细胞生物学期中1-9课后练习题及答案

细胞生物学_(期中1-9)课后练习题及答案(第四版及第三版集合)

第一章：绪论

1． 细胞生物学的任务是什么？它的范围都包括哪些？ 1) 任务：

细胞生物学的任务是以细胞为着眼点，与其他学科的重要概念兼容并蓄，来阐明生物各级结构层次生命现象的本质。 2) 范围：

(1) 细胞的细微结构；

(2) 细胞分子水平上的结构；

(3) 大分子结构变化与细胞生理活动的关系及分子解剖。

2. 细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系

1）地位：以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。

2）关系：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究生命现象及其规律。

3. 如何理解E.B.Wilson所说的“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。

1) 细胞是一切生物体的最基本的结构和功能单位。

2) 所谓生命实质上即是细胞属性的体现。生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、代谢和激应等都是细胞这个基本单位的活动体现。 3) 生物科学，如生理学、解剖学、遗传学、免疫学、胚胎学、组织学、发育生物学、分子生物学等，其研究的最终目的都是要从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理。

4) 现代生物学各个分支学科的交叉汇合是21世纪生命科学的发展趋势，也要求各个学科都要到细胞中去探索生命现象的奥秘。

5) 鉴于细胞在生命界中所具有的独特属性，生物科学各分支学科若要研究各种生命现象的机理，都必须以细胞这个生物体的基本结构和功能单位为研究目标，从细胞中研究各自研究领域中生命现象的机理。 4. 细胞生物学主要研究内容是什么？ 1）细胞核、染色体以及基因表达 2）生物膜与细胞器 3）细胞骨架体系 4）细胞增殖及其调控 5）细胞分化及其调控 6）细胞的衰老与凋亡 7）细胞起源与进化 8）细胞工程

5. 当前细胞生物学研究中的基本问题以及细胞基本生命活动研究的重大课题是什么？ 研究的三个根本性问题：

1）细胞内的基因是如何在时间与空间上有序表达的问题

2）基因表达的产物――结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，如何逐级装配行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器的问题

3）基因表达的产物――大量活性因子与信号分子，如何调节细胞最重要的生命活动的问题 生命活动研究的重大课题：

1）染色体DNA与蛋白质相互作用关系――非组蛋白对基因组的作用 2）细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及其调控

3）细胞信号转导――细胞间信号传递；受体与信号跨膜转导；细胞内信号传递

4）细胞结构体系的装配

6． 你认为是谁首先发现了细胞？

1) 荷兰学者A.van Leeuwenhoek，而不是R.Hooke。

2) 1665年，R.Hooke利用自制的显微镜发现了细胞是由许多微小的空洞组成的，Hooke观察到的并不是真正的细胞，而是死去的植物的细胞壁围成的空腔，不过他的发现显示出生物体中存在有更微细的结构，为后来认识细胞具有开创性的意义。

4． 细胞学说建立的前提条件是什么？

1) 1665年，R.Hooke利用自制的显微镜发现了细胞是由许多微小的空洞组成的，显示出生物体中存在有更微细的结构，为后来认识细胞具有开创性的意义。 2) Hooke同时代的发现了许多种活细胞。

3) 19世纪上半叶，随着显微镜质量的提高和切片机的发明，对细胞的认识日趋深入。学者们开始认识到生物体是由细胞构成的，于是在1838－1839年，M.Schleidon和T.Schwann在总结前人工作的基础上提出了细胞学说。 5． 细胞生物学各发展阶段的主要特征是什么？

它大体上经历了细胞的发现；细胞学说的创立和细胞学的形成；细胞生物学的出现；分子细胞生物学的兴起等各主要的发展阶段。 1) 细胞的发现阶段：

(1) 1604年，荷兰眼睛商Z.Jansen创制了世界上第一架显微镜。

(2) 英国物理学家Robert hooke(1635-1703)创造了第一架对科学研究有价值的显微镜。

(3) 荷兰科学家Antonie van Leeuwenhoek1674年用自制的显微镜发现了原生动物。

2) 细胞学说的创立和细胞学的形成阶段：

(1) 显微镜制作技术有了明显的进步，分辨率提高到1μm以内； (2) 细胞学说创立、原生质理论提出； (3) 研究方向转移到细胞内部结构上来。 3) 细胞生物学的出现： (1) 电子显微镜的发明；

