细胞生物学思考题含答案

第一章 细胞概述1. 举例说明细胞的形态与功能相适应。答：细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。如红细胞呈扁圆形的结构，有利于 O2和 CO2的交换; 高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的，这种不同与它们各自的功能相适应。卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受精之后，要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的物质，这样，卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还有很多预先合成的 mRNA 和蛋白质，所以体积就大; 而圆形的表面是便于与精细胞结合。精细胞的形态是既细又长，这也是与它的功能相适应的。精细胞对后代的责任仅是提供一套基因组，所以它显得很轻装; 至于精细胞的细尾巴则是为了运动寻靶，尖尖的头部，是为了更容易将它携带的遗传物质注入卵细胞。2. 真核细胞的体积一般是原核细胞的 1000 倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题? 答：出现了特化的内膜系统，这样，体积增大了，表面积也大大增加，并使细胞内部结构区室化，一些重要分子的浓度并没有被稀释。3. 相邻水分子间的关系是靠氢键维系的，这种氢键赋予水分子哪些独特的性质，对于生活细胞有什么重要性? 答：首先，氢键能够吸收较多的热能，将氢键打断需要较高的温度，所以氢键可维持细胞温度的相对稳定。第二是相邻水分子间形成的氢键使水分子具有一定的粘性，这样使水具有较高的表面密度。第三，水分子间的氢键可以提高水的沸点，这样使它不易从细胞中挥发掉。4. 蛋白质的糖基化对蛋白质的理化性质有哪些影响? 答：溶解度。糖基化往往使蛋白质在水中的溶解度增大。但是，若糖链增长到一定程度，由于相对分子质量增大和形成高级结构，亦会出现憎水性增加的现象。电荷。氨基糖解离后，应带正电荷。但是，天然存在的氨基糖的氨基都被 N-乙酰基取代，实际上相当于中性糖。许多糖链上有唾液酸，或糖醛酸，解离后带负电荷。所以，糖基化可能使蛋白质增加许多负电荷。5. 组成蛋白质的基本构件只是 20 种氨基酸。为什么蛋白质却具有如此广泛的功能? 答：根本原因是蛋白质具有几乎无限的形态结构，因此蛋白质仅仅是一类分子的总称。换句话说，蛋白质之所以有如此广泛的作用，是因为蛋白质具有各种不同的结构，特别是在蛋白质高级结构中具有不同的结构域，而这种不同的空间构型使得蛋白质能够有选择地同其它分子进行相互作用，这就是蛋白质结构决定功能的特异性。正是由于蛋白质具有如此广泛不同特异性才维持了生命的高度有序性和复杂性。6.为什么解决生命科学的问题不能仅靠分子生物学而要靠细胞生物学? 答：在生命活动中，随着细胞周期的进行和细胞代谢状态的不同，各种反应复合物，包括细胞器乃至整个细胞要不断进行组装和去组装。因此，细胞生命活动的基础是细胞组装活动，而这些组装活动又不能简单地归结于分子水平的活动，这就是为什么不能仅靠分子生物学而要靠细胞生物学解决生命科学问题的缘由。7.请简述病毒的生活史。答：病毒的生活史分为 5 个基本过程:吸附(absorption): 病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白外壳同宿主细胞表面特殊的受体结合，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。侵入(penetration): 病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞入。