4.2　章節(jié)題庫

一、選擇題

1．對于構成生物膜的磷脂，下列哪項說法錯誤？（　　）

A．磷脂膜脂的基本成分，占50%以上，分為甘油磷脂和鞘磷脂兩類

B．具有一個極性頭和一個非極性的尾

C．脂肪酸碳鏈碳原子為偶數，多數碳鏈由16，18或20個碳原子組成

D．飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸皆有

【答案】B

【解析】磷脂具有一個極性頭和兩個非極性的尾（脂肪酸鏈），心磷脂具有四個非極性的尾部。

2．下列哪種因素可使細胞膜流動性增加？（　　）

A．降低溫度

B．增加不飽和脂肪酸的含量

C．增加鞘磷脂的含量

D．增加脂肪酸鏈的長度

【答案】B

【解析】脂肪酸鏈所含雙鍵越多越不飽和,不飽和脂肪酸含量越多，可使膜流動性增加，增加鞘磷脂的含量以及增加脂肪酸鏈的長度都會使膜脂的流動性降低。

3．無論是糖脂還是糖蛋白，其糖基側鏈都分布在質膜的（　　）。

A．PS面

B．ES面

C．EF面

D．PF面

【答案】B

【解析】ES面即細胞外表面。EF面和PF面用于描述膜脂雙層斷裂后的疏水端斷面。

4．膜脂分子有4種運動方式，其中生物學意義最重要的是(　　)。

A．側向運動

B．脂分子的自旋運動

C．脂分子尾部的擺動

D．翻轉運動

【答案】A

【解析】側向運動是膜脂分子的基本運動方式，具有重要的生物學意義。

二、填空題

1．膜脂主要的三種類型是______、______和______。

【答案】磷脂；糖脂；膽固醇

2．根據膜蛋白分離的難易及其與脂分子的結合方式，分為______和______兩種。

【答案】外在膜蛋白；內在膜蛋白

3．細胞質膜“流動鑲嵌”模型是目前所接受的膜結構模型，并得到實驗的支持。如用脂溶性的有機溶劑______處理細胞質膜，可證明膜脂的存在；用只作用于蛋白質而不破壞脂和糖類的聚合物______處理細胞，可證明蛋白質的存在；用______術可在電鏡下觀察膜蛋白的不對稱分布；用經______染色的抗體標記的人、鼠細胞雜交(融合)，可證明膜的流動性。

【答案】四氯化碳；多羥基苯酚；冰凍蝕刻；熒光染料

4．關于細胞質膜的第一個結構模型是______年提出的，主要特點是：①脂是______；②蛋白質是______的。

【答案】1935；雙分子層；球形

5．1925年Gorter和Grendel提出膜的雙分子層的結構設想的依據是：______。

【答案】從紅細胞中提取的脂大約是表面積的2倍

6．早期對膜的研究要用到兩種試劑，一種是四氯化碳，另一種是多羥基苯酚。前者______，后者______。

【答案】只對脂起作用；只對蛋白質起作用

7．流動鑲嵌模型的主要特點是：______，不足之處是______。

【答案】流動性和不對稱性；忽略了蛋白質對流動性的限制和流動的不均勻性。

8．構成膜的脂肪酸的鏈越長，相變溫度______，流動性______。

【答案】越高；越小

9．質膜的流動鑲嵌模型強調了膜的______和______。

【答案】不對稱性；流動性

10．組成生物膜的基本成分是______，體現膜功能的主要成分是______。

【答案】膜脂，膜蛋白

11．在細胞質基質中，蛋白酶體降解的主要途徑是______。

【答案】依賴于遍在蛋白的蛋白質降解途徑

12．膜脂的功能有三種：①______；②______；③______。

【答案】骨架；膜蛋白的有機溶劑；為某些酶提供工作環(huán)境

13．細胞質膜上的中性糖主要有______、______、______。

【答案】甘露糖；巖藻糖；半乳糖

14．影響物質通過質膜的主要因素有：①______；②______；③______。

【答案】分子大小；脂中的溶解度；帶電性

三、判斷題

1．磷脂極性頭部是帶正電荷的，因此它可以直接與帶負電荷的氨基酸殘基直接相互作用。（　　）

【答案】錯

【解析】磷脂極性頭部是帶負電荷的，它可以直接與帶正電荷的氨基酸殘基直接相互作用，與帶負電荷的氨基酸殘基作用時，需通過Ca2＋、Mg2＋等陽離子為中介。

2．為獲得有生物活性的膜蛋白時，常采用離子去垢劑。（　　）

【答案】錯

【解析】離子型去垢劑不僅可使膜崩解，還能與膜蛋白疏水部分結合使其分離，而且還可以破壞蛋白內部的共價鍵，甚至改變親水部分的構象，使蛋白變性，一般常用非離子型去垢劑獲得有生物活性的蛋白質。

