细胞生物学期末试卷(2002年1月23日).doc

细胞生物学期末试卷 2002年1月23日 姓 名 班 级 一 二 三 四 五 六 总 分一、填空题(每空0.5分，共10分)1. 定位于线粒体基质和内膜的蛋白都是由导肽引导的，但是参与运输的导肽的数 量是不同的，前者需要 ，后者需要 。2. 在动物细胞的运动中，关于运动力的产生有两种假说，一种是: ，另一种是 。3. The flow of electrons across the inner membrane generates a pH gradient and a membrane potential, which together exert a force.4. 2001年诺贝尔生理学与医学奖授予了美国科学家利兰哈特韦尔和英国科学家蒂莫西亨特、保罗纳西，以表彰他们发现了细胞周期的关键调节机制。其中，利兰哈特韦尔发现了 ；保罗纳西的贡献是， ;蒂莫西亨特的贡献是: .5. 把有丝分裂期间出现的纺锤体、中心体、星体及染色体统称为有丝分裂器。6. 当核基因编码的线粒体蛋白进入线粒体时, 需要 和 提供能量来推动。7. 类胡萝卜素在光合作用中主要是帮助叶绿素提高光吸收效应，作用机 理是 。8. 包被小泡介导的是选择性分泌，而 包 被小泡介导的是非选择性分泌。9. 在细胞分裂中, 微管的作用是 , 微丝的作用是 。10. Bip蛋白是一种分子伴侣，它在内质网中至少有两个作用： ； 。11. 染色体的着丝粒有两个基本功能 ； 。二、判断题(若是正确的标号， 错误的标号，每题1分，共15分)1. 激素类蛋白分子在Trans 高尔基体网络分选时会被包裹进网格蛋白包 被小泡。（ ）2. 细胞质膜的细胞质面的锚定蛋白也都是由膜结合核糖体合成，并通过 小泡转运到质膜上。（ ）3. Plants have chloroplasts and therefore can live without mitochondria.( )4. Due to the many specialized transport proteins in the inner and oute membranes, the intermembrane space and the matrix space are chemically equivalent to the cytosol with respect to small molecules.（ ）5. 在减数分裂过程中,染色体间发生的分子重组是随机发生的。( )6. 同一个体不同组织的细胞中, 核仁的大小和数目都有很大的变化, 这种变化和 细胞中蛋白质合成的旺盛程度有关。( )7. 组成叶绿体的脂类大多数是叶绿体自身制造的,而构成线粒体的脂类大多数是 从胞质溶胶中运输进来的。( )8. 叶绿体的核酮糖二磷酸羧化酶是由16个亚基组成的聚合体, 其中8个大亚基是核基因编码的。( )9. 微管蛋白异二聚体的和两个亚基都能同GTP结合, 亲和力也一样。( ) 10. 细胞中多数微管都是单管形式存在, 只有鞭毛、中心粒等结构中的微管是以二联管的形式存在。( )11. 由中间纤维结合蛋白(intermediate filament-associated protein ,IFAPs)将中间纤维 相互交联成束状的结构称作张力丝。( )12 .M6P受体蛋白是高尔基体反面网络上特有的受体蛋白, 主要起到分拣溶酶体 酶的作用。( )13. 转运内吞是一种特殊的内吞作用， 受体和配体在内吞过程中并未作任何处 理，只是从一个部位转运到另一个部位。( )14. 导肽是游离核糖体上合成的新生肽的N-端一段氨基酸序列, 其组成特点是含有较多的碱性氨基酸、基本不含酸性氨基酸, 具有形成两性螺旋的倾向。( )15. 将同步生长的M期细胞与同步生长的S期细胞融合,除了见到正常的染色体外,还可见到细线状的染色体。( )三、选择题(请将正确答案的代号填入括号，每题1分，共15分)1. What do telomeres do? （ ） a. They protect the chromsomes from degradation by nucleases. b. They prevent the ends of chromosomes from fusing with one another. c. They are required for complete chromosomal replication. d. all of the above2. If you treated cells with a drug that interferes with microtubules, such as colchicine, which of the following would result? （ ） a. Cell shape would be disrupted. b. Mitosis and meiosis would not occur. c. The intracellular location of organelles would be disrupted. d. All of the above would result.3. Which type of vesicle of the trans Golgi network would be most likely to carry hormones destined for regulated secretion? ( ) a. lysosomal vesicles b. clathrin-coated vesicles c. non-clathrin-coated vesicles d. all of the above4. If you compared the proteins in a cis Golgi compartment with those in a trans Golgi compartment, you would find: ( ) a. the proteins in the two compartments are identical. b. the proteins in the cis compartment