复制(replication): 病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒 DNA(或 RNA)利用宿主的酶系进行复制和表达。成熟(maturation): 一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的外壳蛋白，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒。释放(release): 病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来进入细胞外，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。 第二章细胞生物学研究方法1举例（35 个）说明研究方法的突破对细胞生物学发展的推动作用。答：细胞培养技术，离心分离技术，流式细胞分离技术，基因敲除技术，干细胞培养技术， 2为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一？3用什么方法追踪活细胞中蛋白质合成与分泌过程？包括哪几个步骤？答：追踪活细胞中某种蛋白质合成与分泌的过程一般采用同位素示踪技术。其基本步骤是：将放射性同位素标记的氨基酸( 3H亮氨酸)加到细胞培养基中，在很短时间内使这些与未标记的相应氨基酸化学性质相同的标记分子进入细胞(称为脉冲标记)；除去培养液并洗涤细胞，再换以未标记氨基酸的培养基培养细胞，已进入细胞的标记氨基酸将被蛋白质合成系统作为原料加以利用，掺入到某种新合成的蛋白质中；每隔一定时间取出一定数量的细胞，利用电镜放射自显影技术探查被标记的特定蛋白质在不同时间所处的位置。通过比较不同时间细胞取样的电镜照片就可以了解细胞中蛋白质合成及分泌的动态过程。5为什么电子显微镜需要真空系统(vacuum system)? 答：由于电子在空气中行进的速度很慢，所以必须由真空系统保持电镜的真空度，否则，空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来获得电子显微镜镜筒中的真空，当电子显微镜启动时，第一级旋转式真空泵(rotary pump)获得低真空，作为二级泵的预真空；第二级采用油扩散泵(oil diffusion pump)获得高真空。6什么是相位和相差? 答：所谓相位是光波在前进时，电振动呈现的交替的波形变化。由于光是电磁波，其电振动与磁振动垂直，又与波的传播方向垂直，导致了传播时波形的变化。同一种光波通过折射率不同的物质时，光的相位就会发生变化，波长和振幅也会发生变化。所谓相差是指两束光波在某一位置时，由于波峰和波谷不一致，即存在着相位上的差异，叫相差。同一种光通过细胞时，由于细胞不同部分的折射率不同，通过细胞的光线比未通过细胞的光线相位落后，而通过细胞核的光线比通过细胞其他部位的相位落后，这就是相位差。7与光镜相比， 用于电子显微镜的组织固定有什么特殊的要求? 答：比光镜的要求更高。首先是样品要薄，这是因为电子的穿透能力十分有限，即使是 100200kV 高压，电子穿透厚度仅为 1m。通常把样品制成 50100nm 厚的薄片(一个细胞切成 100200 片)，称超薄切片(ultrathin section)。其次是要求很好地保持样品的精细结构，特别是在组织固定时要求既要终止细胞生命，又不破坏细胞的结构。第三是要求样品要具有一定的反差。电子显微镜的样品切片最后被放置在载网上而不是玻片上。8什么是细胞分选？基本原理是什么？ 答：用流式细胞计将特定的细胞分选分选出来的技术， 分选前， 细胞要被戴上特殊的标记。所用的标记细胞的探针是能够同待分选细胞表面特征性蛋白(抗原)结合的抗体，而这种抗体又能够同某种荧光染料结合。当结合有荧光染料的探针与细胞群温育时，探针就会同具有特异表面抗原的细胞紧紧结合，由于抗体的结合，被结合的细胞带上了荧光标记。细胞被标记之后，除去游离的抗体，并将细胞进行稀释。