細胞生物學思考題(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運蛋白，兩者以不同的方式辨別溶質（即決定運輸某種溶質而不運輸另外的溶質），通道蛋白根據溶質大小和電荷進行辨別，主要轉運離子，載體蛋白只容許與載體蛋白上結合部位相合適的溶質分子通過。與載體蛋白相比，通道蛋白具有極高的轉運速率（比已知任何一種載體蛋白最快轉運速率要高1000倍以上），通道蛋白轉運沒有飽和值而載體蛋白轉運過程有類似于酶和底

2、物作用的飽和動力學特征，通道蛋白是門控開放而載體蛋白介導溶質轉運時發(fā)生構象轉變是隨機發(fā)生的。2.比較主動運輸與被動運輸的特點及其生物學意義。比較主動運輸與被動運輸的特點及其生物學意義。答：主動運輸和被動運輸的特點：（1）濃度梯度：主動運輸是物質逆濃度梯度或電化學梯度由低濃度一側向高濃度一側跨膜轉運的方式；而被動運輸是物質順濃度梯度或電化學梯度由高濃度向低濃度方向的跨膜轉運。（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）膜轉運蛋白：主動運輸需要載體蛋白介導；被動運輸有些需要載體介導（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，即使這些營養(yǎng)物質在周圍環(huán)境中或表面的濃度低；（2）能夠將細胞內的各種物質，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)物質在細胞外的濃度比細胞內的濃度高得多；（3）能夠維持一些無機離子在細胞內恒定和最適的濃度，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意義。泵的工作原理及其生物學意義。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，在其胞質面有一個ATP結合位點和三個高親和Na結合位點，在膜的外表面有二個K高結合位點和一個烏

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

6、膜電勢，對電壓門通道，神經沖動起傳遞作用。b.維持滲透壓。細胞內生物大分子物質水解，產生電離，帶負電荷，從而吸引胞外Na進入；細胞內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)機制的化學滲透假說的主要論點是什么？有哪些證據？試述線粒體的氧化磷酸化耦聯(lián)機制的化學滲透假說的主要論點是什么？有哪些證據？答：化學滲透假說認為，線粒體內膜中的呼吸鏈起著質子泵的作用，電子沿呼吸鏈傳遞時，釋放的能

7、量轉換為跨膜的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：（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）細菌視紫紅質和線粒體的ATP合成酶共同組裝在脂質體內，經光照由光能產生質子梯度，加入ADP，能合成ATP。表明：（1）質子動力勢乃ATP合成的動力；（2）膜應具有完整性；（3）電子傳遞與ATP合成是兩件相關而又不同的事

8、件。4.由核基因編碼、在細胞質核糖體上合成的蛋白質是如何運送至線粒體的功能部位上的？由核基因編碼、在細胞質核糖體上合成的蛋白質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在運輸之前大多數以前體蛋白形式存在，即在蛋白質多肽鏈N端引伸出一段含20～80個氨基酸殘基的肽鏈，稱為導肽。不同導肽所含信息量不同可使不同的線粒體蛋白質運送至線粒體的不同部位，有的運至基質，有的運至內膜或膜間腔。含導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蛋白能在線粒體內外膜之間形成接觸點，從而促進線粒體前體蛋白從內外膜的接觸點通過內膜。前體蛋白在跨膜運輸之前解折疊為松散的結構，以利于跨膜運輸。通過內膜之后，其導肽即被線粒體基質中的酶水解除去，蛋白質重新卷曲折疊，形成成熟的蛋白質，它不能再通過膜?？缒まD運的蛋白質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，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，功能的實現有賴于兩套遺傳系統(tǒng)的協(xié)調作用。線粒體的DNA只含有3種蛋白質的遺傳信息，占全部蛋白質

11、的10%，其余90%的蛋白質由核DNA編碼；線粒體的DNA轉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。線粒體基礎支架的形成、DNA的復制、轉錄、線粒體的生長、增殖等高度依賴核基因編碼的蛋白質。而內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說。簡述線粒體起源的兩種學說。答：線粒體的起源主要有兩種截然相反的觀點，即內共生起源學說和非共生起源學說。內共生起

12、源學說認為線粒體來源于細菌，即細菌被真核生物吞噬后，在長期的內共生過程中，通過演變，形成了線粒體。該學說認為：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系，在長期的進化過程中，演化為線粒體。非共生起源學說又稱細胞內分化學說。認為線粒體的發(fā)生是質膜內陷的結果，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制，并不伴有細胞分裂，而是在基因組附近的質膜內陷形成