细胞生物学 · 专题3 细胞质膜彩色背诵页
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本章学习方法 · 基础阶段①先高分笔记+教材+求臻细胞课学习理解一遍②再复盘、理解、写划、增补高分笔记,并重点记忆表格、划线段落③做细胞通关必刷660题巩固,开卷做。高分笔记+660刷题至少2遍。 强化阶段:按年份做目标院校《历年真题》+按章节背目标院校《真题狂背》 冲刺阶段:冲刺背诵手册+实验综合+冲刺押题
本章考情分析 · 本章在考研中属于重点章节,考试题型有名词解释、填空题、选择题、判断题、问答题等。对于本章的复习: 重点掌握的名词解释包括:细胞质膜、脂质体、内在膜蛋白、外在膜蛋白、去垢剂、膜骨架、血影、脂筏模型、流动镶嵌模型、人工膜等。 小题常考:膜脂的分类及其合成场所、影响膜流动性的因素、离子型去垢剂、非离子型去垢剂、最简单的糖脂以及含有唾液酸的糖脂等。小题较为分散,看书时一定要细致。 常考问答题包括:①膜脂的运动方式;②脂质体定义及其应用;③膜的不对称性和流动性及其影响因素;④膜脂和膜蛋白运动速率的检测;⑤膜蛋白的类型及其如何稳定存在于细胞膜上等。

专题3:细胞质膜

本章内容

考点一:细胞质膜的结构模型与基本成分本章内容考点一

考点二:细胞质膜的基本特征与功能本章内容考点二

很多内容可以自己看会,不懂的地方请看学长视频讲解

考点一:细胞质膜的结构模型与基本成分★★★考点一细胞质膜结构模型基本成分细胞质膜有哪些结构模型?其基本成分是什么?

一、细胞质膜的结构模型细胞质膜结构模型

(一)细胞质膜的结构模型细胞质膜结构模型
1、细胞质膜与显微技术细胞质膜显微技术
质膜的存在与质膜的结构分别是何时、借助什么手段被确认的?★★

20世纪初对细胞内渗透压的研究证明了质膜的存在,但光学显微镜无法观察到质膜的结构,直到20世纪50年代电子显微镜的发展才观察到质膜的结构★★渗透压光学显微镜电子显微镜20世纪50年代

2、细胞质膜、生物膜细胞质膜生物膜
(1)细胞质膜细胞质膜定义
什么是细胞质膜?它有哪些重要作用?★★★

曾称细胞膜,是指围绕在细胞最外层,由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。细胞质膜不仅在结构上作为细胞的界膜,使细胞具有一个相对稳定的内环境,同时在细胞与环境之间的物质运输、能量转换及信息传递过程中也起着重要的作用。★★★细胞质膜细胞膜名词解释界膜内环境物质运输能量转换信息传递

(2)细胞内膜细胞内膜定义
什么是细胞内膜?它包括哪些膜?哪些是单层膜、哪些是双层膜?★★★

真核生物除了具有细胞表面膜外,还有真核细胞内部存在由膜围绕构建的各种细胞器,这些细胞器膜称之为细胞内膜。细胞内膜包括内质网膜、高尔基体膜、细胞核膜等,这些膜中有单层膜(内质网、高尔基体膜等),也有双层膜(线粒体、叶绿体、核膜等)★★★细胞内膜名词解释内质网膜高尔基体膜核膜单层膜双层膜

(3)生物膜:生物膜定义
什么是生物膜?★★★

生物膜是细胞内膜与细胞质膜统称。★★★生物膜名词解释细胞内膜细胞质膜

注意:笔者查阅多版教材与文献,确认教材中说“生物膜是细胞内膜系统与细胞质膜统称”是不对的。不应该用“细胞内膜系统”而应该用“细胞内膜”。因为根据第五章的定义,细胞内膜系统指“单层膜构成的细胞器和细胞结构”,如果用“细胞内膜系统”那么就没法囊括双层膜(线粒体、叶绿体、核膜等)了★★生物膜细胞内膜系统易错教材勘误

3、生物膜的结构模型(非常重要,考试常考)★★★生物膜结构模型常考
五种生物膜结构模型的核心内容、支持实验与意义分别是什么?★★★
模型名称核心内容实验特点 / 影响 / 说明
双层脂分子模型质膜由双层脂分子构成用有机溶剂抽提人红细胞质膜膜脂,膜脂单层分子水面铺展面积是红细胞表面积的 2 倍为后续结构模型奠定脂双层核心基础
三明治模型质膜为“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治结构质膜表面张力远低于油-水界面张力(已知:脂滴表面吸附蛋白质会降低表面),推测质膜含蛋白质影响长达 20 年,为后续模型提供蛋白质参与膜结构的思路
单位膜模型1. 发展三明治模型,核心仍为“蛋白质-脂质-蛋白质”结构;2. 大胆推断所有生物膜均由该单位膜构成1. 电子显微镜观察结果;2. 获 X 射线衍射分析支持;3. 锇酸固定细胞后,电镜下质膜呈“暗-亮-暗”三条带(两侧暗带推测为蛋白质;中间亮带推测为脂双层)后续实验补充:①细胞融合 + 免疫荧光标记证实质膜蛋白质可流动;②电镜冷冻蚀刻技术显示双层膜脂中有膜蛋白颗粒
流动镶嵌模型1. 膜具有流动性:膜蛋白和膜脂均可侧向运动;2. 膜蛋白分布具不对称性:有的结合膜表面,有的嵌入或横跨脂双分子层获多种实验支持获多种实验支持,奠定生物膜结构与特征的基础;
脂筏模型1. 甘油磷脂为主体的生物膜上,胆固醇,鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相;2. 如同漂浮在脂双层上的-1. 是对流动镶嵌模型膜流动性的补充;2. 脂筏的发生:初形成于高尔基体,最终转移至细胞质膜;部分可与膜下细胞骨
脂筏模型的推测结构与潜在功能是什么?★★★
“脂筏”一样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白架蛋白交联;3. 推测结构:直径 100nm脂筏可载 600 个蛋白质分子;4. 潜在功能:可能参与细胞信号转导、物质跨膜运输、病原微生物侵染;
(二)生物膜结构的认识生物膜结构认识
脂分子为什么能在水相中自发形成磷脂双分子层?★★★

①磷脂双分子层:脂分子是生物膜基本结构成分。脂分子自身具极性头部、非极性尾部,在水相中可自发形成封闭膜系统;排布为疏水性尾部相对、极性头部朝向水相,构成磷脂双分子层(每层磷脂分子称小叶)★★★磷脂双分子层极性头部非极性尾部封闭膜系统小叶

膜蛋白如何赋予各生物膜专属特性与功能?★★★

②膜蛋白分布:蛋白质分子以不同方式镶嵌于脂双层中或结合在其表面;蛋白质的类型、分布的不对称性,及其与脂分子的协同作用,赋予各生物膜专属特性与功能。★★★膜蛋白分布镶嵌不对称性协同作用

为什么说生物膜是蛋白质在脂双层中的二维溶液?什么因素限制了膜的流动性?★★★

③二维溶液与脂筏等微结构:生物膜可视为蛋白质在脂双层分子中的二维溶液。然而,膜蛋白与膜脂、膜蛋白之间及其与膜两侧其他生物大分子的复杂相互作用,在一定程度上限制了膜脂和膜蛋白的流动性,同时也形成了脂筏、纤毛和微绒毛等结构。★★★二维溶液脂筏纤毛微绒毛流动性限制

生物膜在三维空间上可发生哪些动态变化?有何意义?★★★

④动态变化与功能实现:在细胞生长、分裂等生命活动中,生物膜在三维空间上可发生弯曲、折叠、延伸及非脂双层状态等动态变化,从而保证细胞运动、增殖等代谢活动的进行。★★★动态变化弯曲折叠延伸非脂双层状态

二、膜脂膜脂

(一)膜脂概述膜脂概述
什么是膜脂?★★

定义:构成细胞质膜和生物膜的基本成分,通过疏水尾部相对、极性头部朝水相形成磷脂双分子层;★★膜脂定义名词解释磷脂双分子层

功能:为膜蛋白提供锚定位点,影响膜的形态与功能;膜脂功能锚定位点

膜脂主要分为哪三类?糖脂为什么归于鞘脂类?★★★

分类:主要包括甘油磷脂、鞘脂、固醇三类(因多数糖脂是鞘氨醇衍生物,通常归于鞘脂类)。★★★膜脂分类甘油磷脂鞘脂固醇糖脂鞘氨醇衍生物

(二)膜脂成分(常考,大重点,小题大题都是高频考点)★★★膜脂成分常考高频考点
1、甘油磷脂★★★甘油磷脂
甘油磷脂是什么的衍生物?它在生物膜膜脂中的地位如何?★★★

甘油磷脂为3-磷酸甘油的衍生物;甘油磷脂是生物膜上含量最丰富的膜脂★★★甘油磷脂3-磷酸甘油含量最丰富

甘油磷脂分为哪几类?其中含量最高的是哪一种?★★★

(1)分类:磷脂酰胆碱(卵磷脂,PC)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂,PE)和磷脂酰肌醇(PI)等。其中PC含量最高★★★甘油磷脂分类PCPSPEPI卵磷脂脑磷脂

(2)特征★★★甘油磷脂特征
甘油磷脂的极性头与非极性尾各有几个?哪个是例外?★★★

①多数具有一个与磷酸基团相结合的极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链),注意心磷脂例外不是这种结构。★★★甘油磷脂极性头非极性尾脂肪酸链心磷脂易错

甘油磷脂的脂肪酸碳链有多少个碳原子?★★★

②脂肪酸碳链为偶数,多数碳链由16或18个碳原子组成。也有少量14或20个碳原子组成的脂肪酸链。★★★脂肪酸碳链偶数16或18个碳数值

甘油磷脂中的不饱和脂肪酸有何特点?★★★

③除饱和脂肪酸(如软脂酸、硬脂酸)外,常常还有含1~2个双键的不饱和脂肪酸(如油酸),不饱和脂肪酸多为顺式。★★★饱和脂肪酸不饱和脂肪酸软脂酸硬脂酸油酸顺式

甘油磷脂占整个膜脂的比例是多少?★★★

(3)含量:占整个膜脂的50%以上,是膜脂基本成分★★★甘油磷脂含量50%以上数值

甘油磷脂的合成场所在哪里?★★★

(4)合成场所:内质网★★★甘油磷脂合成场所内质网

甘油磷脂除作为生物膜基本成分外还有什么功能?★★★

(5)功能:甘油磷脂不仅是生物膜的基本成分,而且其中的某些成分如PI等在细胞信号转导中起重要作用。★★★甘油磷脂功能PI细胞信号转导

2、鞘脂★★★鞘脂
鞘脂的合成场所在哪里?★★★

(1)合成场所:高尔基体★★★鞘脂合成场所高尔基体

鞘脂分为哪两类?其分子由哪两条链组成?★★★

(2)结构:分为鞘磷脂与鞘糖脂。分子有1条烃链,另1条链是与鞘氨醇氨基共价结合的长链脂肪酸。★★★鞘脂结构鞘磷脂鞘糖脂鞘氨醇长链脂肪酸

(3)包括★★★鞘脂包括
鞘磷脂与甘油磷脂有何异同?含量最高的鞘磷脂是什么?★★★

①鞘磷脂:鞘磷脂(如神经鞘磷脂)结构与甘油磷脂相似,其结合的脂肪酸链较长,形成的脂双层较厚(较甘油磷脂的厚度更大)。与甘油磷脂共同组成生物膜。举例:神经鞘磷脂(含量最高的鞘磷脂)★★★鞘磷脂神经鞘磷脂脂双层较厚甘油磷脂举例

鞘糖脂的极性头部是什么?其含量如何?动物细胞最简单的糖脂是什么?★★★

②鞘糖脂:属于两性分子,极性头部是直接共价结合在鞘氨醇上的单糖或寡糖链。含量不足膜脂总量 5%,神经细胞质膜上含量较高(5%~10%)。举例:脑苷脂(动物细胞最简单的糖脂)、神经节苷脂★★★鞘糖脂两性分子单糖寡糖链脑苷脂神经节苷脂数值

鞘脂有哪些功能?不同细胞所含糖脂有何差异?★★★

(4)功能:①鞘脂(主要是鞘磷脂)与甘油磷脂共同组成生物膜;②不同的细胞中所含糖脂的种类不同,如神经细胞含有神经节苷脂,人红细胞表面含有 ABO 血型糖脂等,它们均具有重要的生物学功能。★★★鞘脂功能神经节苷脂ABO 血型糖脂人红细胞

3、固醇:★★★固醇
什么是固醇?它为什么不能自身形成脂双层?★★★

(1)定义:胆固醇及其类似物统称固醇或甾醇,它是一类含有4个闭环的碳氢化合物,其亲水的头部为一个羟基,是一种分子刚性很强的两性化合物。与磷脂不同的是其分子的特殊结构和疏水性太强,自身不能形成脂双层。只能插入磷脂分子之间,参与生物膜的形成。★★★固醇甾醇胆固醇定义名词解释4个闭环羟基两性化合物

胆固醇分布在哪些细胞中?含量上限是多少?★★★

(2)分布:胆固醇存在于动物细胞和极少数的原核细胞中,在哺乳动物的细胞质膜中尤为丰富。胆固醇含量一般不超过膜脂的1/3★★★胆固醇分布动物细胞原核细胞哺乳动物1/3数值

胆固醇的合成场所在哪里?体内胆固醇主要来自哪里?★★★

(3)合成场所:动物细胞的胞质和内质网完成的,但动物体内胆固醇多数来自于食物★★★胆固醇合成场所胞质内质网食物

固醇有哪三方面作用?★★★

(4)作用:①调节膜流动性、增加膜稳定性、降低水溶性物质通透性,也是脂筏基本结构成分;②固醇还是很多重要的生物活性分子的前体化合物,如固醇类激素、维生素D和胆酸等;③固醇还与细胞分裂有关,比如缺乏胆固醇可能导致细胞分裂的抑制★★★固醇作用膜流动性膜稳定性脂筏固醇类激素维生素D胆酸细胞分裂

(三)膜脂组成对生物膜的影响膜脂组成生物膜影响

膜脂分子类型对生物膜结构和功能影响显著,细胞质膜与其他生物膜均有特异的膜脂、膜蛋白成分。膜脂分子类型特异成分膜蛋白

膜脂组分在哪些层面上存在差异?会带来什么结果?★★

膜脂组分存在差异:不同细胞、同一细胞不同生物膜、同一细胞质膜不同部位,组分均可能有明显差别,导致膜厚度不均一且处于动态变化。★★膜脂组分差异膜厚度动态变化

膜脂组分差异有哪两个经典实例?★★

差异实例:高尔基体膜鞘磷脂含量是内质网膜的 6 倍;小肠上皮细胞腔面质膜鞘磷脂含量是质膜其他部位的 2 倍,利于提升腔面质膜稳定性。★★差异实例高尔基体膜内质网膜小肠上皮细胞腔面质膜鞘磷脂数值

膜脂有哪四种运动方式?★★★
(四)膜脂的运动方式★★★膜脂运动方式常考问答题
膜脂分子最基本的运动方式是什么?★★★

(1)沿膜平面的侧向运动:侧向运动是膜脂分子的基本运动方式,具有重要的生物学意义★★★侧向运动基本运动方式生物学意义

(2)脂分子围绕轴心的自旋运动;★★★自旋运动轴心

脂肪酸链的摆动幅度在头部与尾部有何不同?★★★

(3)脂分子尾部的摆动:脂肪酸链靠近极性头部的摆动较小,其尾部摆动较大。★★★尾部摆动脂肪酸链极性头部

翻转运动在哪种膜系统中频率很高?需要什么酶参与?★★★

(4)双层脂分子之间的翻转运动:一般情况下翻转运动极少发生,但脂分子的翻转运动在细胞某些膜系统中发生的频率很高,特别是在内质网膜,这一过程需要特殊的膜蛋白(称为翻转酶)来完成。★★★翻转运动内质网膜翻转酶极少发生

(五)脂质体(liposome)★★★脂质体liposome名词解释常考问答题
什么是脂质体?微团与脂质体分别是怎样形成的?★★★

定义:脂质体是指根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时,其极性端插入水相而非极性尾部面向空气界面,搅动后形成乳浊液,即形成极性端向外而非极性端在内的脂分子团又称微团,或形成双层脂分子的球形脂质体★★★脂质体定义名词解释人工膜微团乳浊液脂双层

应用:脂质体应用
脂质体为什么是研究膜脂与膜蛋白的极好实验材料?★★

(1)可用单一或混合的磷脂来制备,同时还可以嵌入不同的膜蛋白,因此脂质体是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质的极好实验材料;★★脂质体磷脂膜蛋白实验材料

脂质体在转基因实验中起什么作用?★★

(2)脂质体中裹入 DNA 可有效地将其导入细胞中,因此常用于转基因实验;★★脂质体DNA转基因

水溶性药物与脂溶性药物分别包裹在脂质体的什么部位?★★★

(3)临床治疗中,脂质体中裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子,可望用于治疗多种疾病;水溶性药物包裹于脂质体腔内,脂溶性药物插入脂双层膜中。★★★脂质体临床治疗水溶性药物脂溶性药物

(4)脂质体技术与单克隆抗体及其他技术结合,可使药物更有效地作用于靶细胞以减少对机体的损伤★★脂质体单克隆抗体靶细胞

三、膜蛋白膜蛋白

(一)膜蛋白的概述膜蛋白概述
什么是膜蛋白?★★★

定义:膜蛋白是位于脂双层之中或表面的蛋白质总称。★★★膜蛋白定义名词解释脂双层

膜蛋白的含量与分布有什么特点?

含量与分布差异:膜蛋白种类繁多但多数膜蛋白分子数量较少,但赋予生物膜重要生物学功能;50%以上小分子药物的受体为膜蛋白;不同类型细胞、细胞不同部位生物膜,膜蛋白含量与种类差异大膜蛋白含量分布差异药物受体

(二)膜蛋白的类型膜蛋白类型
膜蛋白按什么标准可分为哪三种基本类型?★★★

根据膜蛋白分离的难易程度及其与脂分子的结合方式,膜蛋白可分为三种基本类型:周边膜蛋白或称外在膜蛋白、整合膜蛋白或称内在膜蛋白和脂锚定膜蛋白★★★膜蛋白分类周边膜蛋白整合膜蛋白脂锚定膜蛋白

外在膜蛋白如何与膜结合?怎样分离?举例?★★★

外在膜蛋白(周边膜蛋白):为水溶性蛋白,其不直接接触脂双层疏水核心,而是靠离子键或其他较弱的键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合,结合较疏松,用温和的方法比如改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来,但膜结构并不被破坏。例如磷脂酶,它以较高的亲和力结合到膜界面的磷脂头部极性基团上,以降解衰老或损伤的生物膜,它也是多种蛇毒的活性成分★★★外在膜蛋白周边膜蛋白离子键磷脂酶蛇毒

整合膜蛋白如何分离?占膜蛋白的比例是多少?★★★

内在膜蛋白(整合膜蛋白):多为跨膜蛋白,整合膜蛋白与膜结合比较紧密,只有用去垢剂使膜崩解后才可分离出。占整个膜蛋白的70%~80%。★★★内在膜蛋白整合膜蛋白跨膜蛋白去垢剂数值

什么是脂锚定膜蛋白?★★★

脂锚定膜蛋白:通过共价连接的脂分子插入脂双层而锚定在膜上,其水溶性的蛋白质部分位于脂双层外。★★★脂锚定膜蛋白定义共价连接名词解释

三类膜蛋白在定义特点、结合方式、分离方式与占比上有何区别?★★★
膜蛋白类别定义与特点结合方式分离方式占比 / 举例
外在膜蛋白(周边膜蛋白)水溶性蛋白,分布于细胞膜表面靠离子键或其他较弱的键,结合膜表面膜蛋白 / 膜脂分子,结合疏松温和方法即可分离(改变溶液离子强度、提高温度),不破坏膜结构举例:磷脂酶
内在膜蛋白(整合膜蛋白)为跨膜蛋白与脂双层分子结合紧密需用去垢剂使膜崩解后才能分离占整个膜蛋白的 70%~80%
脂锚定膜蛋白蛋白质部分为水溶性,位于脂双层外通过共价连接的脂分子插入脂双层,实现膜锚定
(三)脂锚定膜蛋白类型脂锚定膜蛋白类型
脂肪酸结合 N 端的脂锚定方式实例是什么?★★

①脂肪酸结合 N 端:脂肪酸结合到膜蛋白 N 端的甘氨酸残基上,实例为肿瘤相关酪氨酸蛋白激酶突变体 v-Src,分布于细胞质膜细胞质一侧;★★脂锚定膜蛋白脂肪酸N 端甘氨酸残基v-Src

烃链结合 C 端的脂锚定方式实例有哪些?★★

②烃链结合 C 端:15 或 20 个碳链长的烃链结合到膜蛋白 C 端半胱氨酸残基,部分还有另一条烃链或脂肪酸链结合近 C 端其他半胱氨酸残基(双重锚定更牢固),实例为 Ras(参与细胞信号转导)、Rab(介导膜泡融合)蛋白,均分布于细胞质膜细胞质一侧★★脂锚定膜蛋白烃链C 端半胱氨酸残基RasRab

什么是 GPI 锚定?实例有哪些?★★★

③通过糖脂锚定:含磷脂酰肌醇(PI)基团,简称 GPI 锚定方式,实例为磷脂酶 C、蛋白聚糖分布于质膜外侧。★★★脂锚定膜蛋白糖脂锚定磷脂酰肌醇GPI磷脂酶 C蛋白聚糖

