某些正常蛋白质的空间结构改变后,会导致疾病的发生。我国科学家发明一种小分子绑定化合物ATTEC,这种“小分子胶水”(ATTEC)能将自噬标记物LC3和空间结构改变的蛋白质黏在一起,形成黏附物,进而将黏附物包裹形成自噬体进行降解,从而达到治疗疾病的目的。其过程如图所示。回答问题:
(1)图示过程中,溶酶体与自噬体融合后,其内的多种______________ 将黏附物降解,降解产物的去向是______________ 。
(2)ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的_________________________________ 。图中自噬体由________ 层磷脂分子构成。溶酶体与自噬体相互融合的形成过程体现了生物膜在结构上具有_________ 特点,溶酶体膜和自噬体膜能相互转化的原因是_______________________________ 。
(3)研究表明,溶酶体内的pH为5左右,若有少量的溶酶体内的水解酶泄露也不会引起细胞损伤,请推测出现该现象的原因是__________________________________ 。
(1)图示过程中,溶酶体与自噬体融合后,其内的多种
(2)ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的
(3)研究表明,溶酶体内的pH为5左右,若有少量的溶酶体内的水解酶泄露也不会引起细胞损伤,请推测出现该现象的原因是
更新时间:2020-10-16 21:28:29
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【推荐1】学习以下材料,回答(1)~(5)题。
溶酶体H通道的首次发现
溶酶体作为细胞中的“回收站”,内部含有的酸性水解酶能将蛋白质等物质降解。其内部偏酸的环境(pH约为4.6),既能保障溶酶体功能,又能防止酸性水解酶泄露后(细胞质基质中的pH约为7.2)破坏正常结构。
溶酶体内部pH的稳态是如何维持的?V—型质子泵(V-ATPase)在此发挥了重要功能。V—ATPase能够利用ATP水解产生的能量,将细胞质基质中的H+逆浓度梯度转运进溶酶体内部。研究者曾推测,要实现H+的精确调节,溶酶体膜上必然要有H+通道以实现H+快速外流。两套功能相反的系统协同工作,才能实现溶酶体pH的精确调控(如图1)。
为了找到这一“预设存在”的H+通道,我国科学家对一系列膜蛋白逐一进行过表达测试。最终发现当T蛋白过量表达时,记录到的从溶酶体膜内流向膜外的“H+电流”比对照组高出了20倍;与此同时,利用基因编辑技术敲除T基因后,即使将溶酶体膜内的pH调整为更酸的3.5,也记录不到任何电流信号。这些结果表明T蛋白就是介导H+流出溶酶体的通道。
但是此前的相关研究普遍认为T蛋白是K+通道。对比分析发现,当初在研究T蛋白功能时忽略了pH对通道蛋白的影响,而我国科学家是将溶酶体内的pH设定在4.6这一生理条件下开展的实验。在这一pH条件下,通过T蛋白的离子主要是H+而非K+,且定量计算结果显示T蛋白对H+的通透性是K+的5万倍。
进一步的研究表明,T蛋白活性受溶酶体内的H+浓度调控。溶酶体内pH高于4.6时T蛋白活性降低(图2),而pH低于4.6时T蛋白活性增加。
(1)溶酶体内的酸性水解酶最初在__________ (填细胞器名称)合成。若溶酶体的酸性水解酶泄露至细胞质基质,会因pH改变影响酶的__________ 而导致活性降低。
(2)根据图1推测H+通过H+通道运出溶酶体的方式是__________ 。
(3)下列关于溶酶体的实验结果支持溶酶体膜上存在H+通道的有___________。
(4)结合文中信息并仿照图1、图2,在下图中画出当pH低于4.6时氢离子流动情况______ 。
(5)科学家在帕金森病人群体中找到众多溶酶体相关基因的突变,其中一种T基因的突变会使溶酶体膜上T蛋白数量减少,导致__________ ,使α突触核蛋白在神经元中堆积,诱发帕金森病。
溶酶体H通道的首次发现
溶酶体作为细胞中的“回收站”,内部含有的酸性水解酶能将蛋白质等物质降解。其内部偏酸的环境(pH约为4.6),既能保障溶酶体功能,又能防止酸性水解酶泄露后(细胞质基质中的pH约为7.2)破坏正常结构。
溶酶体内部pH的稳态是如何维持的?V—型质子泵(V-ATPase)在此发挥了重要功能。V—ATPase能够利用ATP水解产生的能量,将细胞质基质中的H+逆浓度梯度转运进溶酶体内部。研究者曾推测,要实现H+的精确调节,溶酶体膜上必然要有H+通道以实现H+快速外流。两套功能相反的系统协同工作,才能实现溶酶体pH的精确调控(如图1)。
