細胞生物學(xué)思考題(第5、6章及答案)

1、第五章第五章1.比較載體蛋白和通道蛋白的特點。比較載體蛋白和通道蛋白的特點。答：載體蛋白和通道蛋白都是膜轉(zhuǎn)運蛋白，兩者以不同的方式辨別溶質(zhì)（即決定運輸某種溶質(zhì)而不運輸另外的溶質(zhì)），通道蛋白根據(jù)溶質(zhì)大小和電荷進行辨別，主要轉(zhuǎn)運離子，載體蛋白只容許與載體蛋白上結(jié)合部位相合適的溶質(zhì)分子通過。與載體蛋白相比，通道蛋白具有極高的轉(zhuǎn)運速率（比已知任何一種載體蛋白最快轉(zhuǎn)運速率要高1000倍以上），通道蛋白轉(zhuǎn)運沒有飽和值而載體蛋白轉(zhuǎn)運過程有類似于酶和底

2、物作用的飽和動力學(xué)特征，通道蛋白是門控開放而載體蛋白介導(dǎo)溶質(zhì)轉(zhuǎn)運時發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變是隨機發(fā)生的。2.比較主動運輸與被動運輸?shù)奶攸c及其生物學(xué)意義。比較主動運輸與被動運輸?shù)奶攸c及其生物學(xué)意義。答：主動運輸和被動運輸?shù)奶攸c：（1）濃度梯度：主動運輸是物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運的方式；而被動運輸是物質(zhì)順濃度梯度或電化學(xué)梯度由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。（2）是否需能：主動運輸需要代謝能（由ATP水解直接提供能量）或

3、與釋放能量的過程相偶聯(lián)（協(xié)同運輸）；而被動運輸不需要提供能量。（3）膜轉(zhuǎn)運蛋白：主動運輸需要載體蛋白介導(dǎo)；被動運輸有些需要載體介導(dǎo)（協(xié)助擴散、水孔蛋白），有的不需要（簡單擴散）。被動運輸意義：保證細胞或細胞器從周圍環(huán)境中或表面攝取必要的營養(yǎng)物質(zhì)及將分泌物、代謝物以及一些離子排到細胞外。主動運輸意義：（1）保證細胞或細胞器從周圍環(huán)境中或表面攝取必要的營養(yǎng)物質(zhì)，即使這些營養(yǎng)物質(zhì)在周圍環(huán)境中或表面的濃度低；（2）能夠?qū)⒓毎麅?nèi)的各種物質(zhì)，如分泌

4、物、代謝物以及一些離子排到細胞外，即使這些營養(yǎng)物質(zhì)在細胞外的濃度比細胞內(nèi)的濃度高得多；（3）能夠維持一些無機離子在細胞內(nèi)恒定和最適的濃度，特別是K、Ca2和H的濃度。3.簡述簡述NaK泵的工作原理及其生物學(xué)意義。泵的工作原理及其生物學(xué)意義。答：NaK泵具有ATP酶活性，由大小兩個亞基組成，小亞基（β亞基）是個糖蛋白，大亞基（α亞基）是跨膜蛋白，在其胞質(zhì)面有一個ATP結(jié)合位點和三個高親和Na結(jié)合位點，在膜的外表面有二個K高結(jié)合位點和一個烏

5、本苷的結(jié)合位點。離子泵的工作原理是通過ATP驅(qū)動的泵的構(gòu)象變化來完成離子轉(zhuǎn)運。首先由Na結(jié)合到α亞基的Na結(jié)合位點，這一結(jié)合刺激了ATP水解，α亞基磷酸化，導(dǎo)致蛋白構(gòu)象改變，并暴露Na結(jié)合位點面向胞外，使Na釋放至胞外；與此同時，也將K結(jié)合位點朝向細胞表面，結(jié)合胞外K后刺激α亞基去磷酸化，并導(dǎo)致蛋白構(gòu)象再次變化，將K結(jié)合位點朝向胞質(zhì)面，隨即釋放K至胞質(zhì)溶膠內(nèi)。最后蛋白構(gòu)象又恢復(fù)原狀。生物學(xué)意義：a.形成跨膜電勢。由于K由內(nèi)向外泄露建立跨

6、膜電勢，對電壓門通道，神經(jīng)沖動起傳遞作用。b.維持滲透壓。細胞內(nèi)生物大分子物質(zhì)水解，產(chǎn)生電離，帶負電荷，從而吸引胞外Na進入；細胞內(nèi)Na升高后，使水分進入細胞，由此引起細胞的膨脹，然后再通過NaK泵，3.試述線粒體的氧化磷酸化耦聯(lián)機制的化學(xué)滲透假說的主要論點是什么？有哪些證據(jù)？試述線粒體的氧化磷酸化耦聯(lián)機制的化學(xué)滲透假說的主要論點是什么？有哪些證據(jù)？答：化學(xué)滲透假說認為，線粒體內(nèi)膜中的呼吸鏈起著質(zhì)子泵的作用，電子沿呼吸鏈傳遞時，釋放的能