(2) 研究方向转移到细胞的超微结构和分子结构水平； (3) 细胞生物学诞生

4) 分子细胞生物学的兴起

(1) 电镜标本固定技术的改进；

(2) 人们认识到细胞的各种活动与大分子的结构变化和分子间的相互作用的关系。

6、细胞生物学的概念和研究内容

概念：细胞生物学是以细胞为研究对象, 从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的

生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。 研究内容：细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。 7、细胞学说的意义：

答：细胞学说、能量转化与守恒定律和达尔文进化论并列为19世纪自然科学的“三大发现”，因为它大大推进了人类对整个自然界的认识，有力地促进了自然科学和哲学的进步。“细胞学说”提出后，即被推广到许多领域的研究，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。细胞学说使人们对生物的认识通过“细胞”统一起来，证明生物之间存在亲缘关系，即动、植物的各种细胞具有共同的基本构造，基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程。细胞学说为进化论和孟德尔确立的遗传学奠定了基础。细胞学说对细胞结构的分析是一切生物科学和医学分支进一步发展所不可缺少的。

第二章：细胞的基本知识概要

1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？ 1）一切有机体都有细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位

2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位 3）细胞是有机体生长与发育的基础

4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 5）没有细胞就没有完整的生命

6）细胞是多层次非线性的复杂结构体系

7）细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体 8）细胞是高度有序的，具有自装配与自组织能力的体系 2、细胞的基本共性是什么？

1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜 2）所有的细胞都有DNA与RNA两种核酸

3) 所有的细胞内都有作为蛋白质合成的机器――核糖体 4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式

3、 为什么说病毒不是细胞？蛋白质感染子是病毒吗？

1) 病毒是由一个核酸分子（DNA或RNA）芯和蛋白质外壳构成的，是非细胞形态的生命体，是最小、最简单的有机体。仅由一个有感染性的RNA构成的病毒，称为类病毒；仅由感染性的蛋白质构成的病毒称为朊病毒。病毒具备了复制与遗传生命活动的最基本的特征，但不具备细胞的形态结构，是不完全的生命体；病毒的主要生命活动必须在细胞内才能表现，在宿主细胞内复制增殖；病毒自身没有独立的代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料、能量与酶系统进行增殖，是彻底的寄生物。因此病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。

2) 蛋白质感染子是病毒的类似物，虽不含核酸，其增殖是由于正常分子的构象发生转变造成的，这种构象异常的蛋白质分子成了致病因子，这不同于传统概念上的病毒的复制方式和传染途径，所以蛋白质感染子是病毒的类似物。 4、为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？ 1）支原体能在培养基上生长 2）具有典型的细胞膜

3）一个环状双螺旋DNA是遗传信息量的载体

4）mRNA与核糖体结合为多聚核糖体，指导合成蛋白质 5）以一分为二的方式分裂繁殖

6）体积仅有细菌的十分之一，能寄生在细胞内繁殖 5、论证病毒和细胞不可分割的关系：

病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在细胞内实现。当代科学认为病毒是细胞的演化产物，其主要依据如下：病毒由于其寄生的特性必须在细胞内复制与增值，没有细胞就没有病毒存在；有些病毒的核酸与细胞DNA片段十分相似。普遍认为病毒癌基因起源于细胞癌基因；病毒可看做DNA或RNA与蛋白质形成的复合大分子，与细胞核蛋白分子近似。因此，病毒可能来源于细胞。

6、比较动物细胞和植物细胞的主要差异。

①植物细胞具有：细胞壁、液泡、质体、原球体、乙醛酸循环体等结构；动物细胞具有：溶酶体、中心体。

②动物细胞的通讯连接方式为间隙连接，植物的是胞间连丝。

①细胞膜系统的分化与演变。首先分化为两个部分——核与质，细胞质内又分割为结构更精细，功能更专一的各种细胞器，细胞内部结构与职能的分工协作是真核细胞区别于原核细胞的重要标志。

②遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化。由于真核细胞结构与功能的复杂化，需要编码结构蛋白与功能蛋白的基因数大大增多，因此遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现时真核细胞区别原核细胞的另一重大标志。③遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程序复杂化，使得真核细胞内遗传信息转录与翻译有严格的阶段性与区域性，而原核细胞内转录与翻译则可同时同区进行，这也是两者区别的最显著差异之一。

8、细胞生存所需的最基本的细胞结构和功能。

细胞的生存必须具备细胞膜、核糖体、一套完整的遗传信息物质和结构。 功能：①细胞膜为细胞生命活动提供了相对稳定的环境；为DNA、RNA、蛋白质的复制、转录翻译提供了结合位点，使代谢反映高效而有序的进行；又为代谢底物的输入与代谢产物的排除提供了选择性物质运输的通道，其中伴随能量的传递。②细胞核是遗传信息储存和表达的重要场所和指挥部，细胞的分裂、生长、分化、增值等一切生命活动均受细胞核遗传信息的指导调控。③核糖体是合成蛋白质的机器。构成细胞结构和行使生命活动功能的所有结构蛋白和功能蛋白都有核糖体翻译合成，催化生命活动的的酶促反应所有的酶也是蛋白质，由核糖体翻译合成的。

第三章：细胞生物学研究方法

1. 透射电镜与普通光学显微镜的成像原理有何异同？

透射电镜与光学显微镜的成像原理基本一样，不同的是: 1) 透射电镜用电子束作光源，用电磁场作透镜，2) 光学显微镜用可见光或紫外光作光源，以光学玻璃为透镜。

2. 放射自显影技术的原理根据是什么？为何常用H3、C14、P32标记物做放射自显影？

1) 原理根据：

放射性同位素发射出的各种射线具有使照相乳胶中的溴化银晶体还原（感光）的性能。利用放射性物质使照相乳胶膜感光，再经显影以显示该物质自身的存在部位.

2) 用H3、C14、P32标记物做放射自显影原因：

(1) 有机大分子均含有碳、氢原子，DNA和RNA等物质中存在磷元素， (2) 且C14和H3均为弱β放射性同位素，半衰期长。

4. 何谓免疫荧光技术？可自发荧光的细胞物质是否可在普通显微镜下看到荧光？

1) 免疫荧光技术是将免疫学方法(抗体同特定抗原专一结合)与荧光标记技术相结合用来研究特异蛋白抗原在细胞内分布、对抗原进行定位测定的技术。它主要包括荧光抗体的制备、标本的处理、免疫染色和观察记录等过程。 2) 不能。首先，荧光是因一定波长（能量）的光（一般为紫外光）照射到物体后瞬间产生的，作为普通显微镜光源的可见光，其能量不足以使物体产生荧光；其次，所产生荧光的波长要比入射光的要长，即使可以激发出荧光，肉眼也看不到。

5. 超速离心技术的主要用途有哪些？

1) 制备和纯化亚细胞成分和大分子，即制备样品；

2) 分析和测定制剂中的大分子的种类和性质如浮力密度和分子量。 6. 细胞融合有那几种方法？病毒诱导与PEG的作用机制有何不同？

1) 细胞融合的方法有四种：病毒法、聚乙二醇（PEG）法、电激和激光法。 2) 病毒诱导：是先足够数量的紫外灭活的病毒颗粒黏附在细胞膜上起搭桥作用，使细胞黏着成堆，细胞紧密靠近，同时细胞膜发生了一定的变化，在37℃温浴条件下，粘结部位的细胞膜破坏，形成通道，细胞质流通并融合，病毒颗粒也随之进入细胞。两个细胞合并，细胞发生融合； 聚乙二醇（PEG）法：PEG使能改变各种细胞的末结构，使两细胞接触点处质膜的脂类分子发生疏散和重组，利用两细胞接口处双分子层质膜的相互亲何以彼此的表面张力作用，使细胞发生融合。

