医用细胞生物学思考题.docx

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医用细胞生物学思考题

1.生物膜主要是由哪些分子组成?

它们在膜结构中各起什么作用?

答:

细胞膜的化学组成基本相同，主要由脂类50%、蛋白质42%和糖类2%~8%组成。

细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等。

细胞膜上含蛋白质的有糖蛋白和载体蛋白，糖蛋白对细胞外物质有识别作用，是多糖-蛋白质复合物。

载体蛋白与被传递的分子特异结合使其越过质膜。

细胞膜是的基本结构是磷脂双分子层，蛋白质镶嵌在其中，具有流动性，但是其中蛋白质是大分子，流动性不如脂质强。

细胞膜糖类主要是一些寡糖链和多糖链，以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白。

细胞膜上的金属离子可能改变细胞膜对一些物质的通透性（影响某些离子通道）。

2．为什么说膜脂质分子是两亲性分子?

两亲性分子有何特点?

它对构成细胞膜结构有何意义?

答:

因为它含有极性的头部和非极性的尾部，可以起到连接的作用，同时又有一定的流动性。

特点：

既有极性端又有非极性端的分子，也就是同时具有疏水性与亲水性区的分子。

例如磷脂，其烷基端是疏水端，磷酸端是亲水端。

意义：

它们在水溶液中能自动聚拢形成脂双分子层，其游离端往往有自动闭合的趋势，形成一种自我封闭而稳定的中空结构，从而有利于细胞内部的稳定

3．在细胞膜中膜蛋白有何重要功能?

膜蛋白以什么方式与脂双层相结合?

答:

膜蛋白功能：

①转运分子进出细胞②接受周围环境中激素或其他化学物质信号，递到细胞内③支撑连接细胞骨架成分与细胞间质成分④与细胞分化和细胞间连接有关⑤结合于膜上的各种酶能催化细胞各种化学反应。

膜蛋白分成三类：

膜内在蛋白、膜外在蛋白、脂锚定蛋白

结合方式：

膜内在蛋白全部或部分插入细胞膜内，直接与脂双分子层的疏水区域相互作用。

膜外在蛋白：

不直接与脂双层疏水部分相互连接，一般以非共价键附着在脂类分子头部极性区或跨膜蛋白亲水区的一侧，间接与膜结合。

脂锚定蛋白：

一般通过共价键与脂双层内的脂类分子结合。

4．举例说明细胞膜的不对称性。

答:

膜的不对称性包括:

膜脂的分布不均;膜蛋白的分布不均;膜脂在磷脂双分子层中呈不均均分布.其中糖脂呈完全不对称分布,全部分布在外层,作为细胞识别的抗原,是细胞识别和信号转导等生理功能的物质基础,其他种类的膜脂也呈现不对称分布,但生理功能不明.

膜蛋白的不对称分布是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的重要结构基础。

如细胞表面的受体和载体蛋白，都是按照一定的方向传递信号和转运物质，与细胞膜相关的酶促反应也都发生在膜的某一侧面，特别是质膜上的糖蛋白，其糖残基全部分布在外表面。

5．离子通道有何特征?

答:

离子通道有以下三个特征：

（1）极高的运转速率.

（2）没有饱和值.

（3）并非连续而是门控的.

6．什么是胞饮作用，与吞噬作用有什么主要不同?

答:

胞饮作用:

细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这种内吞作用称为胞饮作用。

胞饮作用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬细胞和植物细胞。

吞噬作用:

细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。

吞噬现象是原生动物获取营养物质的主要方式，在后生动物中亦存在吞噬现象。

如：

在哺乳动物中，中性颗粒白细胞和巨噬细胞具有极强的吞噬能力，以保护机体免受异物侵害

7．简述DNA分子双螺旋结构模型的要点

答:

1）DNA分子是由两条长度相同，方向相反的多聚脱氧核苷酸链平行围绕同一中心轴形成的双排螺旋结构;两螺旋都是右手螺旋，双螺旋表面有深沟和浅沟。

2）各脱氧核苷酸中磷酸和脱氧核糖基借磷酸二酯键相连形成的糖-磷酸骨架是螺旋的主链部分，幷位于螺旋外侧；各碱基则从骨架突出指向螺旋的内侧，碱基平面都垂直于螺旋的纵轴。

3）两条多聚脱氧核苷酸链通过碱基间的氢链连接，一条链中的腺嘌呤必定与另一条链中的胸嘧啶配对（A-T）；鸟嘌呤必定与胞嘧啶配对（G-C），这种碱基间的氢链连接配对原则称为碱基互补规则维持DNA双螺旋结构稳定性的因素主要是上下层碱基对之间堆砌力和链间互补碱基之间的氢键。

