细胞生物学习题cankao答案

1、试比较原核细胞和真核细胞的差异。

原核：
（1）细胞体积小，无细胞内膜及核膜，细胞膜功能较为复杂，细胞无线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体等众多细胞器，仅有沉降系数为70S 的核糖体；细胞壁的主要成分为壁酸，以无丝分裂方式为主要分裂方式。

（2）无核膜，拟核为一条环状、裸露双链DNA组成，没有或很少有蛋白质与之结合，基因容量小，无内含子、重复序列，DNA的转录与翻译同时同地进行，基因表达调控方式简单，以操纵子调控方式为主。

真核：
（1）细胞体积大，有细胞内膜，故有无线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体等众多细胞器，核糖体沉
降系数为80S，大小亚基组成均与原核不同；动物细胞无细胞壁，植物细胞壁主要成分为纤维素、半纤维素等，体细胞分裂方式为有丝分裂，生殖细胞分裂方式为减数分裂。

（2）有核膜，含多条线状DNA 链，DNA与众多蛋白质结合在一起组装成核小体或染色体等结构，基因容量大，有内含子、重复序列，DNA的转录先在细胞核内进行，翻译后在细胞质中进行，基因表达调控方式复杂多样。

2、简述生物膜的三明治模型、单位膜模型、流动镶嵌模型和脂筏模型
三明治模型：该模型认为膜的骨架是脂肪形成的脂双层结构,脂双层的内外两侧都是由一层蛋白质包被,即蛋白质-脂-蛋白质的三层结构,内外两层的蛋白质层都非常薄。

并且蛋白层是以非折叠、完全伸展的肽链形式包在脂双层的内外两侧。

这一模型是第一次用分子术语描述的结构, 并将膜结构同所观察到的生物学理化性质联系起来, 对后来的研究有很大的启发。

单位膜模型：1959年J.D.Robertson所提出。

主要是根据电子显微镜的观察，发现
细胞膜都是类似铁轨结构, 由两条暗线被一条明亮的带隔开,显示暗---明---暗的三层，总厚度为7.5 nm，中间层为3.5 nm，内外两层各为2 nm。

并推测:暗层是蛋白质, 透明层是脂,并建议将这种结构称为单位膜。

单位膜模型强调蛋白质为单层伸展的β折叠片状, 而不是球形蛋白。

另外认为膜的外侧表面的膜蛋白是糖蛋白,而且膜蛋白在两侧的分布是不对称的。

这一模型能够解释细胞质膜的一些基本特性，例如质膜有很高的电阻，对脂溶性强的非极性分子有较高的通透性。

单位膜的不足∶首先该模型把膜看成是静止的,无法说明膜如何适应细胞生命活动
的变化；其二，不同的膜其厚度不都是7.5 nm,一般在5～10 nm之间；其三，如果
蛋白质是伸展的, 则不能解释酶的活性同构型的关系。

还有，该模型也不能解释为什么有的膜蛋白很容易被分离，有些则很难。

流动镶嵌模型：认为细胞膜骨架由脂肪酸分子亲水头部朝向两侧，疏水尾部相对交埋在内侧，膜蛋白分子则以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合, 有的附在内外表面, 有的全部或部分嵌入膜中, 有的贯穿膜的全层, 这些大多是功能蛋白。

这一模型强调了膜的流动性和不对称性,较好地体现细胞的功能特点,被广泛接受,也得到许多实验的支持。

脂筏模型：该模型认为在生物膜上有很多胆固醇富集而形成有序脂相,如同脂筏一样载着各种蛋白.细胞膜都是由这样大大小小的筏拼接而成。

其中，脂筏大小约70nm 左右，是一种动态结构，位于质膜的外小页。

由于鞘磷脂具有较长的饱和脂肪酸链，分子间的作用力较强，所以这些区域结构致密，介于无序液体与液晶之间，称为有序液体。

脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。

3、简述Na+--K+泵的工作原理和结果。

原理：Na+/K+泵是动物细胞中由ATP驱动的将Na+ 输出到细胞外同时将K+输入细胞内的运输泵，具有ATP酶活性，泵由两个α亚基和两个β亚基组成。

其中，α亚基是跨膜蛋白，在膜的内侧有ATP结位点，此外泵还有Na+、K+结合位点。

在静息状态，Na+/K+泵的构型使得Na+ 结合位点暴露在膜内侧。

当细胞内Na+浓度升高时，3个Na+ 与该位点结合；由于Na+的结合，激活了泵的ATP酶活性，使ATP分解，α亚基被磷酸化; 引起酶发生构型变化，于是与Na+ 结合的部位转向膜外侧，并向胞外释放3个Na+ ；此时，膜外2个K+同α亚基结合; K+ 与磷酸化的Na+/K+ ATPase结合后，促使泵去磷酸化;去磷酸化后的酶恢复原构型，于是将结合的2
个K+ 释放到细胞内，3个Na+ 重新与α亚基结合，开始下一轮的转运。