are glycosylated and contain modified amino acids, whereas those in the trans compartment are not modified. c. the proteins in the cis compartment are glycosylated, whereas those in the trans compartment are glycosylated and contain modified amino acids. d. the proteins of the cis compartment are shorter than those of the trans compartment.5. Which of the following explains why microsomes cant be seen in cells viewed with the electron microscope? ( ) a. They are far too small. b. They are artifacts of homogenization and centrifugation. c. They are transparent to electrons. d. They actually can be seen in electron micrographs of cells.6. Which of the following proteins would not be found in the smooth endoplasmic reticulum?( ) a. Ca2+-pumping enzymesb. cytochrome P450c. glucose 6-phosphatased. signal peptidase7. The observation that isolated F1 particles have ATPase activity suggests that( ) a. Electron transport requires energy derived from ATP hydrolysis. b. The normal enzymatic activity of the particle is reversible. c. These particles have been irreversibly inactivated. d. Electron transport is still functioning. 8. Which cell type is likely to have the most mitochondria?( ) a. fast-twitch muscle b. slow-twitch muscle c. liver cells d. adipose cells9. 下列哪项代表了染色体结构中由最低至最高的压缩过程。( ) a.核小体30nm 纤维超螺旋环有丝分裂中的染色体 b.核小体超螺旋环30nm纤维有丝分裂中的染色体 c.核小体30nm纤维有丝分裂中的染色体超螺旋环 d .有丝分裂中的染色体30nm纤维超螺旋环核小体10. 用剧烈方法分离到的叶绿体是型叶绿体，不能( )。 a. 产生O2 b.不能合成ATP c. 不能产生NADPH d.不能固定CO211. 参与胞质分裂的分子发动机是( )。 a.肌球蛋白 b.肌球蛋白 c.肌球蛋白 d.肌钙蛋白12. I-细胞病是由于缺乏( )所致。 a.-葡萄糖苷酶; b. N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶; c.ATP酶; d. 磷酸二酯酶。13. ARF是一种单体G蛋白, 它有一个GTP/GDP结合位点, 当结合有GDP时, 没 有活性。若ARF-GDP同( )结合, 可引起GDP和GTP的交换。 a.GTPase; b.GTP酶激活蛋白; c.Ca2+-ATPase d.鸟嘌呤核苷释放蛋白。14. 为了研究在离体条件下,质子转位的能力,将线粒体呼吸链的复合物掺入到人 工脂质体的小泡中, 下列四种物质中那一种是最合适的电子供体?( ) a.细胞色素a b.细胞色素c c.UQH2 d.细胞色素c 氧化酶15. 若在显微镜下观察到的某细胞具有核仁, 并且核物质与细胞质的界限清晰, 则 可判定此细胞处于细胞的( )。 a.间期; b.前期; c.中期; d.后期。四、简答题(选做4题，每题5分，20分)1. Dynamic instability causes microtubules either to grow or to shrink rapidly. Consider an individual microtubule that is in its shrinking phase.(1). What would happen if only GDP, but no GTP, were present in the solution? (2). What would happen if the solution contained an analogue of GTP that cannot be hydrolyzed?2. How does regulated secretion differ from constitutive secretion?3. Consider a protein that contains an ER signal sequence at its amino terminus and a nuclear localization sequence in its middle. What do you think the fate of this protein would be? Explain your answer.4. 什么是蛋白质N-连接糖基化和O-连接糖基化？发生在何种部位？5. 过氧化物酶体是怎样进行氧浓度调节的?有什么意义?五、看图描述(每题10分，共20分)1. 