(四)整合膜蛋白与膜脂结合的方式整合膜蛋白膜脂结合方式
跨膜蛋白在结构上可分为哪三个组成部分?★★★

1、结构基础:目前所了解的整合膜蛋白均为跨膜蛋白,跨膜蛋白在结构上可分为:胞质外结构域跨膜结构域和胞质内结构域等三个组成部分。★★★整合膜蛋白跨膜蛋白结构基础胞质外结构域跨膜结构域胞质内结构域

2、整合膜蛋白与膜脂结合的主要方式整合膜蛋白膜脂结合方式
整合膜蛋白与膜脂结合最主要、最基本的方式是什么?★★★

①膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用,这是整合膜蛋白与膜脂结合的最主要和最基本的结合方式;★★★跨膜结构域疏水核心疏水相互作用

整合膜蛋白与膜脂之间如何形成离子键?★★

②跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带负电的极性头部形成离子键,或带负电的氨基酸残基通过 Ca²⁺,Mg²⁺ 等阳离子与带负电的磷脂极性头部相互作用;★★离子键氨基酸残基磷脂极性头部阳离子

③某些膜蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到脂肪酸分子上,后者插入脂双层中进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力。★★半胱氨酸残基共价结合脂肪酸

3、整合膜蛋白跨膜结构域类型整合膜蛋白跨膜结构域类型
α螺旋跨膜结构域有何特点?举例?★★★

(1)α螺旋跨膜结构域:跨膜结构域含有约20个疏水氨基酸残基,形成α螺旋结构,其长度约为3nm。α螺旋的方向可以与膜面垂直,也可以与膜面呈一定角度。例如,单次跨膜蛋白如血型糖蛋白A,以及多次跨膜蛋白如G蛋白偶联信号通路的细胞表面受体,都是通过α螺旋与膜脂结合的。★★★α螺旋跨膜结构域血型糖蛋白 AG 蛋白偶联受体数值

β折叠片跨膜结构域有何特点?举例?★★★

(2)β折叠片跨膜结构域:跨膜结构域主要由β折叠片组成,如大肠杆菌外膜上的孔蛋白以及线粒体、叶绿体外膜上的孔蛋白。β折叠片一般由10-12个氨基酸残基组成,足以跨越细胞膜。例如,大肠杆菌的孔蛋白OmpX由三聚体组成,在每一个亚基中,16个反向平行的β折叠片相互作用形成跨膜通道。★★★β折叠片跨膜结构域孔蛋白大肠杆菌OmpX数值

特殊α螺旋通道如何形成?举例?★★★

(3)特殊α螺旋通道:某些α螺旋既具有极性侧链又具有非极性侧链,多个α螺旋形成特异极性分子的跨膜通道,其外侧是非极性链与膜脂相互作用,内侧是极性链形成通道。例如,人红细胞膜上的带3蛋白,它介导 Cl⁻/HCO₃⁻ 的跨膜运输。★★★特殊α螺旋通道极性侧链带3蛋白红细胞膜

(五)去垢剂(detergent)去垢剂detergent
1、定义去垢剂定义
什么是去垢剂?★★★

去垢剂是一端亲水、一端疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂★★★去垢剂定义名词解释两性小分子

2、作用机制去垢剂作用机制
去垢剂的作用机制是什么?★★★

可插入膜脂,与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等疏水部位结合,形成可溶性微粒★★★去垢剂作用机制可溶性微粒疏水部位

3、关键参数:微团临界浓度 CMC去垢剂CMC微团临界浓度
什么是微团临界浓度 CMC?★★★

少量去垢剂以单分子状态溶解于水,达到一定浓度时会形成微团,该浓度称为微团临界浓度CMC;CMC 是去垢剂的特征和功能重要参数,浓度高于或低于 CMC 时,去垢剂作用方式与膜蛋白分离效果均不同★★★微团临界浓度CMC定义名词解释微团

4、去垢剂分类去垢剂分类
离子型去垢剂与非离子型去垢剂在带电特点、作用特点和应用场景上有何区别?★★★
类型常用例子带电特点作用特点应用场景
离子型去垢剂十二烷基硫酸钠(SDS)具有带电荷的基团可使细胞膜崩解,与膜蛋白疏水部分结合并使其与膜分离,高浓度下能破坏蛋白质中的离子键、氢键等非共价键,甚至改变蛋白质亲水部分构象,会引起蛋白质变性基于 SDS 凝胶电泳的蛋白质成分分析
非离子型去垢剂Triton X-100(商品名)不带电荷可使细胞膜崩解,但对蛋白质作用温和,不会导致蛋白质变性;1. 膜蛋白的分离与纯化(适用于获得有生物活性的膜蛋白); 2. 除去细胞的膜系统,便于研究细胞骨架蛋白和其他蛋白质

考点二:细胞质膜的基本特征与功能★★★考点二细胞质膜基本特征功能细胞质膜的基本特征有哪些?

一、膜的流动性膜的流动性

膜的流动性是细胞质膜和所有生物膜的基本特征之一。膜的流动性基本特征

(一)膜脂的流动性膜脂流动性
1、定义膜脂流动性定义
膜脂的流动性主要指什么运动?★★★

膜脂的流动性主要指脂分子的侧向运动。★★★膜脂流动性定义侧向运动名词解释

2、主要影响因素膜脂流动性影响因素
相变温度高低如何影响膜脂流动性?★★★

(1)温度:各种膜脂具有不同的相变温度,相变温度越低流动性越强,相变温度越高流动性越弱;一般温度越高,膜流动性越高(注意相变温度与温度不是一个概念)★★★温度相变温度膜脂流动性易错

脂肪酸链长度如何影响膜脂流动性?★★★

(2)脂肪酸链的长度:脂肪酸链越短,流动性就越大。★★★脂肪酸链长度膜脂流动性

脂肪酸链不饱和度如何影响膜脂流动性?★★★

(3)脂肪酸链的不饱和度:不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。★★★不饱和度膜脂流动性

鞘脂与磷脂组成的膜,哪个流动性更大?为什么?★★★

(4)脂质成分占比:鞘脂或卵磷脂组成的脂双层膜流动性较小,磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸等组成的脂膜流动性较大。(本质是因为鞘脂相变温度一般高于磷脂)★★★脂质成分占比鞘脂卵磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸

胆固醇对膜流动性的双重调节作用是什么?★★★

(5)胆固醇的双重调节作用:①胆固醇具有双重调节作用:既与磷脂疏水尾部结合增强有序性、限制其运动,也能隔开磷脂分子使其更易流动;最终效应取决于胆固醇在脂膜中的相对含量及双重调节作用的综合效果;②动物细胞膜中的胆固醇可以有效防止低温时膜流动性的突然降低;③分布差异:细胞质膜脂双层外小叶的胆固醇含量高于内小叶,故内小叶膜脂流动性更弱(注意:第②点本笔记相对于教材换了更易懂的描述。第③点可以不必记,主要记住第①②点胆固醇具有双重调节作用即可,第③点虽然是第五版教科书原话,但是描述的正确性以及因果关系有争议,同时与后文矛盾,主流教材都不这么写,故不建议大家去记)★★★胆固醇双重调节作用低温外小叶内小叶争议

膜脂流动性的生理意义是什么?★★★

3、生理意义:是生长细胞完成生长、增殖等多种生理功能的必需条件★★★生理意义膜脂流动性生长增殖

4、一些问题的解释问题解释
什么是相变温度?它与温度有何区别?★★★

相变温度与温度区别:相变温度指的是物质在不同相之间发生转变时所对应的温度值。物质常见的相包括固态、液态、气态等。比如物质从固体转变为液体的临界温度值就可以称为固/液相变温度。本章如果做相变温度的名词解释应该这么写:在生理条件下,膜脂多呈液晶态;温度下降至某点,则变为晶态;一定温度下,晶态又可熔解再变成液晶态。这种临界温度称为相变温度,在不同温度下发生的膜脂状态的改变称为相变★★★相变温度名词解释液晶态晶态相变

细菌和动物细胞冬眠时如何维持膜脂流动性?★★

细菌和动物细胞静止不动时候(如冬眠)常通过增加不饱和脂肪酸含量调节膜脂相变温度,以维持膜脂流动性★★冬眠不饱和脂肪酸相变温度膜脂流动性

(二)膜蛋白的流动性膜蛋白流动性
1、膜蛋白运动是自发的热运动膜蛋白运动热运动
有什么证据说明膜蛋白运动不需要能量输入?★★★

证据一:药物抑制细胞能量转换、蛋白质合成等代谢途径,对膜蛋白运动无影响,说明膜蛋白运动不需要细胞代谢产物参与,也无需能量输入★★★证据膜蛋白运动代谢途径能量输入

证据二:降低温度会显著降低膜蛋白扩散速率★★证据温度扩散速率

2、膜蛋白流动性影响因素膜蛋白流动性影响因素

①膜蛋白运动是自发的热运动,温度会影响膜蛋白流动性★★膜蛋白流动性温度热运动

有什么证据说明细胞骨架限制膜蛋白运动?★★★

②膜蛋白与细胞骨架结合限制其运动(证据1:用细胞松弛素B阻断微丝形成后,膜蛋白流动性大大增加;证据2:用非离子去垢剂处理细胞使细胞膜系统崩解,多数膜蛋白流失,但仍有部分膜蛋白结合在细胞骨架上)。★★★细胞骨架膜蛋白流动性细胞松弛素B微丝非离子去垢剂

③膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。★★膜蛋白膜脂相互作用膜流动性

(三)膜流动性的证明以及膜脂和膜蛋白运动速率的检测膜流动性证明运动速率检测
1、膜蛋白流动性的实验证明——荧光抗体免疫标记实验(人-鼠细胞融合实验)荧光抗体免疫标记实验人-鼠细胞融合实验膜蛋白流动性
人-鼠细胞融合实验中,人和鼠的膜蛋白分别用什么颜色的荧光抗体标记?★★★

用抗人细胞质膜蛋白的红色荧光抗体和抗鼠细胞质膜蛋白的绿色荧光抗体,分别标记人和鼠的细胞表面膜蛋白;★★★荧光抗体红色荧光绿色荧光人-鼠细胞融合实验

人-鼠细胞融合由什么介导?★★★

经灭活仙台病毒介导两种细胞融合★★★灭活仙台病毒细胞融合

融合后多长时间两种荧光均匀扩散?★★★

初期融合细胞表面荧光呈分区分布,40min 后两种荧光均匀扩散。★★★分区分布40min均匀扩散数值

因膜蛋白随膜流动而移动,证明细胞膜具有流动性。★★★膜蛋白膜流动性结论

2、膜脂和膜蛋白运动速率的检测(同时也能证明膜脂和膜蛋白的流动性)膜脂膜蛋白运动速率检测
荧光漂白恢复技术的步骤是什么?★★★

荧光漂白恢复技术步骤:①用荧光素标记膜蛋白或膜脂;② 激光束照射细胞表面某一区域,使该区域荧光淬灭变暗;③ 因膜具有流动性,淬灭区域亮度会逐渐增加,最终恢复至与周围荧光强度相等;④根据荧光恢复速度可推算出膜蛋白或膜脂的扩散速率★★★荧光漂白恢复技术FRAP步骤激光束淬灭扩散速率

为什么质膜中磷脂和膜蛋白的扩散速度比人工膜或水溶液中小?★★★

另外,实验发现细胞质膜中磷脂的扩散速度较人工制备的纯磷脂双层膜减小、质膜上膜蛋白的扩散速度较在水溶液中的扩散小。说明了:脂分子与蛋白质分子及蛋白质分子之间具有相互作用,束缚了膜蛋白、脂质的流动性★★★扩散速度人工脂双层膜相互作用束缚流动性

二、膜的不对称性膜的不对称性

(一)细胞膜具有不对称性细胞膜不对称性
1、细胞膜具有不对称性细胞膜不对称性

(1)膜脂分布:同一种膜脂在脂双层的两个小叶中分布存在差异。★★膜脂分布小叶不对称性

膜蛋白在哪些膜面上表现出不对称分布?★★★

(2)膜蛋白分布:同一种膜蛋白在脂双层的 ES 面、PS 面,以及电镜冷冻蚀刻技术显示的 EF 面、PF 面中,均有特定的分布方向或拓扑学特征。★★★膜蛋白分布ES 面PS 面EF 面PF 面冷冻蚀刻

糖蛋白和糖脂的糖基部分位于质膜的哪一侧?★★★

(3)糖缀合物分布:糖蛋白和糖脂的糖基部分,均统一位于细胞质膜的外侧。★★★糖缀合物糖蛋白糖脂糖基外侧

2、细胞质膜各膜面的名称细胞质膜膜面名称

图示:细胞质膜四个膜面的位置标注——ES(左上,膜外表面)、EF(右上,细胞外小叶断裂面)、PF(右下,原生质小叶断裂面)、PS(左下,原生质表面)。图示ESEFPFPS

什么是质膜的细胞外表面(ES)?★★★

(1)质膜的细胞外表面(ES):与细胞外环境相接触的膜面,该面的脂分子和膜蛋白构成细胞膜的外小叶。★★★ES细胞外表面外小叶名词解释

什么是质膜的原生质表面(PS)?★★★

(2)质膜的原生质表面(PS):与细胞质基质相接触的膜面,该面的脂分子和膜蛋白构成细胞膜的内小叶。★★★PS原生质表面内小叶名词解释

冷冻蚀刻产生的两个断裂面是什么?★★★

(3)冷冻蚀刻断裂面:电镜冷冻蚀刻技术制样时,膜结构会从双层脂分子的疏水端断裂,由此产生两个断裂面,分别为细胞外小叶断裂面(EF)和原生质小叶断裂面(PF)。★★★冷冻蚀刻断裂面EFPF疏水端

(二)膜脂的不对称性膜脂不对称性
1、定义膜脂不对称性
名词解释:膜脂的不对称性★★

同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布,即膜脂的不对称性。★★膜脂不对称性名词解释必背

2、不同膜脂分布规律膜脂不对称性分布规律
磷脂在质膜内外小叶如何分布?哪些在外小叶、哪些在内小叶?★★★

(1)磷脂:多数磷脂在脂双层内外两侧均有分布,但含量不均:例如人红细胞质膜上,鞘磷脂和卵磷脂多分布在质膜外小叶,磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸多分布在质膜内小叶,这种分布会影响质膜曲度。★★★膜脂不对称性磷脂鞘磷脂卵磷脂磷脂酰丝氨酸必背

胆固醇的内外小叶分布有何特点?★★

(2)胆固醇:在生物膜内外小叶的分布相比于其他膜脂成分来说较为均匀。★★膜脂不对称性胆固醇

糖脂只分布在膜的哪一侧?★★

(3)糖脂:仅存在于质膜的细胞外小叶中以及内膜的 ES 面★★膜脂不对称性糖脂ES 面

3、膜脂不对称分布的原因(影响因素)膜脂不对称性原因
膜脂不对称分布与合成部位有何关系?该解释有何局限?★★

(1)与合成部位相关:甘油磷脂和鞘脂分别在内质网的 PS 面和高尔基体的 ES 面合成,可能导致脂双层中的不对称分布,但该推测无法完全解释(如卵磷脂在质膜外小叶含量更高);★★膜脂不对称性合成部位内质网高尔基体

(2)可能与膜蛋白的不对称分布有关。此观点也为科学家的推测,实验证据有限膜脂不对称性膜蛋白

4、膜脂不对称分布的生物学意义膜脂不对称性生物学意义

(1)维持特定生理功能的结构基础:如糖脂的不对称分布是其功能实现所必需膜脂不对称性生物学意义糖脂

磷脂酰肌醇的头部基团朝向哪一侧?为什么这很重要?★★★

(2)参与细胞信号转导:例如,所有磷酸化的磷脂酰肌醇头部基团都面向细胞质一侧,这是 G 蛋白偶联信号转导的必要条件。★★★膜脂不对称性生物学意义信号转导磷脂酰肌醇G 蛋白必背

血小板凝血时磷脂酰丝氨酸发生了什么变化?★★★

(3)调控生理过程:例如血小板凝血:静息时,磷脂酰丝氨酸主要位于质膜内小叶;受刺激后,迅速翻转到外小叶,从而活化凝血酶类。★★★膜脂不对称性生物学意义血小板凝血磷脂酰丝氨酸必背

为什么外小叶磷脂酰丝氨酸增多可作为细胞凋亡的检测指标?★★★

(4)作为细胞状态指标:例如细胞濒临死亡(凋亡)时,难以维持脂不对称状态,质膜外小叶中磷脂酰丝氨酸含量明显增加,该现象可作为细胞凋亡的检测指标之一。★★★膜脂不对称性生物学意义细胞凋亡磷脂酰丝氨酸必背

(三)膜蛋白的不对称性膜蛋白不对称性
1、定义膜蛋白不对称性
名词解释:膜蛋白的不对称性★★★

指所有膜蛋白(周边/整合膜蛋白)在质膜上均呈不对称分布,且每种膜蛋白分子具有明确的方向性。★★★膜蛋白不对称性名词解释必背

2、膜蛋白的不对称性的表现膜蛋白不对称性表现

功能取向固定:细胞表面受体、膜载体蛋白等按特定取向完成信号传递、物质转运;膜蛋白不对称性表现受体载体蛋白

酶促反应定位:与质膜相关的酶促反应仅发生在膜的某一侧面;膜蛋白不对称性表现酶促反应

膜糖蛋白与糖脂的糖残基分布在膜的哪一面?有何功能?★★★

糖基化分布专一:膜糖蛋白 / 糖脂的糖残基均分布在质膜 ES 面,参与与胞外基质、生长因子、凝集素、抗体等的相互作用(例:人的 ABO 血型抗原)。★★★膜蛋白不对称性表现糖基化ES 面ABO 血型抗原必背

3、膜蛋白的不对称性的生物学意义膜蛋白不对称性生物学意义

生物膜的特征和生物学功能主要由膜蛋白决定;★★膜蛋白不对称性生物学意义必背

膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂、时空有序的各类生理功能的重要保证。★★膜蛋白不对称性生物学意义必背

4、膜蛋白的不对称性的特点膜蛋白不对称性特点
膜蛋白的不对称性何时确定?会不会像膜脂那样翻转?★★★

膜蛋白的不对称性在合成时即确定,后续转运、修饰过程中拓扑学结构始终不变,直至蛋白质降解,不会发生膜脂样的翻转运动。★★★膜蛋白不对称性特点拓扑学结构翻转运动必背

三、细胞质膜相关的膜骨架膜骨架

(一)膜骨架膜骨架
名词解释:膜骨架★★★

定义:膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构。★★★膜骨架名词解释必背

膜骨架的作用是什么?★★

作用:从力学上参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。★★膜骨架作用必背

膜骨架分布在哪些细胞?哪种细胞的膜骨架研究最深入?★★

分布:多数细胞的细胞质膜下均存在精细复杂的膜骨架网络,其中哺乳动物红细胞的膜骨架研究最为深入。★★膜骨架分布红细胞

(二)红细胞的生物学特性(选择其作为研究质膜的结构及其与膜骨架的关系的原因)红细胞生物学特性
为什么红细胞结构简单、便于研究质膜?★★★

(1)结构简单,易于研究:哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和内膜系统,结构简单,避免了其他细胞器或结构的干扰。★★★红细胞生物学特性结构简单必背

红细胞质膜的弹性与强度由什么赋予?★★★

(2)红细胞质膜兼具良好的弹性与较高的强度,且这些关键特性在很大程度上由膜骨架赋予,是极佳的实验材料。★★★红细胞生物学特性弹性强度必背

红细胞质膜与膜骨架用什么方法即可获取?★★★

(3)易于纯化和分析:红细胞的质膜与膜骨架比较容易纯化和分析,实验操作简便。例如通过低渗处理即可获取。★★★红细胞生物学特性低渗处理纯化必背

红细胞寿命多长?行程多少而不破损?★★★

(4)具有较高稳定性:红细胞在平均 120 天的寿命中往返动脉和静脉数百万次,行程约 480 公里而不破损★★★红细胞生物学特性稳定性数值必背

(三)红细胞质膜蛋白及膜骨架红细胞膜蛋白膜骨架
1、红细胞膜蛋白的组成红细胞膜蛋白组成
红细胞膜蛋白包括哪些?★★★

红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白(或称红膜肽)、锚蛋白、带 3 蛋白、带 4.1 蛋白、带 4.2 蛋白和肌动蛋白,此外还有一些血型糖蛋白。★★★红细胞膜蛋白组成血影蛋白锚蛋白带 3 蛋白必背

2、红细胞膜骨架蛋白的组成红细胞膜骨架蛋白组成
膜骨架蛋白与膜蛋白的差别在哪?哪两个是膜蛋白但不是膜骨架蛋白?★★★

红细胞膜骨架蛋白主要包括血影蛋白(或称红膜肽)、锚蛋白、带 4.1 蛋白、带 4.2 蛋白和肌动蛋白。也就是说带 3 蛋白及血型糖蛋白是膜蛋白,但不是膜骨架蛋白。★★★红细胞膜骨架蛋白组成带 3 蛋白血型糖蛋白易混必背

3、证明血影蛋白和肌动蛋白是周边膜蛋白实验红细胞实验周边膜蛋白
改变离子强度处理血影后电泳,结果说明了什么?★★★

改变处理血影的离子强度后进行电泳分析,则血影蛋白和肌动蛋白条带消失,说明这两种蛋白质不是整合膜蛋白而是周边膜蛋白,比较容易除去。此时血影的形状变得不规则,膜蛋白的流动性增强,说明这两种蛋白质在维持膜的形状及固定其他膜蛋白的位置方面起重要作用。★★★红细胞实验离子强度血影蛋白肌动蛋白必背