结果：每水解一个ATP，运出3个Na+ ，输入2个K+ 。

维持细胞内高K+ 低Na+的生理环境。

4、简述人体正常细胞细胞如何摄取和吸收胆固醇分子。

为什么人的LDL受体基因发
生缺陷，会导致动脉粥样硬化，严重时造成脑溢血？
过程：胆固醇在肝细胞内质网上合成后，与蛋白质、糖等大分子组成低密度脂蛋白（LDL）随血流运输。

当其他细胞需要摄取胆固醇时，细胞核LDL受体基因表达，合成后运输至细胞膜，LDL与膜上LDL受体特异性结合并聚集在一起后，在胞内由三叉腿腿型复合物组装成的Clathrin和接合素蛋白adaptin的作用下形成有被小窝，最后在Dinamin蛋白的最用下脱离质膜形成有被小泡，很快有被小泡脱被形成无被小泡，并与酸性环境的胞内体融合，LDL与LDL受体分离，其中LDL 受体泡返回质膜循环转运新的LDL；LDL泡则最终与溶酶体泡融合，在溶酶体酶的作用下，LDL被分解为胆固醇、氨基酸等小分子，被细胞所利用。

原因：该基因发生缺陷，使得细胞无法合成LDL受体吸收胆固醇，从而造成LDL在血管中的堆积，LDL在管径狭小的心脑血管处长期堆积会造成该处血管脆化、硬化，即动脉粥样硬化，在病人生气、激动、高兴等时，血管中血流量的猛然增大，可能冲破脆化硬化的血管，造成溢血。

5、指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。

需要因子：信号肽、SRP、SRP受体（即DP:停泊蛋白）、信号肽酶，分子伴侣等。

过程：分泌蛋白基因在核内转录后在细胞质中游离核糖体上翻译的早期，蛋白质的N端会出现一小段信号肽序列，此时细胞质中游离的SRP受体与信号肽结合，一方面占据蛋白质合成时tRNA的A位点，使蛋白质合成暂时终止，另一方面，SRP通过与内质网膜上的SRP受体结合，将暂停翻译的多肽链复合物牵引至内质网表面，然后SRP 离开内质网，重新结合新的信号肽开始新的循环。

SRP的离开会使蛋白质的合成重新恢复，并在信号肽的引导下，使合成中的多肽链一边合成一边进入内质网腔中，与此同时，信号肽被信号肽酶切除，内质网中的分子伴侣结合在正在合成中的多肽链上，防止其错误折叠，直至多肽链完成合成后进入内质网腔中，折叠成正确构象，并进行初步的N连接糖基化加工。

6、什么是氧化磷酸化？简述氧化磷酸化偶联合成ATP的过程和机理。

概念：在有氧代谢的三羧酸循环等反应中，脱下的氢首先与NAD或FAD结合成NADH 和FADH2，经呼吸链中其他成分的传递。

NAD+和FAD从氧化底物中取得的电子与
O2分子结合，提供的能量用以驱动ADP十Pi转变成为ATP的反应，这就是氧化磷酸化作用把NADH的氧化能转换成ATP高能磷酸键的能。

过程与机理：
氧化：线粒体内膜上的电子呼吸链子在传递电子时，呼吸连复合物发生氧化还原反应，所产生的能量将线粒体基质中的H+转移到膜间腔中，电子经过传递最终传递给O2生成水。

电子的传递顺序如下：
磷酸化：线粒体内膜对H+是高度不通透的，膜间腔中高浓度H+只能通过F0-F1复合物回流至线粒体基质中，H+回流时冲动γ亚基转动，从而导致β亚基转动，而三个β亚基同时处于T型（ATP与之紧密结合）、O型（空载）、L型（ADP和Pi）三种不同构象，β亚基转动时会发生T--O--L的交替变化，使得不断有从T型构象变为O型构象时ATP的释放,以及由O型变为L型构象时线粒体基质中的ADP和Pi结合到L构象上，最终使线粒体基质中的ADP不断磷酸化生成ATP。

偶联：氧化和磷酸化的过程是偶联的，因为没有氧化过程的电子传递就没有氧化还原电位产生的能量转移H+到膜间腔形成H+浓度梯度，就不会有H+回流产生ATP的过程。

7、为什么说线粒体、叶绿体是半自主性细胞器？
自主性：线粒体、叶绿体都有自己的DNA，该DNA为一条环状裸露的没有蛋白质与之结合的DNA，并且也有转录、翻译该DNA所需的不同于细胞核转录翻译的一整套装置，有一定的自主性。

半自主性：线粒体、叶绿体的DNA转录翻译过程中需要的很多酶是由核DNA翻译后运输至mt、chl中，因此没有核基因的帮助，mt、chl基因的自主性就无法发挥。

此外，组成线粒体、叶绿体的蛋白质90%都是由核DNA合成后运输到它们中进行组装的，它们自己的DNA合成的蛋白质数量非常有限，因此，没有核基因的帮助，mt、chl不能形成。

因此，线粒体、叶绿体是半自主性的细胞器。

8、细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?
部位：游离核糖体和内置网上的核糖体。

去向：游离核糖体：细胞质基质蛋白质；线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等翻译后运输的细胞器蛋白质。

ER结合的核糖体：共转译运输的分泌蛋白；ER、高尔基体、溶酶体等腔池蛋
白；ER、高尔基体等细胞器的膜蛋白。