細胞生物學(xué)1-5章問答題.doc

一、 細胞概述 1. 胡克和列文虎克發(fā)現(xiàn)細胞的動機是不同的， 你對此有何感想?（答案） 答：胡克當(dāng)時的目的只是想弄清楚為什么軟木塞吸水后能夠膨脹，并且能夠堵塞住暖水瓶中的氣體溢出而保溫。列文虎克是為了保證售出的布匹質(zhì)量，用顯微鏡檢查布匹是否發(fā)霉。正是由于他們的觀察力和對自然現(xiàn)象的好奇心， 以及對事業(yè)的責(zé)任感才導(dǎo)致細胞的發(fā)現(xiàn)。 2. 為什么恩格斯對細胞學(xué)說給予與此高的評價?（答案） 答：因為細胞學(xué)說的提出解決了生命的共同起源， 即生命的同一性問題。 3. 如何理解人才、理論和技術(shù)在科技發(fā)展中的作用?（答案） 答：從細胞的發(fā)展史可看出: 人才是關(guān)鍵，是原動力， 理論是指導(dǎo)， 指引方向， 技術(shù)是突破點。 4. 證明最早的遺傳物質(zhì)是RNA而不是DNA的證據(jù)是什么?（答案） 答：核酶的發(fā)現(xiàn)。所謂核酶就是具有催化活性的RNA分子。 5. 舉例說明細胞的形態(tài)與功能相適應(yīng)。（答案） 答：細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性與一致性是很多細胞的共同特點。如紅細胞呈扁圓形的結(jié)構(gòu)，有利于O2和CO2的交換;高等動物的卵細胞和精細胞不僅在形態(tài)、而且在大小方面都是截然不同的，這種不同與它們各自的功能相適應(yīng)。卵細胞之所以既大又圓，是因為卵細胞受精之后， 要為受精卵提供早期發(fā)育所需的信息和相應(yīng)的物質(zhì)， 這樣， 卵細胞除了帶有一套完整的基因組外，還有很多預(yù)先合成的mRNA和蛋白質(zhì)， 所以體積就大; 而圓形的表面是便于與精細胞結(jié)合。精細胞的形態(tài)是既細又長， 這也是與它的功能相適應(yīng)的。精細胞對后代的責(zé)任僅是提供一套基因組，所以它顯得很輕裝; 至于精細胞的細尾巴則是為了運動尋靶，尖尖的頭部，是為了更容易將它攜帶的遺傳物質(zhì)注入卵細胞。 6. 真核細胞的體積一般是原核細胞的1000倍，真核細胞如何解決細胞內(nèi)重要分子的濃度問題?（答案） 答：出現(xiàn)了特化的內(nèi)膜系統(tǒng)，這樣，體積增大了，表面積也大大增加， 并使細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)室化，一些重要分子的濃度并沒有被稀釋。 7. 相鄰水分子間的關(guān)系是靠氫鍵維系的， 這種氫鍵賦予水分子哪些獨特的性質(zhì)， 對于生活細胞有什么重要性?（答案） 答：首先，氫鍵能夠吸收較多的熱能，將氫鍵打斷需要較高的溫度，所以氫鍵可維持細胞溫度的相對穩(wěn)定。第二是相鄰水分子間形成的氫鍵使水分子具有一定的粘性，這樣使水具有較高的表面密度。第三，水分子間的氫鍵可以提高水的沸點，這樣使它不易從細胞中揮發(fā)掉。 8. 蛋白質(zhì)的糖基化對蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)有哪些影響?（答案） 答：溶解度。糖基化往往使蛋白質(zhì)在水中的溶解度增大。但是，若糖鏈增長到一定程度，由于相對分子質(zhì)量增大和形成高級結(jié)構(gòu)，亦會出現(xiàn)憎水性增加的現(xiàn)象。電荷。氨基糖解離后，應(yīng)帶正電荷。但是，天然存在的氨基糖的氨基都被N-乙?；〈?，實際上相當(dāng)于中性糖。許多糖鏈上有唾液酸，或糖醛酸，解離后帶負電荷。所以，糖基化可能使蛋白質(zhì)增加許多負電荷。 9. 組成蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件只是20種氨基酸。為什么蛋白質(zhì)卻具有如此廣泛的功能? （答案） 答：根本原因是蛋白質(zhì)具有幾乎無限的形態(tài)結(jié)構(gòu)，因此蛋白質(zhì)僅僅是一類分子的總稱。換句話說，蛋白質(zhì)之所以有如此廣泛的作用，是因為蛋白質(zhì)具有各種不同的結(jié)構(gòu)，特別是在蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)中具有不同的結(jié)構(gòu)域，而這種不同的空間構(gòu)型使得蛋白質(zhì)能夠有選擇地同其它分子進行相互作用，這就是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定功能的特異性。正是由于蛋白質(zhì)具有如此廣泛不同特異性才維持了生命的高度有序性和復(fù)雜性。 10.為什么解決生命科學(xué)的問題不能僅靠分子生物學(xué)而要靠細胞生物學(xué)?（答案） 答：在生命活動中，隨著細胞周期的進行和細胞代謝狀態(tài)的不同，各種反應(yīng)復(fù)合物，包括細胞器乃至整個細胞要不斷進行組裝和去組裝。因此，細胞生命活動的基礎(chǔ)是細胞組裝活動，而這些組裝活動又不能簡單地歸結(jié)于分子水平的活動，這就是為什么不能僅靠分子生物學(xué)而要靠細胞生物學(xué)解決生命科學(xué)問題的緣由。 11.請簡述病毒的生活史（答案） 答：病毒的生活史分為5個基本過程: 吸附(absorption): 病毒對細胞的感染起始于病毒蛋白外殼同宿主細胞表面特殊的受體結(jié)合，受體分子是宿主細胞膜或細胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特異性。 侵入(penetration): 病毒吸附到宿主細胞表面之后，將它的核酸注入到宿主細胞內(nèi)。病毒感染細菌時，用酶將細菌的細胞壁穿孔后注入病毒核酸；對動物細胞的感染，則是通過胞吞作用，病毒完全被吞入。 復(fù)制(replication): 病毒核酸進入細胞后有兩種去向，一是病毒的遺傳物質(zhì)整合到宿主的基因組中，形成溶原性病毒；第二種情況是病毒DNA(或RNA)利用宿主的酶系進行復(fù)制和表達。 成熟(maturation): 一旦病毒的基因進行表達就可合成病毒裝配所需的外殼蛋白，并將病毒的遺傳物質(zhì)包裹起來，形成成熟的病毒顆粒。 釋放(release): 病毒顆粒裝配之后，它們就可從被感染的細胞中釋放出來進入細胞外，并感染新的細胞。有些病毒釋放時要將被感染的細胞裂解，有些則是通過分泌的方式進入到細胞外。 二、細胞生物學(xué)研究方法 1. 圖2-3的解釋（答案） 答：兩個兒童共同振動一根繩子產(chǎn)生的波動類似于光子光子和電子形成的波，以此說明物體的大小對波的干擾。