当稀释的细胞进入超声波振荡器时，极稀的细胞悬浮液形成很小的液滴，一个液滴中只含有一个细胞。液滴一旦形成并通过激光束时，激光束激发结合在细胞表面抗体分子成为一种标签。当液滴逐个通过激光束时，受到两种检测器的检测:如果液滴中含有细胞就会激活干涉检测器(interference detector)，只有带有荧光标记细胞的液滴才会激活荧光检测器(fluorescence detector)。当带有荧光标记的液滴通过激光束时，将两种检测器同时激活，引起液滴充电信号使鞘液带上负电荷。由于液滴带有负电荷，移动时就会向正极移动，进入到荧光标记细胞收集器中。如果是含有非荧光标记细胞的液滴进入激光束，只会被干涉检测器检测到，结果使充电信号将液滴的鞘液带上正电荷，从而在移动时偏向负极，被非荧光标记细胞收集器所收集。如果是不含有细胞的液滴进入激光束，则不会被任何检测器所检测，因而不会产生充电信号，液滴的鞘液不会带上任何电荷，所以在移动时不受任何影响直接进入非检测的收集器。9什么是细胞培养， 应注意哪些问题?答：在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的细胞，并使之生存和生长的技术为细胞培养技术。细胞培养技术是细胞生物学研究方法中最有价值的技术，通过细胞培养可以获得大量的细胞，也可通过细胞培养研究细胞的运动、细胞的信号传导、细胞的合成代谢等。细胞培养的突出特点是在离体条件下观察和研究细胞生命活动的规律。培养中的细胞不受体内复杂环境的影响，人为改变培养条件(如物理、化学、生物等外界因素的变化)即可进一步观察细胞在单因素或多因素的影响下的生理功能变化。然而，细胞在体外环境的局限性，又使细胞的形态与功能不能与体内的同类细胞完全等同。体外培养细胞必需注意三个环节物质营养、生存环境和废物的排除。体外培养细胞所需的营养是由培养基提供的。培养基通常含有细胞生长所需的氨基酸、维生素和微量元素。一般培养细胞所用的培养基是合成培养基，它含有细胞生长必需的营养成分，但是在使用合成培养基时需要添加一些天然成分，其中最重要的是血清，以牛血清为主。这是因为血清中含有多种促细胞生长因子和一些生物活性物质。由于血清中含有一些不明成分，对于特殊目的细胞培养是不利的。为此，研究人员正在探索无血清培养细胞的条件，并已经取得一些进展。由于机体内的细胞生长通常需要不同的细胞因子进行调节，所以在无血清培养时仍然需要添加必要的因子，包括：促细胞生长因子(如 EGF)、促贴附物(如层粘连蛋白)和其它活性物质(如转铁蛋白)。无血清培养排除了有血清培养时血清中不明因素的干扰，使实验结果更加可靠。体外细胞培养必需模拟体内细胞生长的环境。环境因素主要是指无菌环境、合适的温度、一定的渗透压和气体环境。气体主要有两种O2 和CO2。后者对于维持细胞培养液的酸碱度十分重要。活体内生长的细胞所产生的代谢物和废物通过一定的系统进行利用和排除。体外培养细胞产生的代谢物和废物积累在培养液中，所以定期更换培养液，对于体外细胞培养也是至关重要的。10什么是细胞系和细胞株? 答：原代培养物经首次传代成功后即为细胞系(cell line)， 由原先存在于原代培养物中的细胞世系所组成。如果不能继续传代，或传代次数有限， 可称为有限细胞系(finite cell line)， 如可以连续培养，则称为连续细胞系(continuous cell line)， 培养 50 代以上并无限培养下去。从一个经过生物学鉴定的细胞系由单细胞分离培养或通过筛选的方法由单细胞增殖形成的细胞群称细胞株(cell strain)。所以细胞株是通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质或标志的培养细胞。从培养代数来讲，可培养到 40-50 代。11动物体细胞克隆有什么意义? 答：动物体细胞克隆技术的成功对生命科学的发展具有重要的推动作用，不仅证明了动物的体细胞具有全能性，而且有巨大的应用前景。例如结合转基因技术生产药物。