在双螺旋结构中碱基堆砌构成疏水性核心，而亲水性带负电荷的糖-磷酸基团处于外部，使双螺旋更加稳固；而氢键不仅是一种稳定双螺旋的力量，同时也为选择正确碱基配对提供了分辨能力

9．以Na+-K+泵为例说明细胞膜的主动转运过程及其生物学意义。

答:

（一）单纯扩散：

脂溶性的小分子物质或离子从膜的高浓度侧移向低浓度一侧的现象称为单纯扩散。

影响单纯扩散的因素：

1.膜两侧的浓度差；2.膜的通透性。

单纯扩散的特点是：

不需膜蛋白质帮助，不消耗细胞自身代谢能量，顺浓度差进行。

单纯扩散转运的物质：

脂溶性小分子物质，如CO2、O2、N2、NO等。

（二）易化扩散：

指水溶性的小分子物质或离子在膜蛋白质的帮助下从膜的高浓度一侧移向低浓度一侧的转运方式。

易化扩散的类型：

（1）载体转运：

指借助于载体蛋白作用来完成的易化扩散。

载体转运的特点：

1.特异性；2.饱和性；3.竞争性抑制。

载体转运转运的物质：

主要是水溶性小分子有机物，如葡萄糖、氨基酸。

（2）通道转运：

指借助于通道蛋白作用来完成的易化扩散。

通道的分类：

①电压门控通道；②化学门控通道；③机械门控通道。

通道转运转运的物质：

主要是无机盐离子物质，如Na+、K+。

影响易化扩散的因素：

1.膜两侧的浓度差或电位差；2.载体数量和通道的功能状态。

易化转运的特点：

需要膜蛋白质帮助，不消耗细胞自身代谢能量，顺浓度差进行。

（三）主动转运：

指在细胞膜上生物泵的作用下，通过细胞本身的耗能将物质从膜的低浓度一侧向高浓度的转运。

主动转运转运的物质：

主要是离子物质，如Na+、K+、Ca2+。

主动转运的特点：

需要生物泵作用，消化细胞自身代谢能量，逆浓度差进行。

影响主动转运的因素：

1.生物泵的功能状态；2.细胞的代谢水平

（四）出胞与入胞：

大分子物质从细胞内移向细胞外称为出胞。

大分子物质从细胞外移向细胞内称为入胞。

出胞与入胞转运的物质：

大分子物质，如递质、激素、消化酶、细菌、组织坏死碎片、衰老的红细胞。

出胞与入胞的特点：

需要细胞膜的运动，消耗细胞自身代谢能量。

Na+-K+泵——实际上就是Na+-K+ATP酶,存在于动,植物细胞质膜上,它有大小两个亚基,大亚基催化ATP水解,小亚基是一个糖蛋白.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.大亚基以亲Na+态结合Na+后,触发水解ATP.每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外,同时摄取2个K+入胞,造成跨膜梯度和电位差,这对神经冲动传导尤其重要,Na+-K+泵造成的膜电位差约占整个神经膜电压的80%.若将纯化的Na+-K+泵装配在红细胞膜囊泡（血影）上,人为地增大膜两边的Na+,K+梯度到一定程度,当梯度所持有的能量大于ATP水解的化学能时,Na+,K+会反向顺浓差流过Na+-K+泵,同时合成ATP.钠钾泵的一个特性是他对离子的转运循环依赖自磷酸化过程,ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上,导致构象的变化.通过自磷酸化来转运离子的离子泵就叫做P-type,与之相类似的还有钙泵和质子泵.它们组成了功能与结构相似的一个蛋白质家族.

Na-K泵作用是:

①维持细胞的渗透性,保持细胞的体积;②维持低Na+高K+的细胞内环境,维持细胞的静息电位.乌本苷（ouabain）,地高辛（digoxin）等强心剂能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性使细胞内Na+增高;从而提高钠钙交换器效率,使内流钙离子增多,加强心肌收缩,因而具有强心作用.

10．构成细胞质膜的膜蛋白有哪些生物学功能?