根据对核蛋白运输机制的研究及相关蛋白的发现, 提出了核蛋白的输入模型(图 1), 请对这一模型作出文字说明(PCC1:Ran nucleotide-exchange factor1)。 图1 含有NLS信号的核蛋白从细胞质输入细胞核的推测模型 2. 图2 是关于MPF的活性调节，请作出文字说明： 图2. 酵母MPF的活性调节六、综合题(20分): 生物膜是怎样合成的?可能的机理是什么?七、附加题（只能选做15分题）1. 分析思考（5分） 基因的转录加工和蛋白质的合成是遗传信息流的两个关键环节，对此细胞核与细胞质有明确的分工：细胞核负责基因的转录加工，而细胞质则负责完成蛋白质的合成。核糖体是合成蛋白质的工厂， 由大小两个亚基组成，它们都是在细胞核着中装配的。从细胞的生命活动看，在长期的进化过程中选择了经济合理的路线，但是在核糖体的装配中却选择了一种违背经济规律的做法：组成核糖体大小亚基的80余种蛋白质在胞质溶胶中合成之后被运送到细胞核中；在核仁中装配成的核糖体大、小亚基又要被运送到胞质溶胶中，它们是核输出中体积最大的物质。由于细胞中核糖体的数量巨大，组成核糖体的rRNA的种类和数量都远比组成核糖体的蛋白质少，如果细胞核将合成好的rRNA运送到胞质溶胶中，在那里进行核糖体的装配和蛋白质的合成岂不更经济合理？假如是这种情况的话，有哪些不利？谈谈您的看法。2.（5分） Consider the v-SNAREs that direct transport vesicles from the trans Golgi network to the plasma membrane. They, like all other v-SNAREs, are membrane proteins that are integrated into the membrane of the ER during their biosynthesis and are then transported by transport vesicles to their destination. Thus, transport vesicles budding from the ER contain at least two kinds of v-SNAREs-those that target the vesicles to the cis Golgi cisternae and those that are in transit to the trans Golgi network to be packaged in different transport vesicles destined for the plasma membrane. (A) Why might this be a problem? (B) Suggest possible ways in which the cell might solve it.3 （10分）。 Specialization of membranes is a characteristic of mammalian cells. What are the mechanisms by which the apical and basolateral surfaces of certain cells become differentiated?4.(5分) Many mutant yeasts have been isolated that are defective in the control of their cell cycle. They proliferate normally at low temperatures (300C)but show abnormal patterns of cell growth and division when grown at a higher temperature (370C). Two mutant strains (called gee and “wee) with defects at different sites in the same gene have very different responses to elevated temperature. Gee strain cells grow until they become enormous but no longer divide. Wee strain cells have very short cell cycles and divide when they are very much smaller than usual. Suggest a possible model to explain these observations, and suggest what the normal protein encoded by this gene might do.参考答案一、填空题(每空0.5分，共10分)1. 一个导肽，两个导肽。2. 微丝装配与去装配假说，肌动蛋白与肌球蛋白相互作用。3. Proton-motive 4. “START”基因；发现了CDK。发现了调节CDK的功能物质CYCLIN.5. 把有丝分裂期间出现的纺锤体、中心体、星体及染色体统称为有丝分裂器。6. 答：胞质溶胶中的ATP; 跨线粒体内膜的质子动力势;7. 除去叶绿素不能吸收的杂色光。8. 笼型蛋白，包被蛋白9. 答： 形成纺锤体, 将染色体拉向两极; 胞质分裂;10. B引导新生蛋白进入内质网； 帮助蛋白质正确装配。11.连接两个姊妹染色单体； 为动力微管的装配提供位点。二、判断题(若是正确的标号， 错误的标号，每题1分，共15分)1. 2. 3. (，Not only do plants need mitochondria to make ATP in cells that do not have chloroplasts, such as root cells, but mitochondria make most of the cytosolic ATP in all plant cells.）4. 5. 答: T,错误, 同源染色体间的分子重组是随机发生的。6. 答：T, 正确。7. 