细胞生物学《第五章》
- 格式:doc
- 大小:127.50 KB
- 文档页数:9
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。
《细胞生物学》第5-8章主要内容第五章细胞的内膜系统内膜系统(endomembrane system):是位于细胞质内,在结构、功能以及发生上具有一定联系的膜性结构的总称。
包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体以及核膜等。
第一节内质网1 内质网的化学组成标志酶:葡萄糖-6-磷酸酶微粒体(microsome):内质网经离心分离后破碎形成的小泡。
2 内质网的形态结构由膜构成的小管(ER tubule)、小泡(ER vesicle)或扁囊(ER lamina)连接成的三维网状膜系统3 内质网的基本类型粗面内质网(rough endoplasmic reticulum,rER):表面分布大量的核糖体,呈扁平囊状滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum,sER):表面没有核糖体的结合,呈分支管状,是粗面内质网的延伸部分核糖体成分:蛋白质与rRNA功能:按照mRNA指令合成多肽链。
4 内质网的功能rER:(1)分泌性蛋白质的合成;(2)蛋白质的修饰(糖基化);(3)蛋白质的分选与转运;(4)膜脂的合成。
sER:(1)固醇激素和脂类的合成(2)糖原的合成与分解(3)解毒作用(肝细胞)(4)肌质网贮存Ca2+信号密码:位于成熟mRNA5’端起始密码AUG后,能编码信号肽的特殊密码子。
信号肽:信号密码最先翻译出一段由18-30个疏水氨基酸组成的肽链。
第二节高尔基复合体1 高尔基复合体的形态结构高尔基体的结构电镜下由扁平囊泡(cisterna)、小泡(vesicles)和大泡(vacuoles)组成,也称高尔基复合体。
扁平囊泡——主体,一般由4~6个扁平囊泡平行排列成高尔基堆(Golgi stack)。
扁平囊的凸面靠近细胞核或内质网,称生成面(forming face)或未成熟面(immature face);凹面朝向细胞膜,称分泌面(secreting face)或成熟面(mature face)。
第五章物质的跨膜运输思考题2007动物生物技术钟蔼敏(200730380129) 张铭倩(200730380127) 张松柳(200730380128)一.填空题1.如果用降解微丝的药物处理细胞,则可阻断_________的形成。
2.根据胞吞的物质是否具有专一性,可以将胞吞作用他为_________的胞吞作用和_____的胞吞作用。
3.所有的真核细胞都有_______胞吐途径,特化的分泌细胞有一种_______胞吐途径,两者都是通过________的方式进行的。
4. 物质通过细胞质膜的转运主要有3个途径: ______、______、_________。
5.根据激活信号的不,离子通道区分为:________、_________、___________。
6.细胞内外的离子差别分布只要两种机制所调控:_________、_________。
7. 主动运输的三种基本类型:_________、_________、___________。
8.写出下列类型的离子通道的名称:9. 根据泵蛋白的结构和功能特性,ATP驱动泵可分为____________, ____________,______________, ____________。
其中_______主要运转小分子。
10 .Na+ —K+ 泵是由_____________和______________组成的四聚体。
11. 协同转运可分为____________和___________。
12.ABC蛋白在_____、_______和_______等器官的细胞质膜上分布丰富。
13.Na+ —K+ 泵存在于___________________。
二.是非题1.吞噬作用是很多原生动物摄取营养的一种方式。
()2.所有真核细胞都有从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之整合的稳定过程。
()3.胞吞和胞吐这种运输方式常常只能同时转运一种大分子或颗粒性物质。
()4.非特异性的胞吞作用可以被某些病毒所利用。
()5. 离子通道是连续性开放的。
(X)6. 协助扩散与酶催化反应相似,存在最大转运速率,因此可用达到最大转运速率一半时的葡萄糖浓度作为其K m值。
()7.耦联转运蛋白直接利用水解ATP提供的能量(X)8.协同运转蛋白介导的主动运输又称为次级主动运输。
()9.不同的载体蛋白对溶质的亲和性不同,GLUT1对葡萄糖的亲和性比GLUT2低.(X)10.载体蛋白是几乎所有类型的生物膜上普遍存在的多次跨膜的蛋白质分子()11.协同转运是一类由Na+ —K+ 泵(或H+ 泵)与载体蛋白协同作用,不需要消耗ATP所完成的主动运输方式。
12.动物细胞与植物细胞和细菌一样都是利用H+电化学梯度来驱动的。
13.植物细胞、真菌(包括酵母)和细菌细胞及其质膜上没有Na+ —K+ 泵。
14.钙泵主要将Ca+输出细胞或者泵入高尔基体腔中储藏起来,以维持细胞内低浓度的游离Ca+。
15.动物细胞质膜对K+的通透性大于Na+是产生静息电位的主要原因,Cl—甚至细胞中的蛋白质分子对静息电位的大小没有影响。
16.表达MDR细胞衍生来的肿瘤难于治疗,正是因为它们对各种化学治疗药物具有抗性三.选择题1.新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量,可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。
