細胞膜與物質的跨膜運輸課后習題答案（全）

第四章細胞膜與物質的跨膜運輸一.名詞解釋雙親性分子（amphipathicmolecule）：又稱兼性分子，是指構成細胞膜重要成分的磷脂既有易溶于水的磷脂酰堿基頭部，稱為親水頭端，又有不易溶于水的脂肪酸鏈尾部，稱為疏水尾端，我們把這種既有親水頭又有疏水尾的磷脂分子稱為雙親性分子。外在膜蛋白（extrinsicmembraneprotein）：又稱外周蛋白，完全位于脂質雙分子層之外，分布在胞質側或胞外側，一般通過非共價鍵附著在脂類分子頭部極性區(qū)或跨膜蛋白親水區(qū)的一側，間接與膜結合。內在膜蛋白（intrinsicmembraneprotein）：又稱跨膜蛋白，指部分或全部穿過細胞膜脂質雙分子層的蛋白質，分為單次跨膜、多次跨膜和多亞基跨膜三種類型。單位膜（unitmembrane）：細胞膜和胞內膜等生物膜在電鏡下均可呈現(xiàn)三夾板式結構，上下兩層為電子密度較高的暗層，而中間為電子密度低的明層。在20世紀50～60年代，人們將具生物膜結構特點的質膜和胞內膜的代名詞。簡單擴散動擴散，指小分子物質由高濃度一側跨過細胞膜像低濃度一側進行運輸，且運輸過程中所需要的能量來自于高濃度本身所包含的勢能，不需要細胞提供能量，是小分子物質跨膜運輸最簡單的方式。被動運輸（passivetransport）：是細胞膜中的膜轉運蛋白無需消耗代謝能ATP而順濃度梯度進行的一種物質轉運方式，其動力來自有兩暗一明結構的膜稱為單位膜。如今，單位膜僅是能部分反映（simplediffusion）：又稱被于膜內外存在的被轉運物質的濃度差所具有的勢能。根據(jù)所需條件不一，被動轉運又可分為簡單擴散、易化擴散和通道擴散等。主動運輸（activetransport）：是細胞膜中特定轉運小分子物質的過程。是細胞膜轉運小分子物質的基本形過程的基本條件有：①細胞膜上具有特定的載體蛋白；②需消耗代＋＋謝能。也可以說，主動轉運是細胞膜上某些載體蛋白的基本功能，如Na-K泵就是一種典型的主動轉運裝置。主動轉運可分為離子泵驅動的主動轉運直接的主動轉運和離子梯度驅動的主動轉運間接的主動轉運兩種基本類型。＋＋＋協(xié)同運輸（cotransport）：的載體蛋白在消耗能量由水解ATP獲取的條件下逆濃度梯度即逆電化梯度式之一。完成這種轉運是一類由Na-K泵（或H泵）與載體蛋白協(xié)同作用，間接消耗ATP所完成的主動運輸方式。物質跨膜運動所需要的直接動力來自于膜兩側離子的電化學梯＋＋＋度，而維持這種離子電化學梯度則是通過Na-K泵（或H泵）消耗ATP所實現(xiàn)的。胞吞做用（endocytosis）：也稱為內吞作用或入胞作用，是細胞將胞外的大分子或顆粒狀物質轉運到胞內的方式。當被轉運的大分子或顆粒狀物質靠近細胞膜并結合于細胞表面后，膜逐漸內陷將其包圍，形成吞噬小泡進入細胞內。根據(jù)入胞物質的性質及大小，可將內吞作用分成胞飲作用和吞噬作用兩種類型。而根據(jù)內吞物質是否有專一性，又可將內吞作用分為受體介導的內吞作用和非特性的內吞作用兩種情況。胞吐作用（exocytosis）：又稱外排作用或外吐，是與入胞作用相反的過程。細胞內合成的肽類激素、抗體式排出細胞。其基本過程是要輸出的物質先由內膜包被移至質膜下方，最后，小泡膜與質膜發(fā)生融合并形成一裂口將內容物排出胞外，小泡膜并入質膜上成為其中的一部分。受體介導的內吞作用（receptor-mediatedendocytosis）需要膜受體參與的吞噬或吞飲作用，：是某些大分子物質或顆粒性物質進入細胞的特殊方式，具有較強的特異性。其基本過程是胞外的大分子或顆粒物配體先與細胞膜上特殊部位膜下附有稱為衣被的籠形蛋白的受體結合，然后質膜內陷形成有被小凹，進而與質膜分離形成由籠形蛋白包被的有被小泡。例如膽固醇、糖蛋白以及細胞消化作用后形成的殘質體等均以此方后形成小泡，小泡再