(a)兩個兒童振動繩子產(chǎn)生的特征波長;(b)向繩子波中扔進一個球或一個物體，如果扔進物體的直徑與繩子波長相近，就會干擾繩子波的移動;(3)如果扔進一個壘球或其他物體比繩子波長小得多，對繩子波的移動只有很小或沒有干擾;(d)如果將繩子快速振動，波長就會大大縮短;(e)此時扔進壘球就會干擾繩子波的移動。 2. 為什么電子顯微鏡需要真空系統(tǒng)(vacuum system)?（答案） 答：由于電子在空氣中行進的速度很慢，所以必須由真空系統(tǒng)保持電鏡的真空度，否則，空氣中的分子會阻撓電子束的發(fā)射而不能成像。用兩種類型的真空泵串連起來獲得電子顯微鏡鏡筒中的真空，當(dāng)電子顯微鏡啟動時，第一級旋轉(zhuǎn)式真空泵(rotary pump)獲得低真空，作為二級泵的預(yù)真空；第二級采用油擴散泵(oil diffusion pump)獲得高真空。 3. 什么是相位和相差?（答案） 答：所謂相位是光波在前進時，電振動呈現(xiàn)的交替的波形變化。由于光是電磁波，其電振動與磁振動垂直，又與波的傳播方向垂直，導(dǎo)致了傳播時波形的變化。同一種光波通過折射率不同的物質(zhì)時，光的相位就會發(fā)生變化，波長和振幅也會發(fā)生變化。所謂相差是指兩束光波在某一位置時，由于波峰和波谷不一致，即存在著相位上的差異，叫相差。同一種光通過細胞時，由于細胞不同部分的折射率不同，通過細胞的光線比未通過細胞的光線相位落后，而通過細胞核的光線比通過細胞其他部位的相位落后， 這就是相位差。 4. 與光鏡相比， 用于電子顯微鏡的組織固定有什么特殊的要求?（答案） 答：比光鏡的要求更高。首先是樣品要薄，這是因為電子的穿透能力十分有限，即使是100200kV高壓，電子穿透厚度僅為1m。通常把樣品制成50100nm厚的薄片(一個細胞切成100200片)，稱超薄切片(ultrathin section)。其次是要求很好地保持樣品的精細結(jié)構(gòu)，特別是在組織固定時要求既要終止細胞生命，又不破壞細胞的結(jié)構(gòu)。第三是要求樣品要具有一定的反差。電子顯微鏡的樣品切片最后被放置在載網(wǎng)上而不是玻片上。 5. 什么是細胞分選？基本原理是什么？（答案） 答：用流式細胞計將特定的細胞分選分選出來的技術(shù)， 分選前， 細胞要被戴上特殊的標(biāo)記。所用的標(biāo)記細胞的探針是能夠同待分選細胞表面特征性蛋白(抗原)結(jié)合的抗體，而這種抗體又能夠同某種熒光染料結(jié)合。當(dāng)結(jié)合有熒光染料的探針與細胞群溫育時，探針就會同具有特異表面抗原的細胞緊緊結(jié)合，由于抗體的結(jié)合，被結(jié)合的細胞帶上了熒光標(biāo)記。細胞被標(biāo)記之后，除去游離的抗體，并將細胞進行稀釋。當(dāng)稀釋的細胞進入超聲波振蕩器時，極稀的細胞懸浮液形成很小的液滴，一個液滴中只含有一個細胞。液滴一旦形成并通過激光束時，激光束激發(fā)結(jié)合在細胞表面抗體分子成為一種標(biāo)簽。當(dāng)液滴逐個通過激光束時，受到兩種檢測器的檢測:如果液滴中含有細胞就會激活干涉檢測器(interference detector)，只有帶有熒光標(biāo)記細胞的液滴才會激活熒光檢測器(fluorescence detector)。當(dāng)帶有熒光標(biāo)記的液滴通過激光束時，將兩種檢測器同時激活，引起液滴充電信號使鞘液帶上負電荷。由于液滴帶有負電荷，移動時就會向正極移動，進入到熒光標(biāo)記細胞收集器中。如果是含有非熒光標(biāo)記細胞的液滴進入激光束，只會被干涉檢測器檢測到，結(jié)果使充電信號將液滴的鞘液帶上正電荷，從而在移動時偏向負極，被非熒光標(biāo)記細胞收集器所收集。如果是不含有細胞的液滴進入激光束，則不會被任何檢測器所檢測，因而不會產(chǎn)生充電信號，液滴的鞘液不會帶上任何電荷，所以在移動時不受任何影響直接進入非檢測的收集器。 6. 什么是細胞培養(yǎng)， 應(yīng)注意哪些問題?（答案） 答：在體外模擬體內(nèi)的生理環(huán)境，培養(yǎng)從機體中取出的細胞，并使之生存和生長的技術(shù)為細胞培養(yǎng)技術(shù)。細胞培養(yǎng)技術(shù)是細胞生物學(xué)研究方法中最有價值的技術(shù)，通過細胞培養(yǎng)可以獲得大量的細胞，也可通過細胞培養(yǎng)研究細胞的運動、細胞的信號傳導(dǎo)、細胞的合成代謝等。細胞培養(yǎng)的突出特點是在離體條件下觀察和研究細胞生命活動的規(guī)律。培養(yǎng)中的細胞不受體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境的影響，人為改變培養(yǎng)條件(如物理、化學(xué)、生物等外界因素的變化)即可進一步觀察細胞在單因素或多因素的影響下的生理功能變化。然而，細胞在體外環(huán)境的局限性，又使細胞的形態(tài)與功能不能與體內(nèi)的同類細胞完全等同。 體外培養(yǎng)細胞必需注意三個環(huán)節(jié)物質(zhì)營養(yǎng)、生存環(huán)境和廢物的排除。 體外培養(yǎng)細胞所需的營養(yǎng)是由培養(yǎng)基提供的。培養(yǎng)基通常含有細胞生長所需的氨基酸、維生素和微量元素。一般培養(yǎng)細胞所用的培養(yǎng)基是合成培養(yǎng)基，它含有細胞生長必需的營養(yǎng)成分，但是在使用合成培養(yǎng)基時需要添加一些天然成分，其中最重要的是血清，以牛血清為主。這是因為血清中含有多種促細胞生長因子和一些生物活性物質(zhì)。 由于血清中含有一些不明成分，對于特殊目的細胞培養(yǎng)是不利的。為此，研究人員正在探索無血清培養(yǎng)細胞的條件，并已經(jīng)取得一些進展。由于機體內(nèi)的細胞生長通常需要不同的細胞因子進行調(diào)節(jié)，所以在無血清培養(yǎng)時仍然需要添加必要的因子，包括：促細胞生長因子(如EGF)、促貼附物(如層粘連蛋白)和其它活性物質(zhì)(如轉(zhuǎn)鐵蛋白)。無血清培養(yǎng)排除了有血清培養(yǎng)時血清中不明因素的干擾，使實驗結(jié)果更加可靠。 體外細胞培養(yǎng)必需模擬體內(nèi)細胞生長的環(huán)境。環(huán)境因素主要是指無菌環(huán)境、合適的溫度、一定的滲透壓和氣體環(huán)境。氣體主要有兩種O2和CO2。后者對于維持細胞培養(yǎng)液的酸堿度十分重要。 活體內(nèi)生長的細胞所產(chǎn)生的代謝物和廢物通過一定的系統(tǒng)進行利用和排除。體外培養(yǎng)細胞產(chǎn)生的代謝物和廢物積累在培養(yǎng)液中，所以定期更換培養(yǎng)液，對于體外細胞培養(yǎng)也是至關(guān)重要的。 7. 什么是細胞系和細胞株?