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。