第五章 细胞生物学细胞生物

细胞生物学复习重点内容第五章细胞的内膜系统与囊泡运转掌握内容：1、细胞内膜系统的组成、动态结构特征与功能。

2、粗面内质网和光面内质网的形态结构及功能。

3、高尔基体的结构特征及其主要功能。

4、溶酶体的生理功能。

5、过氧化物酶体的组分和功能了解高尔基体的标志反应。

6、网格蛋白有被小泡的结构和功能熟悉内容：1、细胞质基质的组成、特点与主要功能2、分泌蛋白合成的模型：信号假说。

3、溶酶体的组成成分、膜结构特征及发生过程。

4、膜结构特征及发生过程。

5、COPⅡ有被小泡和COPⅠ有被小泡的结构和功能;了解内容：1、过氧化物酶体与疾病发生的关系。

2、比较溶酶体与过氧化物酶体的异同。

3、组成成分膜结构特征生理功能发生过程4、运输小泡靶向靶膜的步骤复习题1、比较粗面内质网和滑面内质网的形态结构与功能。

2、细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?3、粗面内质网上合成哪几类蛋白质?它们在内质网上合成的生物学意义是什么?4、指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。

5、何谓蛋白质分选?6、蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?7、结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。

8、溶酶体是怎样发生的?9、描述溶酶体的三种不同的作用。

10、描述在线粒体自我吞噬降解过程中所发生的事件。

11、过氧化物酶体有哪些主要活性？其中H2O2酶的作用是什么？12、过氧化物酶体在哪些方面与线粒体相似？哪些方面是独特的？13、是什么决定运输小泡和它将要融合的膜组分之间相互作用的特异性？14、描述网格蛋白的分子结构及其与功能之间的关系。

15、对比COPⅠ包被小泡和COPⅡ包被小泡在蛋白质运输中的作用。

16、图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。

重点名词：1、内膜系统（endomembrane system）2、囊泡运输（vesicle transport）3、粗面内质网（rough endoplasmic reticulum RER）4、光面内质网（smooth endoplasmic reticulum SER）5、高尔基复合体（Golgi complex）6、分子伴侣（molecular chaperone）7、信号肽（signal peptide）8、初级溶酶体（primary lysosome）9、次级溶酶体（secondary lysosome）10、自噬性溶酶体（auto lysosome）11、异噬性溶酶体（hetero lysosome）12、自溶作用（autolysis）13、结构性分泌途径（constitutive secretory pathway）14、调节性分泌途径（regulated secretory pathway）15、膜流第六章线粒体与细胞的能量转换掌握内容：1、线粒体的超微结构、化学组成、标志酶。

第五章跨膜运输细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。

但是细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换，才能完成特定的生理功能。

因此细胞必须具备一套物质转运体系，用来获得所需物质和排出代谢废物，据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。

细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。

载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。

通道蛋白与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。

第一节被动运输一、简单扩散也叫自由扩散（free diffusing），特点是：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。

某种物质对膜的通透性（P）可以根据它在油和水中的分配系数（K）及其扩散系数（D）来计算：P=KD/t，t为膜的厚度。

脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过，小分子比大分子容易透过。

具有极性的水分子容易透过是因水分子小，可通过由膜脂运动而产生的间隙。

非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过脂双层，不带电荷的极性小分子，如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层，尽管速度较慢，分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过，而膜对带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的（图5-1）。

事实上细胞的物质转运过程中，透过脂双层的简单扩散现象很少，绝大多数情况下，物质是通过载体或者通道来转运的。

第五章细胞的内膜系统与囊泡转运内膜系统：是细胞质中那些在结构、功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器之总称。

主要包括：内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡以及核膜等功能结构。

肌质网：心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网，其功能是参与肌肉收缩活动。

肌质网膜上的Ca2+-ATP泵将细胞基质中的钙泵入肌质网中储存起来，使肌质网钙离子的浓度比胞质溶胶高出几千倍。

受到神经冲动刺激或细胞外信号物质作用后，可引起钙离子向细胞质基质释放，参与肌肉收缩的调节。

粗面内质网RER：又称颗粒内质网GER，多呈排列较为整齐的扁平囊状，以其网膜胞质面有核糖体颗粒的附着为主要形态特征，功能主要和外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成，加工和转运有关。

滑/光面内质网SER：又称无颗粒内质网AER，呈表面光滑的管、泡样网状形态结构，常可见与RER相通，是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器。

髓样体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，见于视网膜色素上皮细胞中。

孔环状片层体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，出现于生殖细胞、快速增殖细胞、某些哺乳类动物的神经元和松果体细胞以及一些癌细胞中。

微粒体：是细胞匀浆过程中，由破损的内质网碎片所形成的小型密闭囊泡，而非细胞内的固有功能结构组分，包括颗粒型和光滑型两种类型。

网质蛋白：普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质，它们的共同特点是在其多肽链的羧基端均含有一个被简称为KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL （His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号，可以通过驻留信号与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。