答: T, 正确;8. 答：T, 错误, 8个小亚基是核基因编码;9.答: T, 错误, 不一样,亚基结合GTP后不被水解, 也不与GDP交换, 而亚基上 的GTP结合位点是可交换位点;10. 答: T, 错误, 中心粒中的微管是三联管。11. 答: T, 正确;12.答:T, 错误, M6P受体也位于细胞质膜上。13. 答：T, 正确;14. 答：T, 正确;15. 错误,粉末状的染色体三、选择题(请将正确答案的代号填入括号，每题1分，共15分)1.（d）2. (d)3. (b) 4. (c)5. (b)6. (d)7. t( b ) 8. (b)9. ( a )10. ( d )。11. ( b )。 12. ( b ) 13. ( d ) 14. ( c ) 15. ( a )。 四、简答题(选做4题，每题5分，20分)1. Answer1:(1). If only GDP were present, microtubules would continue to shrink and eventually disappear, because tubulin dimers with GDP have very low affinity for each other and will not add stably to microtubules.(2). If GTP is present but cannot be hydrolyzed, microtubules will continue to grow until all free tubulin subunits have been used up.2.Answer2. Regulated secretion occurs only in response to a signal. The proteins to be secreted are stored in special secretory vesicles. Sorting into the regulated secretory pathway is controlled by selective protein aggregation. Constitutive secretion appears to occur by default with secretory proteins, which do not selectively aggregate being included in transport vesicles.3. Answer 3. The protein is translocated into the ER. Its ER signal sequence is recognized as soon as it emerges from the ribosome. The ribosome then becomes bound to the ER membrane, and the growing polypeptide chain is transferred through the ER translocation channel. The nuclear localization sequence is therefore never exposed to the cytosol. It will never encounter nuclear import receptors, and the protein will not enter the nucleus.4. 答：加在于粗面内质网上合成的蛋白质上的糖基可由两种途径连接：通过天冬氨酸残基的N原子或通过丝氨酸和苏氨酸残基的O原子。N-连结糖蛋白合成的第一步在粗面内质网上进行，糖链是从磷酸多萜醇转移至新生肽链上。这种糖基化在高尔基体中继续被修饰。O-连结的糖基化是在高尔基体中进行的。5.答: 过氧化物酶体中的氧化酶都是利用分子氧作为氧化剂, 催化下面的化学反应: RH2 + O2 - R + H2O2这一反应对细胞内氧的水平有很大的影响。例如在肝细胞中,有20%的氧是由过氧化物酶体消耗的,其余的在线粒体中消耗。在过氧化物酶体中氧化产生的能量以产热的方式消耗掉, 而在线粒体中氧化产生的能量贮存在ATP中。线粒体与过氧化物酶体对氧的敏感性是不一样的,线粒体氧化所需的最佳氧浓度为2%左右,增加氧浓度,并不提高线粒体的氧化能力。过氧化物酶体与线粒体不同, 它的氧化率是随氧张力增强而成正比地提高(图7-44)。因此,在低浓度氧的条件下,线粒体利用氧的能力比过氧化物酶体强,但在高浓度氧的情况下,过氧化物酶体的氧化反应占主导地位,这种特性使过氧化物酶体具有使细胞免受高浓度氧的毒性作用。五、 图1 含有NLS信号的核蛋白从细胞质输入细胞核的推测模型 答: 按照这一推测的模型，在细胞质中的核运输蛋白、核运输蛋白和货物蛋白（cargo protein）相互作用形成一个运输复合物，其中运输蛋白亚基识别并与NLS结合。而运输蛋白亚基与核孔复合物作用，将复合物转运到细胞核中。在此过程中需要消耗ATP。在细胞核中，RanGTP（一种小GTP结合蛋白）与输入蛋白亚基相互作用，导致货物蛋白与复合物脱离，成为细胞核中的游离蛋白。为了进行下一个运输循环，输入蛋白亚基和输入蛋白亚基RanGTP复合物重新回到细胞质。细胞质中的Ran GTP激活蛋白（RanGAP）将RanGTP转变成RanGDP, 并使RanGDP与输入蛋白亚基脱离，游离的输入蛋白亚基和亚基一起参与新的具有NLS信号的入核蛋白的运输。而RanGDP可通过核孔复合物回到细胞核中，在Ran核苷交换因子1(Ran nucleotide-exchange factor1,RCC1)的作用下，释放GDP, 重新结合GTP。2. 图2. 酵母MPF的活性调节答： 开始p34cdc2 蛋白激酶是无活性的, 同周期蛋白B结合后,仍然没有活性, 但此时的复合物成为两种激酶的底物, 一种是Weel激酶, 它使p34cdc2的靠近催化位点的酪氨酸残基(Tyr15)磷酸化, 阻止了它本身的激活, 防止了Cdc2作为成熟的MPF起作用。