4、证明带 3 蛋白及血型糖蛋白是膜整合蛋白,非膜骨架蛋白:红细胞实验膜整合蛋白
Triton X-100 处理血影后为何形状不变?说明什么?★★★

若用非离子去垢剂 Triton X-100 处理血影,这时带 3 蛋白及一些血型糖蛋白的电泳条带消失,但血影仍能维持原来的形状,说明带 3 蛋白及血型糖蛋白是膜整合蛋白,在维持血影乃至细胞形态上并不起决定性作用。★★★红细胞实验Triton X-100带 3 蛋白血型糖蛋白必背

5、各蛋白成分的介绍(防止考名词解释)红细胞蛋白成分名词解释
名词解释:带 3 蛋白(功能、结构、跨膜次数、N 端作用)★★★

(1)带 3 蛋白:是阴离子载体蛋白,负责 Cl⁻/HCO₃⁻ 的跨膜运输。为二聚体,每条多肽链穿越质膜 14 次,形成跨膜α螺旋。其伸向细胞质侧的 N 端为膜骨架蛋白提供结合位点。★★★带 3 蛋白阴离子载体名词解释必背

名词解释:血影蛋白(组成与聚合形式)★★★

(2)血影蛋白:是构成膜骨架网络的主要成分;它由α链和β链组成二聚体,两个二聚体头头相连形成四聚体。★★★血影蛋白四聚体名词解释必背

带 4.1 蛋白和内收蛋白起什么作用?★★

(3)带 4.1 蛋白和内收蛋白能显著加强肌动蛋白与血影蛋白的结合,从而形成网络状骨架结构。带 4.1 蛋白也可通过与血型糖蛋白 C 端或带 3 蛋白结合,协助连接膜骨架与质膜。★★带 4.1 蛋白内收蛋白肌动蛋白血影蛋白

锚蛋白如何把膜骨架锚定在质膜上?★★★

(4)锚蛋白是关键连接蛋白:一个结构域与血影蛋白β链结合,另一个结构域与带 3 蛋白的胞质面位点结合,从而将膜骨架网络锚定在质膜上。★★★锚蛋白血影蛋白带 3 蛋白必背

(5)肌动蛋白纤维与血影蛋白四聚体游离端相连。肌动蛋白纤维含约 5 个与血影蛋白结★★肌动蛋白血影蛋白膜骨架

合的位点,最终形成网络状膜骨架结构。肌动蛋白血影蛋白膜骨架

血型糖蛋白参与红细胞形态维持吗?它与谁结合?★★

(6)血型糖蛋白不参与红细胞形态的维持,与带 4.1 蛋白结合,促使膜骨架与膜蛋白相连。★★血型糖蛋白带 4.1 蛋白膜骨架易混

四、细胞质膜的基本功能细胞质膜功能

细胞质膜的基本功能有哪七条?(第一条)★★★

(1)为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境;★★★细胞质膜功能内环境大题必背

(2)选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢产物的排除,其中伴随着能量物质的传递细胞质膜功能物质运输

(3)提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传导;细胞质膜功能细胞识别信号转导

(4)为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行;细胞质膜功能酶结合位点

(5)介导细胞与细胞、细胞与胞外基质之间的连接;细胞质膜功能细胞连接胞外基质

(6)参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构;细胞质膜功能表面特化结构

(7)膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫病甚至神经退行性疾病相关,很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标细胞质膜功能疾病药物靶标

五、脂筏脂筏

脂筏特征脂筏特征
脂筏富含哪两种膜脂?用什么方法分离?含多少种蛋白质?★★★

脂筏的成分组成:富含鞘磷脂和胆固醇;可通过非离子去垢剂从细胞质膜分离,蛋白质组学分析显示其含多达 250 种蛋白质。★★★脂筏鞘磷脂胆固醇非离子去垢剂数值必背

脂筏靠哪些相互作用维持结构?★★★

脂筏的结构基础:鞘磷脂较长且直的非极性尾部间相互作用,结合与胆固醇近乎平面疏水基团间的疏水键,构成脂筏基本结构。★★★脂筏结构基础疏水键必背

名词解释:脂筏(结构特征与直径)★★★

脂筏的结构特征:脂筏是一种异质性的、高度动态的、分子排列较紧密的、流动性较低的膜脂微区结构,直径一般为 10—200 nm★★★脂筏结构特征膜脂微区名词解释必背

脂筏作用脂筏作用
哪些信号分子富集于脂筏?脂筏对信号转导有何意义?★★★

(1)信号传递:在细胞信号传递中可能起关键作用。多种信号相关分子(如 G 蛋白偶联受体、表皮生长因子受体、胰岛素受体、Ras 蛋白、酪氨酸激酶等)富集于脂筏上,为信号转导提供了空间和时间保障。★★★脂筏信号传递G 蛋白偶联受体Ras 蛋白酪氨酸激酶必背

(2)物质运输:在细胞的胞饮作用和蛋白质分选中起重要作用。★★脂筏物质运输胞饮作用蛋白质分选

脂筏与哪些疾病相关?★★

(3)与疾病关联:某些病毒感染过程、阿尔茨海默病及部分肿瘤的发生可能与脂筏密切相关。★★脂筏疾病阿尔茨海默病肿瘤必背

章节题库 · A组+B组 共 95 题(C组、D组按你的要求未收录)

有官方答案,且完整覆盖。660题原书本专题(PDF p20–p29)末尾没有印答案:第19页「本章答案与解析」原话为「第二章开始答案与解析以电子版形式呈现给大家,请加入求臻淘宝客服给你发的售后群,进入后查看群公告,即可看到在线的答案与解析电子版,如需纸质版,可自行导出打印。」,第20页页面配图注亦为「答案与解析电子版请查看售后群公告」。该电子版即《细胞生物学通关660解析》PDF p23–p32,其中 A 组题部分逐题给出答案,覆盖本专题 A 组全部 47 题(考点一 26 题、考点二 21 题),无一遗漏;选择题另附文字解析,填空题只给答案不给解析。

AA 组题(一轮复习,注意按照发给你的学习计划刷题)

考点一:细胞质膜的结构模型与基本成分混合

1选择题
下列关于细胞质膜的说法,错误的是()
A. 曾称细胞膜,是细胞最外层的生物膜B. 由脂质、蛋白质和糖类组成C. 仅作为细胞界膜,维持内环境稳定D. 参与细胞与环境的物质运输、能量转换及信息传递
C
官方解析
细胞质膜不仅在结构上作为细胞的界膜、使细胞具有相对稳定的内环境,同时在细胞与环境之间的物质运输、能量转换及信息传递过程中也起重要作用,故 C 的「仅作为细胞界膜」错误。依据:官方解析 专题三 考点一第1题。
2选择题
真核细胞内部由膜围绕的细胞器与细胞质膜统称()
A. 细胞质膜系统B. 细胞内膜系统C. 生物膜D. 单位膜
C
官方解析
细胞内膜系统与细胞质膜统称生物膜;「细胞质膜系统」并非标准术语,细胞内膜系统仅指真核细胞内部由膜围绕的细胞器,单位膜是 Robertson 模型中的结构概念。依据:官方解析 专题三 考点一第2题。
3选择题
电镜超薄切片中,细胞质膜显示“暗-亮-暗”三条带,这一观察支持的模型是()
A. 双层脂分子模型B. 蛋白质-脂质-蛋白质模型C. 单位膜模型D. 脂筏模型
C
官方解析
1959 年 Robertson 提出单位膜模型,发展了「蛋白质-脂质-蛋白质」的三明治式模型,其依据之一即电镜超薄切片中细胞质膜显示出「暗-亮-暗」三条带。依据:官方解析 专题三 考点一第3题。
4选择题
下列哪项不是流动镶嵌模型的核心观点()
A. 膜具有流动性,膜蛋白和膜脂均可侧向运动B. 膜蛋白分布不对称,可结合在膜表面或嵌入脂双分子层C. 生物膜由“蛋白质-脂质-蛋白质”的单位膜构成D. 膜是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液
C
官方解析
流动镶嵌模型强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性,并认为生物膜可看成蛋白质在双层脂分子中的二维溶液;C 项属于单位膜模型的观点。依据:官方解析 专题三 考点一第4题。
5选择题
关于脂筏模型,下列说法正确的是()
A. 脂筏以甘油磷脂为主要成分B. 是胆固醇、鞘磷脂富集形成的无序脂相区域C. 仅参与细胞信号转导D. 可载着特定膜蛋白执行生物学功能
D
官方解析
脂筏是在甘油磷脂为主体的生物膜上由胆固醇、鞘磷脂等富集形成的相对「有序」脂相,其功能包括信号转导、物质跨膜运输及病原微生物侵染细胞,并非仅参与信号转导;脂筏可载着执行特定生物学功能的膜蛋白。依据:官方解析 专题三 考点一第5题。
6选择题
生物膜中含量最丰富的膜脂是()
A. 甘油磷脂B. 鞘脂C. 固醇D. 糖脂
A
官方解析
甘油磷脂是生物膜上含量最丰富的膜脂,占膜脂的 50% 以上;鞘脂和固醇含量较低,糖脂属于鞘脂的一类。依据:官方解析 专题三 考点一第6题。
7选择题
下列哪种甘油磷脂在细胞信号转导中起重要作用()
A. 磷脂酰胆碱(PC)B. 磷脂酰丝氨酸(PS)C. 磷脂酰肌醇(PI)D. 磷脂酰乙醇胺(PE)
C
官方解析
甘油磷脂中的磷脂酰肌醇(PI)等在细胞信号转导中起重要作用;PC、PS、PE 主要作为生物膜的基本成分。依据:官方解析 专题三 考点一第7题。
8选择题
鞘脂的合成场所主要是()
A. 内质网B. 高尔基体C. 细胞质D. 线粒体
B
官方解析
甘油磷脂的合成场所是内质网,鞘脂的合成场所主要是高尔基体,胆固醇在动物细胞的胞质和内质网合成。依据:官方解析 专题三 考点一第8题。
9选择题
动物细胞中最简单的糖脂是()
A. 神经鞘磷脂B. 脑苷脂C. 神经节苷脂D. 卵磷脂
B
官方解析
动物细胞中最简单的糖脂是脑苷脂,只有一个葡萄糖或半乳糖残基与鞘氨醇连接;神经鞘磷脂是鞘脂中丰度最高的磷脂,神经节苷脂是较复杂的糖脂,卵磷脂属甘油磷脂。依据:官方解析 专题三 考点一第9题。
10选择题
胆固醇不能完成的功能是()
A. 调节膜的流动性B. 增加膜的稳定性C. 形成脂双层D. 作为固醇类激素的前体
C
官方解析
胆固醇可调节膜流动性、增加膜稳定性、降低水溶性物质通透性,是脂筏的基本结构成分,也是固醇类激素、维生素 D 和胆酸等的前体;但其疏水性太强,自身不能形成脂双层,只能插入磷脂分子之间。依据:官方解析 专题三 考点一第10题。
11选择题
关于脂质体的应用,下列说法错误的是()
A. 可作为研究膜脂与膜蛋白的实验材料B. 裹入 DNA 可用于转基因实验C. 仅能包裹水溶性药物D. 结合单克隆抗体可实现药物靶向治疗
C
官方解析
脂质体中水溶性药物可包裹于脂质体腔内,脂溶性药物可插入脂双层膜中,故并非仅能包裹水溶性药物;其余选项均为脂质体的正确应用。依据:官方解析 专题三 考点一第11题。
12选择题
下列哪种膜蛋白靠离子键或弱键结合在膜表面,易被温和方法分离()
A. 整合膜蛋白B. 周边膜蛋白C. 脂锚定膜蛋白D. 跨膜蛋白
B
官方解析
周边(外在)膜蛋白靠离子键或其他较弱的键与膜表面的膜蛋白或膜脂结合,结合疏松,易被温和方法分离;整合膜蛋白(跨膜蛋白)与脂双层结合紧密需用去垢剂分离;脂锚定膜蛋白通过共价相连的脂分子锚定在膜上。依据:官方解析 专题三 考点一第12题。
13选择题
若要获得有生物活性的膜蛋白,应选用的去垢剂是()
A. 十二烷基硫酸钠(SDS)B. Triton X-100C. 阳离子去垢剂D. 阴离子去垢剂
B
官方解析
离子型去垢剂 SDS 作用剧烈可使蛋白质变性,常用于蛋白质成分分析;非离子型去垢剂 Triton X-100 作用温和,可使细胞膜崩解而不破坏蛋白质活性,适合获得有生物活性的膜蛋白。依据:官方解析 专题三 考点一第13题。
14填空题
膜脂主要包括()、()和固醇三种类型。
甘油磷脂;鞘脂
官方解析
膜脂的三种基本类型为甘油磷脂、鞘脂和固醇。依据:官方解析 专题三 考点一第14题(原文「14. 甘油磷脂、鞘脂」)。
15填空题
甘油磷脂中,(___)存在于线粒体内膜和某些细菌质膜上,具有4个非极性尾部。
心磷脂
官方解析
一般甘油磷脂具有一个极性头和两个非极性尾,唯心磷脂具有 4 个非极性尾部,存在于线粒体内膜和某些细菌质膜上。依据:官方解析 专题三 考点一第15题。
16填空题
膜脂的基本运动方式是()。
侧向运动
官方解析
膜脂流动性主要指脂分子沿膜平面的侧向运动,这是膜脂最基本的热运动方式。依据:官方解析 专题三 考点一第16题。
17填空题
脂质体是根据磷脂分子可形成稳定脂双层膜制备的(),可用于研究膜的生物学性质。
人工膜
官方解析
脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层膜的现象而制备的人工膜。依据:官方解析 专题三 考点一第17题。
18填空题
包括细胞内部由膜围绕构建的各种细胞器、细胞内膜系统与细胞质膜等膜结构,由脂质、蛋白质和糖类组成,既能作为界膜维持相对稳定的内环境,又参与物质运输、能量转换及信息传递的膜系统称为()。
生物膜
官方解析
细胞内膜系统与细胞质膜统称为生物膜,它们具有共同的结构特征与上述功能。依据:官方解析 专题三 考点一第18题。
19填空题
一种描述生物膜结构的模型,认为所有生物膜均由蛋白质-脂质-蛋白质构成,得到 X 射线衍射分析支持,在电镜超薄切片中显示 “暗-亮-暗” 三条带,该模型对应的核心膜结构概念是()。
单位膜
官方解析
该描述即 Robertson 于 1959 年提出的单位膜模型(三明治式「蛋白质-脂质-蛋白质」结构)。依据:官方解析 专题三 考点一第19题。
20填空题
与细胞膜紧密结合,通过由疏水氨基酸残基组成的 α-螺旋跨膜结构域与膜脂疏水核心相互作用实现锚定,可执行信号转导、物质运输和细胞结构维持等功能的蛋白质称为( )(又称内在膜蛋白)。
膜整合蛋白
官方解析
内在膜蛋白即膜整合蛋白(整合膜蛋白),多为跨膜蛋白,靠疏水氨基酸残基构成的 α-螺旋跨膜结构域与脂双层疏水核心相互作用而紧密结合。依据:官方解析 专题三 考点一第20题。
21填空题
在以甘油磷脂为主体的生物膜上,由胆固醇、鞘磷脂等富集形成的相对有序、高度动态、分子排列紧密且流动性较低的膜脂微区结构,称为()。
脂筏
官方解析
脂筏即甘油磷脂为主体的膜上由胆固醇、鞘磷脂富集形成的相对有序、高度动态、排列紧密、流动性较低的膜脂微区。依据:官方解析 专题三 考点一第21题。
22填空题
强调生物膜具有流动性(膜蛋白和膜脂均可侧向运动)和膜蛋白分布不对称性(结合于膜表面、嵌入或横跨脂双分子层),并奠定生物膜结构与特征基础的生物膜结构模型是()。
流动镶嵌模型
官方解析
该描述即 Singer 和 Nicolson 提出的流动镶嵌模型,是现代被广泛接受的生物膜基本模型。依据:官方解析 专题三 考点一第22题。
23填空题
通过与自身共价相连的脂分子(脂肪酸或糖脂)插入膜的脂双分子层中实现锚定,水溶性部分位于脂双层外,分为三类且分别参与细胞识别、信号传导及细胞骨架连接等过程的膜蛋白称为()。
脂锚定膜蛋白
官方解析
脂锚定膜蛋白通过共价连接的脂分子插入脂双层而锚定在膜上,其水溶性蛋白质部分位于脂双层外,分为脂肪酸结合 N 端、烃链结合 C 端和 GPI 糖脂锚定三类。依据:官方解析 专题三 考点一第23题。
24填空题
一类具有亲水和疏水两端的两性小分子,可插入膜脂中与膜脂或膜蛋白的疏水部位结合形成可溶性微粒,分为离子型和非离子型,广泛用于分离和研究膜蛋白的物质是()。
去垢剂
官方解析
去垢剂是一端亲水、一端疏水的两性小分子,插入膜脂后与膜脂或膜蛋白跨膜疏水部位结合形成可溶性微粒,分离子型(如 SDS)与非离子型(如 Triton X-100)。依据:官方解析 专题三 考点一第24题。
25填空题
根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层膜的现象制备的人工膜,单层脂分子铺展于水面后经搅动可形成球形双层脂分子结构,该人工膜称为()。
脂质体
官方解析
脂质体是根据磷脂分子在水相中可形成稳定脂双层膜的现象制备的人工膜,可作膜研究模型与药物载体。依据:官方解析 专题三 考点一第25题。
26填空题
一类水溶性蛋白质,不直接与脂双层的疏水核心接触,通过离子键或其他弱相互作用与膜表面的膜蛋白或膜脂分子结合,可通过改变溶液离子强度或提高温度从膜上分离且不破坏膜结构,这类蛋白质称为()(又称周边膜蛋白)。
外在膜蛋白
官方解析
外在膜蛋白(又称周边膜蛋白、外周蛋白)为水溶性蛋白,靠离子键等弱键与膜表面结合,改变离子强度或提高温度即可分离而不破坏膜结构。依据:官方解析 专题三 考点一第26题。