现在很多药物如胰岛素、生长激素、表皮生长因子等都是动物细胞体内正常的代谢物，某些病人由于产生这些物质的功能发生缺陷，导致了相应疾病的发生，目前的治疗方法就是给这些病人注射这类药物。由于这类药物本身是来自动物的某些脏器，制备这种药物就需要大量的动物提供脏器，因此成本就很高，如果通过转基因技术把相应的基因转入到哺乳动物，让动物的乳汁生产具有疗效的蛋白质就会降低成本，再结合动物体细胞克隆技术，将这种转基因动物大量无性繁殖克隆，就可以大大提高产量，大幅度降低成本，同时也保证了所转基因的稳定。该项技术也可以生产供动物本身和人类器官移植的动物，解决器官捐赠长期缺乏的问题。另外，动物体细胞克隆技术在基因结构和功能、基因治疗、遗传病及人类衰老等的研究方面都具有巨大的潜力。12蔗糖、甘油和氯化铯都是密度离心分离中的介质，它们在性质上和使用上有什么不同? 答：CsCl 可自行形成密度梯度，所以不必特别制备密度梯度，只要将待分离的样品与之混匀即可。在离心的过程中，具有不同密度的颗粒随 CsCl 密度梯度的形成重新分配;而蔗糖和甘油要人工置备密度梯度。蔗糖和甘油的最大密度为 1.3g/cm3 ，所以只能用于分离密度在 1.3g/cm3 以下的细胞器或细胞结构;而氯化铯的最大密度可达 1.9g/cm3 以上， 可用于分离密度大于 1.3g/cm3 的 DNA 分子。在原理上，由于具有不同密度的颗粒随 CsCl 密度梯度的形成重新分配，所以又称为浮力密度离心(buoyant density centrifugation); 而蔗糖和甘油则是在被离心的物质在下降的过程中由于密度的不同而被阻止在不同的部位，故是重力密度离心。13离子交换层析的原理是什么? 答：离子交换层析是根据蛋白质所带电荷的差异进行分离纯化的一种方法。蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带电氨基酸决定的。由于蛋白质中氨基酸的电性又取决于介质中的 pH，所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的 pH。当 pH 较低时，负电基团被中和，而正电基团就很多; 在 pH 较高时，蛋白质的电性与低 pH 时相反。当蛋白质所处的 pH，使蛋白质的正负电荷相等，此时的 pH 称为等电点。离子交换层析所用的交换剂是经酯化、氧化等化学反应引入阳性或阴性离子基团制成的，可与带相反电荷的蛋白质进行交换吸附。带有阳离子基团的交换剂可置换吸附带负电荷的物质，称为阴离子交换剂，如DEAE-纤维素树脂;反之称为阳离子交换剂，如 CM-纤维素树脂。不同的蛋白质有不同的等电点，在一定的条件下解离后所带的电荷种类和电荷量都不同，因而可与不同的离子交换剂以不同的亲和力相互交换吸附。当缓冲液中的离子基团与结合在离子交换剂上的蛋白质相竞争时，亲和力小的蛋白质分子首先被解吸附而洗脱，而亲和力大的蛋白质则后被解吸附和洗脱。因此，可通过增加缓冲液的离子强度和/或改变酸碱度，便可改变蛋白质的吸附状况，使不同亲和力的蛋白质得以分离。14何谓乳腺生物反应器， 它的出现有什么意义? 答：乳腺生物反应器是根据细胞生物学中蛋白质合成与分选的机理，结合基因工程技术、动物转基因技术等，利用动物的乳腺分泌某些具有重要价值的基因产物。乳腺生物反应器是一项综合技术，发展乳腺生物反应器不仅需要基因工程技术，也需要动物胚胎技术，转基因技术，蛋白质提纯技术和常规畜牧技术。乳腺生物反应器有特殊优点。乳腺生物反应器生产药品，基本上是一个畜牧业过程。第三章 细胞质膜与跨膜运输1. 请比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同。答：细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。另外，在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。