與其載體低密度脂蛋白LDL結合而成的LDL顆粒就是以上述方式進入細胞的。有被小泡（coatedvesicle）：指受體介導的內吞作用時，配體與有被小窩處的受體結合形成配體-受體復合物，網(wǎng)格蛋白聚集在有被小窩的胞質側，有被小窩形成后進一步內陷，與質膜脫離后形成的復合物即為有被小泡。細胞表面（cellsurface）：指由細胞的質膜、質膜外表的細胞外被和質膜內面的膜下溶膠層所構成的一個復合結構體系，還包括細胞連接和細胞外表面的微絨毛、纖毛和鞭毛等特化結構。其功能很復雜，與細胞的支持保護、識別粘著、運動遷移、免疫應答、物質運輸、信息傳遞、能量轉換、分裂分化、衰老病變等多個方面有密切關系。二胞膜？有哪些作用？細胞膜，又稱為質膜。是位于細胞最外層，圍繞整一層薄膜，主要由脂類和蛋白質構成。作為細胞的重要結構，質膜具有多方面的功能。它既維持了細胞的形狀，又構成了胞內物質與環(huán)境隔離的保護性界膜，使細胞具有相對穩(wěn)定的內環(huán)境。同時，細胞膜還在物質轉運、能量轉換、信息傳遞等重要動中發(fā)揮決定性作用。2.質膜主要由哪些分子組成這些分子在膜結構中各什么作用人體及動物的細胞膜是由多種化學成分構成的特殊結構。組成細胞膜的化學成分主要有脂類、蛋白和糖類。脂類以磷脂和膽固醇為主，有些細胞膜還含有糖脂。作為既有極性頭部親水和非極性尾部疏水的兼性分子，磷脂在細胞膜中可形成作為膜主體結構脂質雙分子層，其親水的頭部朝向細胞內外，與水相觸，而疏水尾部則兩兩相對位于膜的里面。由于膜脂分子可以進行各種運動，使得整個細胞膜具有流動性。膽固醇是人和動物細胞膜中的重要組分，對維持膜的流動性具有重要作用?？偟膩碚f，脂質分子構成了細胞膜的基本骨架。蛋白質是構成細胞膜的另一大類物質，它們在膜中的含量、種類和分布決定著膜的主要功能。在一般細胞膜中蛋白質與脂質的含量各占50％左右。對于膜蛋白，按其在脂質雙層中的位置可分為外周蛋白和鑲嵌蛋白兩類。外周蛋白分布在膜的內外表面，是以α螺旋為主的球型蛋白，常以非共價鍵與膜上其他成分相連，易于用人工方法從膜上分離下來。鑲嵌蛋白以不同的程度鑲嵌于脂質雙分子層中，并以共價鍵與膜脂相結合，故不易人工分離。有些鑲嵌蛋白貫穿分布于脂雙分子層成為跨膜蛋白。這些有極重要的作用，發(fā)揮著多方面的功能。它們有些是轉運物質進出細胞的載體；有些是能接受化學信號的受體；還有些是催化某種反應的酶等。膜脂與膜蛋白在細胞膜中的分布都是不對稱的，糖類是細胞膜中不可缺少的成分，常以低聚糖或多糖的形式共價結合于膜蛋白或膜脂分子上，形成糖蛋白或糖脂，但大部分糖分子都結合于膜蛋白、而且暴露于細胞表面的膜蛋白分子上大多都連有糖殘基，這樣，位于細胞外表面與膜蛋白或膜脂相連的糖殘基鏈便形成了一種特殊的構造——細胞被或糖萼。細胞膜中的糖分子也具有多方面的功能，與細胞保護、細胞識別、細胞免疫等重要反應有著密切的關系。3.試述質膜的基本特性及其影響因素。質膜具有特殊的理化性質，它們集中表現(xiàn)在2個方面：膜的不對稱性和流動性。換句話說和流動性是細胞膜最基本的特性。細胞膜的不對稱性是由膜脂分布的不對、膜蛋白分布的不對稱性及膜糖分布的不對稱性所決定的。其中，膜糖的分布是絕對不對稱性的，只分布在細胞膜外表面，即非胞質面。膜脂分布的不對稱性現(xiàn)在：①膜內層和外層所含脂質分子的種類不同；②膜內外磷脂層所帶電荷不同；③膜內外層磷脂分子中脂肪酸的飽和度不同；脂均分布在外層脂質中。膜蛋白的不對稱性主要表現(xiàn)在①糖蛋白的糖鏈主要分布在膜的外表面；②膜受體分子均分.簡答題1.何為細個細胞質的生命活有的蛋白質在細胞膜中具聚，不對稱性稱性表④糖