考点二:细胞质膜的基本特征与功能混合

1选择题
下列关于膜脂流动性影响因素的描述,正确的是()
A. 温度越高,膜脂流动性越低B. 脂肪酸链越长,膜脂流动性越大C. 不饱和脂肪酸含量越高,膜脂流动性越大D. 相变温度越高,膜脂流动性越强
C
官方解析
温度越高膜流动性越高;脂肪酸链越短流动性越大;不饱和程度越高膜脂流动性越大;相变温度越高流动性越弱。故只有 C 正确。依据:官方解析 专题三 考点二第1题。
2选择题
胆固醇对膜流动性的调节作用中,在相变温度以上时,胆固醇含量增加会()
A. 提高膜的流动性B. 降低膜的流动性C. 不影响膜的流动性D. 使膜脂由固相变为液相
B
官方解析
胆固醇对膜流动性起双重调节作用:相变温度以上,胆固醇含量增加会降低膜的流动性;相变温度以下,增加胆固醇可提高膜的流动性。依据:官方解析 专题三 考点二第2题。
3选择题
膜蛋白的主要运动方式是()
A. 纵向穿膜运动B. 侧向运动C. 旋转运动D. 翻转运动
B
官方解析
膜蛋白在脂双层二维溶液中的运动是自发的热运动,主要为侧向运动,不需要代谢产物参加,也不需要提供能量。依据:官方解析 专题三 考点二第3题。
4选择题
下列哪种技术可用于推算膜蛋白或膜脂的扩散速率?()
A. 电镜冷冻蚀刻技术B. 荧光漂白恢复(FPR)技术C. 细胞融合实验D. 免疫荧光标记技术
B
官方解析
荧光漂白恢复(FPR)技术是研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术,可根据荧光恢复的速度推算膜蛋白或膜脂的扩散速率。依据:官方解析 专题三 考点二第4题。
5选择题
用灭活的仙台病毒介导小鼠和人细胞融合后,40分钟观察到不同颜色荧光均匀分布,该现象证明了()
A. 膜脂的流动性B. 膜蛋白的流动性C. 膜的不对称性D. 膜骨架的存在
B
官方解析
该实验用抗鼠、抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体分别标记两种细胞,融合后荧光均匀分布,显示的是与抗体结合的膜蛋白在质膜上的运动,证实膜蛋白的流动性。依据:官方解析 专题三 考点二第5题。
6选择题
细胞质膜中,与细胞质基质接触的膜面被称为()
A. 细胞外表面(ES)B. 原生质表面(PS)C. 细胞外小叶断裂面(EF)D. 原生质小叶断裂面(PF)
B
官方解析
质膜的原生质表面(PS)是与细胞质基质接触的膜面,这一层脂分子和膜蛋白称细胞膜的内小叶;与细胞外环境接触的膜面为细胞外表面 ES。依据:官方解析 专题三 考点二第6题。
7选择题
在人的红细胞质膜上,下列哪种膜脂主要分布在质膜外小叶?()
A. 磷脂酰乙醇胺B. 磷脂酰肌醇C. 鞘磷脂D. 磷脂酰丝氨酸
C
官方解析
在人红细胞质膜上,鞘磷脂和卵磷脂多分布在质膜外小叶;磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸多分布在质膜内小叶。依据:官方解析 专题三 考点二第7题。
8选择题
下列关于糖脂分布的描述,正确的是()
A. 仅存在于质膜的原生质表面B. 仅存在于质膜的细胞外小叶C. 在膜的内外小叶均匀分布D. 仅存在于内膜的原生质表面
B
官方解析
糖脂仅存在于质膜的细胞外小叶中以及内膜的 ES 面,是膜脂不对称性的典型例证。依据:官方解析 专题三 考点二第8题。
9选择题
哺乳动物成熟红细胞成为研究质膜结构的理想材料,主要原因是()
A. 有细胞核和内膜系统B. 质膜结构最简单C. 形态为球形D. 寿命短,易获取
B
官方解析
哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和内膜系统,其质膜是最简单、最易研究的生物膜,故成为研究质膜结构及其与膜骨架关系的理想材料。依据:官方解析 专题三 考点二第9题。
10选择题
下列哪种蛋白不属于红细胞膜骨架蛋白? ( )
A. 血影蛋白B. 锚蛋白C. 带3蛋白D. 肌动蛋白
C
官方解析
红细胞膜骨架蛋白主要包括血影蛋白、锚蛋白、带 4.1 蛋白、带 4.2 蛋白和肌动蛋白;带 3 蛋白是(整合)膜蛋白,不是膜骨架蛋白。依据:官方解析 专题三 考点二第10题。
11选择题
红细胞膜上负责 Cl⁻/HCO₃⁻ 阴离子运输的载体蛋白是()
A. 血影蛋白B. 锚蛋白C. 带 3 蛋白D. 血型糖蛋白
C
官方解析
带 3 蛋白是整合膜蛋白而非细胞骨架蛋白,它是红细胞质膜上 Cl⁻/HCO₃⁻ 阴离子运输的载体蛋白,具有阴离子转运功能。依据:官方解析 专题三 考点二第11题。
12选择题
下列关于脂筏的描述,错误的是()
A. 富含鞘磷脂和胆固醇B. 流动性较低C. 仅存在于动物细胞膜上D. 参与细胞信息传递
C
官方解析
脂筏是异质性、高度动态、分子排列较紧密、流动性较低的膜脂微区,富含鞘磷脂和胆固醇,几乎存在于所有真核细胞膜上(并非仅动物细胞),参与细胞信息传递等过程。依据:官方解析 专题三 考点二第12题。
13填空题
细胞质膜两个基本特性是(),()
流动性;不对称性
官方解析
生物膜(细胞质膜)的两个基本特征即膜的流动性与膜的不对称性。依据:官方解析 专题三 考点二第13题(原文「13. 流动性、不对称性」)。
14填空题
膜脂的流动性主要影响因素有(),(),(),(),(),(),()等
温度;相变温度;脂肪酸链的长度;脂肪酸链的不饱和度;磷脂/鞘脂比值;卵磷脂含量;胆固醇含量
官方解析
官方解析按题干的 7 个空依次给出:温度、相变温度、脂肪酸链的长度、脂肪酸链的不饱和度、磷脂/鞘脂比值、卵磷脂含量、胆固醇含量。依据:官方解析 专题三 考点二第14题。
15填空题
膜脂的流动性主要指脂分子的()运动。
侧向
官方解析
膜脂的流动性主要指脂分子沿膜平面的侧向运动,这是膜脂最基本的热运动方式。依据:官方解析 专题三 考点二第15题。
16填空题
在相变温度以上能降低膜流动性,在相变温度以下能提高膜流动性,对膜流动性起双重调节作用的膜脂成分是()
胆固醇
官方解析
胆固醇对膜流动性具有双重调节作用:高于相变温度时与膜脂结合限制其流动,低于相变温度时隔开膜脂分子增强其流动。依据:官方解析 专题三 考点二第16题。
17填空题
用灭活的仙台病毒介导小鼠和人细胞融合,通过荧光抗体标记观察到荧光扩散,该实验直接证明了()。
膜蛋白的流动性
官方解析
荧光抗体标记的是细胞质膜蛋白,融合后荧光扩散均匀化直接证明的是膜蛋白的流动性(而非膜脂)。依据:官方解析 专题三 考点二第17题。
18填空题
膜脂不对称性分布中,仅存在于质膜细胞外小叶及内膜 ES 面,且具有糖残基的膜脂类型是()
糖脂
官方解析
糖脂(鞘糖脂)的极性头部为共价结合在鞘氨醇上的糖基,仅分布于质膜的细胞外小叶及内膜的 ES 面。依据:官方解析 专题三 考点二第18题。
19填空题
每种膜蛋白在质膜上都有明确方向性,这种()是生物膜有序完成信号传递、物质转运等功能的基础。
膜蛋白的不对称性
官方解析
所有膜蛋白在质膜上均呈不对称分布且每种膜蛋白分子具有明确方向性,这种膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂、时空有序的各类生理功能的重要保证。依据:官方解析 专题三 考点二第19题。
20填空题
富含胆固醇和鞘磷脂,在细胞信号转导、病毒感染过程中起关键作用的膜脂微区是()。
脂筏
官方解析
脂筏是富含胆固醇与鞘磷脂的膜脂微区,在细胞信号转导、物质跨膜运输及病原微生物侵染细胞过程中起重要作用。依据:官方解析 专题三 考点二第20题。
21填空题
细胞质膜下与膜蛋白相连的纤维蛋白网架结构被称为(),其对维持红细胞双凹形态至关重要。
膜骨架
官方解析
膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构,哺乳动物红细胞的膜骨架研究最为深入,其对维持红细胞双凹形态至关重要。依据:官方解析 专题三 考点二第21题。

BB 组题(二轮复习,经典题、经典真题合集)

一、填空题填空题

1填空题
___和___统称为生物膜,它们具有共同的结构特征;___又称为质膜
细胞质膜;细胞内膜;细胞质膜
官方解析
官方解析:细胞内膜系统与细胞质膜统称生物膜;解析特别提示此处宜用"细胞内膜"而非"细胞内膜系统",因为后者只指单层膜细胞器,无法囊括线粒体、叶绿体、核膜等双层膜。细胞质膜曾称细胞膜,即质膜。
2填空题
流动镶嵌模型强调生物膜的主要基本特征是___和___。
膜的流动性;膜的不对称性
官方解析
官方解析给出"膜的流动性、膜的不对称性"。1972 年 Singer 和 Nicolson 的流动镶嵌模型强调膜的流动性与膜蛋白分布的不对称性,并认为生物膜是蛋白质在脂双层中的二维溶液。
3填空题
膜脂主要的三种类型是___、___和___。
甘油磷脂;鞘脂;固醇
官方解析
官方解析:膜脂三种基本类型为甘油磷脂、鞘脂、固醇,其中甘油磷脂含量最丰富(占膜脂 50% 以上),固醇一般不超过膜脂的 1/3。
4填空题
糖脂是细胞质膜的重要组成部分,其中___是最简单的糖脂,只有1个葡萄糖或半乳糖残基。
脑苷脂
官方解析
官方解析:在动物细胞中最简单的糖脂是脑苷脂,只有一个葡萄糖或半乳糖残基与鞘氨醇相连;神经节苷脂则是较复杂的糖脂。
5填空题
根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式,分为___和___、脂锚定膜蛋白三种。
外在膜蛋白;内在膜蛋白
官方解析
官方解析给出"外在膜蛋白、内在膜蛋白"。外在(周边)膜蛋白靠非共价键疏松结合于膜表面,内在(整合)膜蛋白多为跨膜蛋白需去垢剂分离,脂锚定膜蛋白通过共价连接的脂分子锚定在膜上。
6填空题
影响细胞膜流动因素有___,___,___及___。
脂肪酸链的长短;脂肪酸链的不饱和度;温度;胆固醇
官方解析
官方解析给出四项:脂肪酸链的长短、脂肪酸链的不饱和度、温度、胆固醇。链越短、不饱和度越高流动性越大;温度越高流动性越高;胆固醇起双重调节作用。
7填空题
膜脂主要运动方式包括___、___、___和___。
尾部摆动;自旋运动;侧向运动;翻转运动
官方解析
官方解析给出尾部摆动、自旋运动、侧向运动、翻转运动四种。其中侧向运动是最基本的热运动方式,翻转运动极少自发发生、往往需翻转酶帮助。
8填空题
生物膜上的磷脂分为___和___两类,甘油磷脂包括___、___、___和___。
甘油磷脂;鞘磷脂;磷脂酰胆碱(卵磷脂);磷脂酰丝氨酸;磷脂酰肌醇;磷脂酰乙醇胺
官方解析
官方解析:磷脂分甘油磷脂与鞘磷脂两类;甘油磷脂主要有磷脂酰胆碱(PC,卵磷脂)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰乙醇胺(PE,脑磷脂)。
9填空题
冷冻蚀刻技术制样过程中,膜结构从双层脂分子疏水端断裂,产生质膜的___面和___面。
细胞外小叶断裂(EF);原生质小叶断裂(PF)
官方解析
官方解析给出"细胞外小叶断裂、原生质小叶断裂",即 EF 面和 PF 面。注意与不断裂时的表面 ES(细胞外表面)、PS(原生质表面)区分开。

二、判断题判断题

1判断题
生物膜是指围绕在细胞最外层,由脂质和蛋白质组成的膜。()
官方解析
错在把"生物膜"等同于"细胞质膜"。官方解析:围绕在细胞最外层、由脂质和蛋白质组成的膜特指细胞膜(质膜);生物膜是细胞质膜与细胞内膜的统称。
2判断题
胆固醇在动物细胞膜中含量较高,但不存在于植物和原核生物细胞膜中。
官方解析
错在"完全不存在于原核生物"。官方解析:胆固醇存在于动物细胞和极少数的原核细胞中(哺乳动物质膜中尤为丰富);植物细胞则以豆固醇、菜油固醇等其他固醇为主。
3判断题
为获得有生物活性的膜蛋白时,常采用离子去垢剂。()
官方解析
错在去垢剂类型选反了。官方解析:离子型去垢剂(如 SDS)会破坏蛋白内部作用力、改变亲水部分构象使蛋白变性;要获得有活性的膜蛋白应用非离子型去垢剂(如 Triton X-100)。
4判断题
膜脂和膜蛋白都处于流动状态,两者互不影响。()
官方解析
错在"互不影响"。官方解析:光脱色恢复(FPR)技术显示,脂分子与蛋白质分子以及蛋白质分子之间的相互作用束缚了膜蛋白的扩散,二者流动性相互制约。
5判断题
尽管细胞质膜的脂分子能够沿膜平面侧向运动,但双层膜脂分子之间的翻转运动却极少发生()
官方解析
官方解析:膜脂分子有极性端和非极性端,极性头部穿越疏水核心的能量壁垒很高,一般不会自发发生跨双层的翻转,需翻转酶(flippase 等)协助。
6判断题
由于膜脂和膜蛋白具有流动性,因此它们都均一分布在质膜上。()
官方解析
错在"均一分布"。官方解析:生物膜除流动性外还具有不对称性,如糖脂只分布于细胞质膜或细胞器膜的 ES 面,膜蛋白在质膜上的分布具有方向性。
7判断题
甘油磷脂分子是生物膜的主要组成成分之一,是两性分子,通常具有两个极性头部和一个非极性的尾部()
官方解析
错在头尾数目颠倒。官方解析:甘油磷脂通常具有一个极性头部和两个非极性尾部(脂肪酸链);只有心磷脂例外,具有四个非极性尾部。
8判断题
细胞质膜和其他生物膜都具有各自特异的膜脂和膜蛋白,但同一细胞质膜的不同部位,其膜组分不大可能有差别。()
官方解析
错在"同一质膜各部位组分无差别"。官方解析:同一细胞质膜的不同部位其膜组分可能有差别,如脂筏区域(富含胆固醇、鞘磷脂)与非脂筏区域的差别。〔OCR订正:原 OCR 仅识别出"8. 细胞质膜能",已按 PDF 第 26 页原图补全题干〕
9判断题
内在膜蛋白都通过共价键的方式与生物膜上的膜脂分子紧密结合,但可通过去垢剂处理使膜崩解分离下来。()
官方解析
错在"都通过共价键"。官方解析:内在膜蛋白并非都通过共价键与膜脂结合,多数是靠跨膜疏水区与脂双层疏水核心的非共价疏水相互作用结合;通过共价连接脂分子结合的是脂锚定膜蛋白。
10判断题
如果膜蛋白与细胞内的微丝相结合,那么用破坏微丝形成的药物处理细胞后,膜蛋白的流动性将变低。()
官方解析
错在方向反了。官方解析:膜蛋白的流动性将大大提高——微丝(膜骨架)原本限制膜蛋白运动,破坏微丝后这种束缚解除,膜蛋白扩散加快。
11判断题
生物膜具有不对称性,但胆固醇在脂双层中的分布一般比较均匀。()
官方解析
官方解析判为正确。膜脂的不对称性主要体现在磷脂和糖脂上(如鞘磷脂、卵磷脂多在外小叶,PE、PI、PS 多在内小叶),而胆固醇分子小、疏水性强、可快速翻转,在脂双层内外两层中分布大体均匀。
12判断题
改变处理血影的离子强度后,发现血影蛋白和肌动蛋白消失,说明这两种蛋白不是内在膜蛋白。()
官方解析
官方解析:外周(外在)蛋白与膜是非共价结合,改变离子强度这类温和方法即可使其从膜上脱离,故血影蛋白和肌动蛋白不是膜内在蛋白,而属于膜骨架/外周蛋白。
13判断题
红细胞膜骨架与细胞质膜之间的连接主要通过血影蛋白。()
官方解析
错在连接蛋白认错。官方解析:膜骨架与细胞质膜之间的连接主要通过锚蛋白(一个结构域结合血影蛋白 β 链,另一个结合带 3 蛋白胞质面);血影蛋白是构成骨架网络的主要成分而非连接者。
14判断题
磷脂极性头部是带正电荷的,因此它可以直接与带负电荷的氨基酸残基直接相互作用()。
官方解析
错在电性写反。官方解析:磷脂极性头部带负电荷,可直接与带正电荷的氨基酸残基相互作用;与带负电荷的氨基酸残基则需通过 Ca²⁺、Mg²⁺ 等阳离子为中介间接作用。
15判断题
膜脂分子的侧向运动、自旋运动、尾部摆动以及翻转运动都属于热自由运动,温度越高,运动频率越快()
官方解析
错在把翻转运动也算作热自由运动。官方解析:翻转运动往往需要特殊蛋白(翻转酶)的帮助才能完成,不属于热自由运动;其余三种才是自发热运动。
16判断题
胆固醇对膜流动性的调节作用主要是限制膜的流动性。()
官方解析
错在只说"限制"。官方解析:胆固醇对膜流动性具有双重调节作用——相变温度以上限制流动性,相变温度以下阻止膜脂由液晶态转为晶态从而提高流动性,通常起到保证膜脂处于流动状态的作用。
17判断题
外周蛋白与生物膜的结合较弱,可以通过改变溶液的离子强度或者提高温度将其从膜上分离下来。()
官方解析
官方解析:外在膜蛋白(外周蛋白)主要分布于膜表面,通过离子键、氢键等非共价键与膜脂或膜蛋白相连,结合疏松,用改变离子强度、提高温度等温和方法即可分离且不破坏膜结构。

三、选择题选择题

1选择题
下述有关细胞质膜结构模型的说法错误的是:()
A. 光学显微镜发现细胞后,人们并未同时观察到细胞质膜,直到电镜下显示出质膜的超微结构,人们才证明了质膜的存在B. 用有机溶剂抽提人红细胞质膜的膜脂成分,并测定膜脂单层分子在水面的铺展面积,发现它为红细胞表面积的两倍,提示质膜是由双层分子组成C. 三明治模型和单位膜模型得到了 X 射线衍射分析与电镜观察结果的支持D. 细胞膜结构模型都有相关的实验证据支持,但都不够完善、充实
A
官方解析
官方解析:20 世纪初对细胞内渗透压的研究已经证明质膜的存在,并非要等到电镜下看到超微结构才证明,故 A 错误。
2选择题
膜脂最基本的热运动方式是:()
A. 沿膜平面的侧向运动B. 脂分子围绕轴心的自旋运动C. 脂分子尾部的摆动D. 双层脂分子之间的翻转运动
A
官方解析
官方解析:膜脂最基本的热运动方式是沿膜平面的侧向运动,这种运动是完成多种生理功能所必需的,具有重要生物学意义。
3选择题
下列哪种因素可使细胞膜流动性增加:()
A. 降低温度B. 增加不饱和脂肪酸的含量C. 增加鞘磷脂的含量D. 增加脂肪酸链的长度
B
官方解析
官方解析:增加鞘磷脂含量以及增加脂肪酸链长度都会使膜脂流动性降低,降温亦降低流动性;不饱和脂肪酸的顺式双键使烃链弯曲、排列疏松,故增加其含量可提高流动性。
4选择题
无论是糖脂还是糖蛋白,其糖基侧链都分布在质膜的:()
A.PS 面B.ES 面C.EF 面D.PF 面
B
官方解析
官方解析:糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于细胞质膜的外侧,即与细胞外环境接触的细胞外表面 ES 面;EF、PF 是冷冻断裂产生的断裂面,PS 是与细胞质基质接触的原生质表面。
5选择题
红细胞膜蛋白不包括:()
A. 血影蛋白B. 带 3 蛋白C. 血红蛋白D. 肌动蛋白
C
官方解析
官方解析:血红蛋白位于胞质内,是可溶性蛋白,不是膜蛋白;红细胞膜蛋白主要有血影蛋白、锚蛋白、带 3 蛋白、带 4.1 蛋白、肌动蛋白以及血型糖蛋白。
6选择题
以下哪点不是对流动镶嵌模型的正确解读()。
A. 膜具有流动性B. 膜蛋白分布不对称C. 膜蛋白镶嵌或结合脂双层表面D. 膜脂是生物膜的功能执行者
D
官方解析
官方解析:膜蛋白才是生物膜的功能执行者,膜脂主要构成膜的基本骨架,故 D 的解读错误。
7选择题
脂筏模型对生物膜的流动性给出了新的理解,脂筏区富含什么成分()。
A 胆固醇和磷脂酰丝氨酸B. 鞘磷脂和磷脂酰丝氨酸C. 胆固醇和鞘磷脂D. 磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇
C
官方解析
官方解析:在以甘油磷脂为骨架的质膜上,由胆固醇、鞘磷脂等形成相对有序的脂相,如同漂浮在脂双层海洋中的竹筏,其上附着行使特异功能的蛋白质,此特异结构域即"脂筏"。
8选择题
膜脂是生物膜的基本组成成分,生物膜上含量最丰富的膜脂是()。
A. 甘油磷脂B. 鞘脂C. 固醇D. 糖脂
A
官方解析
官方解析:甘油磷脂是生物膜上含量最丰富的膜脂,占膜脂 50% 以上;另一类磷脂是鞘磷脂,含量较低,糖脂属鞘脂一类,固醇一般不超过膜脂的 1/3。
9选择题
以下哪种生物的细胞质膜不饱和脂肪酸含量最高()
A.沙漠中的仙人掌B.南极洲的鱼C.热温泉中的生物D.赤道附近的居民
B
官方解析
官方解析:脂肪酸链越短、不饱和度越高则相变温度越低、流动性越强;生活在寒冷地区的生物(南极洲的鱼)质膜中不饱和脂肪酸含量较多,以便在低温下仍维持质膜流动性。
10选择题
在动物细胞中,对膜的流动性具有双重调节作用的分子是()
A. 外周膜蛋白B. 整合膜蛋白C. 鞘脂D. 胆固醇
D
官方解析
官方解析:胆固醇的双重效应——温度高于相变温度时与膜脂结合以限制流动性,温度低于相变温度时把膜脂分子隔开以增强流动性。
11选择题
对于构成生物膜的磷脂,下列哪项说法错误:()
A. 磷脂膜脂的基本成分,占50%以上,是甘油磷脂B. 具有一个极性头和一个非极性的尾C. 脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16、18或20个碳原子组成D. 饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸皆有
B
官方解析
官方解析:磷脂具有一个极性头部和两个非极性尾部(脂肪酸链),并非一个尾;心磷脂更是有四个非极性尾部,故 B 错误。
12选择题
有关膜的不对称性,下列说法错误的是:()
A. 无论是膜内在蛋白还是膜外在蛋白,在质膜上都呈不对称分布B. 膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性C. 膜蛋白和糖类在细胞内外层是不对称分布的,但膜脂是对称分布的D. 膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的各种生理功能的保证
C
官方解析
官方解析:膜脂分子同样呈不对称分布,膜脂的不对称性是指同一种膜脂分子在脂双层中呈不均匀分布(如鞘磷脂、卵磷脂多在外小叶,PE、PI、PS 多在内小叶),故 C 错误。
13选择题
脂质体是根据磷脂分子在水相中可自发形成稳定脂双层膜的现象而制备的人工膜。作为药物载体,脂质体包裹脂溶性药物的包装部位是()
A. 脂质体表面B. 脂质体腔内C. 脂质体的脂双层膜中D. 以上都错
C
官方解析
官方解析:脂质体可作生物膜研究模型与药物载体,水溶性药物包裹于腔内,脂溶性药物插入脂双层膜中;表面若含抗体则可进行靶向给药。
14选择题
用去垢剂 Triton X-100 处理血影,带 3 蛋白及血型糖蛋白消失,但血影维持原来形状,下列推导错误的是:()
A. 带 3 蛋白及血型糖蛋白是膜内在蛋白B. 带 3 蛋白及血型糖蛋白对维持细胞形态并不起决定性作用C. 用去垢剂 Triton X-100 处理后,血影脂质结构完整,因而血影维持原来形状D. 带 3 蛋白及血型糖蛋白存在跨膜结构域
C
官方解析
官方解析:血影经非离子去垢剂 Triton X-100 处理后,所有脂质、血型糖蛋白及大部分带 3 蛋白均被溶去,脂质结构并不完整;血影仍能维持形状是靠残留的纤维状膜骨架蛋白,故 C 的推导错误。

四、问答题问答题

1问答题
根据膜蛋白分离的难易程度及其与脂分子的结合方式,膜蛋白可分为哪三种基本类型?
(1)外在膜蛋白(周边膜蛋白):为水溶性蛋白,其不直接接触脂双层疏水核心,而是靠离子键或其他较弱的键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合,结合较疏松;用温和的方法(如改变溶液的离子强度、甚至提高温度)就可以从膜上分离下来,但膜结构并不被破坏。例如磷脂酶,它以较高的亲和力结合到膜界面的磷脂头部极性基团上,以降解衰老或损伤的生物膜,它也是多种蛇毒的活性成分。 (2)内在膜蛋白(整合膜蛋白):多为跨膜蛋白,与膜结合比较紧密,只有用去垢剂使膜崩解后才可分离出;占整个膜蛋白的 70%~80%。 (3)脂锚定膜蛋白:通过共价连接的脂分子插入脂双层而锚定在膜上,其水溶性的蛋白质部分位于脂双层外。
官方解析
依据官方解析原文分点整理。答题采分点为"三种类型的名称 + 结合方式 + 分离难易 + 举例/比例"三段式,注意内在膜蛋白占膜蛋白 70%~80% 这一数据常被考到。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §Membrane Proteins Can Be Associated with the Lipid Bilayer in Various Ways · 教材 p. 616

Many of the proteins of this type can be released from the membrane by relatively gentle extraction procedures, such as exposure to solutions of very high or low ionic strength or of extreme pH, which interfere with protein–protein interactions but leave the lipid bilayer intact; these proteins are often referred to as peripheral membrane proteins, and their association with membranes is often regulated by the cell as we discuss next. Transmembrane proteins and many proteins held in the bilayer by lipid groups or hydrophobic polypeptide regions that insert into the hydrophobic core of the lipid bilayer cannot be released in these ways.