7、为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本的技术之一？

在体外模拟体内的生理环境，培养从集体中取出的细胞，并使之生存和生长的技术为细胞培养。细胞培养技术即是细胞的克隆，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或其代谢产物。由于细胞生物学是研究细胞的结构、功能和其各种生命规律的一门科学，细胞培养为细胞生物学研究提供了最基本的原料。因此说，细胞培养技术是细胞生物学研究的最基本技术之一。

8、细胞组分的分离与分析有哪些基本的实验技术？哪些技术可用于生物大分子在在细胞内的定性与定位研究？

（1）①分离：差速离心、密度梯度离心、速度沉降、等密度沉降、流式细胞仪。②定性分析：组织化学、细胞化学、免疫荧光、免疫电镜、原位杂交等。

净驱动力是溶质跨膜的电化学梯度；⑵离子通道是门控的，其活性是由通道开或关两种构象所调节，通过通道开关应答于适当地信号。 3、说明Na+-K+泵的工作原理及其生物学意义。

Na+-K+泵是一种典型的主动运输方式，由ATP直接提供能量。Na+-K+泵存在于细胞膜上，是由α和β二个亚基组成的跨膜多次的整合膜蛋白，具有ATP酶活性。

工作原理：在细胞内侧α亚基与Na+相结合促进ATP水解，α亚基上的天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去

++磷酸化引起构象变化有序交替进行。每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na和泵进2个K。

生物学意义：动物细胞借助Na+-K+泵维持细胞渗透平衡，同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量，主动从细胞外摄取营养。

4、动物细胞、植物细胞和原生动物细胞应付低渗膨胀的机制有何不同？ ①动物细胞通过泵出离子维持细胞内低浓度溶质，如钠钾泵、钙泵等。

②植物细胞依靠细胞壁避免膨胀和破裂，从而耐受较大的跨膜渗透差异。 ③原生动物通过收缩定时排除进入细胞的过量的水而避免膨胀。。 5、比较胞饮作用和吞噬作用的异同。

胞饮和吞噬是细胞胞吞作用的两种类型。胞饮作用是一个连续发生的过程，所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶质和分子；吞噬作用首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，是一个信号触发过程。胞饮泡的形成需要网格蛋白、结合素蛋白和结合蛋白等的帮助；吞噬泡的形成则需要微丝及其结合蛋白的帮助，在多细胞动物体内，只有某些特化细胞具有吞噬功能。 6、比较组成型胞吐途径和调节型胞吐途径的特点及其生物学意义。

细胞的胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。 特点：

1）真核细胞从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之融合的稳定过程即组成型的胞吐途径。通过连续性的组成型胞吐途径：⑴细胞新合成的囊泡膜的蛋白和脂类不断地供应质膜更新，以确保细胞分裂前质膜的生长；⑵囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外，成为质膜外围蛋白、胞外基质组分、营养成分或信号分子等。

2）特化的分泌细胞调节型胞吐途径存在于特殊机能的细胞中，分泌细胞产生的分泌物（激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。

生物学意义：细胞的质膜更新，维持细胞的生存与生长。 7、质膜在细胞吞吐作用(cytosis)中起什么作用？ 1) 识别被内吞物质； 2) 形成陷穴小泡；

3) 包围细胞外物质，形成小泡；脱离质膜，进入细胞内部； 4) 同细胞质中的小泡融合，把其所含的物质吐到细胞外。

8、比较P型离子泵、V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族的异同。

1、P型离子泵(P-type ion pump)，或称P型ATPase。此类运输泵运输时需要磷酸化(P是phosphorylation的缩写)，包括Na+-K+泵、Ca2+离子泵。

2、V型泵(V-type pump)，或称V型ATPase，主要位于小泡的膜上( V代表vacuole或vesicle)，如溶酶体膜中的H+泵，运输时需要ATP供能，但不需要磷酸化。

3、F型泵(F-type pump)，或称F型ATPase。这种泵主要存在于细

菌质膜、线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜中，它们在能量转换中起重要作用，是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子(F即factor的缩写)。