第二种蛋白激酶是MO15, 可以使Cdc2的另外一个位点的苏氨酸(Thr167)磷酸化, 这种磷酸化最大限度地激活了MPF的活性, 但是, 只要酪氨酸残基也是磷酸化的,Cdc2-周期蛋白复合物就没有活性, 这种无活性的MPF称为前MPF(Pre-MPF)。要使MPF具有活性，需要要靠第二种蛋白, 在酵母中是Cdc25蛋白将磷酸化的酪氨酸残基去磷酸化从而被激活, 诱导细胞从G2进入M期。不过，Wee1和Cdc25是相互竞争的，如果细胞生长得不够大，Wee1的活性就强，有利于MPF的磷酸化，若细胞生长得够大，就有利于脱磷酸，促进细胞进入M期。六、综合题(共20分) 关于膜的合成，曾提出两个模型:一个自装配模型(spontaneous self-assembly), 即膜是理由蛋白、脂和糖自动组装的, 但与体外实验结果不符。因为用纯化的脂和蛋白在体外装配时总是形成脂质体，这种脂质体与活细胞膜的一个根本区别是:脂质体的结构总是对称的, 而活细胞中膜结构则是不对称的。第二个是不断更新模型, 该模型认为膜的合成通过不断地将脂和蛋白插入已有的膜，即由已有膜的生长而来。这一模型比较符合细胞膜结构的动态性质, 由于细胞的胞吞和胞吐作用以及小泡运输,使膜处于动态平衡状态, 这样膜也就不必重新合成,而是在原有的基础上不断更新。 膜的合成涉及脂、蛋白和糖的来源问题。 膜脂有两种来源:通过磷脂转运蛋白,如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体等细胞器膜中的脂就是靠这种方式运送的。通过出芽和膜融合,如ER通过出芽形成分泌小泡运送蛋白质时,膜脂也随之运送到高尔基体,并通过高尔基体形成分泌小泡将膜脂运送到细胞质膜。由于内质网与核膜相连, 通过细胞分裂和核膜重建,ER上合成的膜脂也就转移到核膜。原核生物没有内质网，它的磷脂是在质膜上合成并由类似于真核生物的转位蛋白调整磷脂在膜上的分布。 关于膜脂的不对称性分布，有几种可能的方式一种是磷脂交换蛋白对磷脂的运输和插入是选择性的；第二种解释是热动力学驱使磷脂的不对称分布，因为膜两侧的环境不同。另外在ER膜中有翻转酶(flippase),在新的磷脂合成之后,通过翻转酶的作用也会造成磷脂的不对称分布。膜蛋白有整合蛋白和外周蛋白。用水泡性口炎病毒(vesicular stomatitis virus,VSV)作为模式系统研究了细胞膜整合蛋白和外周蛋白的形成途径, 发现膜整合蛋白是通过内膜系统经小泡转运到质膜上的, 而外周蛋白则是在游离核糖体上合成,并以可溶的形式释放到胞质溶胶中。然后再与细胞质膜的胞质溶胶面结合,成为外周蛋白。糖则是在内质网和高尔基体腔中通过对蛋白的修饰添加的。最后在与质膜融合时,通过外翻,糖的部分位于细胞质膜的外侧。这就是为何几乎所有质膜上的糖蛋白的糖都是朝向细胞外的原因。脂锚定蛋白的形成有几种可能的机制:糖脂锚定的膜蛋白是在粗面内质网上合成,然后在ER腔中被连接到ER膜的GPI上，随后通过小泡运输,经高尔基体出芽形成小泡,最后与质膜融合,含糖的一面外翻朝向细胞外侧。脂肪酸锚定膜蛋白是水溶性的,在游离核糖体合成后释放到胞质溶胶中,然后与包埋在质膜中的脂肪酸共价结合。连接的脂肪酸包括豆蔻酸(myristic acid, 一种14碳的饱和脂肪酸)和棕榈酸(palmitic acid,一种16碳的饱和脂肪酸)。七、1. 答：看起来，细胞核并不直接参与蛋白质的合成，但是它却控制着蛋白质合成的两个关键元件，即mRNA的合成和核糖体的装配。控制中着核糖体的合成就等于控制中蛋白质合成的装配线，有利于控制生命的节奏。因此，为求得安定，必要的花费是值得的。 如果核糖体亚基的装配在胞质溶胶中，不仅极大地削弱了细胞核对蛋白质合成的控制力，还会发生一些细胞核不良后果。由于核糖体的空间构型复杂，装配过程长。如果mRNA同正在装配中的未成熟的核糖体亚基结合的话，会导致蛋白质合成的不正常。由于组成核糖体的蛋白质种类多，数量大，并且胞质溶胶中代谢途径多，会影响核糖体的装配，从而影响其他的生化过程，最终影响细胞的正常声明活动。2.（5分） Answer2:A. The problem is that vesicles having two different kinds of v-SNAREs in their membrane could dock on either of two different membranes. B. The answer to this puzzle is presently not known, but we can predict that cells must have ways of turning the docking ability of SNAREs on and off. This may be achieved through other proteins that are, for example, copackaged in the ER with SNAREs into transport vesicles and facilitate the interactions of the correct v-SNARE with the t-SNARE in the cis Golgi network.3 （10分）。 Answer3. Membrane proteins are sorted to either the apical or basolateral domains by several different mechanisms. One mechanism for targeting proteins to the appropriate domain of the plasma membrane involves sorting in the trans-Golgi network. Except for the GPI anchor, which acts as an apical or basolateral targeting signal, no unique sequences have been identified that target proteins to the apical or basolateral domain. Another mechanism operates in b