这一类蛋白中,许多可以用相对温和的抽提方法从膜上释放下来,例如用离子强度极高或极低的溶液、或极端 pH 的溶液处理;这些条件干扰蛋白质—蛋白质相互作用,却不破坏脂双层。它们常被称为周边膜蛋白,其与膜的结合往往受细胞调控,下文即将讨论。跨膜蛋白,以及许多靠脂基团或靠插入脂双层疏水内核的疏水肽段而固定在双层中的蛋白,都无法用这些方法释放。

教材的三分法是 transmembrane(跨膜/整合膜蛋白)、lipid-anchored(脂锚定膜蛋白)、peripheral(周边/外在膜蛋白),分类判据与中文答案一致——能否用高/低离子强度或极端 pH 温和抽提下来而不破坏脂双层,英文答题用 peripheral membrane proteins、gentle extraction procedures、noncovalent interactions、detergent("70%~80%"这一比例为国内教材数据,MBoC 未给)。
2问答题
生物膜的基本特征是什么?简述膜流动性的影响因素以及生物学意义?
一、基本特征:生物膜的基本特征是膜的流动性以及膜的不对称性。膜流动性是指生物膜的脂质双分子层及镶嵌其中的膜蛋白处于持续、动态的运动状态;膜的不对称性是指生物膜脂双层的内外小叶中,膜脂、膜蛋白及糖缀合物呈不均匀分布的特征。 二、膜流动性的影响因素: (1)膜脂的流动性(主要指脂分子的侧向运动): ①温度:各种膜脂具有不同的相变温度,相变温度越低流动性越强,相变温度越高流动性越弱;一般温度越高,膜流动性越高(注意相变温度与温度不是一个概念)。 ②脂肪酸链的长度:脂肪酸链越短,流动性就越大。 ③脂肪酸链的不饱和度:不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。 ④脂质成分占比:鞘脂或卵磷脂组成的脂双层膜流动性较小;磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸等组成的脂膜流动性较大。 ⑤胆固醇的双重调节作用:胆固醇既与磷脂疏水尾部结合增强有序性、限制其运动,也能隔开磷脂分子使其更易流动;最终效应取决于胆固醇在脂膜中的相对含量及双重调节作用的综合效果。 (2)膜蛋白的流动性(膜蛋白运动是自发的热运动): ①膜蛋白运动是自发的热运动,温度会影响膜蛋白流动性; ②膜蛋白与细胞骨架结合会限制其运动; ③膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。 三、生物学意义:膜蛋白的流动性与膜脂的流动性是生长细胞完成生长、增殖等多种生理功能的必需条件(物质运输、信号转导、细胞融合、胞吞胞吐、细胞分裂等均依赖膜的流动性)。
官方解析
依据官方解析原文整理(解析该页为双栏排版,正文被拆散,已按逻辑复原)。要点结构为"两大特征 → 膜脂流动性 5 因素 → 膜蛋白流动性 3 因素 → 生物学意义"。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Fluidity of a Lipid Bilayer Depends on Its Composition · 教材 p. 609

The fluidity of a lipid bilayer depends on both its composition and its temperature, as is readily demonstrated in studies of synthetic lipid bilayers. A synthetic bilayer made from a single type of phospholipid changes from a liquid state to a two-dimensional rigid crystalline (or gel) state at a characteristic temperature. This change of state is called a phase transition, and the temperature at which it occurs is lower (that is, the membrane becomes more difficult to freeze) if the hydrocarbon chains are short or have double bonds.

脂双层的流动性既取决于组成,也取决于温度,这一点在合成脂双层的研究中很容易证明。由单一种类磷脂制成的合成双层,会在某一特征温度下由液态转变为二维刚性晶态(凝胶态)。这种状态改变称为相变;如果烃链较短或含有双键,相变发生的温度就更低(也就是说,膜更难被冻住)。

教材把中文答案里的温度、脂肪酸链长度、不饱和度三条因素统一到"相变温度(phase transition)"这一个框架下,英文答题用 membrane fluidity、phase transition、liquid state、rigid crystalline (gel) state、chain length、double bonds;生物学意义教材写作 fluidity allows membrane proteins to interact rapidly and transiently,可直接引用。
3问答题
举例说明膜的不对称性,并简述膜不对称性的影响因素以及生物学意义?
总定义:膜的不对称性是生物膜脂双层的内外小叶中,膜脂、膜蛋白及糖缀合物呈不均匀分布的特征。 (1)膜脂的不对称性 定义:指同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布。 举例:①磷脂:多数磷脂在脂双层内外两侧均有分布,但含量不均,例如人红细胞质膜上,鞘磷脂和卵磷脂多分布在质膜外小叶,磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸多分布在质膜内小叶,这种分布会影响质膜曲度;②糖脂:仅存在于质膜的细胞外小叶中以及内膜的 ES 面。 影响因素:①与合成部位相关:甘油磷脂和鞘脂分别在内质网的 PS 面和高尔基体的 ES 面合成,可能导致脂双层中的不对称分布,但该推测无法完全解释(如卵磷脂在质膜外小叶含量更高);②可能与膜蛋白的不对称分布有关,此观点也为科学家的推测,实验证据有限。 生物学意义:①维持特定生理功能的结构基础,如糖脂的不对称分布是其功能实现所必需;②参与细胞信号转导,例如所有磷酸化的磷脂酰肌醇头部基团都面向细胞质一侧,这是 G 蛋白偶联信号转导的必要条件;③调控生理过程,例如血小板凝血:静息时磷脂酰丝氨酸主要位于质膜内小叶,受刺激后迅速翻转到外小叶,从而活化凝血酶类;④作为细胞状态指标,例如细胞濒临死亡(凋亡)时难以维持脂不对称状态,质膜外小叶中磷脂酰丝氨酸含量明显增加,该现象可作为细胞凋亡的检测指标之一。 (2)膜蛋白的不对称性 定义:指所有膜蛋白(周边/整合膜蛋白)在质膜上均呈不对称分布,且每种膜蛋白分子具有明确的方向性。 举例:①功能取向固定:细胞表面受体、膜载体蛋白等按特定取向完成信号传递、物质转运;②酶促反应定位:与质膜相关的酶促反应仅发生在膜的某一侧面;③糖基化分布专一:膜糖蛋白/糖脂的糖残基均分布在质膜 ES 面,参与与胞外基质、生长因子、凝集素、抗体等的相互作用(例:人的 ABO 血型抗原)。 影响因素:膜蛋白的不对称性在合成时即确定,后续转运、修饰过程中拓扑学结构始终不变,故影响膜蛋白不对称性的因素可忽略不计。 生物学意义:①生物膜的特征和生物学功能主要由膜蛋白决定;②膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂、时空有序的各类生理功能的重要保证。
官方解析
依据官方解析原文整理(该页双栏排版导致第 3、4 题正文互相穿插,已按内容归位)。答题按"膜脂不对称性"与"膜蛋白不对称性"两大块,每块都写定义、举例、影响因素、意义。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Asymmetry of the Lipid Bilayer Is Functionally Important · 教材 p. 612

The lipid compositions of the two monolayers of the lipid bilayer in many membranes are strikingly different. In the human red blood cell (erythrocyte) membrane, for example, almost all of the phospholipid molecules that have choline—(CH3)3N+CH2CH2OH—in their head group (phosphatidylcholine and sphingomyelin) are in the outer monolayer, whereas almost all that contain a terminal primary amino group (phosphatidylethanolamine and phosphatidylserine) are in the inner monolayer (Figure 10–15). Because the negatively charged phosphatidylserine is located in the inner monolayer, there is a significant difference in charge between the two halves of the bilayer. We discuss in Chapter 12 how membrane-bound phospholipid translocators generate and maintain lipid asymmetry.

许多膜中,脂双层两个单层的脂质组成差异显著。以人红细胞膜为例,几乎所有头部基团含胆碱—(CH3)3N+CH2CH2OH—的磷脂分子(磷脂酰胆碱和鞘磷脂)都位于外单层,而几乎所有含末端伯氨基的磷脂(磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸)都位于内单层(图 10–15)。由于带负电的磷脂酰丝氨酸位于内单层,脂双层两半之间存在明显的电荷差。第 12 章将讨论膜结合的磷脂转位酶如何建立并维持脂质的不对称性。

教材举的例子与中文答案完全一致(红细胞外小叶富含卵磷脂+鞘磷脂、内小叶富含磷脂酰乙醇胺+磷脂酰丝氨酸),但校正了"影响因素"一栏:教材明确不对称性由膜上的 phospholipid translocators(flippase/scramblase)主动建立和维持,而不只是"与合成部位相关的推测",并补充了内小叶富集 PS 造成两侧电荷差这一采分点。
4问答题
简述细胞膜骨架的成分
定义:膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的、由纤维蛋白组成的网架结构。哺乳动物红细胞的膜骨架研究最为深入,红细胞膜骨架蛋白主要包括血影蛋白(或称红膜肽)、锚蛋白、带 4.1 蛋白、带 4.2 蛋白和肌动蛋白。 (1)血影蛋白:是构成膜骨架网络的主要成分;由 α 链和 β 链组成二聚体,两个二聚体头头相连形成四聚体。 (2)带 4.1 蛋白和内收蛋白:能显著加强肌动蛋白与血影蛋白的结合,从而形成网络状骨架结构;带 4.1 蛋白也可通过与血型糖蛋白 C 端或带 3 蛋白结合,协助连接膜骨架与质膜。 (3)锚蛋白:是关键连接蛋白,一个结构域与血影蛋白 β 链结合,另一个结构域与带 3 蛋白的胞质面位点结合,从而将膜骨架网络锚定在质膜上。 (4)肌动蛋白:肌动蛋白纤维与血影蛋白四聚体游离端相连,每条肌动蛋白纤维含约 5 个与血影蛋白结合的位点,最终形成网络状膜骨架结构。
官方解析
依据官方解析原文整理。注意与判断题第 13 题呼应:膜骨架与质膜的连接主要靠锚蛋白(连接血影蛋白 β 链与带 3 蛋白),带 3 蛋白本身是整合膜蛋白而不是膜骨架蛋白。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Cortical Cytoskeleton Gives Membranes Mechanical Strength and Restricts Membrane Protein Diffusion · 教材 p. 630

The characteristic biconcave shape of a red blood cell (Figure 10–37), for example, results from interactions of its plasma membrane proteins with an underlying cytoskeleton, which consists mainly of a meshwork of the filamentous protein spectrin. Spectrin is a long, thin, flexible rod about 100 nm in length. As the principal component of the red blood cell cytoskeleton, it maintains the structural integrity and shape of the plasma membrane, which is the cell’s only membrane, as the cell has no nucleus or other organelles. The spectrin cytoskeleton is attached to the membrane through various membrane proteins.

例如,红细胞特有的双凹形(图 10–37),源自其质膜蛋白与下方细胞骨架的相互作用,而这一骨架主要由丝状蛋白血影蛋白构成的网络组成。血影蛋白是一根细长而柔韧的杆,长约 100 nm。作为红细胞骨架的主要成分,它维持质膜的结构完整性与形状——质膜是红细胞唯一的膜,因为该细胞既无细胞核也无其他细胞器。血影蛋白骨架再通过多种膜蛋白附着到膜上。

血影蛋白=spectrin(长约 100 nm 的柔性杆、膜骨架主要成分),教材图 10–38 进一步给出其余成分的连接关系:锚蛋白 ankyrin 连接血影蛋白 β 链与带 3 蛋白 band 3,带 4.1 蛋白 band 4.1 与内收蛋白 adducin、肌动蛋白 actin 组成连接复合体并结合血型糖蛋白 glycophorin;英文答题用 spectrin-based cortical cytoskeleton、meshwork、junctional complex。
5问答题
在动物冬眠的时候,为什么细胞膜上脂肪酸链不饱和度增加?
增加不饱和脂肪酸含量是为了维持膜脂一定的流动性,进而维持冬眠中的动物多种生理功能。增加不饱和脂肪酸含量能够增加膜脂流动性,是因为不饱和脂肪酸的顺式双键使烃链产生约 30° 弯曲、脂分子排列变疏松,从而降低膜脂的相变温度;相变温度的降低能够有效防止低温下膜脂由液晶态转为晶态(凝胶态),也就是能够维持膜脂的流动性。
官方解析
依据官方解析原文整理,并补入教材中"顺式双键使烃链弯曲约 30°"这一结构性原因。答题链条为:不饱和度↑ → 相变温度↓ → 低温下仍为液晶态 → 流动性维持 → 生理功能维持。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Fluidity of a Lipid Bilayer Depends on Its Composition · 教材 p. 609

Fluidity is also favored by cis-double bonds because they produce kinks in the chains that make them more difficult to pack together (Figure 10–11). The makeup of membranes as a complex mix of many different lipid species further adjusts most membranes so that they remain liquids just above the phase-transition point. Bacteria, yeasts, and other organisms whose temperature fluctuates with that of their environment adjust the fatty acid composition of their membrane lipids to maintain a relatively constant fluidity. As the temperature falls, for instance, the cells of those organisms synthesize fatty acids with more cis-double bonds, thereby avoiding the decrease in bilayer fluidity that would otherwise result from the temperature drop.

顺式双键同样有利于流动性,因为它们使烃链产生扭结,链与链之间更难紧密堆积(图 10–11)。膜由多种脂质混合构成,这一点进一步把大多数膜调节到刚好高于相变点、保持液态。细菌、酵母以及其他体温随环境波动的生物,会调整膜脂的脂肪酸组成,以维持相对恒定的流动性。例如温度下降时,这些生物的细胞会合成含更多顺式双键的脂肪酸,从而避免降温本会造成的双层流动性下降。

教材给出的正是中文答案那条推理链——顺式双键产生 kinks(扭结)→ 堆积变松 → 相变点降低 → 低温下仍保持液态,只是举例用的是细菌、酵母等变温生物(冬眠动物同理),英文答题用 cis-double bonds、kinks、phase-transition point、adjust the fatty acid composition to maintain a relatively constant fluidity。
6问答题
细胞膜的流动性如何用实验证明?请举两种方法证明细胞膜的流动性,并说明原理。
(1)荧光抗体免疫标记实验(人-鼠细胞融合实验) 原理与过程:用抗人细胞质膜蛋白的红色荧光抗体和抗鼠细胞质膜蛋白的绿色荧光抗体,分别标记人和鼠的细胞表面膜蛋白;经灭活的仙台病毒介导两种细胞融合,初期融合细胞表面荧光呈分区分布,约 10 min 后两种荧光开始扩散,40 min 后两种荧光已均匀分布、分辨不出红绿区域。因膜蛋白随膜流动而移动,故证明细胞膜具有流动性。 (2)荧光漂白恢复技术(FPR/FRAP) 原理与过程:用亲水性或亲脂性荧光分子(如荧光素、GFP)与蛋白质或脂质偶联标记,再用激光束照射细胞表面某一区域,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆淬灭,形成光漂白区;由于细胞膜具有流动性,周围未淬灭的荧光分子会向漂白区扩散,漂白区亮度逐渐增加并最终恢复到与周围一致的水平。根据荧光恢复的速度可以推算出膜蛋白或膜脂的扩散速率,直接证实细胞膜的流动性。
官方解析
依据官方解析原文整理。两法务必写清"标记—处理—观察现象—结论"四步;FPR 的额外价值是能定量给出扩散系数。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

Two differently labeled antibodies were used to distinguish selected mouse and human plasma membrane proteins. Although at first the mouse and human proteins were confined to their own halves of the newly formed heterokaryon, the two sets of proteins diffused and mixed over the entire cell surface in about half an hour (Figure 10–32).

研究者用两种带不同标记的抗体,区分选定的小鼠质膜蛋白和人质膜蛋白。起初小鼠蛋白与人蛋白各自局限在新形成的异核体的一半上,但约半小时后,两组蛋白就扩散并混匀到整个细胞表面(图 10–32)。

教材把人-鼠细胞融合实验称为 heterokaryon(异核体)实验,并指出这是"膜蛋白可在膜平面内移动"的首个直接证据,混匀时间写作 about half an hour(与中文答案的 40 min 同量级),英文答题用 cell fusion、heterokaryon、fluorescently labeled antibodies、lateral diffusion、intermix。
7问答题
什么是去垢剂,如何选择去垢剂
(1)什么是去垢剂 去垢剂是一端亲水、一端疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。其作用机制是插入膜脂,与膜脂或膜蛋白的跨膜疏水部位结合形成可溶性微粒(微团),其形成微团的临界浓度称为 CMC(微团临界浓度)。 (2)去垢剂的选择 ①离子型去垢剂(如 SDS):带电荷,作用剧烈,可破坏蛋白质的非共价键、导致蛋白变性,适用于蛋白质成分分析(如 SDS 凝胶电泳)。 ②非离子型去垢剂(如 Triton X-100):不带电荷,作用温和,不破坏蛋白活性,适用于膜蛋白的分离、纯化及细胞骨架蛋白研究。 因此,若目的是分析膜蛋白的种类与分子量则选离子型去垢剂;若要获得有生物活性的膜蛋白(分离纯化、活性测定、重组入脂质体)则必须选非离子型去垢剂。
官方解析
依据官方解析原文整理,末句选择原则为对应判断题第 3 题与 C 组 SDS 判断题的采分点。CMC(临界微团浓度)是常考名词。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §Membrane Proteins Can Be Solubilized and Purified in Detergents · 教材 p. 622

The most useful of these for the membrane biochemist are detergents, which are small amphiphilic molecules of variable structure (Movie 10.4). Detergents are much more soluble in water than in lipids. Their polar (hydrophilic) ends can be either charged (ionic), as in sodium dodecyl sulfate (SDS), or uncharged (nonionic), as in b-octylglucoside and Triton X-100 (Figure 10–26A). At low concentration, detergents are monomeric in solution, but when their concentration is increased above a threshold, called the critical micelle concentration (CMC), they aggregate to form micelles (Figure 10–26B, C, and D).