（答案） 答：原代培養(yǎng)物經(jīng)首次傳代成功后即為細胞系(cell line)， 由原先存在于原代培養(yǎng)物中的細胞世系所組成。如果不能繼續(xù)傳代，或傳代次數(shù)有限， 可稱為有限細胞系(finite cell line)， 如可以連續(xù)培養(yǎng)， 則稱為連續(xù)細胞系(continuous cell line)， 培養(yǎng)50代以上并無限培養(yǎng)下去。 從一個經(jīng)過生物學(xué)鑒定的細胞系由單細胞分離培養(yǎng)或通過篩選的方法由單細胞增殖形成的細胞群稱細胞株(cell strain)。所以細胞株是通過選擇法或克隆形成法從原代培養(yǎng)物或細胞系中獲得的具有特殊性質(zhì)或標(biāo)志的培養(yǎng)細胞。從培養(yǎng)代數(shù)來講，可培養(yǎng)到40-50代。 8. 動物體細胞克隆有什么意義?（答案） 答：動物體細胞克隆技術(shù)的成功對生命科學(xué)的發(fā)展具有重要的推動作用，不僅證明了動物的體細胞具有全能性， 而且有巨大的應(yīng)用前景。例如結(jié)合轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)藥物。現(xiàn)在很多藥物如胰島素、生長激素、表皮生長因子等都是動物細胞體內(nèi)正常的代謝物，某些病人由于產(chǎn)生這些物質(zhì)的功能發(fā)生缺陷，導(dǎo)致了相應(yīng)疾病的發(fā)生，目前的治療方法就是給這些病人注射這類藥物。由于這類藥物本身是來自動物的某些臟器，制備這種藥物就需要大量的動物提供臟器，因此成本就很高，如果通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)把相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)入到哺乳動物，讓動物的乳汁生產(chǎn)具有療效的蛋白質(zhì)就會降低成本，再結(jié)合動物體細胞克隆技術(shù)，將這種轉(zhuǎn)基因動物大量無性繁殖克隆，就可以大大提高產(chǎn)量，大幅度降低成本，同時也保證了所轉(zhuǎn)基因的穩(wěn)定。該項技術(shù)也可以生產(chǎn)供動物本身和人類器官移植的動物， 解決器官捐贈長期缺乏的問題。另外，動物體細胞克隆技術(shù)在基因結(jié)構(gòu)和功能、基因治療、遺傳病及人類衰老等的研究方面都具有巨大的潛力。 9. 蔗糖、甘油和氯化銫都是密度離心分離中的介質(zhì)， 它們在性質(zhì)上和使用上有什么不同?（答案） 答：CsCl可自行形成密度梯度，所以不必特別制備密度梯度，只要將待分離的樣品與之混勻即可。在離心的過程中，具有不同密度的顆粒隨CsCl密度梯度的形成重新分配;而蔗糖和甘油要人工置備密度梯度。 蔗糖和甘油的最大密度為1.3g/cm3 ，所以只能用于分離密度在 1.3g/cm3以下的細胞器或細胞結(jié)構(gòu);而氯化銫的最大密度可達1.9g/cm3以上， 可用于分離密度大于1.3g/cm3的DNA分子。 在原理上， 由于具有不同密度的顆粒隨CsCl密度梯度的形成重新分配，所以又稱為浮力密度離心(buoyant density centrifugation); 而蔗糖和甘油則是在被離心的物質(zhì)在下降的過程中由于密度的不同而被阻止在不同的部位，故是重力密度離心。 10. 離子交換層析的原理是什么?（答案） 答：離子交換層析是根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷的差異進行分離純化的一種方法。蛋白質(zhì)的帶電性是由蛋白質(zhì)多肽中帶電氨基酸決定的。由于蛋白質(zhì)中氨基酸的電性又取決于介質(zhì)中的pH，所以蛋白質(zhì)的帶電性也就依賴于介質(zhì)的pH。當(dāng)pH較低時，負電基團被中和，而正電基團就很多; 在pH較高時，蛋白質(zhì)的電性與低pH時相反。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)所處的pH，使蛋白質(zhì)的正負電荷相等，此時的pH稱為等電點。 離子交換層析所用的交換劑是經(jīng)酯化、氧化等化學(xué)反應(yīng)引入陽性或陰性離子基團制成的，可與帶相反電荷的蛋白質(zhì)進行交換吸附。帶有陽離子基團的交換劑可置換吸附帶負電荷的物質(zhì)，稱為陰離子交換劑，如DEAE-纖維素樹脂;反之稱為陽離子交換劑，如CM-纖維素樹脂。不同的蛋白質(zhì)有不同的等電點，在一定的條件下解離后所帶的電荷種類和電荷量都不同，因而可與不同的離子交換劑以不同的親和力相互交換吸附。當(dāng)緩沖液中的離子基團與結(jié)合在離子交換劑上的蛋白質(zhì)相競爭時，親和力小的蛋白質(zhì)分子首先被解吸附而洗脫，而親和力大的蛋白質(zhì)則后被解吸附和洗脫。因此，可通過增加緩沖液的離子強度和/或改變酸堿度，便可改變蛋白質(zhì)的吸附狀況，使不同親和力的蛋白質(zhì)得以分離。 11. 何謂乳腺生物反應(yīng)器， 它的出現(xiàn)有什么意義?（答案） 答：乳腺生物反應(yīng)器是根據(jù)細胞生物學(xué)中蛋白質(zhì)合成與分選的機理，結(jié)合基因工程技術(shù)、動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)等，利用動物的乳腺分泌某些具有重要價值的基因產(chǎn)物。 乳腺生物反應(yīng)器是一項綜合技術(shù)，發(fā)展乳腺生物反應(yīng)器不僅需要基因工程技術(shù)，也需要動物胚胎技術(shù)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)，蛋白質(zhì)提純技術(shù)和常規(guī)畜牧技術(shù)。 乳腺生物反應(yīng)器有特殊優(yōu)點。乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥品，基本上是一個畜牧業(yè)過程。 三、細胞質(zhì)膜與跨膜運輸 1. 請比較質(zhì)膜、內(nèi)膜和生物膜在概念上的異同（答案） 答：細胞質(zhì)膜(plasma membrane)是指包圍在細胞表面的一層極薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所組成。質(zhì)膜的基本作用是維護細胞內(nèi)微環(huán)境的相對穩(wěn)定，并參與同外界環(huán)境進行物質(zhì)交換、能量和信息傳遞。另外， 在細胞的生存、生長、分裂、分化中起重要作用。 