布在膜外層脂質分子中；③腺苷酸環(huán)化酶分布在膜的內表面。所以膜蛋白的分布是絕對不對稱的。膜的流動性是由膜內部脂質分子和蛋白質分子的運動性所決定的。膜脂的流動性和膜蛋白的運動性使得細胞膜成為一種動態(tài)結構。膜脂分子的運動表現(xiàn)在：①側向擴散運動；②旋轉運動；③擺動運動；④伸縮振蕩運動；⑤旋轉異構化運動；⑥翻轉運動。膜蛋白的分子運動則包括側向擴散運動和旋轉擴散運動等。研究發(fā)現(xiàn)，有多種因素可影響膜脂或整個細胞膜的流動性：①膽固醇，這種分子分布于質膜的磷脂分子之間，其疏水的甾環(huán)區(qū)尾部與磷脂的脂肪酸鏈相互作用，可防止脂肪酸鏈的相互凝集從而維持細胞膜的流動性，防止溫度降低時膜流動性的突然穩(wěn)定性的飽和程度和長短，這兩種因素對膜的流動性有顯著影響；脂說明所含雙鍵愈多，而雙鍵處易發(fā)生彎曲使磷脂的難以靠近，其結尾部排列較松，從而維持了膜的流動性；脂鏈如較長可使脂質分子互作用加強，膜的流動性下降；而短鏈則會減弱相互作用，使膜流動性升高；③與鞘磷脂的比例，這兩種磷脂在結構上差別較大，流動性不卵磷脂不飽和程度高，鏈較短，故卵磷脂與鞘磷脂的比值高時膜流動性大；比值下降時膜的流動性隨之下降。影響，膜蛋白嵌入膜脂疏水區(qū)后，使周圍的脂類分子不單獨活動而形成界面脂，嵌入的蛋白越多，界面脂就越多，膜脂的流動性就越小。總之，流動性是質膜的一種基本特性，必須保持在適當程度才能保證質膜的正常功能。當細胞對失去自我調節(jié)能力時將會發(fā)生膜的功能障礙或細胞病變。4.以紅細胞血影蛋白為例，說明膜蛋白有哪些類型？各有何功能？通過對紅細胞降低；同時，膽固醇分子還具有增強質膜作用；②磷脂分子脂肪酸鏈的不肪酸的不飽和程度越高尾部果是磷脂分子的肪酸尾部相卵磷脂同；④膜蛋白的能其膜的流動性血影分析證明，細胞膜上的蛋白質依存在的方式不同可分為周圍（外周）膜蛋白、整合（內在或跨膜或鑲嵌）膜蛋白及脂錨定蛋白三大類。迄今所了解的膜蛋白在膜上存在的方式有5種：共價結合在膜脂的胞質單層內的①“單次穿膜”跨膜蛋白；②“多次穿膜”跨膜蛋白；③膜蛋白羥鏈上；④通過一寡糖鏈與膜脂的非胞質單層中的稀有磷脂——字＜〈脊布勱岷?；⑤膜蛋白窐尣紕赆猴@諂淥さ鞍咨?。膜蛋把b垂δ懿煌煞治呋?、捂y首?、细按T⑿畔⒏惺苡氪蕁⒅С鐘氡；さ取Ｄぶ芪Вū擼┑鞍字饕揮諛さ哪誆嗝媯胂赴碩⑽鎦首撕托畔⒔郵苡氪縈泄兀馇兜鞍卓勺魑な芴?、造v搴鴕恍┨鼗拿傅鞍祝諛つ諭馕鎦試聳?、信簼a郵苡氪蕁⑾赴庖摺⑾赴侗鸕確矯娑季哂蟹淺Ｖ匾淖饔謾?.比較簡單擴散與協(xié)助擴散的特點？異同點簡單擴散協(xié)助擴散（幫助擴散）相同點不需要消耗能量不需要膜蛋白的幫助需要載體蛋白的介導作用不同點順物質濃度梯度運輸順物質濃度或電化學梯度運運輸?shù)臋C制、方式、特點？從人工合成的脂輸?shù)姆绞椒譃?種類型：①不需要跨膜蛋白參與的簡單擴散，指的是一些疏小分子（非極性）和不帶電荷的極性小分子可以順濃度梯度從高濃度一輸?shù)降蜐舛纫粋鹊倪^程，且在運輸過程中不消耗細胞能量。②需要膜轉運蛋白參與的跨膜運輸，主要包括一些大的不帶電荷的極性分子和離子的跨膜運輸。其中離子的跨膜轉運主要通過細胞膜中的通道蛋白介導完成，通道蛋白介導的運輸屬于被動運輸，離子在運輸過程中是順濃度梯度或電化學梯度進行轉運，不消耗細胞能量。而大的不帶電荷的極性分子的跨膜轉運主要通過細胞膜中的載體蛋白介導完成，包括被動運輸和主動運輸兩種方式。載體蛋白介導的被動運輸又稱為易化擴散（或幫輸6.從膜的分子結構雙層結構模型可以看出，小分子角度掌握小分子物質穿膜物質跨膜運水性的側運