对研究膜的生化学家来说,这类试剂中最有用的是去垢剂——一类结构多样的两亲性小分子(动画 10.4)。去垢剂在水中的溶解度远高于在脂质中的溶解度。它们的极性(亲水)端可以带电荷,即离子型,如十二烷基硫酸钠(SDS);也可以不带电荷,即非离子型,如 β-辛基葡糖苷和 Triton X-100(图 10–26A)。浓度低时,去垢剂在溶液中以单体形式存在;一旦浓度升高越过某一阈值——称为临界微团浓度(CMC)——它们就聚集形成微团(图 10–26B、C、D)。

教材的分类与中文答案一致:离子型(SDS,作用剧烈、使蛋白变性,只适合成分分析)与非离子型(Triton X-100、β-辛基葡糖苷,温和、保留活性,适合分离纯化与重组入脂质体),CMC 的英文全称写作 critical micelle concentration(中文答案的"微团临界浓度"应作"临界微团浓度"),英文答题用 amphiphilic、micelle、solubilize membrane proteins。

五、实验题实验题

1实验题
设计至少两个实验证明细胞膜的流动性。
实验一:荧光抗体免疫标记实验(人-鼠细胞融合实验) 思路:给两种不同来源细胞的膜蛋白打上可区分的荧光标记,使两细胞融合成一个细胞,观察两种荧光标记是否在同一张膜上互相混匀。 步骤:①用抗鼠细胞质膜蛋白的荧光抗体(显绿色荧光)和抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体(显红色荧光),分别标记小鼠细胞和人细胞的细胞表面;②用灭活的仙台病毒介导两种细胞融合;③在荧光显微镜下(加不同滤光片分别观察红、绿通道)连续观察融合细胞表面荧光的分布随时间的变化。 对照:①刚融合(0 min)的细胞作为自身时间对照,此时红、绿荧光各占融合细胞的一半、界限分明;②低温(如 4 ℃)处理组或代谢抑制剂/ATP 耗竭组作为条件对照——低温组荧光混合明显减慢,说明现象依赖膜的流动性而非人为扩散;ATP 耗竭组荧光仍能混匀,说明该运动是自发热运动、不需能量;③只标记单一种细胞、不加病毒的未融合细胞作阴性对照,排除抗体非特异扩散。 预期结果:融合后 10 min 不同颜色的荧光在融合细胞表面开始扩散,40 min 后已分辨不出融合细胞表面的绿色荧光或红色荧光区域,加上不同滤光片时显示红色荧光或绿色荧光均匀分布在融合细胞表面。低温对照组混合速度显著减慢。 结论:膜蛋白能够在脂双层平面内自由侧向移动,证明细胞膜具有流动性。 实验二:荧光漂白恢复技术(FPR/FRAP) 思路:把细胞表面某一小区域的荧光"擦掉",再看周围未漂白的荧光分子会不会自行流回来补上,并由恢复速度定量计算扩散速率。 步骤:①用亲水性或亲脂性的荧光分子(如荧光素、GFP)与蛋白质、脂质偶联,标记细胞膜成分;②用强激光束照射细胞表面某一微区,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆淬灭,形成光漂白区;③用弱激光连续监测漂白区荧光强度随时间的恢复曲线,计算扩散系数与可动分数。 对照:①同一细胞上远离漂白区的膜区域作为背景/光淬灭对照,校正连续观察造成的自然衰减;②低温组与固定(如戊二醛固定)组作阴性对照,其荧光不恢复;③已知不能自由移动的成分(如与膜骨架牢固结合的膜蛋白)作为对比,其可动分数明显偏低。 预期结果:由于膜脂和膜蛋白分子的运动,光漂白区的亮度会逐渐增加,最后恢复到接近原有水平;固定组或低温组荧光基本不恢复。 结论:根据荧光恢复的速度可以推算出膜蛋白或膜脂的扩散速率,直接证明细胞膜具有流动性。 实验三(补充):成斑现象与成帽现象 思路与预期:在某些细胞中,当荧光标记时间继续延长,已均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新排布,聚集在细胞表面的某些部位即"成斑现象",或聚集在细胞的一端即"成帽现象"。原理是二价抗体分子可使相邻的膜蛋白分子相互交联,随着细胞运动聚集在细胞的一端;这一重排过程本身即说明膜蛋白可在膜平面内移动,从侧面证明膜的流动性。
官方解析
三个实验(荧光抗体免疫标记、荧光漂白恢复、成斑与成帽现象)均取自官方解析"五、实验题"参考答案原文;对照组设置与实验结论表述依教材(低温/固定/ATP 耗竭对照)补齐,以满足实验设计题"思路—步骤—对照—预期结果—结论"的完整采分要求。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

The lateral diffusion rates of membrane proteins and lipids can be measured by using the technique of fluorescence recovery after photobleaching (FRAP). The method usually involves marking the membrane protein of interest with a specific fluorescent group. This can be done either with a fluorescent ligand such as a fluorophore-labeled antibody that binds to the protein or with recombinant DNA technology to express the protein fused to a fluorescent protein such as green fluorescent protein (GFP; discussed in Chapter 9). The fluorescent group is then bleached in a small area of membrane by a laser beam, and the time taken for adjacent membrane proteins carrying unbleached ligand or GFP to diffuse into the bleached area is measured (Figure 10–33).

膜蛋白和膜脂的侧向扩散速率,可用光漂白后荧光恢复技术(FRAP)测定。该方法通常先给待测膜蛋白标上特定的荧光基团。标记既可以用荧光配体完成,例如结合该蛋白的荧光基团标记抗体;也可以用重组 DNA 技术,让该蛋白与绿色荧光蛋白(GFP,见第 9 章)之类的荧光蛋白融合表达。随后用激光束漂白膜上一小块区域内的荧光基团,再测量周围携带未漂白配体或 GFP 的膜蛋白扩散进入漂白区所需的时间(图 10–33)。

这段可直接充当实验题的"步骤"采分点:荧光标记(荧光抗体或 GFP 融合表达)→ 激光漂白微区 → 测荧光恢复时间 → 由恢复速率算扩散系数;教材还指出 FRAP 只能反映大群分子的平均行为、无法分辨"真正不动"与"被限制在小区域内",需用单粒子示踪(single-particle tracking)弥补,这一条可作为实验设计的对照/改进写进答案。

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【细胞真题】来源A《细胞真题》(华中农业大学2007—2026年历年真题回忆版,PaddleOCR 共36页,只有题目、没有参考答案)已逐页通读,未抽样。共命中专题3考题26道,按题型拆为3个文件:1a=名词解释9题、1b=填空题2题+选择题5题、1c=简答/问答/论述6题+实验设计4题。因该资料的答案部分位于原PDF第37页之后、本次OCR未覆盖,故全部答案依《2027求臻细胞学 高分笔记》专题3(page_0031~0042)与 MBoC 7e 第10章整理,answer_source 统一标注为「据高分笔记整理」或「据教材整理」。按章界排除的边缘题(逐条列名):①2009年二、8与2017年二、2「膜蛋白高度糖基化的是」——《真题狂背》给出的答案为D溶酶体(溶酶体膜蛋白高度糖基化以防自身降解),属专题5内膜系统,不收;②2022年二、6「下列细胞器中,膜蛋白糖基化程度最高的是」——同属专题5;③2016年一、6「膜受体(membrane receptor)」与2007年二、4「细胞表面受体分布于……」——属信号转导专题,不收;④2023年一、6「Cell recognition」——属细胞的社会联系专题,不收;⑤2015年一、3「水孔蛋白」、2021年三、1「水孔蛋白发现简史」、2022年二、3「病毒进入宿主细胞的主要方式」、2026年二、7「血红细胞盐浓度0.7%放入0.5%盐溶液」、2010年四、1「高渗、低渗和等渗介质」、2016年二、4「离子通道可以分为三种形式」、2026年二、5「葡萄糖如何进入肌肉」——均属专题4物质的跨膜运输,不收;⑥2015年一、8与2022年一、6「细胞皮层(cell cortex)」——属专题8细胞骨架(虽涉及限制膜蛋白流动性),不收;⑦2022年一、5「原生质体」——属专题1,不收。存疑说明:2009年二、7与2017年二、13「下列哪种细胞器为非膜相结构」按考点⑦(细胞质膜/生物膜/膜相结构基本概念,与2009年名词解释「膜相结构」配套)收入本章,但《真题狂背》分别将其归入第五章与「其他未分类」,属边界题;2020年三、1(荧光漂白恢复技术原理+Pip4实验设计)主体为实验设计,因其考查原理即膜流动性检测而收入。 | 【细胞真题】本文件为来源A《细胞真题》专题3的第2个文件,收录填空题2题+选择题5题(完整覆盖说明见 exam_cell_ch3_1a.json)。其中2009年二、7与2017年二、13「下列哪种细胞器为非膜相结构」为边界题,按考点⑦(生物膜/膜相结构基本概念)收入,已在 relevance 中注明归属理由。 | 【细胞真题】本文件为来源A《细胞真题》专题3的第3个文件,收录简答题/问答题/论述题6题+实验设计题4题(完整覆盖说明见 exam_cell_ch3_1a.json)。其中2011年二、2「植物细胞壁与动物细胞外被比较」与2020年三、1「FRAP+Pip4实验设计」为边界题,归属理由已写入 relevance。 | 【细胞真题狂背】来源B《细胞真题狂背》(华中农大27版按章节,PaddleOCR 共104页,自带参考答案)已逐页通读,未抽样。全书共命中专题3考题23道,按题型拆为2个文件:2a=名词解释7题+选择题4题(11题)、2b=填空题2题+简答/问答/论述6题+实验设计题4题(12题)。所有 answer 均逐字抄自资料原文的【参考答案】,answer_source 统一为「真题资料原答案」。归章核对结果:《狂背》第三章-细胞质膜(第13~16页)内实收14道(名词解释5、小题4、大题5),另有9道专题3考题被错分到其他章节,占23道的约39%,分别是——①第二章-细胞生物学研究方法(第5页)名词解释「荧光漂白恢复技术FPR」【2015】;②第二章(第7页)大题「细胞膜的流动性如何用实验证明」【2009】;③第二章(第10页)大题「利用FPR技术检测细胞膜流动性」【2018】;④第二章(第11页)大题「荧光漂白恢复技术原理+Pip4」【2020】;⑤第五章-细胞质基质与内膜系统(第24页)小题「下列哪种细胞器为非膜相结构」【2009】;⑥第十六章-细胞的社会联系(第87页)名词解释「细胞外被(cell coat)」【2007】【2014:糖萼】;⑦第十六章(第90页)大题「试比较植物细胞壁和动物细胞外被」【2011】;⑧其他未分类(第92页)小题「下列哪种细胞器为非膜相结构」【2017】;⑨其他未分类(第97页)大题「利用脂质体研究膜蛋白(ATP酶)功能」【2013】。按章界排除的边缘题(逐条列名):①第五章第25页小题「膜蛋白高度糖基化的是」【2009】【2017】【2022】——原资料给出答案D溶酶体,考的是溶酶体膜蛋白高度糖基化以防自身降解,属专题5;②第五章第25页「细胞质中合成脂类的重要场所」【2009】【2017】(答案B光面内质网)——属专题5;③第十一章第59页名词解释「膜受体(cell-surface receptor)」【2016】及第59页小题「细胞表面受体分布于……」【2007】——属信号转导专题;④第十六章第92页名词解释「Cell recognition」【2023】、第87页「凝集素」【2010】、「细胞黏着因子」【2013】——属细胞社会联系专题;⑤第四章全部(通道蛋白、水孔蛋白、Ca²⁺泵、胞吐作用、吞噬作用、Cotransport、Na⁺-K⁺泵、受体介导的内吞等)——属专题4;⑥第八章名词解释「细胞皮层(cell cortex)」【2015】【2022】——虽答案提到「限制膜蛋白流动性」,主体属专题8细胞骨架;⑦第一章「原生质体」【2022】、第十五章第96页「检测细胞膜成分变化(磷脂酰丝氨酸外翻)」——分别属专题1与专题15。存疑:「下列哪种细胞器为非膜相结构」(2009、2017两道)按考点⑦(生物膜/膜相结构基本概念,与第三章名词解释「膜相结构」配套)收入本章,属边界题。 | 【细胞真题狂背】本文件为来源B《细胞真题狂背》专题3的第2个文件,收录填空题2题+简答题/问答题/论述题6题+实验设计题4题(完整覆盖说明、错分章节清单与排除清单见 exam_cell_ch3_2a.json)。本文件12题中有6题在原资料中被错分到其他章节:第2题(2011细胞壁与细胞外被比较)在第十六章,第9~11题(2009流动性实验、2018 FPR、2020 FPR+Pip4)在第二章,第12题(2013脂质体研究ATP酶)在「其他未分类」。answer 均逐字抄自原资料【参考答案】。

名词解释10 题

1名词解释2007 · 华中农业大学 · 细胞真题 p3(2007年 一、名词解释 第1题);细胞真题狂背 p87(第十六章-细胞的社会联系 一、名词解释 第1题;原资料归章有误,应属第三章)考点四 膜糖类——糖萼(细胞外被)及其功能
细胞外被
细胞外被又称糖萼(glycocalyx),是指细胞质膜外表面覆盖的一层富含糖类的结构,是细胞质膜的正常结构组分。几乎所有的整合膜蛋白及某些膜脂分子都与糖链共价相连而形成糖蛋白和糖脂,这些突出于细胞表面的糖链分子即构成细胞外被;此外还有分泌到胞外后又吸附于细胞表面的糖蛋白和蛋白聚糖。其功能是保护细胞质膜免受机械与化学损伤、阻止不需要的细胞间相互作用,并作为细胞识别、细胞黏着与免疫应答的分子基础(如ABO血型抗原)。
据教材整理
答题按「定义+组成+功能」三段;糖链一律位于质膜的非胞质面(ES面),这是膜糖不对称性的直接体现。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Are Glycosylated · 教材 p. 621

The plasma membrane of a cell is exposed to the often harsh and constantly changing extracellular environment. How are the membrane and its embedded proteins protected from damage? One answer is that many cells have a layer of oligosaccharide and polysaccharide chains that are attached to the lipids and protein domains facing the outside.

细胞的质膜暴露在常常严酷且不断变化的胞外环境中。质膜及其中嵌入的蛋白如何免受损伤?一个答案是:许多细胞在朝向外侧的膜脂和蛋白质结构域上,连接着一层寡糖链和多糖链。

英文答题用 cell coat 或 glycocalyx(教材正文多称 carbohydrate layer);注意教材说糖链既连在膜脂上也连在膜蛋白的胞外结构域上,且包含蛋白聚糖的多糖链,比中文答案「一层黏多糖物质」更准确。
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Are Glycosylated · 教材 p. 621

The terms cell coat or glycocalyx are sometimes used to describe the carbohydrate-rich zone on the cell surface. This carbohydrate layer can be visualized by various stains, such as ruthenium red (Figure 10–25A), as well as by its affinity for carbohydrate-binding proteins called lectins, which can be labeled with a fluorescent dye or some other visible marker.

细胞外被(cell coat)或糖萼(glycocalyx)这两个术语,有时用来描述细胞表面富含糖类的区域。这层糖类外被可用多种染料显示,例如钌红(图10–25A);也可利用它对凝集素(lectin,一类糖结合蛋白)的亲和力来显示,凝集素可以用荧光染料或其他可见标记物标记。

cell coat 与 glycocalyx 在教材里是同义词,正文更常用 carbohydrate layer;教材还补出中文答案没有的检测手段:钌红染色和凝集素(lectin)标记。
2名词解释2009 · 华中农业大学 · 细胞真题 p5(2009年 一、名词解释 第1题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 一、名词解释 第1题)考点七 细胞质膜的定义、生物膜、单位膜等基本名词
膜相结构
膜相结构指细胞内由生物膜(脂双层)围成或构成的结构,即细胞质膜与细胞内膜的统称。细胞质膜是围绕在细胞最外层、由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜;细胞内膜指真核细胞内部由膜围绕构建的各种细胞器膜,包括内质网膜、高尔基体膜等单层膜和线粒体、叶绿体、核膜等双层膜。膜相结构作为细胞或细胞器的界膜,既维持相对稳定的内环境,又参与物质运输、能量转换与信息传递。与之相对,核糖体、中心体、细胞骨架等不含膜的结构称为非膜相结构。
据高分笔记整理
本题实质考「生物膜=细胞质膜+细胞内膜」这一基本概念;注意高分笔记特别指出教材「细胞内膜系统」的说法不严谨,应用「细胞内膜」才能囊括双层膜细胞器。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §In This Chapter(章首导言) · 教材 p. 603

The plasma membrane encloses the cell, defines its boundaries, and maintains the essential differences between the cytosol and the extracellular environment. Without plasma membranes, cells could not have evolved as individual self-replicating units. Inside eukaryotic cells, the membranes of the nucleus, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, mitochondria, and other membrane-enclosed organelles maintain the characteristic differences between the contents of each organelle and the cytosol.

质膜包被细胞、划定细胞边界,并维持胞质溶胶与胞外环境之间的本质差别。没有质膜,细胞就不可能演化成独立的自我复制单位。在真核细胞内部,细胞核、内质网、高尔基体、线粒体以及其他膜围绕细胞器的膜,维持着各细胞器内含物与胞质溶胶之间的特征性差别。

英文教材没有「膜相结构」这个词,对应表达是 plasma membrane 加 membranes of membrane-enclosed organelles(即内膜系统);答题时写 membrane-enclosed organelles 而不要生造 membrane-phase structure。
MBoC 7e Ch.10 · §In This Chapter(章首导言) · 教材 p. 603

In all cells, the plasma membrane also contains proteins that act as sensors of external signals, allowing the cell to change its behavior in response to environmental cues, including signals from other cells; these protein sensors, or receptors, transfer information—rather than molecules—across the membrane. Despite their differing functions, all biological membranes have a common general structure: each is a very thin film of lipid and protein molecules, held together mainly by noncovalent interactions

在所有细胞中,质膜还含有一类充当外界信号感受器的蛋白,使细胞能够针对环境线索(包括来自其他细胞的信号)改变自身行为;这些蛋白感受器即受体,它们跨膜传递的是信息而不是分子。尽管功能各异,所有生物膜都有共同的一般结构:每一种膜都是一层极薄的脂分子与蛋白质分子薄膜,主要靠非共价相互作用维系在一起。

答「膜相结构」的通用句就是这句 all biological membranes have a common general structure: a thin film of lipid and protein molecules held together mainly by noncovalent interactions;注意英文强调「非共价」,中文答案常漏。
3名词解释2013 · 华中农业大学 · 细胞真题 p12(2013年 一、名词解释 第1题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 一、名词解释 第2题)考点五 膜的流动性——温度与相变温度对膜脂流动性的影响
细胞膜相变
细胞膜相变是指在不同温度下膜脂状态发生改变的过程。在生理条件下膜脂多呈液晶态;当温度下降至某一点时,膜脂变为晶态;而在一定温度下,晶态又可熔解再变成液晶态。这种引起膜脂状态改变的临界温度称为相变温度。相变温度越低,膜脂流动性越强;相变温度越高,流动性越弱。细菌和冬眠动物细胞常通过提高不饱和脂肪酸含量来降低相变温度,以在低温下维持膜的流动性。
据高分笔记整理
务必区分「相变温度」与「温度」:相变温度是膜脂自身的物性参数,温度是环境条件,二者对流动性的影响方向相反。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Fluidity of a Lipid Bilayer Depends on Its Composition · 教材 p. 609

A synthetic bilayer made from a single type of phospholipid changes from a liquid state to a two-dimensional rigid crystalline (or gel) state at a characteristic temperature. This change of state is called a phase transition, and the temperature at which it occurs is lower (that is, the membrane becomes more difficult to freeze) if the hydrocarbon chains are short or have double bonds.

由单一种类磷脂制成的人工脂双层,在某一特征温度下由液态转变为二维的刚性晶态(或凝胶态)。这种状态改变称为相变;若烃链较短或含有双键,相变发生的温度就更低(也就是膜更难冻结)。

英文答题用 phase transition,相变温度写 phase-transition temperature;教材把两种状态写作 liquid state 与 rigid crystalline (gel) state,并明确「链短或含双键→相变温度低」,正好补上中文答案缺的机制。
MBoC 7e Ch.10 · §The Fluidity of a Lipid Bilayer Depends on Its Composition · 教材 p. 609

The makeup of membranes as a complex mix of many different lipid species further adjusts most membranes so that they remain liquids just above the phase-transition point. Bacteria, yeasts, and other organisms whose temperature fluctuates with that of their environment adjust the fatty acid composition of their membrane lipids to maintain a relatively constant fluidity. As the temperature falls, for instance, the cells of those organisms synthesize fatty acids with more cis-double bonds, thereby avoiding the decrease in bilayer fluidity that would otherwise result from the temperature drop.

膜由多种脂类混合组成,这种组成进一步把大多数膜调节到略高于相变点的液态。细菌、酵母以及其他体温随环境波动的生物,会调整膜脂中脂肪酸的组成,以维持相对恒定的流动性。例如温度下降时,这些生物的细胞就合成含更多顺式双键的脂肪酸,从而避免降温本应带来的膜流动性下降。

中文答案说的「提高不饱和脂肪酸含量以降低相变温度」,教材的英文说法是 synthesize fatty acids with more cis-double bonds to maintain a relatively constant fluidity;教材举的例子是细菌和酵母,没有提冬眠动物。
4名词解释2014 · 华中农业大学 · 细胞真题 p13(2014年 一、名词解释 第1题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 一、名词解释 第3题)考点一 结构模型——脂筏模型;兼考点二膜脂组成
脂筏
脂筏是生物膜上富含鞘磷脂和胆固醇的膜脂微区,是一种异质性的、高度动态的、分子排列较紧密、流动性较低的膜脂微区结构,直径一般为10~200 nm。其结构基础是鞘磷脂较长且直的非极性尾部之间的相互作用,以及与胆固醇近乎平面的疏水基团之间形成的疏水键;可用非离子型去垢剂从细胞质膜上分离,蛋白质组学分析显示其含多达250种蛋白质。脂筏如同漂浮在脂双层上的「筏」,载着执行特定功能的膜蛋白,参与细胞信号转导、物质运输(胞饮作用与蛋白质分选),其异常还与病毒感染、阿尔茨海默病及部分肿瘤的发生相关。
据高分笔记整理
脂筏与脂筏模型是同一内容的两种考法:考「脂筏」侧重结构、成分与特点,考「脂筏模型」侧重其作为生物膜结构模型、是对流动镶嵌模型的补充。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Despite Their Fluidity, Lipid Bilayers Can Form Domains of Different Compositions · 教材 p. 611

Although many lipids and membrane proteins are not distributed uniformly, large-scale lipid phase segregations are seen rarely in living cell membranes. Instead, specific membrane proteins and lipids are seen to concentrate in a more temporary, dynamic fashion facilitated by protein–protein interactions that allow the transient formation of specialized membrane regions

虽然许多脂类和膜蛋白的分布并不均匀,但活细胞膜上很少见到大尺度的脂相分离。相反,特定的膜蛋白和膜脂是以更短暂、更动态的方式聚集起来的:蛋白质—蛋白质相互作用促成这种聚集,使特化的膜区域得以瞬时形成。

英文答题用 lipid raft;MBoC 7e 对中文答案有校正——活细胞膜上并没有大范围的脂相分离,脂筏更多是蛋白质—蛋白质相互作用驱动的瞬时纳米微区,所以答「高度动态、异质性」是对的,答「稳定的大片脂相」则不妥。
MBoC 7e Ch.10 · §Despite Their Fluidity, Lipid Bilayers Can Form Domains of Different Compositions · 教材 p. 611

The tendency of mixtures of lipids to undergo phase transitions, as seen in artificial bilayers (see Figure 10–12), may help create rafts in living cell membranes—organizing and concentrating membrane proteins either for transport in membrane vesicles (discussed in Chapter 13) or for working together in protein assemblies, such as when they convert extracellular signals into intracellular ones (discussed in Chapter 15).