真核生物除了具有細胞表面膜外，細胞質(zhì)中還有許多由膜分隔成的各種細胞器，這些細胞器的膜結(jié)構(gòu)與質(zhì)膜相似，但功能有所不同，這些膜稱為內(nèi)膜(internal membrane)，或胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane)。內(nèi)膜包括細胞核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜等。由于細菌沒有內(nèi)膜，所以細菌的細胞質(zhì)膜代行胞質(zhì)膜的作用。 生物膜(biomembrane，or biological membrane)是細胞內(nèi)膜和質(zhì)膜的總稱。生物膜是細胞的基本結(jié)構(gòu)，它不僅具有界膜的功能，還參與細胞的全部生命活動。 2. 如何理解細胞膜作為界膜對細胞生命活動所起的作用?（答案） 答：界膜的涵義包括兩個方面:細胞界膜和內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的界膜， 作為界膜的膜結(jié)構(gòu)對于細胞生命的進化具有重要意義，這種界膜不僅使生命進化到細胞的生命形式，也保證了細胞生命的正常進行，它使遺傳物質(zhì)和其他參與生命活動的生物大分子相對集中在一個安全的微環(huán)境中，有利于細胞的物質(zhì)和能量代謝。細胞內(nèi)空間的區(qū)室化，不僅擴大了表面積，還使細胞的生命活動更加高效和有序。 3. 簡述細胞膜結(jié)構(gòu)的基本功能及對細胞生命活動的影響（答案） 答：細胞膜結(jié)構(gòu)的基本功能包括以下幾個方面: 界膜和區(qū)室化(delineation and compartmentalization) 細胞膜最重要的作用就是勾劃了細胞的邊界，并且在細胞質(zhì)中劃分了許多以膜包被的區(qū)室。 調(diào)節(jié)運輸(regulation of transport) 膜為兩側(cè)的分子交換提供了一個屏障，一方面可以讓某些物質(zhì)"自由通透"，另一方面又作為某些物質(zhì)出入細胞的障礙。 功能區(qū)室化 細胞膜的另一個重要的功能就是通過形成膜結(jié)合細胞器，使細胞內(nèi)的功能區(qū)室化。例如細胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等膜結(jié)合細胞器的基本功能是參與蛋白質(zhì)的合成、加工和運輸；而溶酶體的功能是起消化作用，與分解相關(guān)的酶主要集中在溶酶體。又如線粒體的內(nèi)膜主要功能是進行氧化磷酸化，與該功能有關(guān)的酶和蛋白復(fù)合體集中排列在線粒體內(nèi)膜上。另一個細胞器葉綠體的類囊體是光合作用的光反應(yīng)場所，所以在類囊體膜中聚集著與光能捕獲、電子傳遞和光合磷酸化相關(guān)的功能蛋白和酶。 信號的檢測與傳遞(detection and transmission of signals) 細胞通常用質(zhì)膜中的受體蛋白從環(huán)境中接收化學(xué)和電信號。細胞質(zhì)膜中具有各種不同的受體，能夠識別并結(jié)合特異的配體，產(chǎn)生一種新的信號激活或抑制細胞內(nèi)的某些反應(yīng)。如細胞通過質(zhì)膜受體接收的信號決定對糖原的合成或分解。膜受體接收的某些信號則與細胞分裂有關(guān)。 參與細胞間的相互作用(intercellular interaction) 在多細胞的生物中， 細胞通過質(zhì)膜進行多種細胞間的相互作用，包括細胞識別、細胞粘著、細胞連接等。如動物細胞可通過間隙連接，植物細胞則通過胞間連絲進行相鄰細胞間的通訊， 這種通訊包括代謝偶聯(lián)和電偶聯(lián)。 能量轉(zhuǎn)換(energy transduction) 細胞膜的另一個重要功能是參與細胞的能量轉(zhuǎn)換。例如葉綠體利用類囊體膜上的結(jié)合蛋白進行光能的捕獲和轉(zhuǎn)換，最后將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存在碳水化合物中。同樣，膜也能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換成可直接利用的高能化合物ATP，這是線粒體的主要功能。 細胞膜的這些基本功能也是生命活動的基本特征，沒有膜的這些功能， 細胞不能形成， 細胞的生命活動就會停止。 4. 有人說紅細胞是研究膜結(jié)構(gòu)的最好材料，你能說說理由嗎?（答案） 答：首先是紅細胞數(shù)量大，取材容易(體內(nèi)的血庫)，極少有其它類型的細胞污染; 其次成熟的哺乳動物的紅細胞中沒有細胞核和線粒體等膜相細胞器，細胞膜是它的惟一膜結(jié)構(gòu)， 所以分離后不存在其它膜污染的問題。 5. 紅細胞如何進行O2和CO2的運輸作用?（答案） 答：紅細胞對O2和CO2的運輸與膜的性質(zhì)有關(guān)。氧是一種小分子，它能夠自由擴散通過紅細胞膜進入紅細胞內(nèi)，并被血紅蛋白結(jié)合。紅細胞膜的這種性質(zhì)使得紅細胞能夠從肺中攝取氧，因為在肺毛細管中O2的壓力高， O2就很容易透過紅細胞膜進入紅細胞；又由于肺毛細管中CO2的壓力很低，紅細胞中的CO2就會釋放出來。紅細胞從肺組織中獲得O2后通過循環(huán)系統(tǒng)進入體毛細管，在體毛細管中由于O2的壓力低、CO2壓力高，O2就會從紅細胞中釋放出來，而CO2則會進入紅細胞。 由于氣體CO2難溶于水溶液，進入紅細胞后就難以溶解到紅細胞的細胞質(zhì)中。這要依賴于紅細胞質(zhì)中的碳酸酐酶(carbonic anhydrase)，它可將CO2轉(zhuǎn)變成水溶性的碳酸氫根陰離子(HCO3-)。水溶性的碳酸氫根陰離子通過紅細胞膜中的帶3蛋白，同Cl-離子進行交換排出紅細胞，所以將帶3蛋白稱為陰離子交換蛋白。 6. 請簡述紅細胞膜骨架的裝配過程（答案） 答：分為三步; 首先是血影蛋白與4.1蛋白、肌動蛋白的相互作用:血影蛋白的和亞基形成二聚體，在紅細胞膜內(nèi)，血影蛋白多以4聚體形式存在(也有6聚體、8聚體)。血影蛋白4聚體在4.1蛋白的幫助下同肌動蛋白寡聚體結(jié)合組成骨架的基本網(wǎng)絡(luò)。一般認為，1217個肌動蛋白寡聚體及4.9蛋白和原肌球蛋白組成一個基本結(jié)構(gòu)蛋白，這種結(jié)構(gòu)蛋白再結(jié)合到血影蛋白和4.1蛋白復(fù)合體上。4.9蛋白和原肌球蛋白可穩(wěn)定肌動蛋白寡聚體。 4.1蛋白同血型糖蛋白相互作用:4.1蛋白的N端，35000的區(qū)域在生理狀態(tài)下帶正電荷，而血型糖蛋白帶負電荷，所以4.1蛋白能夠以靜電穩(wěn)定性同血型糖蛋白結(jié)合。 