3．改變處理血影的離子強度，則血影蛋白和肌動蛋白條帶消失，說明兩種蛋白不是膜內在蛋白。（　　）

【答案】對

【解析】當改變血影的離子濃度，外周蛋白與膜的結合是非共價結合，較容易從膜上脫離下來，因此血影蛋白和肌動蛋白不是膜內在蛋白。

四、名詞解釋題

1．流動鑲嵌模型（fluid mosail model）

答：流動鑲嵌模型（fluid mosail model）是指生物膜的一種結構模型。該模型認為脂類雙分子層是膜的“構架”，球蛋白分子有的鑲嵌在脂雙層的表面，有的則部分或全部嵌入其內，有的橫跨整個脂雙層，主要強調膜的流動性和不對稱性。

2．膜周邊蛋白（peripheral protein）

答：膜周邊蛋白（peripheral protein）又稱外在膜蛋白，是指位于脂雙分子層的內外兩側，主要通過離子鍵或其他較弱的鍵與膜表面的蛋白質分子或脂分子結合的水溶性蛋白。改變溶液的離子強度或提高溫度，就可以使膜周邊蛋白從膜上分離下來。

3．相變（phase transition）

答：相變是指細胞膜脂質雙分子層在常溫下呈液晶態(tài)，當溫度下降到某一點時，液晶態(tài)將轉變成晶態(tài)，如果溫度升高，晶態(tài)又可恢復成液晶態(tài)細胞膜的轉變狀態(tài)。引起相變的臨界溫度稱為相變溫度。不同細胞的質膜由于所含脂質分子的組成不同，常具有不同的相變溫度。

五、簡答題

1．構成細胞質膜的膜蛋白有哪些生物學功能？

答：構成細胞質膜的膜蛋白生物學功能如下：

（1）作為運輸蛋白，轉運特定的物質進出細胞。

（2）作為酶，催化相關的代謝反應。

（3）作為連接蛋白，起連接作用。

（4）作為受體，起信號接收與傳遞作用等。

2．仔細觀察圖4-1中的跨膜蛋白。關于它們在膜中的流動性，可得出什么結論？

圖4-1　紅細胞血影膜骨架的結構

答：關于圖中顯示的跨膜蛋白的流動性，可得出的結論如下：

兩種不同跨膜蛋白的部分分子被錨定在細胞皮層的血影蛋白纖維上。這些分子在膜平面內不能隨意旋轉或擴散。然而，跨膜蛋白的數量超過皮層內可利用的附著位點數，因此仍有一些跨膜蛋白分子未被錨定在細胞皮層的血影蛋白上，可以在膜平面內自由旋轉和擴散。實際的蛋白質遷移率測定表明，每種跨膜蛋白各有兩類，即錨定的蛋白質和非錨定的蛋白質。

3．膜脂有哪幾種基本類型？它們各自的結構特征與功能是什么？

答：膜脂是膜的基本骨架，是兩親性分子，主要包括甘油磷脂、膽固醇和鞘脂三種類型。

（1）甘油磷脂

甘油磷脂是膜脂的基本成分，占膜脂的50%以上。

①結構特征：

a．具有一個極性頭和兩個非極性的尾（脂肪酸鏈），但存在于線粒體內膜和某些細菌質膜上的心磷脂具有4個非極性尾部；

b．脂肪酸碳鏈為偶數，多數碳鏈由16、18或20個碳原子組成；

c．除飽和脂肪酸外，還常含有不飽和脂肪酸（如油酸），不飽和脂肪酸多為順式，順式雙鍵在烴鏈中產生約30°彎曲。

②功能：甘油磷脂不僅是生物膜的基本成分，而且其中的某些成分如PI等在細胞信號轉導中起重要作用。

（2）膽固醇

膽固醇含量一般不超過膜脂的1/3。

①結構特征：

a．膽固醇是含有4個閉環(huán)的碳氫化合物，其親水的頭部為一個羥基，是一種分子剛性很強的兩性化合物。

b．膽固醇自身不能形成脂雙層，只能插入磷脂分子之間，參與生物膜的形成。

②功能：膽固醇在調節(jié)膜的流動性，增加膜的穩(wěn)定性以及降低水溶性物質的通透性等方面都起著重要作用，此外膽固醇還是很多重要的生物活性分子的前體化合物，如固醇類激素、維生素D和膽酸等。

（3）鞘脂

鞘脂均為鞘氨醇的衍生物，主要在高爾基體合成，分為鞘磷脂和糖脂。

①結構特征：

a．鞘磷脂的極性頭部，如磷酸膽堿，與鞘氨醇分子末端的羥基共價結合；鞘磷脂形成的脂雙層的厚度較甘油磷脂的厚度更大；

b．糖脂的極性頭部是直接共價結合到鞘氨醇上的一個糖分子或寡糖鏈。

②功能：鞘脂分布于膜的非胞質面。所有動物的細胞膜都含有糖脂，是膜的重要組成成分，也能構成受體結構，在細胞識別和信號轉導中起重要作用。

4．細胞表面有哪幾種常見的特化結構，紅細胞膜骨架的基本結構與功能是什么？

答：（1）細胞表面常見的特化結構

細胞表面常見的特化結構有膜骨架、鞭毛、纖毛、變形足和微絨毛，這些都是細胞膜與膜內的細胞骨架纖維形成的復合結構，分別與維持細胞形態(tài)、細胞運動、細胞與環(huán)境的物質交換等功能有關。