正如人工脂双层中所见(见图10–12),脂类混合物发生相变的倾向可能有助于在活细胞膜上形成脂筏——把膜蛋白组织并聚集起来,或者用于膜泡运输(见第13章),或者使它们在蛋白质复合体中协同工作,例如把胞外信号转换成胞内信号时(见第15章)。

脂筏功能的英文表述:organize and concentrate membrane proteins for transport in membrane vesicles(对应中文的物质运输/蛋白分选)和 for converting extracellular signals into intracellular ones(对应信号转导)。
5名词解释2014 · 华中农业大学 · 细胞真题 p13(2014年 一、名词解释 第10题)考点四 膜糖类——糖萼(细胞外被)及其功能、血型抗原
糖萼
糖萼即细胞外被(cell coat),是指细胞质膜外表面覆盖的一层富含糖类的结构,是细胞质膜的正常结构组分。几乎所有整合膜蛋白及某些膜脂分子都与糖链共价相连形成糖蛋白和糖脂,这些突出于细胞表面的糖链分子构成糖萼。其功能包括:①保护,为细胞质膜提供缓冲,防止机械与化学损伤;②参与细胞识别与免疫,使免疫系统能识别并选择性攻击外来生物;③参与细胞黏着;④动物细胞糖萼含大量唾液酸、硫酸化糖基、糖醛酸等带负电糖残基,使细胞表面呈负电性。人的ABO血型抗原即为糖萼中的糖链决定簇。
据教材整理
糖萼与细胞外被是同义词,2007年考「细胞外被」、2014年考「糖萼」,答案通用。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Are Glycosylated · 教材 p. 621

One of the many functions of a slippery carbohydrate layer is to protect cells against mechanical and chemical damage; it also keeps various other cells at a distance, preventing unwanted cell–cell interactions.

这层滑润的糖类外被有多种功能,其一是保护细胞免受机械损伤和化学损伤;它还使其他各种细胞与本细胞保持距离,从而阻止不需要的细胞—细胞相互作用。

功能的英文标准说法:protect cells against mechanical and chemical damage、keep other cells at a distance / prevent unwanted cell–cell interactions;中文常说的「缓冲」在英文里就用 protect against damage。
6名词解释2014 · 华中农业大学 · 细胞真题 p13(2014年 二、翻译下列符号或英文并作名词解释 第3题)考点六 膜骨架——红细胞膜骨架、血影蛋白
翻译下列符号或英文,并作名词解释:Spectrin
Spectrin译为血影蛋白(又称收缩蛋白、红膜肽),是构成红细胞膜骨架网络的主要成分,属周边膜蛋白(外在膜蛋白)。它由α链和β链组成异二聚体,两个二聚体头对头相连形成四聚体;四聚体的游离端借助带4.1蛋白和内收蛋白与肌动蛋白纤维结合,形成网络状膜骨架结构,并通过锚蛋白与带3蛋白的胞质面结合而锚定于质膜内表面。血影蛋白在维持红细胞双凹圆盘形态、赋予质膜弹性与韧性、限制膜蛋白流动性等方面起关键作用,其缺陷可导致遗传性球形红细胞增多症等溶血性疾病。
据高分笔记整理
改变离子强度处理血影后电泳,血影蛋白与肌动蛋白条带消失且血影形状变得不规则,据此证明二者是周边膜蛋白且对维持膜形状起重要作用。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Cortical Cytoskeleton Gives Membranes Mechanical Strength and Restricts Membrane Protein Diffusion · 教材 p. 630

Spectrin is a long, thin, flexible rod about 100 nm in length. As the principal component of the red blood cell cytoskeleton, it maintains the structural integrity and shape of the plasma membrane, which is the cell’s only membrane, as the cell has no nucleus or other organelles. The spectrin cytoskeleton is attached to the membrane through various membrane proteins.

血影蛋白是一根长而细的柔性杆,长约100 nm。作为红细胞骨架的主要成分,它维持质膜的结构完整性和形态——质膜是红细胞唯一的膜,因为红细胞既无细胞核也无其他细胞器。血影蛋白骨架通过多种膜蛋白连接到质膜上。

英文答题写 spectrin,膜骨架用 (cortical) cytoskeleton/membrane skeleton;教材补充了中文答案没有的量化描述:约100 nm 长的柔性杆状分子,且它是红细胞唯一的膜的支撑者。
7名词解释2015 · 华中农业大学 · 细胞真题 p14(2015年 一、名词解释 第1题)考点五 膜的流动性——研究方法(FRAP)
荧光漂白恢复技术
荧光漂白恢复技术(FRAP/FPR)是使用亲脂性或亲水性荧光分子与蛋白质或脂质偶联,用于检测所标记分子在活细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率的技术。其原理分光漂白与荧光恢复两步:①用高能激光束照射细胞的某一特定区域,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆淬灭,此区域称光漂白区;②由于膜脂或膜蛋白的侧向运动,周围非漂白区的荧光分子不断向光漂白区迁移,使该区荧光强度逐渐恢复到原有水平。根据荧光恢复的速度可推算膜脂或膜蛋白的扩散系数与迁移率,是证明膜流动性并定量检测膜组分运动速率的经典方法。
据高分笔记整理
FRAP既是膜流动性的证明方法,也是膜脂与膜蛋白运动速率的定量检测手段,2015年考名词解释、2018年与2020年考实验题,属高频考点。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

The lateral diffusion rates of membrane proteins and lipids can be measured by using the technique of fluorescence recovery after photobleaching (FRAP). The method usually involves marking the membrane protein of interest with a specific fluorescent group. This can be done either with a fluorescent ligand such as a fluorophore-labeled antibody that binds to the protein or with recombinant DNA technology to express the protein fused to a fluorescent protein such as green fluorescent protein (GFP; discussed in Chapter 9).

膜蛋白和膜脂的侧向扩散速率可用荧光漂白恢复(FRAP)技术测定。该方法通常先用特定荧光基团标记待测膜蛋白:标记途径一是用荧光配体,例如能结合该蛋白的荧光标记抗体;二是用重组DNA技术,使该蛋白与绿色荧光蛋白(GFP,见第9章)等荧光蛋白融合表达。

英文规范名是 fluorescence recovery after photobleaching (FRAP),国内卷面上的 FPR 只是同一技术的旧写法;答题要点写 fluorescent-antibody 或 GFP-fusion 两种标记方式。
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

The fluorescent group is then bleached in a small area of membrane by a laser beam, and the time taken for adjacent membrane proteins carrying unbleached ligand or GFP to diffuse into the bleached area is measured

随后用激光束漂白膜上一小块区域内的荧光基团,并测量带有未漂白配体或GFP的相邻膜蛋白扩散进入该漂白区所需的时间。

英文答题的两个关键动词:bleach(光漂白)与 recover(荧光恢复);「光漂白区」写 bleached area,测的是未漂白分子扩散进入漂白区的时间。
5名词解释2015 · 华中农业大学 · 细胞真题狂背 p5(第二章-细胞生物学研究方法 一、名词解释 第8题;原资料归章偏研究方法,考点内容属第三章膜的流动性)考点五 膜的流动性——研究方法(FRAP)
荧光漂白恢复技术(fluorescence photobleaching recovery, FPR)【2015】
荧光漂白恢复技术是指使用亲脂性或亲水性的荧光分子与蛋白或脂质偶联,用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率的技术【定义】。其基本原理分为光漂白与荧光恢复两步:利用高能激光束照射细胞的某一特定区域,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭,这一区域被称为光漂白区。由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动,周围非漂白区的荧光分子会不断向光漂白区迁移,最终使光漂白区的荧光强度逐渐恢复到原有水平,这一过程称为荧光恢复【原理】。
真题资料原答案
原文OCR中「向光源白区迁移」应为「向光漂白区迁移」,此处已按上下文订正。FRAP既是研究方法也是膜流动性的直接证据。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

The lateral diffusion rates of membrane proteins and lipids can be measured by using the technique of fluorescence recovery after photobleaching (FRAP). The method usually involves marking the membrane protein of interest with a specific fluorescent group. This can be done either with a fluorescent ligand such as a fluorophore-labeled antibody that binds to the protein or with recombinant DNA technology to express the protein fused to a fluorescent protein such as green fluorescent protein (GFP; discussed in Chapter 9).

膜蛋白和膜脂的侧向扩散速率可用荧光漂白恢复(FRAP)技术测定。该方法通常先用特定荧光基团标记待测膜蛋白:标记途径一是用荧光配体,例如能结合该蛋白的荧光标记抗体;二是用重组DNA技术,使该蛋白与绿色荧光蛋白(GFP,见第9章)等荧光蛋白融合表达。

英文规范名是 fluorescence recovery after photobleaching (FRAP),国内卷面上的 FPR 只是同一技术的旧写法;答题要点写 fluorescent-antibody 或 GFP-fusion 两种标记方式。
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

The fluorescent group is then bleached in a small area of membrane by a laser beam, and the time taken for adjacent membrane proteins carrying unbleached ligand or GFP to diffuse into the bleached area is measured

随后用激光束漂白膜上一小块区域内的荧光基团,并测量带有未漂白配体或GFP的相邻膜蛋白扩散进入该漂白区所需的时间。

英文答题的两个关键动词:bleach(光漂白)与 recover(荧光恢复);「光漂白区」写 bleached area,测的是未漂白分子扩散进入漂白区的时间。
8名词解释2021 · 华中农业大学 · 细胞真题 p22(2021年 一、名词解释 第5题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 一、名词解释 第4题)考点三 膜蛋白类型——脂锚定膜蛋白、GPI锚定
脂锚定蛋白(lipid-anchored membrane protein)
脂锚定膜蛋白是膜蛋白三种基本类型之一,指通过共价相连的脂分子插入脂双层而锚定在膜上的蛋白质,其水溶性的蛋白质部分位于脂双层之外。可分为三类:①脂肪酸结合于膜蛋白N端的甘氨酸残基,如肿瘤相关酪氨酸蛋白激酶突变体v-Src,分布于质膜的细胞质一侧;②15或20个碳链长的烃链结合到膜蛋白C端的半胱氨酸残基,部分还有另一条烃链或脂肪酸链结合于近C端的其他半胱氨酸残基(双重锚定更牢固),如Ras(参与信号转导)、Rab(介导膜泡融合),也分布于质膜胞质一侧;③通过糖脂锚定,含磷脂酰肌醇基团,简称GPI锚定,如磷脂酶C、蛋白聚糖,分布于质膜外侧。
据高分笔记整理
按「定义+特点+分类」作答;三类锚定的分布位置(胞质侧还是胞外侧)是易考细节,GPI锚定一律在质膜外侧。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Lipid Anchors Control the Membrane Localization of Some Signaling Proteins · 教材 p. 616

Some intracellular signaling proteins, for example, that help relay extracellular signals into the cell interior are bound to the cytosolic half of the plasma membrane by one or more covalently attached lipid groups, which can be fatty acid chains or prenyl groups (Figure 10–18). In some cases, myristic acid is added to the N-terminal amino group of the protein during its synthesis on a ribosome.

例如,某些把胞外信号向细胞内部传递的胞内信号蛋白,通过一条或多条共价连接的脂基团结合在质膜的胞质侧半层上,这些脂基团可以是脂肪酸链,也可以是异戊二烯基(图10–18)。在有些情况下,蛋白质在核糖体上合成的同时,豆蔻酸就被加到它的N端氨基上。

英文答题用 lipid-anchored(lipid-linked)membrane protein;中文答案说的「脂肪酸结合N端甘氨酸」在教材中就是 myristic acid 加到 N-terminal amino group(豆蔻酰化),「15或20碳烃链」即 prenyl group(farnesyl/geranylgeranyl)。
MBoC 7e Ch.10 · §Membrane Proteins Can Be Associated with the Lipid Bilayer in Various Ways · 教材 p. 616

While still in the ER, the transmembrane segment of the protein is cleaved off and a glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor is added, leaving the protein bound to the noncytosolic surface of the ER membrane solely by this anchor (discussed in Chapter 12); transport vesicles eventually deliver the protein to the plasma membrane

这类蛋白还在内质网中时,其跨膜片段即被切除,同时加上一个糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚,于是蛋白仅靠这个锚结合在内质网膜的非胞质面上(见第12章);随后转运小泡把它送到质膜。

GPI 锚定蛋白的英文写法是 glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor;教材补出中文答案缺的来龙去脉——它先以C端跨膜片段插入内质网,跨膜段被切除后换成GPI锚,因此最终位于质膜外侧(非胞质面)。
9名词解释2022 · 华中农业大学 · 细胞真题 p24(2022年 一、名词解释 第10题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 一、名词解释 第5题)考点二 膜脂——脂质体及其应用
脂质体(liposome)
脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜这一性质而制备的人工膜。当单层脂分子铺展在水面上时,其极性端插入水相而非极性尾部面向空气界面;搅动后形成乳浊液,即形成极性端向外而非极性端在内的脂分子团(又称微团),或形成双层脂分子的球形脂质体。其应用包括:①可用单一或混合磷脂制备,还可嵌入不同膜蛋白,是研究膜脂、膜蛋白及其生物学性质的极好实验材料;②脂质体中裹入DNA可有效将其导入细胞,常用于转基因实验;③临床上包裹药物或酶等生物大分子用于治疗多种疾病,水溶性药物包裹于脂质体腔内、脂溶性药物插入脂双层膜中;④与单克隆抗体等技术结合可实现靶向给药,减少对机体的损伤。
据高分笔记整理
按「定义+形成机理+应用」作答,四条应用是大题得分点;2013年实验设计题即考「用脂质体研究膜蛋白(ATP酶)功能」。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Lipid Bilayer Is a Two-dimensional Fluid · 教材 p. 608

Around 1970, researchers first recognized that individual lipid molecules are able to diffuse freely within the plane of a lipid bilayer. The initial demonstration came from studies of synthetic (artificial) lipid bilayers, which can be made in the form of spherical vesicles, called liposomes (Figure 10–9), or planar lipid films.

1970年前后,研究者首次认识到单个脂分子能在脂双层平面内自由扩散。最初的证据来自对人工合成脂双层的研究:这类脂双层既可做成球形囊泡,即脂质体(图10–9),也可做成平面脂膜。

英文答题用 liposome,并可加一句教材的定位——synthetic (artificial) lipid bilayer made in the form of spherical vesicles,正是证明膜脂侧向扩散的最初实验材料。
MBoC 7e Ch.10 · §Phospholipids Spontaneously Form Bilayers · 教材 p. 607

When phospholipid molecules are exposed to an aqueous environment, they behave as you would expect from the above discussion. They spontaneously pack together to minimize exposure of their hydrophobic tails to water and maximize exposure of their hydrophilic heads to water. Depending on their shape, the optimal packing arrangement is achieved in either of two ways: they can form spherical micelles, with the tails inward, or they can form double-layered sheets, or bilayers, with the hydrophobic tails sandwiched between the hydrophilic head groups

磷脂分子处于水环境中时,其行为正如上文所推论。它们自发聚集堆积,使疏水尾部与水的接触降到最低、亲水头部与水的接触达到最大。依分子形状不同,最佳堆积方式有两种:可形成尾部朝内的球形微团,也可形成双层片状结构即脂双层,疏水尾部夹在两侧亲水头部之间。

中文答案里的「微团」英文是 micelle,「球形脂质体」是 liposome;教材强调形成哪一种取决于分子形状(锥形→微团,圆柱形→脂双层),这一点中文答案没写。

选择题4 题

3选择题考过 2 次2009、2017 · 华中农业大学 · 细胞真题 p6(2009年 二、单项或多项选择 第7题);细胞真题 p16(2017年 二、选择题 第13题);细胞真题狂背 p24(第五章-细胞质基质与内膜系统 二、小题知识 第4题;原资料归章有误,考点属第三章「膜相结构」);细胞真题狂背 p92(其他未分类 二、小题知识 第2题;原资料未归章,考点属第三章)考点七 生物膜/膜相结构基本概念(边界题:与本卷2009年名词解释「膜相结构」配套考查膜相与非膜相的划分,故归入专题3;《真题狂背》将其归入第五章,属归章存疑)
下列哪种细胞器为非膜相结构
A.核糖体B.内质网C.线粒体D.溶酶体E.高尔基体
A
据高分笔记整理
核糖体由rRNA与蛋白质组成,不含膜结构,属非膜相结构;内质网、高尔基体、溶酶体为单层膜细胞器,线粒体为双层膜细胞器,均属膜相结构。
5选择题2022 · 华中农业大学 · 细胞真题 p24(2022年 二、选择题 第2题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 二、小题知识 第3题)考点五 膜的流动性——膜蛋白流动性的影响因素
抑制能量转换和降低温度,对膜蛋白流动性有什么影响?
A. 两者都不影响B. 前者降低,后者不影响C. 前者不影响,后者降低D. 两者都降低
C
据高分笔记整理
膜蛋白的运动是自发的热运动:用药物抑制细胞能量转换、蛋白质合成等代谢途径对膜蛋白运动无影响,说明其不需要细胞代谢产物参与、也无需能量输入;而降低温度会显著降低膜蛋白的扩散速率。故前者不影响、后者降低。
6选择题2022 · 华中农业大学 · 细胞真题 p26(2022年 二、选择题 第15题);细胞真题狂背 p13-14(第三章-细胞质膜 二、小题知识 第4题)考点二 膜脂——膜脂的合成场所(边界题:虽涉及内质网功能,但考查落点是膜脂本身的分类与合成场所,属专题3)
构成细胞膜的磷脂主要在哪个细胞器中合成?
A. 内质网B. 高尔基体C. 线粒体D. 细胞膜
A
据高分笔记整理
甘油磷脂的合成场所是内质网,鞘脂的合成场所是高尔基体,胆固醇由动物细胞的细胞质基质和内质网合成(体内多数来自食物)。高分笔记「本章考情分析」明确把「膜脂的分类及其合成场所」列为本章小题常考点,《真题狂背》亦将本题编入第三章。
7选择题2026 · 华中农业大学 · 细胞真题 p33(2026年 二、选择题 第2题)考点五 膜的流动性——脂肪酸链饱和度对流动性的影响
细胞膜的流动性随下列哪种因素增加?
A. 膜脂的不饱和脂肪酸的含量增加B. 膜脂的饱和脂肪酸含量增加C. 膜中的磷脂含量增加D. 膜中的鞘脂含量增加
A
据高分笔记整理
脂肪酸链不饱和程度越高,顺式双键造成的扭结使脂分子排列越松散,膜脂流动性越大;饱和脂肪酸含量增加则降低流动性;鞘脂相变温度一般高于甘油磷脂,故鞘脂含量增加会使流动性变小。

填空题2 题

1填空题2007 · 华中农业大学 · 细胞真题 p3(2007年 二、填空题 第2题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 二、小题知识 第1题)考点二 膜脂——膜脂三大类
细胞膜脂质包括(1)、(2)和(3)三种类型。
(1)甘油磷脂;(2)鞘脂;(3)固醇(胆固醇)。
据高分笔记整理
膜脂主要包括甘油磷脂、鞘脂、固醇三类;因多数糖脂是鞘氨醇衍生物,通常归入鞘脂类。甘油磷脂含量最丰富,占膜脂50%以上。
2填空题2016 · 华中农业大学 · 细胞真题 p15(2016年 二、填空题 第9题);细胞真题狂背 p13(第三章-细胞质膜 二、小题知识 第2题)考点二 膜脂——膜脂三大类、兼性分子
细胞膜中包含3种主要的脂类是()、()和(),它们都是()分子。
甘油磷脂;鞘脂;固醇(胆固醇);两性(兼性、双亲媒性)。
据高分笔记整理
三类膜脂均兼具亲水极性头部与疏水非极性尾部,故都是两性(兼性)分子,这正是其在水相中自发形成脂双层的结构基础;注意胆固醇疏水性太强,自身不能单独形成脂双层,只能插入磷脂分子之间。

简答题4 题

3简答题2011 · 华中农业大学 · 细胞真题狂背 p14(第三章-细胞质膜 三、大题背诵 第1题);细胞真题 p10(2011年 二、简答题 第1题)考点二 膜脂的四种运动方式+考点五 膜的流动性
膜的流动性是生物膜的基本特征。请说明膜脂分子流动的方式有哪些?并举例说明膜脂的流动对细胞结构和功能的影响。
(一)膜脂分子的流动方式主要有以下四种:(1)沿膜平面的侧向运动:侧向运动是膜脂分子的基本运动方式,具有重要的生物学意义;(2)脂分子围绕轴心的自旋运动;(3)脂分子尾部的摆动:脂肪酸链靠近极性头部的摆动较小,其尾部摆动较大。(4)双层脂分子之间的翻转运动:一般情况下翻转运动极少发生,但脂分子的翻转运动在细胞某些膜系统中发生的频率很高,特别是在内质网膜,这一过程需要特殊的膜蛋白(称为翻转酶)来完成。(二)膜脂的流动对细胞结构和功能的影响包括:①保证细胞正常的代谢活动:膜脂的流动性是细胞质膜和所有生物膜的基本特征之一,它不仅保证了细胞正常的代谢活动,而且受控于细胞代谢过程的调节。②影响膜蛋白的运动:膜脂的流动性影响膜蛋白的运动。例如,荧光抗体免疫标记实验显示,膜蛋白在质膜上的运动是自发的热运动,不需要细胞代谢产物的参加,也不需要能量输入。降低温度会显著降低膜蛋白的扩散速率。③影响膜的不对称性:膜脂和膜蛋白在生物膜上呈不对称分布,膜脂的流动性对维持这种不对称性至关重要。例如,细胞质膜的内外小叶中胆固醇的含量不同,影响了膜脂的流动性。【下方依据学弟学妹们的反馈进行补充】膜脂的流动对细胞结构和功能的影响包括:物质运输(胞吞与胞吐):膜泡运输涉及生物膜的断裂与融合。胞吞作用是细胞通过质膜内陷形成囊泡,将胞外生物大分子、颗粒物质或液体等摄取到细胞内,以维持细胞正常代谢活动;胞吐作用则是细胞内合成的生物分子和代谢产物以分泌泡形式与质膜融合而将内含物分泌到细胞表面或细胞外的过程。若没有膜脂的流动性,则无法形成囊泡或分泌泡,导致细胞无法与外界进行物质交换。细胞分裂(胞质分裂):伴随胞质分裂过程中收缩环收缩,该处细胞膜融合并形成两个子细胞。膜脂的流动性确保在整个分裂过程中,膜保持其连续性,给细胞提供相对稳定的内环境。
真题资料原答案
原资料解析注明教材出处为第五版第三章;四种运动方式是必背清单,第二问必须举例展开。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Lipid Bilayer Is a Two-dimensional Fluid · 教材 p. 608

By contrast to flip-flop, all lipid molecules rapidly exchange places with their neighbors within a monolayer (∼107 times per second). This gives rise to a rapid lateral diffusion, with a diffusion coefficient (D) of about 10–8 cm2/sec, which means that an average lipid molecule diffuses the length of a large bacterial cell (∼2 μm) in about 1 second. These studies have also shown that individual lipid molecules rotate very rapidly about their long axis and have flexible hydrocarbon chains.