錨定蛋白與血影蛋白、帶3蛋白的相互作用:錨定蛋白N端90000區(qū)可與帶3蛋白結(jié)合，而72000區(qū)可與血影蛋白結(jié)合，由于帶3蛋白是膜整合蛋白、血影蛋白是膜骨架蛋白，所以錨定蛋白起媒介作用將骨架蛋白與質(zhì)膜相連。 7. 有人說膜脂的功能僅作為膜的骨架，并作為非脂溶性物質(zhì)進入細胞的障礙， 你認為此說有何不妥?（答案） 答：膜脂的主要功能是構(gòu)成膜的基本骨架。去除膜脂，則使膜解體。另外膜脂也是膜蛋白的溶劑，一些蛋白通過疏水端同膜脂作用，使蛋白鑲嵌在膜上得以執(zhí)行特殊的功能。有研究表明，膜脂為某些膜蛋白(酶)維持構(gòu)象、表現(xiàn)活性提供環(huán)境，一般情況下，膜脂本身不參與反應(yīng)(細菌的膜脂參與反應(yīng))。膜上有很多酶的活性依賴于膜脂的存在。如果去掉脂類， 酶蛋白即失去活性，加上脂類， 又可使活性恢復(fù)。有些膜蛋白只有在特異的磷脂頭部基團存在時才有功能。 8. 糖脂是如何決定血型的?（答案） 答：ABO血型是由ABO血型抗原決定的， 稱為ABO血型決定子(determinant)，它是一種糖脂， 其寡糖部分具有決定抗原特異性的作用。 ABO血型決定子是短的、分支寡糖鏈，如A血型的人具有一種酶，這種酶能夠?qū)-乙酰半乳糖胺添加到糖鏈的末端；B血型的人具有在糖鏈末端添加半乳糖的酶，AB血型的人具有上述兩種酶；O血型的人則缺少上述兩種酶，在抗原的末端既無N-乙酰氨基半乳糖，又無半乳糖。 也就是說 人的血型是A型、B型、AB型還是O型，是由紅細胞膜脂或膜蛋白中的糖基決定的。A血型的人紅細胞膜脂寡糖鏈的末端是N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)，B血型的人紅細胞膜脂寡糖鏈的末端是半乳糖(Gal)，O型則沒有這兩種糖基，而AB型的人則在末端同時具有這兩種糖。 9. 十二烷基磺酸鈉(SDS)和Triton X-100都是去垢劑，哪一種可用于分離有生物功能的膜蛋白?（答案） 答：去垢劑可分為離子型和非離子型兩種。十二烷基磺酸鈉(SDS)是常用的離子型去垢劑，它不僅可使細胞膜崩潰，并與膜蛋白的疏水部分結(jié)合使其分離，而且還破壞膜蛋白內(nèi)部的非共價鍵，使蛋白變性，所以不宜用于分離有功能的膜蛋白。Triton X-100是溫和性去垢劑，它可以使膜脂溶解，又不使蛋白變性，可分離到有生物功能的膜蛋白。 10. 膜結(jié)構(gòu)不對稱性的意義是什么?（答案） 答：膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不對稱性導(dǎo)致了膜功能的不對稱性和方向性。保證了生命活動的高度有序性。 膜脂在膜中的分布是不對稱的，雖然這種不對稱性的生物學(xué)作用還了解得很少，但已經(jīng)取得了不少進展。如糖脂是位于脂雙層的外側(cè)，其作用可能作為細胞外配體(ligand)的受體。磷脂酰絲氨基主要集中在脂雙層的內(nèi)葉，在生理pH下帶負電荷，這種帶電性使得它能夠同帶正電的物質(zhì)結(jié)合，如同血型糖蛋白A跨膜螺旋鄰近的賴氨酸、精氨酸結(jié)合。磷脂酰膽堿出現(xiàn)在衰老的淋巴細胞外表面，作為讓吞噬細胞吞噬的信號。磷脂酰膽堿也出現(xiàn)在血小板的外表面，此時作為血凝固的信號。磷脂酰肌醇主要集中在內(nèi)葉，它們在將細胞質(zhì)膜的刺激向細胞質(zhì)傳遞中起關(guān)鍵作用。 膜不僅內(nèi)外兩側(cè)的功能不同， 分布的區(qū)域?qū)δ芤灿杏绊憽Ｔ斐蛇@種功能上的差異， 主要是膜蛋白、膜脂和膜糖分布不對稱引起的。 細胞間的識別、運動、物質(zhì)運輸、信號傳遞等都具有方向性。這些方向性的維持就是靠分布不對稱的膜蛋白、膜脂和膜糖來提供。 11. 孔蛋白只存在于雙層膜的外膜中，為什么？（答案） 答：由于孔蛋白的孔徑大，所以只能存在于外膜，而不能存在于內(nèi)膜。內(nèi)膜有界膜的作用，如果有孔蛋白，則失去界膜的功能。 12. 在酶法標(biāo)記測定膜蛋白的定向?qū)嶒炛腥羰且獦?biāo)記膜內(nèi)側(cè)的蛋白，該如何處理？（答案） 答：將人工脂質(zhì)體放入低滲溶液中，這樣， 乳過氧化物酶就能進入脂質(zhì)體進行內(nèi)側(cè)蛋白質(zhì)標(biāo)記(Q3-1)。 圖Q3-1 乳過氧化物酶就能進入脂質(zhì)體進行內(nèi)側(cè)蛋白質(zhì)標(biāo)記 13. 請說明磷脂酶處理法研究紅細胞膜脂在脂雙層中定位的原理（答案） 答：由于紅細胞具有血影現(xiàn)象，只要將紅細胞置于低離子濃度的溶液中，紅細胞就會發(fā)生滲漏釋放出內(nèi)含物，得到只有紅細胞膜的空殼。然后調(diào)整溶液中的Mg2+離子濃度，改變紅細胞小泡的狀態(tài)。若是從溶液中除去Mg2+， 則形成外翻的小泡，若是加入Mg2+則是正常方向的小泡， 然后用脂酶分別處理這兩種紅細胞膜。常用的脂酶是磷脂酶(phospholipase)，這種酶也是因為相對分子質(zhì)量大而不通過細胞膜，所以磷脂酶只能附著在膜泡的外表面，能夠被磷脂酶水解的就是位于外表面的磷脂，然后再根據(jù)它原來的狀態(tài)，確定在紅細胞膜脂中的定向。 14. 膜的流動性的生理意義何在？（答案） 答： 細胞質(zhì)膜適宜的流動性是生物膜正常功能的必要條件。 酶活性與流動性有極大的關(guān)系，流動性大活性高。 如果沒有膜的流動性，細胞外的營養(yǎng)物質(zhì)無法進入，細胞內(nèi)合成的胞外物質(zhì)及細胞廢物也不能運到細胞外，這樣細胞就要停止新陳代謝而死亡。 膜流動性與信息傳遞有著極大的關(guān)系。 如果沒有流動性，能量轉(zhuǎn)換是不可能的。 膜的流動性與發(fā)育和衰老過程都有相當(dāng)大的關(guān)系。 15. 請從起始條件、運輸方式、產(chǎn)生的結(jié)果等三個方面進行主動運輸和被動運輸?shù)谋容^。（答案） 答：將比較結(jié)果列于表Q3-1中: 表Q3-1 被動運輸與主動運輸在起始條件、運輸方式和產(chǎn)生的結(jié)果的比較 被動運輸 主動運輸 起始條件 細胞外被運輸?shù)奈镔|(zhì)濃度大大高于細胞內(nèi)的濃度 細胞外被運輸?shù)奈镔|(zhì)的濃度可能高于、也可能低于細胞內(nèi)的濃度 運輸方式 通過擴散或運輸?shù)鞍仔纬傻耐ǖ肋M入細胞 通過具有酶活性的運輸?shù)鞍?泵)，在能量的驅(qū)動下進出細胞 產(chǎn)生的結(jié)果 最后使細胞內(nèi)外的濃度達到平衡 最后細胞內(nèi)外的濃度處于穩(wěn)定，建立了濃度梯度 16. 如何根據(jù)細胞的滲透現(xiàn)象解釋植物細胞的質(zhì)壁分離(plasmolysis)?（答案） 答：由于細胞的滲透現(xiàn)象，使得細胞在不同濃度的溶液中，會發(fā)生膨脹(swell)或收縮(shrink)。