真核生物除了具有细胞表面膜外，细胞质中还有许多由膜分隔成的各种细胞器，这些细胞器的膜结构与质膜相似，但功能有所不同，这些膜称为内膜(internal membrane)，或胞质膜(cytoplasmic membrane)。内膜包括细胞核膜、内质网膜、高尔基体膜等。由于细菌没有内膜，所以细菌的细胞质膜代行胞质膜的作用。生物膜(biomembrane，or biological membrane)是细胞内膜和质膜的总称。生物膜是细胞的基本结构，它不仅具有界膜的功能，还参与细胞的全部生命活动。2. 如何理解细胞膜作为界膜对细胞生命活动所起的作用?答：界膜的涵义包括两个方面:细胞界膜和内膜结构的界膜，作为界膜的膜结构对于细胞生命的进化具有重要意义，这种界膜不仅使生命进化到细胞的生命形式，也保证了细胞生命的正常进行，它使遗传物质和其他参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中，有利于细胞的物质和能量代谢。细胞内空间的区室化，不仅扩大了表面积，还使细胞的生命活动更加高效和有序。3. 简述细胞膜结构的基本功能及对细胞生命活动的影响。答：细胞膜结构的基本功能包括以下几个方面:界膜和区室化(delineation and compartmentalization) 细胞膜最重要的作用就是勾划了细胞的边界，并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室。调节运输(regulation of transport) 膜为两侧的分子交换提供了一个屏障，一方面可以让某些物质“自由通透“，另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍。功能区室化细胞膜的另一个重要的功能就是通过形成膜结合细胞器，使细胞内的功能区室化。例如细胞质中的内质网、高尔基体等膜结合细胞器的基本功能是参与蛋白质的合成、加工和运输；而溶酶体的功能是起消化作用，与分解相关的酶主要集中在溶酶体。又如线粒体的内膜主要功能是进行氧化磷酸化，与该功能有关的酶和蛋白复合体集中排列在线粒体内膜上。另一个细胞器叶绿体的类囊体是光合作用的光反应场所，所以在类囊体膜中聚集着与光能捕获、电子传递和光合磷酸化相关的功能蛋白和酶。信号的检测与传递(detection and transmission of signals) 细胞通常用质膜中的受体蛋白从环境中接收化学和电信号。细胞质膜中具有各种不同的受体，能够识别并结合特异的配体，产生一种新的信号激活或抑制细胞内的某些反应。如细胞通过质膜受体接收的信号决定对糖原的合成或分解。膜受体接收的某些信号则与细胞分裂有关。参与细胞间的相互作用(intercellular interaction) 在多细胞的生物中， 细胞通过质膜进行多种细胞间的相互作用，包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接等。如动物细胞可通过间隙连接，植物细胞则通过胞间连丝进行相邻细胞间的通讯，这种通讯包括代谢偶联和电偶联。 能量转换(energy transduction) 细胞膜的另一个重要功能是参与细胞的能量转换。例如叶绿体利用类囊体膜上的结合蛋白进行光能的捕获和转换，最后将光能转换成化学能储存在碳水化合物中。同样，膜也能够将化学能转换成可直接利用的高能化合物 ATP，这是线粒体的主要功能。细胞膜的这些基本功能也是生命活动的基本特征，没有膜的这些功能，细胞不能形成， 细胞的生命活动就会停止。4. 有人说红细胞是研究膜结构的最好材料，你能说说理由吗? 答：首先是红细胞数量大，取材容易(体内的血库)，极少有其它类型的细胞污染; 其次成熟的哺乳动物的红细胞中没有细胞核和线粒体等膜相细胞器，细胞膜是它的惟一膜结构， 所以分离后不存在其它膜污染的问题。5. 红细胞如何进行 O2 和 CO2 的运输作用? 