这两种物质分别被吸收到血液中的方式是()A. 主动运输、主动运输B.内吞、主动运输C .主动运输、内吞 D.被动运输、主动运输、2.胞吞和胞吐现象体现了()A.细胞膜的选择透过性B.物质分子的大小C.细胞膜的流动性D.细胞内外溶液的浓度3.下列物质中,必须从核膜孔进入核内的是()A.水B.DNAC.mRNA D.葡萄糖4.调节型胞吐途径存地于特殊机能的细胞中,所有的哺乳动物可能采用共同的机制,其分选信号存在于()A.蛋白质 B.DNAC.高尔基体 D.细胞核5.胆固醇是细胞质膜的基本成份,动物细胞通过()进行对胆固醇的摄取。
A.受体介导的胞吞作用 B.主动运输C.简单扩散 C.协同转运6. 在胞吞时A. 细胞膜不被吞入,只有外界物质被吞入B. 细胞膜随之一起吞入,由于胞吐作用吞入的膜和吞出的膜平衡,细胞面积不缩小C. 细胞膜随之一起吞入,细胞面积缩小D. 细胞膜随之一起吞入,但很快回到细胞表面,供下次胞吞时再利用7. 下列不属于哪一项协助扩散的特征()A. 速率高B. 需膜转运蛋白C.最大转运速率D.需要细胞提供能量8. 下列哪一项不属于载体蛋白()A. Na+ - K+ 泵B.乙酰胆碱受体C.Na+ - H+ 交换器D.菌紫红质9.Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替发生,每个循环消耗()个ATP,泵出()个Na+和泵进()个K+ 。
A、2,3,2B、2,3,3 C 、1,3,3 D、1,3,210.F—型质子泵不存在于()A、线粒体内膜B、叶绿体类囊体膜C、溶酶体膜D、细菌质膜11.在依靠ATP水解功能的ATP驱动泵中,主要转运小分子的是()A、V—型质子泵B、F—型质子泵C、P—型离子泵D、ABC超家族12.水孔蛋白是由_______个亚基组成的____聚体()A、4,4B、3,4C、4,3D、3,3四.问答题1.胞饮作用与吞噬作用的主要区别。
2.在受体介导的胞吞作用过程中,不同类型的受体具有的不同的胞内体分选途径。
3. 比较载体蛋白与通道蛋白的特点?4. 与载体蛋白相比,离子通道具有那些显著特征?5. 比较主动运输与被动运输的特点.6.比较V—型质子泵和F—型质子泵的异同。
7.简要写出离子流与动作电位变化的关系8.与载体蛋白相比较,离子通道的显著特征是什么?根据激活信号不同,离子通道又区分为哪几种?答案:一.填空题1. (细胞松弛素B) 吞噬泡2.受体介导非特异性3.组成型调节型膜泡运输4. 被动运输、主动运输、胞吞与胞吐作用5. 电压们通道、配体们通道、应力激活通道6. 1.取决于一套特殊的膜转运蛋白的活性 2.取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征。
7. ATP驱动泵、耦联转运蛋白、光驱动泵8. A.电压门通道 B.配体门通道(胞外配件) C. 配体门通道(胞内配件)D.应力激活通道9. V—型质子泵F—型质子泵P—型离子泵ABC超家族10. 2个α亚基2个β亚基11. 同向转运反向转运12. 肝,小肠,肾13. 动物细胞的细胞质膜上二.选择题1.B2.C3.C4.A5.A6.B7.D 8.B 9.D 10.C 11.D 12.A三.是非题1.是2.是3.非4.非5.非6.是7.非8.是9.非10.是11.非12.非13.对14.非15 非16.是四.问答题1.(1)胞吞泡的大小不同,胞饮泡直径一般小于150nm,而吞噬泡直径往往大于250nm。
(2)所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液及其可溶性分子,而较大的颗粒性物质则主要是由特殊的吞噬细胞通过吞噬作用摄入的。
胞饮作用是一连续发生的组成型过程,而吞噬作用则是一个信号触发过程。
(3)胞吞泡形成的机制不同。
胞饮泡的形成需要网格蛋白或这一类蛋白的帮助,吞噬泡的形成则同需要有微丝及其结合蛋白的帮助。
2.(1)大部分受体返回它们原来的质膜结构域。
(2)有些受体不能再而是最后进入溶酶体被消化。
(3)有些受体被运至质膜不同的结构域,该过程称为转胞吞作用。
3. :膜转运蛋白可分为两类:载体蛋白、通道蛋白。
载体蛋白和通道蛋白之间主要不同在于它们以不同的方式辨别溶质,即决定运输某些溶质而不运输另外的溶质。
通道蛋白主要根据溶质大小和电荷进行辨别,假如通道处于开放状态,那么足够小的和带有适当电荷的分子或离子就能通过。
只介导被动运输。
载体蛋白只容许与载体蛋白上结合部位相适合的溶质分子通过,而且载体蛋白每次转运都发生自身构想的改变。
介导被动运输与主动运输。
4. 与载体蛋白相比,离子通道具有3个显著特征:(1)离子通道具有极高的转运速率。
(2)离子通道没有饱和值,即使在很高的离子浓度下它们通过的离子量依然没有最大值。
(3)离子通道并非连续性开放而是门控的。
5.被动运输:通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
主动运输:由载体蛋白所介导的物质逆浓度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。
6. 功能上都是只转运质子,并且在转运H+ 过程中不形成磷酸化的中间体。
V—型质子泵是利用ATP水解供能从细胞质基质中逆H+ 电化学梯度泵出H+ 进入细胞器,以维持细胞质基质pH中性和细胞器内的pH酸性;F—型质子泵以相反的方式发挥其生理作用,即顺H+ 浓度梯度运动,将所释放的能量与ATP合成耦联起来,因此称为H+ —ATP合成酶更贴切。
7.:①静息状态:Na+ 、K+通道关闭;②除极化期:Na+通道打开;③ 再极化期:Na+通道失活,K+通道打开;④超极化期:K+通道保持开放,Na+通道失。
8. 离子通道有3个显著特征,分别为①离子通道具有极高的转运速率。
②离子通道没有饱和值,即使在很高的离子浓度下它们通过的离子量依然没有最大值。
③离子通道并非连续开放的而是门控的,即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节,受控于适当的细胞信号。
离子通道可区分为a、电压门通道b、配体门通道c、应力激活通道。