助擴散），指物質在載體蛋白介導下，不消耗細胞的代謝能量，順物質濃度梯度或電化學梯度進行轉運的一種方式。載體蛋白介導的主動運輸是指物質在載體蛋白的介導作用下，逆濃度梯度或電化學梯度，由低濃度一側像高濃度一側進行的跨膜轉運方式，且在這個過程中需要消耗細胞能量ATP。7.通道蛋白介導運輸有何特點及類型？通道蛋白是形成一穿膜的充水通道，一些相應物質可通過該通道順濃度梯度運輸。又稱離子通道（ionchannel）。通道蛋白介導運輸?shù)奶攸c：1通道蛋白介導的是被動運輸；2離子通道對被轉運離子的大小和所帶電荷都有高度的選擇性；3轉運速率高，每秒內允許106-108個特定離子通過；4多數(shù)離子通道不是持續(xù)開放，受到“閘門”控制，即受開或關兩種構象所調節(jié)1配體閘門通道閘門的開閉受化學物質（配體）調節(jié)2電壓門控通道閘門的開閉受膜電壓控制3應力激活通道8.囊泡運輸?shù)闹饕绞郊疤攸c？囊泡運輸大分子物質和顆粒物質的一種方式，主要分為胞吞作用和胞吐作用兩種方式。其中，胞吞作用指的是細胞攝入大分子或顆粒物質的過程，而胞吐作用指的是細胞大分子或顆粒物質的過程。胞吞作用又根據(jù)胞吞物質的大小、形態(tài)和特異程度不同，可分為吞噬作用、吞飲作用和受體介導的內吞作用三種類型。吞噬作用主要是指細胞內吞入較大的固體顆?；蚍肿訌秃衔锏任镔|的過程，攝入的大分子顆粒質的直徑大于250nm，攝入的物質主要形成吞噬體或吞噬泡，一般體積較大；吞飲作用是指細胞吞入大分子溶液物質或極微小顆粒物質的活動，所形成的小囊泡小于150nm，通過胞飲作用進入細胞內部的物質，形成胞飲體（pinososome）或胞飲小泡（pinocyticvesicle）；受體介導的內吞作用是指需要膜受體參與的吞噬或吞飲作用，是某些大分子物質或顆粒性物質進入細胞的特殊方式，具有較強的特異性。其基本特點包括：①一種選擇性濃縮機制，即配體與受體的結合是特異性的。②要形成特殊結構的內吞泡-有被小泡（衣被小泡），所以這種胞吞作用又稱為有被小泡運輸。胞吐作用根據(jù)外排方式的不同可分為結構性分泌途徑和調節(jié)性分泌途徑兩種方式。結構性分泌途徑是指分泌蛋白在柤面內質網(wǎng)合成之后，轉運至高爾基復合體經(jīng)修飾、濃縮、分泌，裝入分，隨即被運送至細胞膜與質膜融合物排出細胞外的過程。而調節(jié)性分泌途徑是指細胞分泌蛋白合成后被貯存于分泡內，只有當細胞接受到細胞外信號的刺激，引起細胞內Ca2濃度的瞬間升高，才能啟動胞吐過程，使分泌囊泡與細胞膜融合，將分泌物釋放到細胞外的過程。調節(jié)性分泌具有兩個特點：①具有選擇性；②具有濃縮性，可使被運輸物質的濃度提高200倍。9.怎樣理解細胞表面是一個復合結構體系和多功能體系？細胞表面是指由細胞的質膜、質膜外表的細胞外被和質膜內面的膜下溶膠層所構成的一個復合構體系，還包括細胞外表的微絨毛、纖毛和鞭毛等待化結構。其功能很復雜，與細胞的支持保護、識別粘著、運動遷移、免疫應答、物質運輸、信息傳遞、能量轉換、分裂分化、衰老病變等多個方面有密切關系。所以說細胞表面是一個復合的結構體系和多功能體系。第七章細胞骨架與細胞運動一、名詞解釋:細胞骨架cytoskeleton：是指存在于細胞質內的纖維狀細胞器，它主要包括微等纖維和微梁網(wǎng)絡，細胞骨架在細胞質內形成的網(wǎng)絡結構支撐維持細胞的形狀，并在細胞運動、物質運輸和細胞分裂等方面發(fā)揮一定的作用。微管組織中心（MTOC）：細胞內微管組裝發(fā)源點稱微管組織中心，主要包括中心體、纖毛基體和著絲點等部位，它們在微管裝配過程中起著重要作用。γ－微管蛋白環(huán)狀復合物：由γ微管蛋。通道蛋白介導運輸?shù)念愋停哼\輸是細胞排出物的直徑泌囊泡將分泌泌囊結管、微絲、中