7、量轉(zhuǎn)換為跨膜的H濃度的勢能。ATP酶利用這種能量催化ADP與Pi合成ATP，使釋放的能量以高能磷酸鍵的形式儲存于ATP中。實驗證據(jù)：（1）組裝有ATP合成酶的類囊體膜浸入有pH梯度的溶液中，加入ADP，能合成ATP。（2）細菌視紫紅質(zhì)和線粒體的ATP合成酶共同組裝在脂質(zhì)體內(nèi)，經(jīng)光照由光能產(chǎn)生質(zhì)子梯度，加入ADP，能合成ATP。表明：（1）質(zhì)子動力勢乃ATP合成的動力；（2）膜應(yīng)具有完整性；（3）電子傳遞與ATP合成是兩件相關(guān)而又不同的事

8、件。4.由核基因編碼、在細胞質(zhì)核糖體上合成的蛋白質(zhì)是如何運送至線粒體的功能部位上的？由核基因編碼、在細胞質(zhì)核糖體上合成的蛋白質(zhì)是如何運送至線粒體的功能部位上的？答：進入線粒體膜的蛋白質(zhì)在運輸之前大多數(shù)以前體蛋白形式存在，即在蛋白質(zhì)多肽鏈N端引伸出一段含20～80個氨基酸殘基的肽鏈，稱為導(dǎo)肽。不同導(dǎo)肽所含信息量不同可使不同的線粒體蛋白質(zhì)運送至線粒體的不同部位，有的運至基質(zhì)，有的運至內(nèi)膜或膜間腔。含導(dǎo)肽的前體蛋白在跨膜運輸時，首先被線粒體表

9、面受體識別，同時還需要位于外膜上的GIP（generalionprotein）蛋白的參與，GIP蛋白能在線粒體內(nèi)外膜之間形成接觸點，從而促進線粒體前體蛋白從內(nèi)外膜的接觸點通過內(nèi)膜。前體蛋白在跨膜運輸之前解折疊為松散的結(jié)構(gòu)，以利于跨膜運輸。通過內(nèi)膜之后，其導(dǎo)肽即被線粒體基質(zhì)中的酶水解除去，蛋白質(zhì)重新卷曲折疊，形成成熟的蛋白質(zhì)，它不能再通過膜?？缒まD(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)在解折疊和重折疊的過程中都需要某些被稱為“分子伴侶”的分子參與。5.為何說線粒體是

10、半自主性細胞器？為何說線粒體是半自主性細胞器？（1）線粒體有自身的DNA，具有遺傳上的自主性。線粒體內(nèi)存在著自身的DNA（mtDNA）和完整的遺傳信息傳遞與表達系統(tǒng)。能合成自身的mRNA、tRNA、rRNA，并生成自身的蛋白質(zhì)，具有一定的遺傳性。線粒體DNA環(huán)狀、裸露。核糖體55S，遺傳密碼與核的遺傳密碼也有差異。（2）線粒體的自主性是有限的，功能的實現(xiàn)有賴于兩套遺傳系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用。線粒體的DNA只含有3種蛋白質(zhì)的遺傳信息，占全部蛋白質(zhì)

11、的10%，其余90%的蛋白質(zhì)由核DNA編碼；線粒體的DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯所需的酶由核DNA編碼；線粒體的生物發(fā)生是核DNA和mtDNA分別受控的過程。線粒體基礎(chǔ)支架的形成、DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、線粒體的生長、增殖等高度依賴核基因編碼的蛋白質(zhì)。而內(nèi)膜上的氧化磷酸化的位點的分化受核DNA和mtDNA共同控制。6.簡述線粒體起源的兩種學(xué)說。簡述線粒體起源的兩種學(xué)說。答：線粒體的起源主要有兩種截然相反的觀點，即內(nèi)共生起源學(xué)說和非共生起源學(xué)說。內(nèi)共生起

12、源學(xué)說認為線粒體來源于細菌，即細菌被真核生物吞噬后，在長期的內(nèi)共生過程中，通過演變，形成了線粒體。該學(xué)說認為：線粒體祖先原始線粒體（一種可進行三羧酸循環(huán)和電子傳遞的革蘭氏陰性菌）被原始真核生物吞噬后與宿主細胞間形成互利的共生關(guān)系，在長期的進化過程中，演化為線粒體。非共生起源學(xué)說又稱細胞內(nèi)分化學(xué)說。認為線粒體的發(fā)生是質(zhì)膜內(nèi)陷的結(jié)果，其中一種模型認為，在進化的最初階段，原核細胞基因組進行復(fù)制，并不伴有細胞分裂，而是在基因組附近的質(zhì)膜內(nèi)陷形成