细胞生物学问答题

第五章物质跨膜运输●1、试论述Na+-K+泵的结构及作用机理。

答案要点：1、结构：由两个亚单位构成：一个大的多次跨膜的催化亚单位（α亚基）和一个小的单次跨膜具组织特异性的糖蛋白（β亚基）。

前者对Na+和ATP的结合位点在细胞质面，对K+的结合位点在膜的外表面。

2、机制：在细胞侧，α亚基与Na+相结合促进ATP水解，α亚基上的一个天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基的构象发生变化，将Na+泵出细胞外，同时将细胞外的K+与α亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。

Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替发生。

每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+和泵进2个K+。

1、细胞质基质中Ca2+浓度低的原因是什么？答案要点：细胞质基质中Ca2+浓度通常不到10-7mol/L，原因主要有以下几点：①在正常情况下，细胞膜对Ca2+是高度不通透的；②在质膜和质网膜上有Ca2+泵，能将Ca2+从基质中泵出细胞外或泵进质网腔中；③某些细胞的质膜有Na+—Ca2+交换泵，能将Na+输入到细胞，而将Ca2+从基质中泵出；④某些细胞的线粒体膜也能将钙离子从基质中转运到线粒体基质。

3、比较主动运输与被动运输的异同。

答案要点：①运输方向不同：主动运输逆浓度梯度或电化学梯度，被动运输：顺浓度梯度或电化学梯度；②是否需要载体的参与：主动运输需要载体参与，被动运输方式中，简单扩散不需要载体参与，而协助扩散需要载体的参与；③是否需要细胞直接提供能量：主动运输需要消耗能量，而被动运输不需要消耗能量；④被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力。

第六章32.为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？线粒体和叶绿体中有DNA和RNA、核糖体、氨基酸活化酶等。

这两种细胞器均有自我繁殖所必需的基本组分，具有独立进行转录和转译的功能。

线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体上合成的。

细胞核与发育成熟的线粒体和叶绿体之间存在着密切的、精确的、严格调控的生物学机制。

在二者协同作用的关系中，细胞核的功能更重要，一方面它提供了绝大部分遗传信息；另一方面它具有关键的控制功能。

也就是说，线粒体和叶绿体的自主程度是有限的，而对核遗传系统有很大的依赖性。

因此，线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统的控制，所以称为半自主性细胞器。

1.共生起源学说共生起源学说：认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核cell共生的细菌和蓝藻。

线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后，在长期共生过程中，通过演变，形成了线粒体。

叶绿体来源于蓝藻，被原始真核cell摄入胞，在共生关系中，形成了叶绿体。

主要论据：①线粒体和叶绿体的基因组在大小、形态和结构方面与细菌的相似。

②线粒体核叶绿体有自己完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质。

③线粒体和叶绿体的两层被膜有不同的进化来源，外膜与膜的结构和成分差异很大。

④线粒体和叶绿体能以分裂的方式进行繁殖，这与细菌的繁殖方式类似。

⑤线粒体和叶绿体能在异源细胞长期生存。

⑥线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌。

⑦发现介于包共生蓝藻与叶绿体之间的结构---蓝小体，其特征在很多方面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。

不足之处：a.从进化角度：如此解释在代谢上明显占优势的共生体反而将大量的遗传信息，转移到宿主cell中，不能解释细胞核是如何进化来的，即原核cell如何演化为真核cell。

b.线粒体和叶绿体的基因组中存在含子，而真细菌原核生物基因组中不含有含子，不能解释其含子从何而来。

第七章蛋白质分选溶酶体酶蛋白的M6P标记研究发现，溶酶体的酶上都有一个特殊的标记∶6-磷酸甘露糖（mannose 6-phosphate， M6P）。

这一标记是溶酶体酶合成后在粗面质网和高尔基体通过糖基化和磷酸化添加上去的。

糖基化溶酶体酶蛋白在膜旁核糖体上合成，进入质网后进行N-连接糖基化，经加工后形成带有8个甘露糖残基和2个N-乙酰葡萄糖胺残基的糖蛋白转运到高尔基体。

信号斑（signal patch）信号斑是溶酶体酶蛋白多肽形成的一个特殊的三维结构，它是由三段信号序列构成的，可被磷酸转移酶特异性识别12、六磷酸甘露醇--M6P分选机制。

答：溶酶体酶在rER（粗面质网）上合成，经N-连接糖基化修饰，转至高尔基体，在高尔基体顺面膜囊中寡糖链上的甘露糖残基被磷酸化形成M6P。

在高尔基体的反面膜囊和TGN膜上存在M6P的受体，溶酶体酶被分选，出芽方式进入溶酶体M6P分选途径的特点：①M6P作为分选信号；②包埋在高尔基体中的受体能够被网格蛋白包装成分泌小泡；③出芽形成的溶酶体酶的运输小泡只同酸性的次级体融合；④通过次级体的分选作用使受体再循环。

2.简述胞饮作用和吞噬作用的主要区别。

①细胞类型不同：胞饮作用见于几乎所用真核细胞；吞噬作用对于原生动物是一种获取营养的方式，对于多细胞动物这种方式仅见于特殊的细胞（如巨噬细胞、嗜中性和树突细胞）。

②摄入物：胞饮作用摄入溶液，吞噬作用摄入大的颗粒性物质。

③胞吞泡的大小不同，胞饮泡直径一般小于150 nm，而吞噬泡直径往往大于250 nm。

④摄入的过程：胞饮作用是一个连续发生的组成型过程,无需信号刺激；吞噬作用是一个信号触发过程。

⑤胞吞泡形成机制：胞饮作用需要网格蛋白形成包被、接合素蛋白连接；吞噬作用需要微丝及其结合蛋白的参与,如果用降解微丝的药物（细胞松弛素B）处理细胞，则可阻断吞噬泡的形成，但胞饮作用仍继续进行。