为了找到这一“预设存在”的H+通道,我国科学家对一系列膜蛋白逐一进行过表达测试。最终发现当T蛋白过量表达时,记录到的从溶酶体膜内流向膜外的“H+电流”比对照组高出了20倍;与此同时,利用基因编辑技术敲除T基因后,即使将溶酶体膜内的pH调整为更酸的3.5,也记录不到任何电流信号。这些结果表明T蛋白就是介导H+流出溶酶体的通道。
但是此前的相关研究普遍认为T蛋白是K+通道。对比分析发现,当初在研究T蛋白功能时忽略了pH对通道蛋白的影响,而我国科学家是将溶酶体内的pH设定在4.6这一生理条件下开展的实验。在这一pH条件下,通过T蛋白的离子主要是H+而非K+,且定量计算结果显示T蛋白对H+的通透性是K+的5万倍。
进一步的研究表明,T蛋白活性受溶酶体内的H+浓度调控。溶酶体内pH高于4.6时T蛋白活性降低(图2),而pH低于4.6时T蛋白活性增加。
(1)溶酶体内的酸性水解酶最初在
(2)根据图1推测H+通过H+通道运出溶酶体的方式是
(3)下列关于溶酶体的实验结果支持溶酶体膜上存在H+通道的有___________。
A.抑制V-ATPase的功能,溶酶体内的pH迅速上升 |
B.膜内pH4.6膜外7.2时,能测到膜内向膜外的H+电流 |
C.若膜内pH调至3.5,膜内向膜外的H+电流将更强 |
D.膜内为中性或碱性时,能测到膜内向膜外的K+电流 |
(5)科学家在帕金森病人群体中找到众多溶酶体相关基因的突变,其中一种T基因的突变会使溶酶体膜上T蛋白数量减少,导致
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【推荐2】人体细胞内的溶酶体是一种含有多种水解酶的细胞器。溶酶体是一种动态结构,它不仅在不同类型的细胞中形态大小不同,而且在同一类细胞的不同发育阶段也不相同。下图表示吞噬细胞内溶酶体的产生和作用过程。请据图回答下列问题:
(1)溶酶体是由____________ 断裂产生的,其中与水解酶合成和加工有关的细胞器有___________________________________________________________________ (至少答3种)。
(2)溶酶体是细胞的“消化车间”,其消化底物的来源有:一是自身________________________ ;二是侵入细胞的病毒和病菌。分解后的产物如氨基酸等可以通过溶酶体膜上的____________ 转运进入细胞质基质供细胞代谢使用,其余废物则排出细胞外。
(3)细胞能识别病原体主要依赖于细胞膜上的____________ ;图示过程的实现依赖于生物膜在结构上具有____________ 的特点。生物膜是在原有膜的基础上,不断由新的脂质和蛋白质插入而逐渐增长的,其中的磷脂是在细胞中的____________ 上合成的。
(1)溶酶体是由
(2)溶酶体是细胞的“消化车间”,其消化底物的来源有:一是自身
(3)细胞能识别病原体主要依赖于细胞膜上的
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【推荐3】甲图为酵母菌细胞部分结构示意图,乙图是甲图局部放大。请回答下列问题:
(1)酵母菌细胞与菠菜叶肉细胞相比,在结构上最主要的区别是无____________ 。
(2)甲图中能发生碱基互补配对的细胞器有_______ ,能产生CO2的场所是______ 。(填序号)
(3)在无氧环境中,酵母菌也会逆浓度梯度吸收葡萄糖,为此过程提供载体蛋白和能量的细胞结构分别是[ ]____________ 和[ ]____________ 。
(4)在酵母菌的无性繁殖过程中,乙图中的结构[]_____ 和[ ]_____ 有消失与重建过程。
(5)丙图中分泌蛋白从合成到排出细胞的过程,体现了生物膜结构具有________ 的特点。
(1)酵母菌细胞与菠菜叶肉细胞相比,在结构上最主要的区别是无
(2)甲图中能发生碱基互补配对的细胞器有
(3)在无氧环境中,酵母菌也会逆浓度梯度吸收葡萄糖,为此过程提供载体蛋白和能量的细胞结构分别是[ ]
(4)在酵母菌的无性繁殖过程中,乙图中的结构[]
(5)丙图中分泌蛋白从合成到排出细胞的过程,体现了生物膜结构具有
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【推荐1】图甲示细胞的亚显微结构;图乙示分泌细胞分泌物质过程。图丙是基因型为AaDdEe的某种动物的一个次级卵母细胞基因组成示意图,请据图回答
(1)图甲中标号③可被碱性染料着色。中学实验常用的属于这类染色剂的有____________ 溶液。(举一例)
(2)若将图甲细胞放在含有3H标记的胸腺嘧啶的培养液中,保温一段时间后,则可测到3H的结构有__________ (填数字编号)。
(3)与甲图中的细胞相比,固氮菌细胞在结构上最主要的特点是_________________ 。
(4)假如图乙细胞分泌的物质X是胃蛋白酶,则与其合成、运输与分泌的相关结构是_________________ ,其中部分结构的膜面积会发生不同程度的变化,这说明生物的特性为_________________ 。