白和一些其他相關蛋白構成，是微管的一種高效的集結結構，在中心體中是微管裝配的起始結構。馬達蛋白：是指介導細胞內物質沿細胞骨架運輸?shù)牡鞍踪|，即利用ATP水解產(chǎn)生的能量驅動自身攜帶運載物沿著微管或肌動蛋白絲運動的蛋白。動力蛋白：是一個由9-12個亞基組成的蛋白質復合體，具有ATP酶活性，可沿微管由正端向負端移動，為細胞內物質運輸和纖毛運動提供動力。驅動蛋白：是一類微管激活的ATP酶，可沿微管由負端向正端移動，在胞內物質運輸中具有重要作用。中心體：是動物細胞中與微管形成和細胞分裂密切相關的細胞器，包括中心粒和中心粒旁物質。在細胞間期，位于細胞核附近，在有絲分裂期，位于紡錘體的兩極。二、問答題1．微管、微絲、中間纖維在細胞中各起何作用？細胞骨架主要由微管、微絲和中等纖維組成。其中微管的主要功能有：構成細胞內的網(wǎng)狀支架，支持和維持細胞形態(tài)；參細胞器的定位和分布；參微絲的主要功能有：構成細胞的支架，維持細胞的形態(tài)；參分裂；參與肌肉收縮；參與細胞內物質運輸；參與細胞內信號傳要功能有：在細胞內形成一個完整的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)；為細胞提供機械強度支持；參與細胞連接；參與細胞內信息傳遞及物質運輸；維持細胞核膜穩(wěn)定；參與細胞分化。2．簡述微絲的組裝過程。球形肌動蛋白組裝成肌動蛋白纖維分三個階段：①成核與中心粒、纖毛和鞭毛的形成；參與染色體的運動，調節(jié)細胞分裂；參與細胞內信號傳導。與細胞運動；參與細胞與細胞內物質運輸；維持細胞內導。中間纖維的主期：是微絲組裝的限速過程，又稱為延遲期。此期球形肌動蛋白單體聚合形成穩(wěn)定的三聚體即核心。②聚合期：肌動蛋白在核心兩端開始聚合，微絲兩端的組裝速度有差異，正端的組裝速度明顯快于負端。③平衡器：微絲延長到一定階段，肌動蛋白摻入微絲的速度與其從微絲上解離的速度達到平衡，微絲長度基本不變，正端延長長度等于負端縮短長度，并仍在進行著聚合與解聚活動。3．簡述中間纖維的結構特征及其裝配過程。中間纖維的結構特征:①一個α螺旋的中間桿狀區(qū)。所有亞基的中間螺旋結構域都是保守的，又分為4個螺旋區(qū)，之間被3個間隔區(qū)隔開，間隔區(qū)也是非常保守的。亞基裝配時靠α配對形成二聚體。②N端頭部和C端尾部。都是高度可變的，不同類型的中間纖維亞基的頭部、尾部大小及氨基酸組成都有很大區(qū)別。中間纖維分子量的大小主要取決于尾部的變化。中間纖維的裝配過程：首先兩個平行的α螺旋桿之間形成超螺旋二聚體；兩個超螺旋二聚體以反向平行、半分子交疊方式相連，形成四聚體亞單位，它們是中間纖維組裝的基礎亞單位；最后八個四聚體排列形成更大聚合重疊的中間纖維。目前最后步驟仍不是很清楚，可能由于四聚體以簡單結合反應加到伸長中的中間纖維上，結合反應順中間纖維長軸排列，按螺旋形式包裹在一起。4．微管是如何參與細胞內物質運輸?shù)募毎麅鹊募毎饕苿雍桶|中的物質轉運都和微管有著密切的關系，其中微管提供了物質運輸?shù)能壍?。微管參與細胞內物質運輸?shù)娜蝿罩饕晌⒐荞R達蛋白即動力蛋白、驅動蛋白來完中頭部