實際上這種現(xiàn)象取決于溶液中的溶質(zhì)和細胞中該物質(zhì)的濃度。若將動物細胞置于高滲溶液中，水則會從細胞中滲出，細胞發(fā)生收縮。細胞在低滲溶液中會吸水膨脹和破裂。若將植物細胞置于高滲溶液中，細胞脫水發(fā)生質(zhì)壁分離(plasmolysis)。若是在低滲溶液中，植物的細胞壁保護細胞防止過度膨脹而破裂，此時由于水的進入，細胞內(nèi)的壓力升高，使細胞變得堅硬(圖Q3-2)。 圖Q3-2動物細胞和植物細胞在不同濃度的蔗糖溶液中的行為 17. 為什么所有帶電荷的分子(離子)， 不管它多小， 都不能自由擴散?（答案） 答: 帶電的物質(zhì)通常同水結(jié)合形成一個水合的外殼，這不僅增加了它們的分子體積，同時也大大降低了脂溶性。因此說，所有帶電荷的分子(離子)，不管它多小， 都不能自由擴散。 18. 如何理解被動運輸是減少細胞與周圍環(huán)境的差別，而主動運輸則是努力創(chuàng)造差別，維持生命的活力？（答案） 答：主要是從創(chuàng)造差異對細胞生命活動的意義方面來理解這一說法。主動運輸涉及物質(zhì)輸入和輸出細胞和細胞器，并且能夠逆濃度梯度或電化學(xué)梯度。這種運輸對于維持細胞和細胞器的正常功能來說起三個重要作用: 保證了細胞或細胞器從周圍環(huán)境中或表面攝取必需的營養(yǎng)物質(zhì)，即使這些營養(yǎng)物質(zhì)在周圍環(huán)境中或表面的濃度很低; 能夠?qū)⒓毎麅?nèi)的各種物質(zhì)，如分泌物、代謝廢物以及一些離子排到細胞外，即使這些物質(zhì)在細胞外的濃度比細胞內(nèi)的濃度高得多; 能夠維持一些無機離子在細胞內(nèi)恒定和最適的濃度，特別是K+、Ca2+和H+的濃度。概括地說，主動運輸主要是維持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，以及在各種不同生理條件下細胞內(nèi)環(huán)境的快速調(diào)整， 這對細胞的生命活動來說是非常重要的。 19. 四種運輸ATPase在結(jié)構(gòu)、存在部位和功能上有什么不同?（答案） 答：四種運輸ATPase的差異列于表Q3-2中。 表Q3-2 四類ATP驅(qū)動的離子和小分子運輸泵的比較 類型 運輸物質(zhì) 結(jié)構(gòu)與功能特點 存在的部位 P型 H+，Na+，K+，Ca2+ 通常有大小兩個亞基，大亞基被磷酸化，小亞基調(diào)節(jié)運輸。 H+泵:存在于植物、真菌和細菌的質(zhì) 膜;Na+/K+:動物細胞的質(zhì)膜;H+/K+泵:哺乳動物胃細胞表層質(zhì)膜;Ca2+泵:所有真核生物的質(zhì)膜; 肌細胞的肌質(zhì)網(wǎng)膜。 F型 只是H+ 有多個跨膜亞基，建立H+的電化學(xué)梯度，合成ATP。 細菌的質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜、葉綠體的類囊體膜。 V型 只是H+ 多個跨膜亞基， 亞基的細胞質(zhì)部分可將ATP水解， 并利用釋放的能量將H+運輸?shù)侥遗葜?，使之成為酸性環(huán)境。 植物、酵母和其它真菌的液泡膜;動物細胞的溶酶體和內(nèi)體的膜;某些分泌酸性物質(zhì)的動物細胞質(zhì)膜(如破骨細胞和腎管狀細胞)。 ABC型 離子和各種小分子 兩個膜結(jié)構(gòu)域形成水性通道，兩個細胞質(zhì)ATP結(jié)合結(jié)構(gòu)域與ATP水解及物質(zhì)運輸相偶聯(lián)。不同結(jié)構(gòu)域可以位于同一個亞基，也可位于不同的亞基。 細菌質(zhì)膜(運輸氨基酸、糖和肽);哺乳動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(運輸與MHC 蛋白相關(guān)的抗原肽);哺乳動物細胞質(zhì)膜(運輸小分子、 磷脂、小的類脂分子) 20. 簡述 Na+/K+泵(Na+/K+ pump， Na+/K+ ATPase)的結(jié)構(gòu)和作用機制（答案） 答：Na+/K+泵是動物細胞中由ATP驅(qū)動的將Na+ 輸出到細胞外同時將K+輸入細胞內(nèi)的運輸泵，又稱Na+泵或Na+/K+交換泵。實際上是一種Na+ /K+ ATPase。Na+ /K+ ATPase是由兩個大亞基(亞基)和兩個小亞基(亞基)組成。亞基是跨膜蛋白，在膜的內(nèi)側(cè)有ATP結(jié)合位點，細胞外側(cè)有烏本苷(ouabain)結(jié)合位點;在亞基上有Na+和K+結(jié)合位點。 Na+/K+ ATPase運輸分為六個過程: 在靜息狀態(tài)，Na+/K+泵的構(gòu)型使得Na+ 結(jié)合位點暴露在膜內(nèi)側(cè)。當(dāng)細胞內(nèi)Na+濃度升高時，3個 Na+ 與該位點結(jié)合； 由于Na+的結(jié)合，激活了ATP酶的活性， 使ATP分解， 釋放ADP，亞基被磷酸化; 由于亞基被磷酸化， 引起酶發(fā)生構(gòu)型變化， 于是與Na+ 結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，并向胞外釋放3個Na+ ；膜外的兩個K+同亞基結(jié)合; K+ 與磷酸化的Na+/K+ ATPase結(jié)合后， 促使酶去磷酸化; 去磷酸化后的酶恢復(fù)原構(gòu)型， 于是將結(jié)合的K+ 釋放到細胞內(nèi)。每水解一個ATP， 運出3個Na+ ， 輸入2個K+ 。Na+ /K+泵工作的結(jié)果，使細胞內(nèi)的Na+濃度比細胞外低1030倍，而細胞內(nèi)的K+濃度比細胞外高1030倍。由于細胞外的Na+濃度高，且Na+是帶正電的，所以Na+ /K+泵使細胞外帶上正電荷。 意義: Na+/K+ 泵具有三個重要作用， 一是維持了細胞Na+離子的平衡，抵消了Na+離子的滲透作用;二是在建立細胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+離子濃度梯度的同時，為葡萄糖協(xié)同運輸泵提供了驅(qū)動力;三是Na+泵建立的細胞外電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。 21. 簡述Ca2+ 泵(Ca2+ pump， Ca2+ ATPase)的結(jié)構(gòu)和作用機理（答案） 答：Ca2+-ATPase有10個跨膜結(jié)構(gòu)域，在細胞膜內(nèi)側(cè)有兩個大的細胞質(zhì)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第一個環(huán)位于跨膜結(jié)構(gòu)域2和3之間，第二個環(huán)位于跨膜結(jié)構(gòu)域4和5之間。