答：红细胞对 O2 和 CO2 的运输与膜的性质有关。氧是一种小分子，它能够自由扩散通过红细胞膜进入红细胞内，并被血红蛋白结合。红细胞膜的这种性质使得红细胞能够从肺中摄取氧，因为在肺毛细管中 O2 的压力高， O2 就很容易透过红细胞膜进入红细胞；又由于肺毛细管中 CO2 的压力很低，红细胞中的 CO2 就会释放出来。红细胞从肺组织中获得 O2 后通过循环系统进入体毛细管，在体毛细管中由于 O2 的压力低、CO2 压力高，O2 就会从红细胞中释放出来，而 CO2 则会进入红细胞。由于气体 CO2 难溶于水溶液，进入红细胞后就难以溶解到红细胞的细胞质中。这要依赖于红细胞质中的碳酸酐酶(carbonic anhydrase)，它可将 CO2 转变成水溶性的碳酸氢根阴离子(HCO3-)。水溶性的碳酸氢根阴离子通过红细胞膜中的带 3 蛋白，同 Cl-离子进行交换排出红细胞，所以将带 3 蛋白称为阴离子交换蛋白。6. 请简述红细胞膜骨架的装配过程。答：分为三步; 首先是血影蛋白与 4.1 蛋白、肌动蛋白的相互作用:血影蛋白的 和 亚基形成二聚体，在红细胞膜内，血影蛋白多以 4 聚体形式存在(也有 6 聚体、8 聚体)。血影蛋白 4 聚体在 4.1 蛋白的帮助下同肌动蛋白寡聚体结合组成骨架的基本网络。一般认为，1217 个肌动蛋白寡聚体及 4.9 蛋白和原肌球蛋白组成一个基本结构蛋白，这种结构蛋白再结合到血影蛋白和 4.1 蛋白复合体上。4.9 蛋白和原肌球蛋白可稳定肌动蛋白寡聚体。 4.1 蛋白同血型糖蛋白相互作用:4.1 蛋白的 N 端，35000 的区域在生理状态下带正电荷，而血型糖蛋白带负电荷，所以4.1 蛋白能够以静电稳定性同血型糖蛋白结合。 锚定蛋白与血影蛋白、带 3 蛋白的相互作用:锚定蛋白 N 端 90000 区可与带 3 蛋白结合，而 72000 区可与血影蛋白结合，由于带 3 蛋白是膜整合蛋白、血影蛋白是膜骨架蛋白，所以锚定蛋白起媒介作用将骨架蛋白与质膜相连。7. 有人说膜脂的功能仅作为膜的骨架，并作为非脂溶性物质进入细胞的障碍，你认为此说有何不妥?答：膜脂的主要功能是构成膜的基本骨架。去除膜脂，则使膜解体。另外膜脂也是膜蛋白的溶剂，一些蛋白通过疏水端同膜脂作用，使蛋白镶嵌在膜上得以执行特殊的功能。有研究表明，膜脂为某些膜蛋白(酶)维持构象、表现活性提供环境，一般情况下，膜脂本身不参与反应(细菌的膜脂参与反应)。膜上有很多酶的活性依赖于膜脂的存在。如果去掉脂类，酶蛋白即失去活性，加上脂类， 又可使活性恢复。有些膜蛋白只有在特异的磷脂头部基团存在时才有功能。8. 糖脂是如何决定血型的?答：ABO 血型是由 ABO 血型抗原决定的， 称为 ABO 血型决定子(determinant)，它是一种糖脂，其寡糖部分具有决定抗原特异性的作用。ABO 血型决定子是短的、分支寡糖链，如 A 血型的人具有一种酶，这种酶能够将 N-乙酰半乳糖胺添加到糖链的末端；B 血型的人具有在糖链末端添加半乳糖的酶，AB 血型的人具有上述两种酶；O 血型的人则缺少上述两种酶，在抗原的末端既无 N-乙酰氨基半乳糖，又无半乳糖。也就是说人的血型是 A 型、B 型、AB 型还是 O 型，是由红细胞膜脂或膜蛋白中的糖基决定的。A 血型的人红细胞膜脂寡糖链的末端是 N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)，B 血型的人红细胞膜脂寡糖链的末端是半乳糖(Gal)，O 型则没有这两种糖基，而 AB 型的人则在末端同时具有这两种糖。9. 十二烷基磺酸钠(SDS)和 Triton X-100 都是去垢剂，哪一种可用于分离有生物功能的膜蛋白?（答案） 答：去垢剂可分为离子型和非离子型两种。十二烷基磺酸钠(SDS)是常用的离子型去垢剂，它不仅可使细胞膜崩溃，并与膜蛋白的疏水部分结合使其分离，而且还破坏膜蛋白内部的非共价键，使蛋白变性，所以不宜用于分离有功能的膜蛋白。