细胞生物学题库第5章答案

细胞生物学题库参考答案 第五章 物质运输 1. 试述协助扩散与简单扩散的区别。试述协助扩散与简单扩散的区别。 简单扩散（自由扩散）和协助扩散是被动运输的两种形式。二者转运的动力都来自物质 的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 二者的主要区别：简单扩散，只有小分子量的不带电或疏水分子以简单扩散的方式跨膜。 不依赖于膜蛋白，所以不具有特异性。扩散的速度正比于膜两侧该离子的浓度梯度。协助 扩散，与简单扩散不同，分子的协助扩散依赖于特定的内在膜蛋白，常称之为单向转运蛋 白质。分子结合到膜一侧的蛋白质上，该蛋白质发生构象变化将该分子转运到膜的另一侧 并释放。转运蛋白对于某特定分子或一组结构相似分子具有专一性。 2. 试述试述 Na-K 泵及钙泵的工作原理。泵及钙泵的工作原理。 Na-K 泵即 Na+-K+ATP 酶，一般认为是由 2 个大亚基、2 个小亚基组成的 4 聚体。Na+- K+ATP 酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与 Na+、K+的亲和力发生变 化。在膜内侧 Na+与酶结合，激活 ATP 酶活性，使 ATP 分解，酶被磷酸化，构象发生变 化，于是与 Na+结合的部位转向膜外侧；这种磷酸化的酶对 Na+的亲和力低，对 K+的亲和 力高，因而在膜外侧释放 Na+、而与 K+结合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶 的构象恢复原状，于是与 K+结合的部位转向膜内侧，K+与酶的亲和力降低，使 K+在膜内 被释放，而又与 Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个 ATP；转运出三个 Na+，转进 两个 K+。 钙离子泵对于细胞是非常重要的，因为钙离子通常与信号转导有关，钙离子浓度的变化 会引起细胞内信号途径的反应，导致一系列的生理变化。通常细胞内钙离子浓度（10-7M） 显著低于细胞外钙离子浓度（10-3M） ，主要是因为质膜和内质网膜上存在钙离子转运体系， 细胞内钙离子泵有两类：其一是 P 型离子泵，其原理与钠钾泵相似，每分解一个 ATP 分子， 泵出 2 个 Ca2+。另一类叫做钠钙交换器（Na+-Ca2+ exchanger） ，属于反向协同运输体系 （antiporter） ，通过钠钙交换来转运钙离子。 3. 质子泵的主要类型。质子泵的主要类型。 质子泵有三种类型： P-type：载体蛋白利用 ATP 使自身磷酸化（phosphorylation） ，发生构象的改变来转移质 子或其它离子，如植物细胞膜上的 H+泵、动物细胞的 Na+-K+泵、Ca2+离子泵，H+- K+ATP 酶（位于胃表皮细胞，分泌胃酸） 。 V-type：位于小泡（vacuole）的膜上，由许多亚基构成，水解 ATP 产生能量，但不发生 自磷酸化，位于溶酶体膜、动物细胞的内吞体、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上。 F-type：是由许多亚基构成的管状结构，H沿浓度梯度运动，所释放的能量与 ATP 合成 耦联起来，所以也叫 ATP 合酶（ATP synthase） ，F 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子 （factor）的缩写。F 型质子泵位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上，其详细 结构将在线粒体与叶绿体一章讲解。F 型质子泵不仅可以利用质子动力势将 ADP 转化成 ATP，也可以利用水解 ATP 释放的能量转移质子。 4. 离子通道蛋白与载体蛋白的区别，以及离子通道蛋白作用特点以及主要类型。离子通道蛋白与载体蛋白的区别，以及离子通道蛋白作用特点以及主要类型。 教材 P110，P111112 5. 协同运输的机制。协同运输的机制。 协同运输（cotransport）是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要 的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。动 物细胞中常常利用膜两侧 Na+浓度梯度来驱动，植物细胞和细菌常利用 H+浓度梯度来驱动。 根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协同运输又可分为共运输（symport）和 对向运输（antiport） 。 共运输：指物质运输方向与离子转移方向相同。如动物小肠细胞 对对葡萄糖的吸收就是伴随着 Na+的进入，细胞内的 Na+离子又被钠钾泵泵出细胞外，细 胞内始终保持较低的钠离子浓度，形成电化学梯度。在某些细菌中，乳糖的吸收伴随着 H+ 的进入，每转移一个 H+吸收一个乳糖分子。对向运输：物质跨膜运动的方向与离子转移 的方向相反，如动物细胞常通过 Na+/H+反向协同运输的方式来转运 H+以调节细胞内的 PH 值，即 Na+的进入胞内伴随者 H+的排出。此外质子泵可直接利用 ATP 运输 H+来调节 细胞 PH 值。 6. 试述胞饮作用与吞噬作用的区别；胞饮小泡形成的机理。试述胞饮作用与吞噬作用的区别；胞饮小泡形成的机理。 （1）胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别： 内吞泡的大小不同，胞饮泡直径一般小于 150nm，而吞噬泡直径往往大于 250nm。 所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液和分子，而大的颗粒性物质则主要是通过 特殊的吞噬细胞摄入的，前者是一个连续发生的过程，后者首先需要被吞噬物与细胞表面 结合并激活细胞表面受体，因此是一个信号触发过程（triggered process） 。 胞吞泡形成机制不同。 （2）胞饮小泡的形成需要网格蛋白（clathrin）或这一类蛋白的帮助。网格蛋白是由相对 分子量为 180103的重链和 3510340103的轻链组成的二聚体，三个二聚体形成组成 包被的结构单位三脚蛋白复合物（three-leggedprotein complex） 。当配体与膜上受体结 合后，网格蛋白聚集在膜下的一侧，逐渐形成直径 50100nm 的质膜凹陷，称网格蛋白包 被小窝（clathrin coatedpit） ，一种小分子 GTP 结合蛋白（dynamin）在深陷包被小窝的颈部 组装成环，dynamin 蛋白水解与其结合的 GTP 引起颈部缢缩，最终脱离质膜形成网格蛋白 包被小泡 （clathrin coated vesicle） ，几秒钟后，网格蛋白便脱离包被小泡返回质膜附近重 复使用，去被的囊泡与早胞内体（early endosome）融合。将转运分子与部分胞外液体摄入 细胞。 在大分子跨膜转运中，网格蛋白本身并不起捕获特异转运分子的作用，有特异性选择作用 的是包被中另一类接合素蛋白（adaptin） ，它既能结合网格蛋白，又能识别跨膜受体胞质面 的尾部肽信号（peptide signal） ，从而通过网格蛋白包被小泡介导跨膜受体及其结合配体的 选择性运输。在膜泡运输中，不同途径的转运小泡可能结合不同的包被蛋白，除网格蛋白 包被小泡外，还有一类 COP 蛋白包被小泡（COP-coate