在第一個環(huán)上有Ca2+離子結(jié)合位點;在第二個環(huán)上有激活位點，包括ATP的結(jié)合位點。Ca2+-ATPase的氨基端和羧基端都在細胞膜的內(nèi)側(cè)，羧基端含有抑制區(qū)域。在靜息狀態(tài)，羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)2的激活位點結(jié)合，使泵失去功能，這就是自我抑制。 Ca2+-ATPase泵有兩種激活機制，一種是受激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白(CaM)復(fù)合物的激活，另一種是被蛋白激酶C激活。當(dāng)細胞內(nèi)Ca2+濃度升高時，Ca2+同鈣調(diào)蛋白結(jié)合，形成激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白復(fù)合物，該復(fù)合物同抑制區(qū)結(jié)合，釋放激活位點，泵開始工作。當(dāng)細胞內(nèi)Ca2+濃度下降時，CaM同抑制區(qū)脫離，抑制區(qū)又同激活位點結(jié)合，使泵處于靜息狀態(tài)。在另一種情況下，蛋白激酶C使抑制區(qū)磷酸化，從而失去抑制作用；當(dāng)磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點結(jié)合，起抑制作用。 Ca2+ 泵的工作原理類似于Na+/K+ ATPase。在細胞質(zhì)膜的一側(cè)有同 Ca2+結(jié)合的位點，一次可以結(jié)合兩個 Ca2+， Ca2+結(jié)合后使酶激活，并結(jié)合上一分子ATP，伴隨ATP的水解和酶被磷酸化，Ca2+泵構(gòu)型發(fā)生改變，結(jié)合 Ca2+的一面轉(zhuǎn)到細胞外側(cè)，由于結(jié)合親和力低Ca2+離子被釋放，此時酶發(fā)生去磷酸化，構(gòu)型恢復(fù)到原始的靜息狀態(tài)。 Ca2+ -ATPase每水解一個ATP將兩個Ca2+離子從胞質(zhì)溶膠輸出到細胞外。 22. 請簡述細菌細胞中葡萄糖的磷酸化運輸機理（答案） 答：細菌細胞中葡萄糖的磷酸化運輸過程是:首先將供體磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基團轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)的酶I(E-I)，然后將磷酸基團轉(zhuǎn)移給HPr蛋白，起始步驟對于各種糖的運輸都是相同的。第二步要根據(jù)被轉(zhuǎn)運的糖而定，如運輸?shù)氖瞧咸烟?，HPr蛋白要將磷酸基轉(zhuǎn)給酶(E-)，再轉(zhuǎn)給位于質(zhì)膜中的酶(E-)，但對于甘露糖的轉(zhuǎn)運則不需酶的參與，所以可直接將磷酸基團轉(zhuǎn)給位于質(zhì)膜中的酶(E-)；最后由酶將磷酸基團轉(zhuǎn)給被運輸?shù)奶?。酶和酶對于不同的糖具有特異性?該運輸方式中，被轉(zhuǎn)運進到細胞中的糖濃度，從形式上看沒有提高，但實質(zhì)上是提高了，只不過通過磷酸化作用進行了修飾。 23. 什么是細菌視紫紅質(zhì)質(zhì)子泵(bacteriorhodopsin proton pump)? 如何工作?（答案） 答：嗜鹽的厭氧菌halobacterium halobium 生活在陽光充足的鹽水池中。在進化過程中，這種菌的細胞質(zhì)膜上出現(xiàn)了多種能被光線激活的蛋白質(zhì)，“紫膜”是該菌質(zhì)膜上一些特化的區(qū)域(斑塊)，上面只含一種蛋白質(zhì)，就是細菌視紫紅質(zhì)(bacteriorhodopsin)。該蛋白含有七個螺旋，每個螺旋長3-4nm，在蛋白的中部有幾個能夠吸收光的視黃醛基團，又稱發(fā)色基團；當(dāng)該基團被一個光量子激活時，就能引起整個分子的構(gòu)型發(fā)生變化，導(dǎo)致兩個H+從細胞內(nèi)運送到細胞外。結(jié)果造成了細胞內(nèi)外的質(zhì)子濃度差：細胞外部高內(nèi)部低，這種濃度梯度可被另一種膜蛋白用于ATP的合成。在這個系統(tǒng)中，H+的運輸是由光提供能量。 24. 簡述說明ABC運輸?shù)鞍讓Ω事短沁\輸?shù)臋C理。（答案） 答：甘露糖先通過外膜的選擇性孔蛋白進入膜間腔，然后被一種結(jié)合蛋白(周質(zhì)結(jié)合蛋白)所結(jié)合。結(jié)合蛋白有兩個結(jié)構(gòu)域，一個同甘露糖結(jié)合，該結(jié)構(gòu)域與甘露糖等物質(zhì)結(jié)合后，會引起另一個結(jié)構(gòu)域發(fā)生構(gòu)型變化并同ABC運輸?shù)鞍捉Y(jié)合。這樣，被運輸?shù)奈镔|(zhì)就得以同ABC運輸?shù)鞍捉Y(jié)合，在水解ATP供能的情況下，ABC運輸?shù)皩⑻堑冗\入細胞內(nèi)。 25. 請比較動物細胞和植物細胞主動運輸?shù)牟町悾ù鸢福?答：動物細胞和植物細胞不僅結(jié)構(gòu)有所差別，載體蛋白也有所不同。動物細胞質(zhì)膜上有Na+-K+ ATPase，并通過對Na+、K+ 的運輸建立細胞的電化學(xué)梯度；但是在植物細胞(包括細菌細胞)的質(zhì)膜中沒有Na+-K+ATPase，代之的是H+-ATP酶，并通過對H+的運輸建立細胞的電化學(xué)梯度，使細胞外H+的濃度比細胞內(nèi)高；與此同時H+泵在周圍環(huán)境中創(chuàng)建了酸性pH，然后通過H+質(zhì)子梯度驅(qū)動的同向運輸，將糖和氨基酸等輸入植物的細胞內(nèi)。在動物細胞溶酶體膜和植物細胞的液泡膜上都有H+-ATP酶，它們作用都一樣，保持這些細胞器的酸性。 四、 細胞環(huán)境與互作 1. 植物細胞被的主要成分有哪些? 各起什么作用?（答案） 答: 主要成分包括:纖維素、半纖維素、果膠、木質(zhì)素和糖蛋白。 纖維素是由葡萄糖構(gòu)成的，在細胞壁中，由5060個纖維素分子形成一束，并且相互平行排列，形成長的、堅硬的微纖維。纖維素則相當(dāng)于動物細胞外基質(zhì)中的膠原。 半纖維素是由幾種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，這些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纖維素木聚糖在木質(zhì)組織中占總量的50%，它結(jié)合在纖維素微纖維的表面，并且相互連接，這些纖維構(gòu)成了堅硬的細胞相互連接的網(wǎng)絡(luò)。 