3.信号肽假说的主要容。

分泌蛋白在N端含有一信号序列，称信号肽，由它指导在细胞质基质开始合成的多肽和核糖体转移到ER膜；多肽边合成边通过ER膜上的水通道进入ER腔，在蛋白合成结束前信号肽被切除。

指导分泌性蛋白到糙面质网上合成的决定因素是N端的信号肽，信号识别颗粒（SRP）和质网膜上的信号识别颗粒受体（又称停泊蛋白DP）等因子协助完成这一过程。

5. 蛋白质合成时合成部位合成部位：绝大多数在细胞质中，随后在细胞质基质游离核糖体或转至糙面质网膜结合核糖体上继续合成。

●1、何为蛋白质分选？细胞蛋白质分选的基本途径、分选类型是怎样的？答案要点：蛋白质的分选：细胞中绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成，随后或在细胞质基质中或转至糙面质网上继续合成，然后，通过不同途径转运到细胞的特定部位并装配成结构与功能的复合体，参与细胞的生命活动的过程。

又称定向转运。

细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中。

基本途径：一条是在细胞质基质中完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核及细胞质基质的特定部位，有些还可转运至质网中；另一条途径是蛋白质合成起始后转移至糙面质网，新生肽边合成边转入糙面质网腔中，随后经高尔基体转运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，质网与高尔基体本身的蛋白成分的分选也是通过这一途径完成的。

蛋白质分选的四种基本类型：1、蛋白质的跨膜转运：主要指在细胞质基质合成的蛋白质转运至质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器。

2、膜泡运输：蛋白质通过不同类型的转运小泡从其糙面质网合成部位转运至高尔基体进而分选运至细胞不同的部位。

3、选择性的门控转运：指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核输入或从细胞核返回细胞质。

4、细胞质基质中的蛋白质的转运。

第八章细胞信号转导4、NO的产生及其细胞信使作用？答案要点：NO是可溶性的气体，NO的产生与血管皮细胞和神经细胞相关，血管皮细胞接受乙酰胆碱，引起细胞Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，该酶以精氨酸为底物，以NADPH为电子供体，生成NO和胍氨酸。

细胞释放NO，通过扩散快速透过细胞膜进入平滑肌细胞，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。

cGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+离子浓度，引起血管平滑肌的舒，血管扩、血流通畅。

NO没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的多少直接与NO的合成有关。

5、钙离子的主要作用途径有哪几种？答案要点：主要有：①通过钙结合蛋白完成作用，如肌钙蛋白C、钙调素；②通过钙调素活化腺苷酸环化酶及PDE调节cAMP水平；③作为双信使系统的传递信号；④参与其它离子的调节。

6、G蛋白的类型有哪些？答案要点：G蛋白有两种类型一种是刺激型调节蛋白（Gs），另一种是抑制型调节蛋白（Gi）。

二者结构和功能很相似，均由α、β和γ三个亚基组成，分子质量均为80~100000D，它们的β和γ亚基大小很相似，其α亚基也都有两个结合位点：一是结合GTP或基其类似物的位点，具有GTP酶活性，能够水解GTP；另一个是含有负价键的修饰位点，可被细胞毒素ADP核糖基化。

二者的不同之处在于Gs的αS亚基能被霍乱毒素ADP核糖基化，而Gi的αi亚基能被百日咳毒素ADP核糖基化。

Gs和Gi都调节其余相应受体的亲合性以及作用于腺苷酸环化酶，产生cAMP。

●7、简要说明由G蛋白偶联的受体介导的信号的特点。

答案要点：G蛋白偶联的受体是细胞质膜上最多，也是最重要的倍转导系统，具有两个重要特点：⑴信号转导系统由三部分构成：①G蛋白偶联的受体，是细胞表面由单条多肽链经7次跨膜形成的受体；②G蛋白能与GTP结合被活化，可进一步激活其效应底物；③效应物：通常是腺苷酸环化酶，被激活后可提高细胞环腺苷酸（cAMP）的浓度，可激活cAMP依赖的蛋白激酶，引发一系列生物学效应。

⑵产生第二信使。

配体—受体复合物结合后，通过与G蛋白的偶联，在细胞产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞，影响细胞的行为。

根据产生的第二信使的不同，又可分为cAMP信号通路和磷酯酰肌醇信号通路。

cAMP信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶完成的。

该信号途径涉及的反应链可表示为：激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化化酶→cAMP →cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。

磷酯酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞信使，分别启动两个信号传递途径即IP3—Ca2+和DG—PKC途径，实现细胞对外界信号的应答，因此，把这一信号系统又称为“双信使系统”。

●8、磷酯酰肌醇信号通路的传导途径。

（综4）答案要点：外界信号分子→识别并与膜上的与G蛋白偶联的受体结合→活化G蛋白→激活磷脂酶C→催化存在于细胞膜上的PIP2水解→IP3和DG两个第二信使→IP3可引起胞Ca2+浓度升高，进而通过钙结合蛋白的作用引起细胞对胞外信号的应答；DG通过激活PKC，使胞pH值升高，引起对胞外信号的应答。

●2、cAMP信号系统的组成及其信号途径？答案要点：1、组成：主要包括：激活性激素受体Rs和激活型G蛋白复合物Gs；抑制性激素受体Ri和抑制型G蛋白复合物Gi；腺苷酸环化酶；PKA：蛋白激酶A；环腺苷酸磷酸二酯酶。