（2）紅細胞膜骨架的基本結構

紅細胞膜骨架是指在紅細胞膜的內側，由膜蛋白和纖維蛋白組成的網架結構。紅細胞膜蛋白主要包含血影蛋白（又稱紅膜肽）、錨蛋白、帶3蛋白、帶4.1蛋白、帶4.2蛋白、肌動蛋白、血型糖蛋白。

（3）紅細胞膜骨架的功能

①血影蛋白是膜骨架的主要成分，是由α、β亞基構成的二聚體，在維持膜的形態(tài)及固定其他膜蛋白位置方面發(fā)揮作用。

②錨蛋白含有兩個功能性結構區(qū)域，其中一個連接血影蛋白，另一個連接帶3蛋白。

③帶3蛋白是整合膜蛋白，具有陰離子轉運功能。

④帶4.1蛋白是膜骨架成分，促使血影蛋白和肌動蛋白結合。

⑤肌動蛋白是膜骨架的主要成分，肌動蛋白纖維上有多個與血影蛋白結合的位點。

⑥血型糖蛋白不參與維持紅細胞形態(tài)，與帶4.1蛋白結合，促使膜骨架與膜蛋白相連。

六、論述題

1．敘述細胞將蛋白質限制在質膜特定區(qū)域的不同方法。有許多錨定連接蛋白質的膜仍能流動嗎？

答：細胞將蛋白質限制在質膜特定區(qū)域的不同方法以及其對膜流動的影響如下：

（1）膜蛋白被結合在其他蛋白質，如細胞骨架或細胞外基質上，則這些膜蛋白的可動性會明顯下降；

（2）膜蛋白不與其他蛋白質結合而是被緊密連接這樣的屏障限制在一定的區(qū)域，則這些蛋白質的可動性不受影響。

（3）膜蛋白的錨定對脂雙層的流動性影響不顯著，脂質分子可圍繞在錨定的膜蛋白周圍流動。

圖4-2　限制膜流動性的方式

2．從生物膜結構模型的演化，談談人們對生物膜的認識過程。

答：從1925年至今，關于生物膜結構的模型主要有三明治式模型、單位膜模型、流動鑲嵌模型、液晶態(tài)模型、板塊鑲嵌模型和脂筏模型。

（1）三明治式模型：1925年，E.Gorter和F.Grendel用有機溶劑抽提人的紅細胞質膜的膜脂成分，測定膜脂單層分子在水面的鋪展面積，發(fā)現它是紅細胞表面積的二倍，這就提示了質膜是由雙層脂分子構成的。Davson和Danielli推測質膜中含有蛋白質成分，并提出“蛋白質-脂質-蛋白質”的三明治式的質膜結構模型。

（2）單位膜模型：1959年，J.D.Robertson發(fā)展了三明治模型，提出了單位膜模型，大膽地推斷所有的生物膜都由蛋白質-脂質-蛋白質的單位膜構成。這一模型得到X射線衍射分析與電鏡觀察結果的支持。

（3）流動鑲嵌模型：1972年，在單位膜模型的基礎上，S.J.Singer和G.L.Nicolson提出了生物膜的流動鑲嵌模型，這一模型隨即得到各種實驗結果的支持，奠定了生物膜的結構與特征的基礎。流動鑲嵌模型主要強調：

①膜的流動性，即膜蛋白和膜脂均可側向運動；

②膜蛋白分布的不對稱性，有的結合在膜表面，有的嵌入或橫跨脂雙分子層。

（4）晶格鑲嵌模型：1975年，Wallach提出了晶格鑲嵌模型，認為生物膜中流動的脂類在可逆地進行無序（液態(tài)）和有序（晶態(tài)）的相變。

（5）板塊鑲嵌模型：1977年，Jain和White進一步發(fā)展了Wallach的液晶態(tài)模型，提出了板塊鑲嵌模型，認為整個生物膜可以看成是由不同組織結構、不同大小、不同性質、不同流動性的可移動的“板塊”所組成，高度流動性的區(qū)域和流動性比較小的區(qū)域可以同時存在，隨著生理狀態(tài)和環(huán)境條件的改變，這些“板塊”之間可以彼此轉化。

（6）脂筏模型：脂筏模型是由Simon于1988年提出來的，脂筏模型認為在以甘油磷脂為主體的生物膜上，膽固醇、鞘磷脂等形成相對有序的脂相，如同漂浮在脂雙層上的“脂筏”一樣載著執(zhí)行某些特定生物學功能的各種膜蛋白。