(5)图丙所示该种动物细胞内含有______ 对同源染色体。在体细胞有丝分裂的中期共含______ 个DNA分子;初级卵母细胞分裂的后期含________ 条染色单体。由此图可判断该动物雌性个体能形成________ 种卵细胞。
(6)若图丙所示的次级卵母细胞占该类细胞总数的4%,则连锁基因间的交换值为___________ 。如该动物与异性测交,产生基因型为AaDdee的个体理论上占_____
(1)图甲中标号③可被碱性染料着色。中学实验常用的属于这类染色剂的有
(2)若将图甲细胞放在含有3H标记的胸腺嘧啶的培养液中,保温一段时间后,则可测到3H的结构有
(3)与甲图中的细胞相比,固氮菌细胞在结构上最主要的特点是
(4)假如图乙细胞分泌的物质X是胃蛋白酶,则与其合成、运输与分泌的相关结构是
(5)图丙所示该种动物细胞内含有
(6)若图丙所示的次级卵母细胞占该类细胞总数的4%,则连锁基因间的交换值为
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【推荐2】海洋红冬孢酵母是抗逆性很强的一种真菌,能通过合成分泌蛋白CAZymes抑制病原微生物在果实伤口处的繁殖,保持果蔬的健康状态。CAZymes的合成过程如图1所示,其中甲~戊表示不同的细胞结构。回答下列问题:
(1)研究图1所示生理过程一般采用的方法是_______________ ,若要对酵母菌中的细胞器进行分离,应选用的方法是_______________ 。
(2)图1中参与构成生物膜系统的细胞结构有______ (填写甲乙丙丁戊),它们的膜功能各不相同,从膜的组成成分分析,其主要原因是________________________ 。
(3)图2是分泌蛋白CAZymes分泌前几种生物膜面积的示意图,请在图中画出分泌蛋白CAZymes分泌后几种生物膜面积的柱形示意图__________ 。
(4)研究发现,图中甲合成的分泌蛋白CAZymes有信号序列,能够引导蛋白质转移至乙,而从乙输出的蛋白质却不含信号序列,推测其原因是________________________ 。
(1)研究图1所示生理过程一般采用的方法是
(2)图1中参与构成生物膜系统的细胞结构有
(3)图2是分泌蛋白CAZymes分泌前几种生物膜面积的示意图,请在图中画出分泌蛋白CAZymes分泌后几种生物膜面积的柱形示意图
(4)研究发现,图中甲合成的分泌蛋白CAZymes有信号序列,能够引导蛋白质转移至乙,而从乙输出的蛋白质却不含信号序列,推测其原因是
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解题方法
【推荐3】为研究环境刺激影响感觉唤醒的分子机制,科学家给果蝇喂食适量含不同成分的食物补充剂、分别为糖(葡萄糖)、脂类(椰子油)和蛋白质(蛋白胨),检测果蝇肠道内分泌细胞中分泌神经肽CCHa1的细胞活性、CCHa1蛋白含量和CCHa1mRNA含量,结果如图所示。
(1)食物促进肠道上皮细胞分泌神经肽的过程发生在________ (填“内环境”或“外界环境”)中,肠道上皮细胞分泌CCHa1会使细胞膜的表面积________ 。
(2)分析图中结果可知,________ ,判断依据是果蝇肠道分泌CCHa1的细胞活性显著上升,且肠道内分泌细胞的CCHa1表达显著增加。
(3)进一步研究发现,敲除果蝇肠道细胞中编码CCHa1的基因,在低强度机械振动刺激下,会导致超过85%的果蝇从睡眠中被唤醒,而对照组只有约20%的果蝇被环境干扰唤醒,这表明CCHa1可能具有________ (填“抑制”或“促进”,下同)感觉唤醒和________ 深度睡眠的作用。
(4)若将果蝇大脑多巴胺能PAM神经元上编码CCHa1受体CCHa1R的基因敲除后,给果蝇分别喂食适量含糖、脂类和蛋白质的食物补充剂,再在果蝇睡眠时进行低强度机械振动刺激实验。推测敲除编码受体CCHa1R的基因后对喂食________ 的果蝇睡眠唤醒率的影响更大,原因是________________ 。
(1)食物促进肠道上皮细胞分泌神经肽的过程发生在
(2)分析图中结果可知,
(3)进一步研究发现,敲除果蝇肠道细胞中编码CCHa1的基因,在低强度机械振动刺激下,会导致超过85%的果蝇从睡眠中被唤醒,而对照组只有约20%的果蝇被环境干扰唤醒,这表明CCHa1可能具有
(4)若将果蝇大脑多巴胺能PAM神经元上编码CCHa1受体CCHa1R的基因敲除后,给果蝇分别喂食适量含糖、脂类和蛋白质的食物补充剂,再在果蝇睡眠时进行低强度机械振动刺激实验。推测敲除编码受体CCHa1R的基因后对喂食
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