如钙连蛋白、内质蛋白等。

信号肽：合成肽链N-端的一段特殊氨基酸序列，即指导蛋白多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素。

内信号肽：指位于多肽链中间的信号肽序列，介导的内开始转移肽插入转移机制。

分子伴侣或伴侣蛋白：细胞质中一类能够识别并结合到不完整折叠或装配的蛋白。

第五章物质的跨膜运输五、简答题1、细胞质基质中Ca2+浓度低的原因是什么？2、简述细胞信号分子的类型及特点？3、比较主动运输与被动运输的异同。

4、NO的产生及其细胞信使作用？5、钙离子的主要作用途径有哪几种？6、G蛋白的类型有哪些？7、简要说明由G蛋白偶联的受体介导的信号的特点。

8、磷酯酰肌醇信号通路的传导途径。

六、论述题1、试论述Na+-K+泵的结构及作用机理。

2、cAMP信号系统的组成及其信号途径？3、试论述蛋白磷酸化在信号传递中的作用。

4、如何理解“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”?第六章细胞的能量转换-线粒体和叶绿体五、简答题1、为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？2、简述光合磷酸化的两种类型及其异同。

六、论述题1、线粒体与叶绿体的内共生学说的主要内容及证据。

第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输五、简答题1、信号假说的主要内容是什么？2、溶酶体是怎样发生的？它有哪些基本功能？3、简述细胞质基质的功能。

4、比较N-连接糖基化和O-连接糖基化的区别。

六、论述题1、何为蛋白质分选？细胞内蛋白质分选的基本途径、分选类型是怎样的？第八章细胞信号转导五、简答题1、简述细胞信号分子的类型及特点？2、NO的产生及其细胞信使作用？3、G蛋白的类型有哪些？4、简要说明由G蛋白偶联的受体介导的信号的特点。

5、磷酯酰肌醇信号通路的传导途径。

六、论述题1、cAMP信号系统的组成及其信号途径？2、试论述蛋白磷酸化在信号传递中的作用。

第九章细胞骨架五、简答题1、微丝的化学组成及在细胞中的功能。

2、什么是微管组织中心，它与微管有何关系。

3、简述中间纤维的结构及功能。

六、论述题1、比较微管、微丝和中间纤维的异同。

2、试述微管的化学组成、类型和功能。

第十章细胞核与染色体五、简答题1、简述细胞核的基本结构及其主要功能。

2、简述染色质的类型及其特征。

3、简述核仁的结构及其功能。

细胞生物学[第五章物质的跨膜运输]课程预习第五章物质的跨膜运输物质跨膜运输主要有三种方式：(1)被动运输：包括简单扩散和载体介导的协助扩散；两类蛋白负责物质的跨膜转运：载体蛋白和通道蛋白。

(2)主动运输：由ATP直接提供能量(Na+一K+泵，Ca2+泵和质子泵)，由ATP 间接提供能量(协同运输)以及光能驱动三种基本类型。

(3)胞吞作用与胞吐作用：两类胞吞作用(胞饮作用和吞噬作用)；两类胞吐作用(组成型外排与调节型外排)；膜融合与膜泡运输。

一、膜转运蛋白与物质的跨膜运输(一)脂双层的不透性与物质的跨膜运输细胞膜上存在膜转运蛋白(membrane transport proteins)，负责无机离子和水溶性有机小分子的跨膜转运。

膜转运蛋白可分为两类：载体蛋白(carrier proteins)，它既可介导被动运输，又可介导逆浓度或电化学梯度的主动运输。

通道蛋白(channel proteins)，只能介导顺浓度或电化学的被动运输。

1．载体蛋白及其功能载体蛋白是几乎是所有类型的细胞膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。

载体蛋白又称为通透酶(permease)，因其在细胞膜上有特异性结合位点，可与特异性底物(溶质)结合，一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子。

转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学曲线。

既可被底物类似物竞争性抑制，又可被微量的某种抑制剂非竞争性抑制以及对pH的依赖性等。

2．通道蛋白及其功能通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子与带电荷的离子通过。

目前发现的通道蛋白已有100余种。

大多数通道蛋白能够形成与离子转运有关的选择性开关的多次跨膜通道，故又称为离子通道。

离子通道的举例离子通道有两个显著的特征：(1)具有离子选择性：离子通道对被转运的离子的大小与电荷都有高度的选择性，而且转运速率高，可达106个离子／s，其速率是已知任何一种载体蛋白的最快速率的1000倍以上。

《细胞生物学》题库第五章物质运输1. 试述协助扩散与简单扩散的区别。

2. 试述Na-K泵及钙泵的工作原理。

3. 质子泵的主要类型。

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。

5. 论述协同运输的机制。

6. 试述胞饮作用与吞噬作用的区别；胞饮小泡形成的机理。

7. 说明组成型胞吐与调节型胞吐的区别。

《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。

⑴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。

⑵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Na-K泵及钙泵的工作原理。

⑴Na-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+。

⑵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。