4、ABC运输蛋白(ATP-binding cassettle transportor)，这是一大类以ATP供能的运输蛋白，已发现了100多种，存在范围很广，包括细菌和人。 前3种只转运离子，后一种主要是转运小分子。 9、比较载体蛋白和通道蛋白的异同

细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。 它们的功能都是转运细胞膜外的溶质到细胞膜内。

载体蛋白又称作载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter）。能够与特异性溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转运到膜的另一侧。载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类ATP驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。这里要注意，之所以称为通透酶，是因为它与所运输物质之间有对应关系，特异性强。

通道蛋白与所转运物质之间的结合较弱，它能形成亲水的通道（可以想象为亲水的孔，如porin），当通道打开时能允许特定大小的溶质通过，特异性不如载体蛋白强。所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质，不消耗能量。

第六章：线粒体和叶绿体

1、怎样理解线粒体和叶绿体是细胞能量转换的细胞器？ 线粒体和叶绿体都是高效的产生ATP的精密装置。尽管它们最初的能量来源不同，但却有着相似的基本结构，而且以类似的方式合成ATP。ATP是细胞生命活动的直接供能者，也是细胞内能量的获得、转换、储存和利用等环节的联系纽带。

2、线粒体的各部分结构分别与哪些代谢反应有关？ 1) 内膜

(1) 细胞凋亡：线粒体作为起始的主开关，可以开启内膜上的非特异性通道-线粒体通透性转变孔(mitochondrial permeability transition pore, mtPTP) (2) 电子传递和氧化磷酸化：电子传递链和氧化磷酸化的酶存在于内膜中； 2) 基质

(1) 三羧酸循环：参与三羧酸循环、脂肪酸氧化和丙酮酸氧化的酶存在于线粒体基质中

(2) 储积钙离子：基质中的致密颗粒状物质与储积Ca2+有关

(3) 细胞凋亡：在线粒体膜间隙中鉴定出了多种死亡促进因子，包括细胞色素c、凋亡诱导因子和被称为切冬酶的潜伏蛋白酶。 3、试比较线粒体与叶绿体在基本结构方面的异同。

1）基本结构的相同点：线粒体和叶绿体的形态、大小、数量与分布常因细胞种类、生理功能及生理状况不同而有较大差别。两者均具有封闭的两层单位膜，内膜向内折叠，并演化为极大扩增的内膜特化结构系统。 2）不同点：

线粒体外膜(outer membrane）含孔蛋白(porin)，通透性较高，标志酶：单胺氧化酶（monoamine oxidase）；内膜（inner membrane）高度不通透性，向内折叠形成嵴（cristae）；含有与能量转换相关的蛋白，标志酶：细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase)；膜间隙（intermembrane space）含许多可溶性酶、底物及辅助因子，标志酶：腺苷酸激酶(adenylate kinase)；基质（matrix）含三羧酸循环酶系、线粒体基因，表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。

叶绿体内膜并不向内折叠成嵴；内膜不含电子传递链；除了膜间隙、基质外，还有类囊体；捕光系统、电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体膜上。 4、如何测定线粒体的呼吸链各组分在内膜上的排列分布？

利用氧化还原电位的高低测试呼吸链中各组分在内膜上的排列顺序和方向。即各组分在内膜呼吸链上的顺序与其得失电子的趋势有关，电子总是从低氧化还原电位向高氧化还原电位流动。氧化还原电位值愈低的组分供电子的倾向愈大，愈易成为还原剂而处于传递链的前面。在线粒体内膜

＋呼吸链电子传递过程中，电子是按氧化还原电位从低向高传递。NAD/NADH的氧化还原电位值最

低（E0＝－0.32V），O2/H2O的氧化还原电位值最高（E0＝＋0.82V）。 5、RuBP羧化酶有何功能？它是有哪些亚基组成的？各有何基因组编码？ 功能：核酮糖－1，5－二磷酸（RuBP）是光合作用中一个起重要作用的酶系统，是叶绿体卡尔文循环羧化阶段中CO2的接受体，在RuBP羧化酶的催化下，CO2与RuBP反应形成2分子3－磷酸甘 油酸（PGA）。

