蛋白的合成和分泌专题

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分泌蛋白的合成和分泌

1. 知识框架

考点一分泌蛋白的合成过程(基因的表达)

学习要求:结合所学知识,分析回答下列问题,进行基础知识的梳理、巩固和运用。

1基因是有遗传效应的DNA片段,含有丰富的遗传信息。遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中;碱

基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,碱基的特定排列顺序,构成了DNA分子的特异性。

2、RNA的结构与种类:DNA主要分布于_细胞核 ________ ,而蛋白质的合成是在—细胞质(核糖体)__________

中进行。在DNA和蛋白质之间,充当信使的中间物质是_mRNA _______。RNA的基本单位是 _核糖核苷

酸_______ ,RNA的种类有三种,分别是」RNA ________ ,_tRNA ________ ,_mRNA _________ 。

3、遗传信息的转录:转录是指在______ 细胞核_________ 中进行,以—DNA ____________ 为模板合成RNA

的过程。在转录过程中用到的酶是RNA聚合酶___________ ,遵循_____________ 原则。

4、遗传信息的翻译:翻译是指游离在细胞质___________ 中的各种氨基酸,以_________ 为模板合

成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。一个mRNA分子上可以相继结合__多(一或多)个核糖体,因此少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。

【典型考题1】下图是大白鼠细胞内某生理过程示意图,下表是其曲细精管细胞中存在的两种水通道蛋 白AQP7

和AQP8的部分比较。请分析回答下列问题:

(1) ___________________________ 图示的生理过程是 __________________________________________ ,在大白

鼠细胞中可进行该生理过程的结构有 __ , 在

图中方框内用“T”或标出该过程进行的方向。

⑵丁的名称是 _____________ ,它与乙有何不同 ? ___________________________________________ (3) 图中甲的名称为 ___________________ ,其基本单位是 _____________________ 。

(4) 从AQP7和AQP8在睾丸中的表达来看,细胞分化的原因之一是 ______________________________

的结果。

(5) 写出AQP7合成过程中遗传信息的流动方向 (6)

大白鼠汞中毒后对初级精母细胞和精子的影

响,哪一个更大些

? _______________

答案:(1)转录 细胞核、线粒体

-(2)胞嘧啶核糖核苷酸

乙是胞嘧啶脱氧核苷酸,组

成乙的五碳糖为脱氧核糖,组成丁的为核糖 (3)RNA 聚合酶 氨基酸(4)基因在特定的时

间选择性表达 (5) (6)初级精母细胞。

题后反思:

【变式训练1】(2010 ?福建厦门3月质检)右图表示细胞中蛋白质合成的部分过程, 相关叙述 不正确的是(

)

A. 丙的合成可能受到一个以上基因的控制 B ?图示过程没有遗传信息的流动 C .过程a 仅在核糖体上进行

D .甲、乙中均含有起始密码子 解析:丙是由两条多肽链组成的,从图形可以看出由甲和乙这两条 RNA 翻译得到,所以可能 有两个基因分别转录合成甲和乙。遗传信息的流动包括传递和表达,包括转录和翻译,图示 代表表达中的翻译过程。过程a 代表的是翻译过程,场所是核糖体。甲和乙都是 RNA ,都有 起始密码子和终止密码子。 答案:B

比较项U AQP7 AQP8 多肽链数 1 1 1 氨基酸数 2的 263 mRNA

1500 1500

蘇不鸚

0<感

睾丸中

mw 细 胞中

表达

mi 胞険

考点二分泌蛋白的加工与分泌过程

1核糖体是蛋白质的合成场所,有的附着在内置网上,有的游离在细胞质基质中,甚至存在 于线粒体和叶绿体。由RNA 和蛋白质共同组成。核糖体上得到的是蛋白质的初级形式, 也就 是肽链。

2、 内质网、高尔基体和细胞质基质都能对新生肽链进行加工。

3、 内质网是由膜连接而成的网状结构, 是细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”

4、 高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站” ,

同时在植物细胞进行分裂时,与细胞壁的形成有关。

5、 分泌蛋白通过细胞膜的运输方式为胞吐,这体现了细胞膜的流动性特点。

6、 研究分泌蛋白的合成与分泌过程,通常采用同位素标记法 【典型考题2】

3下列有关细胞结构和功能的叙述,正确的是 A 在植物细胞有丝分裂末期高尔基体参与细胞壁形成

B. 内质网膜与细胞膜、核膜、高尔基体膜相连

C. 分泌蛋白合成后在内质网和细胞质基质中加工

D. 分泌蛋白合成越旺盛的细胞,其高尔基体膜成分的更新速度越快

答案:D

【变式训练2】

(经典题)下图是一种细胞在进行某项生命活动前后几种生物膜面积的变化图。 请据图分析, 在此前后过程中不可能发生

■1内质网 ■高尔基体 □细胞膜

A. 一定条件下,生物膜之间可以相互转化

B. mRNA 由细胞核到达核糖体

C. 合成血红蛋白

D. 线粒体参与过程

If ■

F图是关于细胞生物膜系统的概念图,请回答下列问题:

