细胞生物学第五章跨膜运输习题及答案 done

第五章：物质的跨膜运输与信号传递

1．比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。

答：被动运输是指通过简单扩散或者协助扩散实现物质有高浓度向低浓度方向的跨膜转运。

动力来自物质的浓度梯度不需要细胞代谢的能量。被动运输为那些无需耗能跨膜的物质提供了一个快速跨膜的通道。

主动运输是指由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度，从浓度低的一侧香浓度高的一侧进行跨膜转运的方式。与能量偶联，为细胞提供需要的物质和维持细胞渗透压（Na-K泵制造反向压力）等。

2．小肠上皮细胞膜上的载体蛋白转运葡萄糖，什么时候是协同运输，什么时候是协助扩散？

答：葡萄糖通过Na驱动的同向转运方式进入小肠上皮细胞是协同运输；由GLUT蛋白所介导的细胞对葡萄糖的摄取使葡萄糖进入血液是协助扩散。

3．两类膜转运蛋白工作原理的主要差别如何？

答：两类膜转运蛋白是指载体蛋白和通道蛋白。

载体蛋白（carrier proteins），它既可介导被动运输，又可介导逆浓度梯度或电化学梯度的主动运输，如：氨基酸、核糖等通过载体蛋白选择结合跨膜转运，每种载体蛋白只能与特定的溶质分子结合。

通道蛋白（channel proteins），只能介导顺浓度梯度或电化学梯度的被动运输。选择性开启离子通道。通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，横跨形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。

4．说明Na＋－K＋泵的工作原理及其生物学意义。

答：钠钾泵：（Na＋—K＋泵）

❖在细胞内侧a亚基与Na结合促进ATP水解， a亚基上的一个天门冬氨基酸残基磷酸化引起a亚基构象发生变化，将Na泵出细胞；

❖同时细胞外的K与a亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化，a亚基构象再度发生变化将K泵进细胞，完成整个循环。

❖每消耗一个ATP分子，泵出3个Na和泵进2个K

5．以动物细胞摄入LDL为例，概述受体介导胞吞的组成结构、运行过程及生理意义。

答：低密度脂蛋白LDL，先与细胞表面的互补性受体相结合，形成受体-配体复合物并引起细胞膜的局部内化作用，先是质膜在网格蛋白的参与作用下内陷形成有被小窝，然后是深陷的小窝脱离质膜形成有被小泡。即完成胞吞过程（后又脱包被，胞内体作用等）。其生理意义应该是：作为一种选择性浓缩机制，既保证了细胞大量的摄入特定的大分子，同时又避免了吸入胞外大量的液体。

6．比较两种胞吐突进的特点及功能。

答：两种途径是：组成型和调节性胞吐途径。

（1）组成型的胞吐途径（细胞中普遍存在）

主要是由高尔基体成熟面的网状区（TGN）分泌的囊泡移动到质膜与之融合，以囊泡形式外排。为质膜更新提供新合成的膜蛋白和膜脂；并分泌外排新合成的可溶性蛋白，在胞外形成质膜外周蛋白、胞内基质、胞外营养成分和信息分子。

（2）调节型的胞吐途径（仅存在于某些特化的分泌细胞）

存在于某些特化的分泌细胞，这些分泌细胞产生的分泌物（eg激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞受到胞外信号分子（激素、神经递质）刺激后，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。

7．试述细胞信号通路上的信号分子、受体、第二信使、分子开关的各种类型及各自特点。

答：信号分子：

（1）亲脂性信号分子：受体多在胞质或胞核中。

（2）亲水性信号分子：受体多在质膜表面。

（3）气体性信号分子：NO。

受体：识别和选择性接受某种配体的大分子

（1）细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要识别和小的结合脂溶性信号分子

（2）细胞表面受体：主要有以下三种

1.离子通道偶联受体：存在于神经、肌肉等可兴奋细胞间的突触信号传

递。

2.G蛋白偶联受体（无组织特异性）

3.酶联受体（无组织特异性）

第二信使：第一信使分子（激素或其他配体）与细胞表面受体结合以后，在细胞内产生或释放到细胞内的小分子。常见的第二信使有以下几种：

1.cAMP：激活cAMP信号通路（cAMP激活PKA）

2.IP3和DAG：激活磷脂酰肌醇信号通路（IP3开启内质网Ca2+通道；DAG

和Ca2+共同激活PKC）

3.Ca2+

分子开关：

1.GTPase开关蛋白：结合GTP则活化开启；结合GDP则失活关闭。

2.蛋白激酶：使靶蛋白磷酸化而开启；去磷酸化而关闭。

8．甾类激素是如何通过胞内受体介导的信号通路去调节基因表达？

答：当抑制性蛋白（例如：Asp90）与受体结合后，使其处于非活化状态；而当甾类激素等配体与受体结合时，导致抑制性蛋白脱离，暴露出受体上DNA结合位点而被激活。

受体结合的DNA序列是转录增强子，可增加某些相邻基因的转录水平。

甾类激素诱导的基因活化分两个阶段:

1）初级反应阶段：直接活化少数特殊基因，发生迅速

2）延迟的次级反应：由初级反应的基因产物，再活化其他基因，对初级反应起放大作用。

9．以突触处神经递质作用为例，说明离子通道偶联受体介导的信号通路特点。

答：离子通道偶联受体本身具信号结合点，又是离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。神经递质（胞外化学信号）与受体结合而引起通道蛋白变构，导致离子通道开启，使突触后细胞膜出现过膜离子流（如Na＋和Ca2＋），从而将胞外化学信号转换成胞内电信号，导致突触出后细胞的兴奋。当胆碱脂酶将神经递质水解后，离子通道关闭，信号传递中断。（详见教材P242图8-22）

10．概述G蛋白偶联受体介导的信号通路的组成、特点及主要功能。

答：G蛋白偶联受体介导的信号通路整体的传递过程：细胞外配体—→细胞表面受体—→G蛋白（分子开关）—→第二信使—→靶蛋白（酶或离子通道）—→细胞应答

根据第二信使的不同，信号通路可以分为两类：

（1）cAMP信号通路

cAMP的产生有腺苷酸环化酶催化完成，而该酶的活性由激活性激素（肾上

腺素、胰高血糖素）或抑制性激素（前列腺素、腺苷）调控。

激素－→G蛋白偶联受体－→G蛋白－→腺苷酸环化酶－（激素作用）→cAMP－

→cAMP依赖的蛋白激酶A（PKA）

产生PKA后，他可以激活下游的靶酶以及开启基因表达：（前者是快速反应，

后者是慢速反应）

a.活化的PKA—>靶酶蛋白磷酸化—>细胞代谢核细胞行为（如肾上腺素

刺激骨骼肌细胞导致糖原分解）

b.活化的PKA—>基因调控蛋白—>基因转录

（2）磷脂酰肌醇信号通路（IP3和DAG作双信使）

胞外信号－→G蛋白偶联受体

－→G蛋白－→磷脂酶C（PLC）

－→磷脂酰肌醇（PIP2）→三磷酸肌醇－→开启Ca2＋通道－→钙调蛋白结合－→细胞反应（两种第二信使）→二酰基甘油－→蛋白激酶C（PKC）－→系列磷酸化级联反应

↓↓激活

使得抑制蛋白的磷酸化调节基因转录

↓脱离

基因调控蛋白

↓活化

基因转录

11．简述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的特点。

答：此题内容考试不作要求。

12．体外培养的正常细胞须贴壁生长、分裂，而癌细胞却能悬浮培养，为什么？

答：癌细胞丧失了细胞间的接触性抑制。

（癌细胞的特征等详见第十二章习题）