组成亚基：RuBP羧化酶有8个大亚基和8个小亚基组成，其中每个大亚基的相对分子质量约为

3353×10，小亚基的相对分子质量约为14×10。酶的活性中心位于大亚基上，小亚基只具有调节功能。

编码基因组：RuBP羧化酶的大亚基是由叶绿体基因组编码，在基质中合成。而小亚基则是由核基因组编码，在细胞质基质中合成。

6、试比较线粒体的氧化磷酸化与叶绿体的光合磷酸化的异同点。

1）相同点：线粒体的氧化磷酸化与叶绿体的光合磷酸化中，⑴需要完整的膜；⑵ATP的形成都是由H＋移动所推动；⑶叶绿体的CF1因子与线粒体的F1因子都具有催化ADP和Pi形成ATP的作用。 2）不同点：

线粒体的氧化磷酸化是在内膜上进行的一个形成ATP的过程。它是在电子从NADH或FADH2经过电子传递链传递给的过程中发生的。每一个NADH被氧化产生3个ATP分子，而每一FADH2被氧化产生2个ATP分子，电子最终被O2接收而生成H2O。即：1对电子的3次穿膜传递，将基

质中的3对H＋抽提到膜间隙中，每2个H＋穿过F1-F0ATP酶，生成1个ATP分子。

叶绿体的光合磷酸化是在类囊体膜上进行的，是由光引起的光化学反应，其产物是ATP和NADPH；碳同化（暗反应，在叶绿体基质中进行）利用光反应产生的ATP合NADPH的化学能，使CO2还原合成糖。光合作用的电子传递是在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中进行的，这两个光系统互相配

合，利用所吸收的光能把1对电子从H2O传递给NADP＋。即：1对电子的2次穿膜传递，在基质 中摄取3个H＋，在类囊体腔中产生4个H＋，每3个H＋穿过CF1-CF0ATP酶，生成1个ATP分子。

7、如何证明线粒体的电子传递和磷酸化作用是由两个不同结构系统来实现的？

用胰蛋白酶或尿素处理亚线粒体小泡，则小泡外面的颗粒解离，无颗粒的小泡只能进行电子传递，而不能使ADP磷酸化生成ATP。将颗粒重新装配到无颗粒的小泡上时，则有颗粒的小泡又恢复了电子传递和磷酸化相偶联的能力。 8、光系统、捕光复合物和作用中心的结构与功能的关系如何？

在叶绿体的类囊体膜中镶嵌有大小、数量不同的颗粒，集中了光合作用能量转换功能的全部组分，包括：捕光色素（天线色素）、两个光反应中心、各种电子载体、合成ATP的系统和从水中抽取电子的系统等。它们分别装配在PSI、PSⅡ、细胞色素bf、CF0-CF1ATP酶等主要的膜蛋白复合物

中。PSI和PSⅡ复合物都是由核心复合物和捕光复合物组成，但它们在组分、结构甚至功能上是不同的。PSⅡ的核心复合物是由20多个不同的多肽组成的叶绿素蛋白复合体，其反应中心多肽是蛋白D1和D2；PSI的核心复合物的反应中心是一个包含多种不同还原中心的多蛋白复合体；

CF0-CF1ATP酶是由跨膜的H＋通道CF0和在类囊体膜基质侧起催化作用的CF1两部分所组成；在亚

基组分、结构和功能上均与线粒体的ATP合成酶相似，但叶绿体的CF1地激活需有－SH基化合物，寡霉素对CF1无抑制作用。

9、氧化磷酸化偶联机制的化学渗透假说的主要论点是什么？有哪些证据？ 化学渗透假说主要论点：电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过ATP合成酶回到基质，同时合成ATP，电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。

实验证据：质子动力势乃ATP合成的动力；膜应具有完整性；电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件。