Triton X-100 是温和性去垢剂，它可以使膜脂溶解，又不使蛋白变性，可分离到有生物功能的膜蛋白。10. 膜结构不对称性的意义是什么? 答：膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性。保证了生命活动的高度有序性。膜脂在膜中的分布是不对称的，虽然这种不对称性的生物学作用还了解得很少，但已经取得了不少进展。如糖脂是位于脂双层的外侧，其作用可能作为细胞外配体(ligand)的受体。磷脂酰丝氨基主要集中在脂双层的内叶，在生理 pH 下带负电荷，这种带电性使得它能够同带正电的物质结合，如同血型糖蛋白 A 跨膜 螺旋邻近的赖氨酸、精氨酸结合。磷脂酰胆碱出现在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号。磷脂酰胆碱也出现在血小板的外表面，此时作为血凝固的信号。磷脂酰肌醇主要集中在内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中起关键作用。膜不仅内外两侧的功能不同，分布的区域对功能也有影响。造成这种功能上的差异， 主要是膜蛋白、膜脂和膜糖分布不对称引起的。细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性。这些方向性的维持就是靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供。11. 孔蛋白只存在于双层膜的外膜中，为什么？ 答：由于孔蛋白的孔径大，所以只能存在于外膜，而不能存在于内膜。内膜有界膜的作用，如果有孔蛋白，则失去界膜的功能。12. 在酶法标记测定膜蛋白的定向实验中若是要标记膜内侧的蛋白，该如何处理？ 答：将人工脂质体放入低渗溶液中，这样， 乳过氧化物酶就能进入脂质体进行内侧蛋白质标记(Q3-1)。图 Q3-1 乳过氧化物酶就能进入脂质体进行内侧蛋白质标记13. 请说明磷脂酶处理法研究红细胞膜脂在脂双层中定位的原理。答：由于红细胞具有血影现象，只要将红细胞置于低离子浓度的溶液中，红细胞就会发生渗漏释放出内含物，得到只有红细胞膜的空壳。然后调整溶液中的 Mg2+离子浓度，改变红细胞小泡的状态。若是从溶液中除去 Mg2+， 则形成外翻的小泡，若是加入 Mg2+则是正常方向的小泡， 然后用脂酶分别处理这两种红细胞膜。常用的脂酶是磷脂酶(phospholipase)，这种酶也是因为相对分子质量大而不通过细胞膜，所以磷脂酶只能附着在膜泡的外表面，能够被磷脂酶水解的就是位于外表面的磷脂，然后再根据它原来的状态，确定在红细胞膜脂中的定向。14. 膜的流动性的生理意义何在？答： 细胞质膜适宜的流动性是生物膜正常功能的必要条件。 酶活性与流动性有极大的关系，流动性大活性高。 如果没有膜的流动性，细胞外的营养物质无法进入，细胞内合成的胞外物质及细胞废物也不能运到细胞外，这样细胞就要停止新陈代谢而死亡。 膜流动性与信息传递有着极大的关系。 如果没有流动性，能量转换是不可能的。 膜的流动性与发育和衰老过程都有相当大的关系。15. 请从起始条件、运输方式、产生的结果等三个方面进行主动运输和被动运输的比较。答：将比较结果列于表 Q3-1 中:表 Q3-1 被动运输与主动运输在起始条件、运输方式和产生的结果的比较被动运输 主动运输起始条件细胞外被运输的物质浓度大大高于细胞内的浓度细胞外被运输的物质的浓度可能高于、也可能低于细胞内的浓度运输方式通过扩散或运输蛋白形成的通道进入细胞通过具有酶活性的运输蛋白(泵)，在能量的驱动下进出细胞产生的结果最后使细胞内外的浓度达到平衡最后细胞内外的浓度处于稳定，建立了浓度梯度16. 如何根据细胞的渗透现象解释植物细胞的质壁分离(plasmolysis)? 答：由于细胞的渗透现象，使得细胞在不同浓度的溶液中，会发生膨胀(swell)或收缩(shrink)。实际上这种现象取决于溶液中的溶质和细胞中该物质的浓度。若将动物细胞置于高渗溶液中，水则会从细