老、损伤徽素

的细胞器

(1)科学家用________________ 模型解释了生物膜的结构。

(2)请依次指出图中a、j、e、m 所示结构名称:

-种物h

T g

_____________________________________________________________________________________________ 。

(3)在m上所发生的能量转换形式为___________________________________ ;同时发生在p上的另

质变化为___________________________ 。

(4)上述结构中具有识别功能的是(填字母),其结构基础是_______________ ;发生“ T g T T j ”过程的基础是________________________________ 。

(5)从进化角度看,首先由于_______ 的出现,才诞生了相对独立的生命系统。

1、科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞,

细胞结构

附有核糖体

的内质网

咼尔基体

靠近细胞

膜的囊泡

时间/min

3

17117

A. 形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成

B. 高尔基体膜向内与内质网膜相连,向外与细胞膜相连

C. 高尔基体具有转运分泌蛋白的作用

D. 靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成

2、下列有关造血干细胞中物质运输的途径,可能存在的是

A. 吸收的葡萄糖:细胞膜一细胞质基质一线粒体

B. 合成的细胞膜蛋白:高尔基体一核糖体一细胞膜

C. 转录的mRNA细胞核一细胞质基质一高尔基体

D. 合成的DNA聚合酶:核糖体一细胞质基质一细胞核答案:D

3、下面哪种物质的形成和分泌与内质网及其上面的核糖体、高尔基体和线粒体都有(C )

①转氨酶②胰岛素③抗体④性激素⑤肠肽酶

⑥呼吸氧化酶⑦血红蛋白⑧血浆蛋白

A.①②⑤⑦B③④⑥⑦

C.②③⑤⑧

D.①⑤⑥⑧

4、(改编题)将含3H标记的氨基酸注射到细胞中,则3H出现的部位如图所示(①f②f

③f④f⑤)。下列针对分泌蛋白合成过程中有关分泌小泡的叙述,不正确的是

A. 分泌小泡在细胞内的转动说明了细胞质具有流动性

B. 分泌小泡通过细胞膜的分泌过程体现了细胞膜的流动性

C. 分泌小泡与细胞膜结合成为细胞膜的组成部分,从而使细胞膜膜面积增大

F表为在腺泡细胞几种结构中最早检

(cd )

D. 分泌小泡是细胞内具有双层膜的结构 答案 D

5、(高考变式)下图表示用放射性元素标记某种氨基酸,追踪不同时间放射性元素在细胞中的 分布情况,则在此过程中不可能合成的物质是(b )

° 3f0 20

40

60

80 100*

追踪时问/min

A.唾液淀粉酶

B.与无氧呼吸有关的酶

C.

胰岛素 D.血浆蛋白

6、分泌蛋白在内质网腔折叠、初加工后,被运输到高尔基体进一步加工、组装,最后释 放到细胞外。这一过程中分泌蛋白穿过的磷脂层数为

( d )

A.4

B.2

C.1

D.0

7、下图表示某动物细胞合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图。下列叙述不正确的是

C ?此图所示各种膜中糖蛋白含量最高的可能是①

D ?细胞内许多生化反应部是在生物膜内或膜表面进行的

放射性颗粒数

一%100 (b )

B ?分泌蛋白的分泌借助膜的选择透过性来完成

8、.如图是细胞内蛋白质合成的示意图,请回答:

分泌蛋白的合成

问题一: 1.分泌蛋白的合成: (1)在游离的核糖体上由信号密码翻译出一段16~30个氨基酸组成的肽链,也就是信号肽。(2)SPA识别信号肽并与之结合,形成SRP-核糖体复合体,蛋白质的合成暂时中止。SRP-核糖体复合物在SPR的介导下,向粗面内质网上的SPR受体靠近,通过SPR受体识别并结合SPR,使正在合成蛋白质的核糖体附着在内质网上。 (3)当核糖体附着于内质网膜之后,SPR受体发生构象变化,SPR与受体分开,离开内质网,重新进入SPR循环。 (4)SPR与膜上受体分离后,处于暂停状态的肽链合成又恢复,新合成的肽链通过由核糖体大亚基的中央管和转移器蛋白共同形成的通道,穿膜进入内质网腔 (5)这时,信号肽由内质网腔面的信号肽酶切掉,新生肽链继续合成。当核糖体沿mRNA 阅读到终止密码时,多肽的合成停止,合成后的多肽链游离于粗面内质网腔中。 2.分泌蛋白的加工: (1)蛋白质的糖基化:N-连接的糖链合成起始于内质网,完成于高尔基复合体。在内质网形成的形成的糖蛋白具有相似的糖链,由顺面进入高尔基复合体后,在各膜囊之间的转运过程中,发生了一系列有序的加工和修饰,原来糖链中大部分甘露糖被切除,但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构特异的寡糖链。O-连接的基化在高尔基复合体中进行,通常的一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖胺。连接的部位为丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的OH基团,然后逐次将糖基转移上去形成寡糖链。 (2)蛋白水解活化:高尔基复合体的膜结合着很多类蛋白水解酶,可以将某些蛋白质N端或C端切除,成为成熟的多肽,具有生物活性。 3.分泌蛋白的转运:分泌蛋白进入内质网腔后主要有两个转运途径。 (1)经过折叠及糖基化作用,以运输囊泡的形式进入高尔基复合体,在高尔基复合体中修饰,加工后再输出细胞外,这是分泌蛋白质常见的排出途径。 (2)含有分泌蛋白质的膜泡由内质网上脱离下来形成一种浓缩泡,通过胞吐作用而被排出。这种途径仅见于某些哺乳动物的胰腺外分泌细胞。 问题二: 1.相同点:膜蛋白、分泌蛋白、溶酶体酶的合成与加工相同。 (1)转运相同:都是由附着在内质网上的核糖体合成。 (2)加工相同:都需要进入粗面内质网腔中进行N-连接糖基化,形成糖蛋白;糖基化完成后,都需要经过内质网腔至高尔基复合体,在此处寡糖的成分被修饰和加工,并进行其特有的糖基化——O-连接糖基化。 2.不同点:膜蛋白、分泌蛋白、溶酶体酶的转运不同。 (1)膜蛋白的转运:跨膜蛋白的转运分为单次跨膜蛋白转运和多次跨膜蛋白转运。 1)单次跨膜蛋白转运: i)新生肽链协同翻译插入。在新生跨膜蛋白的肽链中既含有N端起始转移信号,又具有停止转移信号。由起始转移信号引导肽链向内质网膜转移,在整个肽链尚未完成转移之前,停止转移信号便停止转移。起始转移信号从移位子上解除释放,停止转移信号形成单次跨膜α螺旋结构区,其蛋白的氨基端深入内质网腔内,羧基端则滞留于细胞质侧。 ii)信号肽在肽链内部,称为内信号肽。内信号肽作为起始转移信号启动多肽链的转移,多肽

片段教学讲稿:分泌蛋白的合成和运输

一、复习 通过上一节课的学习,我们知道细胞内部就像一个繁忙的工厂,在细胞质中有许多忙碌不停的“车间”,也就是细胞器。各种细胞器的形态、结构不同,在功能上也各有分工。 现在我们来复习下各种细胞器的功能。第一个,线粒体。它是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的?“动力车间”。细胞生命活动所需的能量,大约95%来自线粒体。溶酶体是?“消化车间”,内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。液泡主要存在于植物细胞中,内有细胞液,含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,可以调节植物细胞内的环境,充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。核糖体有的附着在内质网上,有的游离分布在细胞质中,是“生产蛋白质的机器”。高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。中心体存在于动物和某些低等植物的细胞中,由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成,与细胞的有丝分裂有关。内质网是由膜连接而成的网状结构,是细胞内蛋白质合成和加工,以及脂质合成的“车间”。叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。 二、导入 细胞内有许多条“生产线”,单是一种简单的细胞就可以推出许多的“产品”,例如蛋白质,糖蛋白,脂类等等。而每一条“生产线”都需要若干细胞器的相互配合。正如ppt所呈现的,蛋白质的合成、加工等与核糖体、内质网和高尔基体等细胞器有关,那这些细胞器之间是如何进行协调配合,才能生产出蛋白质这一产品呢?这节课我们就以分泌蛋白为例,来学习细胞器之间的协调配合。(板书) 三、新课