10、由核基因组编码、在细胞质核糖体上合成的蛋白质是如何运送至线粒体和叶绿体的功能部位上进行更新或装配的？

由核基因组编码、在细胞质核糖体上合成，⑴定位于线粒体基质中的蛋白，其导肽的N端带正电荷，含有导向基质的信息，在跨膜转运时，首先在细胞质Hsp70（分子伴侣）的参与下解折叠为伸展状态，然后与膜受体结合并在接触点处通过线粒体膜进入基质，其导肽即被基质中的蛋白水解，成为成熟的蛋白质；⑵定位于线粒体内膜或膜间隙的蛋白，是其在“伴侣分子”引导的导肽进入基质后进一步在伴侣分子的引导下进入（或定位）线粒体膜或膜间隙；⑶定位于叶绿体基质中的蛋白，其前体蛋白(在细胞质中合成的) N端的转运肽仅具有导向基质的序列，引导其穿过叶绿体膜进入基质，由基质中特异的蛋白水解酶切去转运肽成为成熟蛋白质；⑷定位于叶绿体类囊体中蛋白，其前体蛋白N端的转运肽有两个区域，分别引导两步转运，其N端含有导向基质的序列，引导其穿过叶绿体膜上由孔蛋白形成的通道进入基质；而C端含有导向类囊体的序列又引导其穿过类囊体膜，进入类囊体腔，因此，它的转运肽经历两次水解，一次在基质内，另一次在类囊体腔中；不是由转运肽决定的，是成熟的捕

光色素蛋白在其C端的跨膜区域类囊体导向序列（信号）引导多肽进入类囊腔中形成成熟蛋白。

11、试比较光合碳同化三条途径的主要异同点。

1）C3途径（卡尔文循环）：是靠光反应合成的ATP及NADPH作能源，推动CO2的固定、还原。每

循环一次只能固定一个CO2分子，循环六次才能把6个CO2分子同化成一个己糖分子。

2）C4途径：在叶脉周围有一圈含叶绿体的维管束鞘细胞，其外环列的叶肉细胞，在这两种细胞

密切配合下不论CO2浓度的高低状态，对CO2净固定，这类植物积累干物质的速度快，为高产型 植物。

3）CAM途径（景天科酸代谢）：肉质植物的叶片，气孔白天关闭，夜间开放。夜间吸收CO2，在PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）催化下与PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）结合，生产草酰乙酸，进一步还原为苹果酸；白天CO2从储存的苹果酸中经氧化脱羧释放出来，参与C3（卡尔文）循环，

形成淀粉。CAM途径与C4途径相似，只是CO2固定与光合作用产物的生成，在时间及空间上与C4途径不同。

12、为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？

1) 线粒体和叶绿体都有环状的DNA ，都拥有合成蛋白质的整套装置； 2)两者的DNA都能进行复制，但复制仍受核基因组的控制。mtDNA是由核DNA 编码、在细胞质中合成的。组成叶绿体的各种蛋白质成分是由核DNA和叶绿体DNA分别编码，只有少部分蛋白质是由叶绿体DNA编码的。 3)线粒体、叶绿体的生长和增殖是受核基因组和其本身的基因组两套遗传系统的共同控制，因而，它们被称为是半自主性的细胞器。 13、简述线粒体与叶绿体的内共生起源学说和非共生起源学说的主要论点及其实验证据。

1）内共生起源学说论点：

叶绿体起源于细胞内共生的蓝藻，其祖先是原核生物的蓝细菌（Cyanobacteria），即蓝藻；线粒体的祖先-原线粒体是一种革兰氏阴性细菌。 主要论据：

⑴基因组在大小、形态和结构方面与细菌相似；

⑵有自己完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质，蛋白质合成机制有很多类似细菌而不同于真核生物。

⑶两层被膜有不同的进化来源，外膜与细胞的内膜系统相似，内膜与细菌质膜相似。⑷以分裂的方式进行繁殖，与细菌的繁殖方式相同。 ⑸能在异源细胞内长期生存，说明线粒体和叶绿体具有的自主性与共生性的特征。

⑹线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌。 ⑺发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构--蓝小体，其特征在很多方面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。 2）非共生起源学说论点：

真核细胞的前身是一个进化上比较高等的好氧细菌。解释了真核细胞核被膜的形成与演化的渐进过程。

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