答:

1.物质运输，主要参与协助扩散、主动运输、离子通道运输等等运输方式；

2.信息识别，例如血型匹配和受精作用就和膜蛋白的识别作用有关；

3.保护功能，如膜表面的糖蛋白；

4.润滑作用，如膜表面的糖蛋白。

11．细胞内Ca2+浓度升高引起肌细胞收缩。

像心肌这样快速而有节律交替收缩的肌细胞，除ATP驱动的Ca2+泵外，还有以Ca2+交换胞外Na+的跨质膜的反向运输蛋白。

收缩期间，已进入胞内的大部分Ca2+被反向运输蛋白迅速地泵回到细胞外，因此细胞得以松弛。

乌本苷和毛地黄是治疗心脏病的重要药物，可使心肌更强烈地收缩。

这两种药物的作用是部分抑制心肌细胞质膜中Na+／K+泵。

试解释这些药物在患者体内的作用。

一旦其中一种药物用量过大，将会发生什么后果？

答:

钠-钾泵简称钠泵，也称Na+，K+-ATP酶。

钠泵的活动对维持细胞的正常功能具有重要作用。

钠泵的主要功能包括以下几个方面：

①钠泵活动造成的细胞内高K+为胞质内许多代谢反应所必须。

②维持胞内渗透压和细胞容积。

③建立Na+的跨膜浓度梯度，为继发性主动转运的物质提供势能储备。

④有钠泵活动形成的跨膜离子浓度梯度也是细胞发生电活动的前提条件。

⑤钠泵活动是生电性的，可直接影响膜电位，使膜内电位的负值增大。

一旦其中一种药物用量过大，将会呕吐，腹痛，眩晕，失眠，乏力，嗜睡，关节痛，神经痛，牙痛，失语，怕光，色素紊乱，心律失常，心动过速过慢，心室颤动，中最后将是死亡。

。

发生类似情况，请速送医院。

12．比较维持膜蛋白在脂双层内的疏水作用与帮助蛋白质折叠为独特三维结构的力作用。

答:

嵌埋在生物膜脂质双层中的膜蛋白，是生物膜的基本结构成分。

许多具重要生理功能的膜蛋白均属整合蛋白，如膜结合的酶类、载体蛋白、通道蛋白、膜受体等。

许多整合蛋白分子中具有一个或多个富含疏水性氨基酸的疏水区，多呈α螺旋。

其在膜上的存在方式为

（1）单次穿膜，疏水区贯穿脂双层，两末端分布于膜内外两侧；

（2）多次穿膜，多肽链数次反折，数个疏水区返折数次穿越脂双层；（3）多个单次穿膜的亚基组成一个跨膜通道；（4）脂化或糖脂化膜蛋白借其共价结合的脂肪酸链插入膜内；（5）膜蛋白多肽链一端穿膜，另一端借糖脂化的脂肪酸插入膜内，两端均固定膜上。

分离整合蛋白必须用去垢剂、有机溶剂等破坏脂双层后才能提取出来。

蛋白质的基本单位为氨基酸，而蛋白质的一级结构指的就是其氨基酸序列，蛋白质会由所含氨基酸残基的亲水性、疏水性、带正电、带负电?

?

等等特性通过残基间的相互作用而折叠成一立体的三级结构。

虽然蛋白质可在短时间中从一级结构折叠至立体结构，研究者却无法在短时间中从氨基酸序列计算出蛋白质结构，甚至无法得到准确的三维结构。

因此，研究蛋白质折叠的过程，可以说是破译“第二遗传密码”——折叠密码的过程。

13．神经递质乙酰胆碱在胞质溶胶内形成，然后被转运到突触小泡内。

突触小泡内乙酰胆碱的浓度比胞质溶胶内的高l00倍以上。

当突触小泡与神经元分离，且有ATP存在时，小泡能摄取外界溶液中的乙酰胆碱。

该摄取过程不需要Na+，而且随着小泡外溶液pH的增加，摄取乙酰胆碱的速率会提高。

当加入药物使膜对H+通透时，这一转运即被抑制。

请解释可能的机制。

答:

协同运输

14.简述水通道蛋白AQPl的结构组成。

答:

AQP1是1988年发现的,开始将这种蛋白称为通道形成整合蛋白（CHIP）,是人的红细胞膜的一种主要蛋白。

它可以使红细胞快速膨胀和收缩以适应细胞间渗透性的变化。

AQP1蛋白也存在于其他组织的细胞中。

AQP1及它的同系物能够让水自由通过（不必结合）,但是不允许离子或是其他的小分子（包括蛋白质）通过。

AQP1是由四个相同的亚基构成,每个亚基的相对分子质量为28kDa,每个亚基有六个跨膜结构域,在跨膜结构域2与3、5与6之间有一个环状结构,是水通过的通道。

另外,AQP1的氨基端和羧基端的氨基酸序列是严格对称的,因此,同源跨膜区（1,4、2,5、3,6）在质膜的脂双层中的方向相反。

AQP1对水的通透性受氯化汞的可逆性抑制,对汞的敏感位点是结构域5与6之间的189位的半胱氨酸。

其他几种AQP1与肾功能有关。

15．说明细胞膜的结构及其在生命活动中的意义。

答:

生物膜定义是围绕细胞或细胞器的脂双层膜，由磷脂双层结合有蛋白质和胆固醇、糖脂构成，起渗透屏障、物