(一)概念介绍 在学习分泌蛋白的合成和运输之前,我们先要了解几个相关概念。 1.分泌蛋白。(顾名思义,在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质叫做分泌蛋白,如消化酶、抗体和部分激素。比如唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶,胰岛素、生长激素等。) 2.同位素标记法。放射性同位素会释放出具有穿透力的射线,科学家们可以用相应的探测仪器探测到这些射线,进而追踪到放射性同位素的位置。(用放射性同位素标记的化合物,化学性质不会改变。根据同位素标记的化合物的放射性,科学家可以对有关物质的运行和化学变化进行追踪。)这种方法就叫做同位素标记法。 在课本48页的资料分析中,科学家将用放射性同位素氘3H标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中。结果如图4-2豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解。我们将探测到射线的位置用红点来表示,红点位置的移动,代表着被标记的亮氨酸的位置移动。科学家们通过追踪氘3H标记的亮氨酸的位置变化,就可以弄清分泌蛋白的合成和运输过程。

探究分泌蛋白的合成和分泌过程

探究分泌蛋白的合成和分泌过程 师:这节课我们来探究分泌蛋白的合成和分泌过程。请看图片中潘长江吃米饭,是不是越嚼越甜? 生:是的。 师:为什么呢? 生:唾液淀粉酶分解淀粉成麦芽糖,麦芽糖是甜的。 师:对,唾液淀粉酶属于分泌蛋白。 生:老师,什么是分泌蛋白? 师:顾名思义,在细胞内合成后,分泌到细胞外起作用的蛋白质叫做分泌蛋白,如消化酶、抗体和部分激素。比如唾液淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶,胰岛素、生长激素等。 生:分泌蛋白是在哪里合成的? 师:核糖体,你来思考核糖体的分布、组成、形态结构和功能。 生:核糖体在动植物细胞都有分布,它有RNA和蛋白质组成,椭球形的粒状小体,无膜结构,功能是合成蛋白质的场所。 师:附着核糖体和游离核糖体合成的蛋白质是一样的么? 生:不一样的吧,附着核糖体合成分泌蛋白,游离核糖体合成细胞自身所需蛋白质。 师:合成分泌蛋白接下来到哪里? 生:内质网 师:对,内质网你有了解多少呢? 生:由单层膜构成的囊腔和细管连接而成的网状物,绝大多数动植物细胞都有内质网。细胞核附近较多,并与核膜有一定的联系。有光面和粗面之分,粗面内质网是蛋白质的运输通道。 师:然后呢? 生:运输到高尔基体。 师:你再说一说高尔基体. 生:高尔基体存在于动植物细胞中,是单位膜构成的扁平小囊和其产生的小泡,对蛋白质进行分拣,分别送到细胞内或细胞外的目的地。 师:很好,我们用什么方法可以知道合成的分泌蛋白,要经过内质网和高尔基体,不是直接运输到细胞膜外的呢? 生:用同位素标记法 师:对,同位素标记法,就是用放射性同位素标记的化合物,化学性质不会改变。根据同位素标记的化合物的放射性,科学家可以对有关物质的运行和化学变化进行追踪,这种方法就叫做同位素标记法。你来根据图示说一说分泌过程。 生:核糖体合成分泌蛋白质,内质网和高尔基体要对合成的蛋白质进行加工、包装和运输等。 师:这些细胞器之间协调配合,才能生产出蛋白质这一产品。 生:同位素标记,怎么标记、怎么观察呢? 师:科学家将用放射性同位素氘3H标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中。我们将探测到射线的位置用红点来表示,红点位置的移动,代表着被标记的亮氨酸的位置移动。科学家们通过追踪氘3H标记的亮氨酸的位置变化,就可以弄清分泌蛋白的合成和运输过程。 生:哦 师:分泌蛋白从合成至分泌到细胞外,依次经过了哪些细胞结构?换句话说,依次在哪些位置出现了红点?生:最开始,被标记的亮氨酸作为原料,在内质网上的核糖体中参与肽链的合成;然后,被标记的亮氨酸出现在附着有核糖体的内质网中;再然后,出现在高尔基体中,又一会儿,出现在靠近细胞膜内侧的囊泡,以及释放到细胞外的分泌物中。 师:对,大约3min后,被标记的亮氨酸出现在附着有核糖体的内质网中;17min后,出现在高尔基体中,117min后,出现在靠近细胞膜内侧的囊泡,以及释放到细胞外的分泌物中。图中1~5表示合成和运输的顺序。你能根据合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图,说一说具体过程吗? 生:我试试:分泌蛋白合成的第1步,就是合成蛋白质。氨基酸在内质网上的核糖体中脱水缩合形成肽链,肽链进入内质网进行初步的修饰、加工,形成有一定结构的较成熟的蛋白质。

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