果膠(pectin) 是由半乳糖醛酸和它的衍生物組成的多聚體。類似動物細胞的粘多糖，很容易形成水合膠。果膠在細胞壁中的作用主要是連接相鄰細胞壁，并且形成細胞外基質(zhì)，將纖維素包埋在水合膠中。 木質(zhì)素(lignin)是由聚合的芳香醇構(gòu)成的一類物質(zhì)，主要存在于木質(zhì)組織中，主要作用是通過形成交織網(wǎng)來硬化細胞壁。木質(zhì)素主要存在于纖維素纖維之間， 它的作用是抵抗壓力。 糖蛋白(glycoprotein) 在植物細胞壁中占總量10%。最重要的一種糖蛋白叫伸展蛋白(extensin)，這種蛋白同其它的相關(guān)蛋白一起，與纖維素等形成交叉網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生一種加固蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物的力。 2. 初生壁和次生壁是如何形成的?（答案） 答: 細胞壁的分泌合成是逐步、分層次進行的，合成越早，最后離開質(zhì)膜越遠。首先形成的是中間層(middle lamella)，其構(gòu)成成份主要是果膠。果膠是相鄰兩細胞壁所共有的，并且起到將兩個細胞連接在一起的作用。 分泌合成的第二個區(qū)帶稱為初生壁，是在細胞生長時期形成的。初生壁的厚度約為100200nm，與動物細胞的基膜相當(dāng)。初生壁由纖維素、半纖維素、果膠和糖蛋白等松散組成。在初生壁中，果膠對于初生壁的彈性是十分重要的，使細胞在生長過程中進一步擴展。 次生壁是在細胞停止生長后分泌形成的，主要是增加細胞壁的厚度和強度。次生壁位于初生壁的內(nèi)層， 纖維素和木質(zhì)素是次生壁的主要成份，但基本不含果膠，這樣使得次生壁非常的堅硬。次生壁是由幾層纖維素微纖維組成，各自形成密集結(jié)實的層。 3. 如何證明革蘭氏陽性菌細胞壁中胞壁質(zhì)還具有骨架作用決定細胞的形態(tài)?（答案） 答: 用溶菌酶水解細胞壁的胞壁質(zhì)的實驗可證明這一點，因為用溶菌酶水解了細菌細胞壁中的胞壁質(zhì)之后，細菌就全部變成了球形。 4. 為什么青霉素對革蘭氏陽性菌具有抑制作用?（答案） 答: 青霉素是由真菌產(chǎn)生的一種抗生素，它能夠抑制參與細菌細胞壁肽聚糖裝配后形成肽側(cè)鏈的酶的活性，沒有了側(cè)鏈，細菌細胞就不能夠抵抗正常的滲透壓， 其結(jié)果被處理的細菌細胞就會破裂。青霉素主要是對革蘭氏陽性菌起作用，因為革蘭氏陰性菌的細胞壁中肽聚糖含量較少，所以對青霉素不太敏感。 5. 動物細胞的細胞外基質(zhì)和植物細胞的細胞壁的共同特征是什么?（答案） 答: 動物細胞的細胞外基質(zhì)的主要成份是膠原，而植物細胞壁的主要成份是纖維素。共同的特征是:它們都是長長的堅硬的纖維，并且這些纖維都是包埋在兩性的基質(zhì)中，在基質(zhì)中充滿了糖蛋白或多糖。 6. 細胞外基質(zhì)具有哪些功能?（答案） 答: 細胞外基質(zhì)具有下列功能: 對細胞的形態(tài)和細胞活性的維持起重要作用。 例如，若用酶將培養(yǎng)的軟骨細胞或哺乳動物的胰腺表皮細胞的ECM水解掉，細胞的合成和分泌活動就會顯著下降；此時將細胞外基質(zhì)材料再添加到處理的培養(yǎng)瓶，可使細胞恢復(fù)活力并分泌產(chǎn)物。 幫助某些細胞完成特有的功能。 如肝細胞(hepatocytes)作為肝組織的主要細胞必須同基膜或其他的細胞外基質(zhì)接觸才能合成細胞型(cell-type)的蛋白質(zhì)。將肝細胞分離并放在塑料培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，即使加有某種膠原纖維，它們也會停止翻譯肝組織特異蛋白(如白蛋白)的mRNA，并停止合成這些mRNA。如果在培養(yǎng)細胞的培養(yǎng)液中添加了合適的細胞外基質(zhì)的成份，mRNA的合成和翻譯就會恢復(fù)。 同一些生長因子和激素結(jié)合進行信號傳導(dǎo)。 此外， 某些特殊的細胞外基質(zhì)也是細胞分化所必需的。胚胎發(fā)育的最后階段形態(tài)建成(morphogenesis)也需要某些細胞外基質(zhì)的成份。 7. 透明質(zhì)酸在細胞外基質(zhì)中的存在方式和作用是什么?（答案） 答: 在細胞外基質(zhì)中， 透明質(zhì)酸既能參與蛋白聚糖的形成，又能游離存在。在軟骨組織的細胞外基質(zhì)中，透明質(zhì)酸同糖胺聚糖和核心蛋白組成軟骨組織的蛋白聚糖復(fù)合物，稱為透明質(zhì)酸-蛋白聚糖復(fù)合物。在這種復(fù)合物中，透明質(zhì)酸作為一個長軸，將蛋白聚糖連接在一起，形成更大的更復(fù)雜的蛋白聚糖，使細胞外基質(zhì)具有更大的抗壓性。透明質(zhì)酸是一種重要的糖胺聚糖，是增殖細胞和遷移細胞的細胞外基質(zhì)的主要成分， 一旦遷移細胞停止移動，透明質(zhì)酸就會從細胞外基質(zhì)中消失，此時細胞間開始接觸。 8. 蛋白聚糖在細胞外基質(zhì)中的功能是什么?（答案） 9. 膠原的合成、裝配和分泌的過程怎樣?何時成為水不溶性的?（答案） 答: 首先在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體上合成僅含有信號肽的原鏈(pro-chain)， 又稱前原膠原（preprocollagen），原鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。然后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中通過分子內(nèi)交聯(lián)， 三股前體肽自我裝配形成三股螺旋， 即前膠原(procollagen)。前膠原進入高爾基體， 經(jīng)過加工修飾，并在高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)被包進分泌小泡，然后通過與質(zhì)膜的融合，分泌到細胞外。在細胞外，前膠原被兩種專一性不同的蛋白水解酶作用， 切除N端和C端的前肽， 兩端各保留部分非螺旋區(qū)，稱為端肽區(qū)(telopeptide region)，此時形成的是膠原(collagen)。膠原通過分子間交聯(lián)進而聚合成膠原原纖維(collagen fibrills)，最后裝配成膠原纖維（collagen fibers)。原膠原是可溶性的， 但是， 聚合成膠原纖維就成為水不溶的了。 10. 舉例說明某一特定組織的性能通常與膠原分子的三維結(jié)構(gòu)有關(guān)（答案） 答: 例如腱，它起著連接肌肉和骨的作用，因此在肌肉收縮時必須能夠承受巨大的拉力。腱具有細胞外基質(zhì)，并且在E