酸组成，N-端结构域（1～484位）含有磷酸化位点（Ser14）、AMP和ATP等效应剂结合部位和糖原停靠部位；C-端结构域（485～842）Lys680共价连接一个辅因子磷酸吡哆醛，活性中心Arg569在结构域界面处。非磷酸化的二聚体是其钝化状态（GPb），活化形式为磷酸化的二聚体（GPa），磷酸化的Ser14距活性中心约3.5nm。对GPa和GPb晶体结构进行的解析表明，磷酸化之后引发了巨大的构象变化：GPb的N-端形成两个α-螺旋夹一个帽状结构（α1-cap-α2），位于亚基界面；磷酸化之后Ser14- 与另一亚基帽状结构中的Arg43相互作用，将它拉向自己的α螺旋，产生一个对别构激活剂AMP高亲和力的结合部位。其次，在GPb中活性部位离分子表面约1.5nm，残基282～286形成的环阻塞了活性中心通道，把Arg569个隔在内部；磷酸化导致上述环移开，使活性中心暴露。

? 磷酸化导致功能部位区域构象发生变化：当磷酸化部位靠近功能部位时，引入的磷酸基团与功能区域某个或某些残基相互作用，导致功能部位构象的改变或调整。例如PKA催化亚基呈双叶瓣结构，活性中心在两个叶瓣之间的裂隙底部。在催化部位附近的Thr197是其自身磷酸化位点，Thr197- 与催化残基Asp166以及相邻的Asp165相互作用，还与上下叶瓣的某些残基（如His87、Lys189）也相互作用，使催化部位呈更为紧凑的结构。

? 磷酸基的位阻效应导致功能丧失：有些蛋白质被磷酸化后构象并未发生明显改变，但由于引入的磷酸基团的位阻效应而丧失其功能。以异柠檬酸脱氢酶为例，当它的Ser113磷酸化后活性中心的构象并未变化，但是Ser113- 占据了底物异柠檬酸一个羰基的位置，因而丧失活性。异柠檬酸脱氢酶对苹果酸的活性比对其生理底物低得多，被磷酸化后虽然丧失了对异柠檬酸的活性，对苹果酸的作用并无明显改变。

? 磷酸化为其它蛋白质提供了识别标志：含有SH2结构域的下游蛋白可以识别上游蛋白磷酸化的酪氨酸，在前一章中这样的例子很多。 （3）意义（自己找）

1.在信号转导中有调控作用。 2.形成信号转导原件。

3.调节信号转导蛋白与质膜结合。

4.在基因转录中有调节作用：主要包括：组蛋白的磷酸化参与了基因表达调控；调节转录因子的核转位；调节转录因子的结合活性；直接调节转录因子的活性；

5.调节转录活化因子和抑制因子的活性；对RNA聚合酶B的调节。

20.蛋白质翻译后修饰类型：参入多肽链的氨基酸只有20种，而天然蛋白质中的氨基酸种类远比20种多，这些氨基酸几乎都是在翻译后经共价修饰产生的。修饰氨基酸虽然只占极小比例，却是这些蛋白质发挥功能必不可少的。 （1）乙酰化：据估计人体内50%左右的蛋白质末端氨基被乙酰化，以延长其在细胞内的半寿期。其中组蛋白的乙酰化状态在转录调控、染色质复制与组装中起重要作用，甚至还与细胞的分化和癌变有关。核心组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）2的N-端富含Lys残基，由组蛋白乙酰基转移酶（HAT）催化其乙酰化，使正电荷减少而产生构象改变，外侧结合的DNA松解，才能与调控蛋白结合。TATA box结合蛋白（TBP）的某些亚基也有HAT活性，可催化H3和H4的乙酰化。CREB介导基因转录中，CREB先与CRE结合，然后通过CREB结合蛋白（CBP）与其它蛋白质因子组装转录起始复合物，这种CBP就有HAT活性。组蛋白脱乙酰基酶催化去除乙酰基，与HAT共同调节组蛋白的乙酰化状态。

P （2）甲基化：肌动蛋白、钙调素、细胞色素c等少数几个蛋白中发现组氨酸的N-3和赖氨酸ε-氨基可被甲基化。

（3）酰胺化：有些蛋白质羧基端的甘氨酸被酰胺化，以免被羧肽酶降解。反应分为两步；先是甘氨酸羟基化，然后脱去1分子乙醛酸并产生新的酰胺化羧基端。有些蛋白质N-端谷氨酸残基的氨基可与其γ-羧基脱水形成焦谷氨酸，以消除N-端氨基。

（4）γ-羧基化：在凝血酶原以及凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ中均发现谷氨酸残基γ-羧基化。反应由依赖维生素K的羧化酶催化，形成γ-碳上有两个羧基，能与Ca2+螯合，在凝血中起重要作用。

（5）脯氨酰和赖氨酰的羟基化：胶原是脊椎动物体内最丰富的蛋白质。胶原新生肽链在内质网腔内首先在脯氨酰-4-羟化酶（识别-Gly-x-Pro-）和赖氨酰羟化酶（识别-Gly-x-Lys-）催化下，生成4-羟脯氨酰和δ-羟赖氨酰，再由脯氨酰-3-羟化酶（识别-Gly-Pro-Hyp-）把中间的脯氨酰3-羟基化，然后Hyl再糖基化，才能形成三股螺旋前胶原。分泌到胞外后，切去N-端和C-端肽段，变为成熟的原胶原。原胶原自发聚合形成胶原微纤维。羟赖氨酰氧化酶催化Hyl形成醛赖氨酰，两个醛赖氨酰缩合成醇醛，进一步与His和Hyl残基反应形成链间共价交联，成为稳定和强度高的胶原蛋白。

（6）ADP-核糖基化：蛋白质的ADP-核糖基化普遍存在于各类生物。哺乳动物核外蛋白质以单ADP-核糖基化为主，ADP-核糖基转移酶从NAD+中把ADP-核糖基转移到Arg、Asn或His的修饰产物白喉酰胺的侧链N原子上。核内蛋白大多发生多聚ADP-核糖基化，ADP-核糖基聚合酶（PARP）先将NAD+中的ADP-核糖基转移到Glu侧链羧基上，再不断添加ADP-核糖基，形成含有数百个ADP-核糖且有分枝的多聚ADP-核糖。PARP自己就以这种方式修饰，并参与DNA断裂的修复。白喉毒素、百日咳毒素和霍乱毒素等具有ADP-核糖基转移酶活性，分别把ADP-核糖基转移到白喉酰胺、Cys和Arg残基上。

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