与翻转运动相反,所有脂分子都在同一单层内迅速与相邻分子交换位置(约每秒10⁷次)。这产生了快速的侧向扩散,扩散系数(D)约为10⁻⁸ cm²/秒,也就是说一个平均大小的脂分子约1秒就能扩散完一个大细菌细胞的长度(约2 μm)。这些研究还表明,单个脂分子绕自身长轴旋转极快,其烃链也可弯曲摆动。

四种运动的英文对应:侧向扩散 lateral diffusion、旋转 rotation(rotate about its long axis)、尾部摆动 flexion、翻转 flip-flop;答题可直接引用侧向扩散系数约10⁻⁸ cm²/sec 这一数据。
2简答题2011 · 华中农业大学 · 细胞真题 p10(2011年 二、简答题 第2题);细胞真题狂背 p90(第十六章-细胞的社会联系 三、大题背诵 第3题;原资料归章偏细胞社会联系)考点四 膜糖类——糖萼(细胞外被)的结构与功能(边界题:题面另一半的植物细胞壁属细胞外基质/细胞社会联系专题,但本题的核心比较对象糖萼是专题3内容,故收入并在此说明)
试比较植物细胞壁和动物细胞外被(糖萼,glycocalyx)在结构和功能方面的异同点。
(一)结构上:植物细胞壁是存在于植物细胞外围的一层厚壁,由胞间层、初生壁、次生壁三部分构成,主要成分为多糖物质、纤维素和果胶;糖萼(动物细胞外被)存在于细胞质膜的外表面,由整合膜蛋白及某些膜脂分子与糖链分子共价连接(形成糖蛋白和糖脂)而成,并吸附有分泌到胞外的糖蛋白与蛋白聚糖。(二)功能上:植物细胞壁①木质化——细胞壁内填充木质素使硬度增加、机械强度增大,起支持与保护作用;②角化——表皮接触空气的一面形成角质膜,可减少水分散失、防止机械损伤与病虫侵染,并调节暴晒下的体温。糖萼①保护——为细胞质膜提供缓冲,防止机械与化学伤害;②感染免疫——使免疫系统能发现并有选择性地攻击外来生物;③细胞黏附与识别——将细胞连在一起,使器官不至解体;④维持负电性——含大量唾液酸、硫酸化糖基、糖醛酸等带负电糖残基,使细胞表面呈负电性。(三)相同点:二者都位于细胞质膜之外、都以糖类(多糖/寡糖链)为主要成分,都具有保护细胞、参与细胞间相互作用与信息交流的功能。(四)主要差异:细胞壁厚而坚韧、是独立于质膜之外的结构,主要提供机械支持;糖萼薄且与质膜共价相连、是质膜的正常结构组分,主要功能偏重保护与识别。
据教材整理
答题建议直接画表格分「结构上/功能上」两行对比;本题的专题3落点是糖萼(细胞外被)的组成与功能。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Are Glycosylated · 教材 p. 621

Both the diversity and the exposed position of the oligosaccharides on the cell surface make them especially well suited to function in specific cell-recognition processes. Plasma-membrane-bound lectins that recognize specific oligosaccharides on cell-surface glycolipids and glycoproteins mediate a variety of transient cell–cell adhesion processes

寡糖既高度多样,又暴露在细胞表面,这两点使它们特别适合在特异的细胞识别过程中发挥作用。结合于质膜的凝集素能识别细胞表面糖脂和糖蛋白上的特异寡糖,介导多种短暂的细胞—细胞黏着过程

对比细胞壁时,糖萼一侧的英文要点是 cell recognition 与 cell–cell adhesion,识别的分子基础是 oligosaccharide diversity 加 lectin(凝集素)结合;植物细胞壁的成分(cellulose、pectin)不在本章。
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Are Glycosylated · 教材 p. 621

Because the extracellular parts of most plasma membrane proteins are glycosylated, carbohydrates extensively coat the surface of all eukaryotic cells. These carbohydrates occur as oligosaccharide chains covalently bound to membrane proteins (glycoproteins) and lipids (glycolipids). They also occur as the polysaccharide chains of integral membrane proteoglycan molecules.

由于大多数质膜蛋白暴露在外的部分都被糖基化,糖类广泛覆盖着所有真核细胞的表面。这些糖类以寡糖链的形式共价结合在膜蛋白(形成糖蛋白)和膜脂(形成糖脂)上;它们也以多糖链的形式存在于整合膜蛋白聚糖分子上。

答结构对比时,糖萼一侧的英文成分是 glycoproteins、glycolipids 和 membrane proteoglycans 的糖链;注意教材点明糖基化发生在内质网和高尔基体腔内,因此糖链一律位于膜的非胞质面。
4简答题2015 · 华中农业大学 · 细胞真题 p14(2015年 二、简答题 第1题);细胞真题狂背 p15(第三章-细胞质膜 三、大题背诵 第3题)考点五 膜的不对称性
细胞膜的不对称性表现在哪些方面?
膜的不对称性是生物膜脂双层的内外小叶中,膜脂、膜蛋白及糖缀合物呈不均匀分布的特征,具体表现在三方面:(1)膜脂的不对称性——同一种膜脂分子在脂双层中呈不均匀分布。如人红细胞质膜上鞘磷脂和卵磷脂多分布在外小叶,磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸多分布在内小叶;胆固醇在内外小叶分布相对均匀;糖脂仅存在于质膜的细胞外小叶以及内膜的ES面。(2)膜蛋白的不对称性——所有膜蛋白在质膜上均呈不对称分布,每种膜蛋白分子具有明确的方向性:细胞表面受体、膜载体蛋白等按特定取向完成信号传递与物质转运;与质膜相关的酶促反应仅发生在膜的某一侧面;膜蛋白的这种拓扑学取向在合成时即已确定,此后不再改变。(3)糖缀合物(膜糖)的不对称性——膜糖蛋白与糖脂的糖残基均分布在质膜的ES面(细胞外表面),参与与胞外基质、生长因子、凝集素、抗体等的相互作用,例如人的ABO血型抗原。此外,从膜面命名上看,质膜可分为细胞外表面ES、原生质表面PS,以及冷冻蚀刻技术产生的外小叶断裂面EF与原生质小叶断裂面PF,四个面的组分与形貌亦各不相同。
据高分笔记整理
与2012年题同源,本题只问「表现在哪些方面」,不必展开影响因素;补答ES/PS/EF/PF四个膜面可加分。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §In Most Transmembrane Proteins, the Polypeptide Chain Crosses the Lipid Bilayer in an α-Helical Conformation · 教材 p. 617

A transmembrane protein always has a unique orientation in the membrane. This reflects both the asymmetric manner in which it is inserted into the lipid bilayer in the ER during its biosynthesis (discussed in Chapter 12) and the different functions of its cytosolic and noncytosolic domains.

跨膜蛋白在膜中总有唯一确定的取向。这既反映它在生物合成过程中以不对称方式插入内质网脂双层(见第12章),也反映其胞质侧结构域与非胞质侧结构域的功能不同。

膜蛋白不对称性的英文核心句是 a transmembrane protein always has a unique orientation in the membrane;中文答案说的「拓扑学取向在合成时即已确定」,教材归因于插入内质网时的不对称方式。
7简答题2022 · 华中农业大学 · 细胞真题狂背 p16(第三章-细胞质膜 三、大题背诵 第5题);细胞真题 p26(2022年 三、简答题 第5题)考点六 膜骨架——红细胞膜骨架、血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白
细胞膜骨架有哪些?之间是如何联系的?有什么功能?
膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构。从力学上参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。哺乳动物红细胞的膜骨架研究最为深入,红细胞膜骨架蛋白主要包括血影蛋白(或称红膜肽)、锚蛋白、带4.1蛋白肌动蛋白:(1)细胞膜骨架的组成 ①血影蛋白:是构成膜骨架网络的主要成分;它由α链和β链组成二聚体,两个二聚体头头相连形成四聚体。②带 4.1 蛋白和内收蛋白能显著加强肌动蛋白与血影蛋白的结合,从而形成网络状骨架结构。带 4.1 蛋白也可通过与血型糖蛋白 C 端或带 3 蛋白结合,协助连接膜骨架与质膜。③锚蛋白是关键连接蛋白:一个结构域与血影蛋白β链结合,另一个结构域与带3蛋白的胞质面位点结合,从而将膜骨架网络锚定在质膜上。④肌动蛋白纤维与血影蛋白四聚体游离端相连。肌动蛋白纤维含约5个与血影蛋白结合的位点,最终形成网络状膜骨架结构。(2)各组分的连接方式 ①血影蛋白与肌动蛋白的连接:血影蛋白四聚体的游离端通过带4.1蛋白和内收蛋白与肌动蛋白纤维结合,形成网状骨架。②锚蛋白介导:锚蛋白同时结合血影蛋白β链和带3蛋白的胞内结构域,将膜骨架锚定在质膜上。③带 4.1 蛋白辅助:带 4.1 蛋白与血型糖蛋白 C 端或带 3 蛋白结合,进一步加固连接。(3)细胞膜骨架的功能 ①维持细胞形态与机械强度:红细胞膜骨架通过网状结构赋予质膜弹性和韧性,使其能通过狭窄毛细血管而不破裂,同时维持双凹椭球形结构。②稳定膜蛋白定位:膜骨架通过锚定带3蛋白、血型糖蛋白等整合膜蛋白,限制其流动性,确保膜蛋白在特定区域执行功能(如离子运输、信号受体)。③参与物质运输与信号传导:脂筏等膜微区与膜骨架相互作用,调控受体蛋白(如 G 蛋白偶联受体)的聚集,促进信号跨膜传递。在胞吞、胞吐过程中,膜骨架动态重组协助质膜内陷或融合。④介导细胞连接与黏附:膜骨架通过整合膜蛋白(如钙黏蛋白)与细胞外基质或相邻细胞连接,参与细胞间黏附和组织构建。
真题资料原答案
原资料解析注明教材出处为第五版第三章;注意带3蛋白与血型糖蛋白是红细胞膜蛋白但不属膜骨架蛋白,这是常设的陷阱。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Cortical Cytoskeleton Gives Membranes Mechanical Strength and Restricts Membrane Protein Diffusion(图10–38 图注) · 教材 p. 631

The cytoskeleton is linked to the membrane through two transmembrane proteins: a multipass protein called band 3 and a single-pass protein called glycophorin. The spectrin tetramers bind to some band 3 proteins via ankyrin molecules, and to glycophorin and band 3 (not shown) via band 4.1 proteins.

该骨架通过两种跨膜蛋白连接到膜上:多次跨膜的带3蛋白和单次跨膜的血型糖蛋白。血影蛋白四聚体经锚蛋白与部分带3蛋白结合,并经带4.1蛋白与血型糖蛋白及带3蛋白(图中未示)结合。

膜骨架各组分的英文:spectrin(血影蛋白)、ankyrin(锚蛋白)、band 3(带3蛋白)、band 4.1(带4.1蛋白)、glycophorin(血型糖蛋白)、adducin(内收蛋白);教材把连接方式概括为「锚蛋白连带3蛋白、带4.1蛋白连血型糖蛋白」,与中文答案一致。

问答题1 题

3问答题2012 · 华中农业大学 · 细胞真题 p11(2012年 二、问答题 第1题);细胞真题狂背 p14-15(第三章-细胞质膜 三、大题背诵 第2题)考点五 膜的不对称性(膜脂/膜蛋白/膜糖的不对称)
细胞质膜是细胞内外物质交换的屏障,有多种生物学功能。试述质膜的不对称性特性及其影响因素。
膜的不对称性是指生物膜脂双层的内外两个小叶中,膜脂、膜蛋白及糖缀合物呈不均匀分布的特征。(一)膜脂的不对称性:指同一种膜脂分子在脂双层中呈不均匀分布。①磷脂——多数磷脂在内外两侧均有分布但含量不均,如人红细胞质膜上鞘磷脂和卵磷脂多分布于外小叶,磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸多分布于内小叶,这种分布会影响质膜的曲度;②胆固醇在内外小叶的分布相对较为均匀;③糖脂仅存在于质膜的细胞外小叶以及内膜的ES面。影响因素:与合成部位相关(甘油磷脂和鞘脂分别在内质网的PS面和高尔基体的ES面合成),但该推测无法完全解释(如卵磷脂在外小叶含量更高);也可能与膜蛋白的不对称分布有关,但实验证据有限。(二)膜蛋白的不对称性:所有膜蛋白(周边/整合膜蛋白)在质膜上均呈不对称分布,且每种膜蛋白分子具有明确的方向性。表现为:功能取向固定(细胞表面受体、膜载体蛋白按特定取向完成信号传递与物质转运);酶促反应定位(与质膜相关的酶促反应仅发生在膜的某一侧面);糖基化分布专一(膜糖蛋白/糖脂的糖残基均分布在质膜ES面,参与与胞外基质、生长因子、凝集素、抗体的相互作用,如人的ABO血型抗原)。影响因素:膜蛋白的不对称性在合成时即已确定,此后的转运、修饰过程中拓扑学结构始终不变,直至蛋白质降解,不会发生膜脂那样的翻转运动。(三)意义:膜脂不对称分布是特定生理功能的结构基础(如磷酸化磷脂酰肌醇头部一律朝向胞质侧,是G蛋白偶联信号转导的必要条件;血小板受刺激后磷脂酰丝氨酸迅速翻转到外小叶而活化凝血酶类;细胞凋亡时外小叶磷脂酰丝氨酸明显增加,可作为凋亡检测指标);膜蛋白的不对称性则是生物膜完成复杂、时空有序的各类生理功能的重要保证。
据高分笔记整理
本题必须答满「膜脂+膜蛋白+糖缀合物」三方面,且每一方面都要给出「定义—举例—影响因素」;膜蛋白不对称性的影响因素答「合成时即确定、拓扑学结构不变」即可。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Asymmetry of the Lipid Bilayer Is Functionally Important · 教材 p. 612

The lipid compositions of the two monolayers of the lipid bilayer in many membranes are strikingly different. In the human red blood cell (erythrocyte) membrane, for example, almost all of the phospholipid molecules that have choline—(CH3)3N+CH2CH2OH—in their head group (phosphatidylcholine and sphingomyelin) are in the outer monolayer, whereas almost all that contain a terminal primary amino group (phosphatidylethanolamine and phosphatidylserine) are in the inner monolayer

在许多膜中,脂双层两个单层的脂类组成差别显著。例如在人红细胞膜上,头部含胆碱—(CH3)3N+CH2CH2OH—的磷脂(磷脂酰胆碱与鞘磷脂)几乎全部位于外单层,而含末端伯氨基的磷脂(磷脂酰乙醇胺与磷脂酰丝氨酸)几乎全部位于内单层

膜脂不对称性的英文写 lipid asymmetry,内外小叶写 inner/outer monolayer(或 leaflet);教材还指出胆固醇在两个单层中大致均匀分布,并把不对称的维持归因于第12章的 phospholipid translocators(翻转酶),而非中文答案说的合成部位。

论述题1 题

5论述题2018 · 华中农业大学 · 细胞真题 p19(2018年 三、论述题 第1题);细胞真题狂背 p15-16(第三章-细胞质膜 三、大题背诵 第4题)考点一 结构模型——脂筏模型
何谓细胞膜结构的脂筏模型?请论述细胞膜脂筏结构特征和在细胞生命活动过程中的作用。
(1)定义:脂筏模型是1988年提出的一种生物膜结构模型,是对流动镶嵌模型中膜流动性的新解读与补充。该模型认为,在以甘油磷脂为主体的生物膜上,胆固醇、鞘磷脂等富集的区域形成相对有序的脂相,如同漂浮在脂双层上的「脂筏」一样,载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。(2)结构特征:①成分组成——富含鞘磷脂和胆固醇,可通过非离子型去垢剂从细胞质膜上分离,蛋白质组学分析显示其含多达250种蛋白质;②结构基础——鞘磷脂较长且直的非极性尾部之间相互作用,加上与胆固醇近乎平面的疏水基团之间的疏水键,构成脂筏的基本结构;③结构特点——脂筏是异质性的、高度动态的、分子排列较紧密、流动性较低的膜脂微区结构,直径一般为10~200 nm,推测直径100 nm的脂筏可载约600个蛋白质分子;④发生——初形成于高尔基体,最终转移至细胞质膜,部分脂筏可与膜下细胞骨架蛋白交联。(3)在细胞生命活动中的作用:①信号传递——多种信号相关分子(如G蛋白偶联受体、表皮生长因子受体、胰岛素受体、Ras蛋白、酪氨酸激酶等)富集于脂筏上,为信号转导提供了空间和时间保障;②物质运输——在细胞的胞饮作用和蛋白质分选中起重要作用;③与疾病关联——某些病毒感染过程、阿尔茨海默病及部分肿瘤的发生可能与脂筏密切相关。
据高分笔记整理
问「模型」就要先点明它是生物膜结构模型之一、是对流动镶嵌模型的补充,再展开结构特征与三条作用。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §Despite Their Fluidity, Lipid Bilayers Can Form Domains of Different Compositions · 教材 p. 611

In these cases, attractive forces between lipid molecules must outweigh the entropic cost associated with concentrating them. Phase transitions thus break the homogeneity of the bilayer into a patchwork of domains with different properties. There has been a long debate among cell biologists about whether the lipid molecules in the plasma membrane of living cells similarly segregate into specialized domains, called lipid rafts.

在这些情况下,脂分子之间的吸引力必定超过把它们浓集在一起所付出的熵代价。于是相变打破了脂双层的均一性,使其变成由不同性质区域拼成的「补丁」。至于活细胞质膜中的脂分子是否也同样分离成特化区域即脂筏,细胞生物学家长期存在争论。

论述脂筏模型时,英文的立论链条是 phase transition → lateral segregation → domains → lipid rafts;教材特别提醒这一模型在活细胞中仍有争论(a long debate),答题时写「动态、瞬时的微区」比写「稳定的脂相」更贴教材。

实验题4 题

7实验题2009 · 华中农业大学 · 细胞真题 p8(2009年 五、实验设计题 第2题);细胞真题狂背 p7(第二章-细胞生物学研究方法 三、大题背诵 第3题;原资料归章偏研究方法)考点五 膜的流动性——研究方法(细胞融合、FRAP、冰冻蚀刻、电子自旋共振)
细胞膜的流动性如何用实验证明?请举例两种方法证明细胞膜的流动性,并说明原理。
(1)荧光抗体免疫标记实验(人-鼠细胞融合实验):用抗人细胞质膜蛋白的红色荧光抗体和抗鼠细胞质膜蛋白的绿色荧光抗体分别标记人和鼠的细胞表面膜蛋白,再经灭活的仙台病毒介导两种细胞融合。初期融合细胞表面的两种荧光呈分区分布,40分钟后两种荧光均匀扩散、彼此混合。由于膜蛋白随膜的流动而移动,说明细胞膜具有流动性。(2)荧光漂白恢复技术(FRAP/FPR):用荧光素标记膜蛋白或膜脂,以高能激光束照射细胞表面某一区域使该区荧光不可逆淬灭(光漂白区);由于细胞膜具有流动性,周围未淬灭区域的荧光分子不断向漂白区扩散迁移,使该区荧光强度逐渐恢复至与周围一致。根据荧光恢复的速度可推算膜脂或膜蛋白的扩散速率,从而直接证实细胞膜的流动性。(3)其他可举的方法:电镜冷冻蚀刻技术显示脂双层中膜蛋白颗粒的分布与移动;荧光偏振(荧光探针)法与电子自旋共振(ESR)波谱法测定膜脂分子的运动状态;示差扫描量热法测定膜脂相变温度。
据高分笔记整理
题目只要求两种,答细胞融合+FRAP最稳妥且原理描述要完整(标记—处理—现象—结论);再补一句其他方法可显示知识面。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

Two differently labeled antibodies were used to distinguish selected mouse and human plasma membrane proteins. Although at first the mouse and human proteins were confined to their own halves of the newly formed heterokaryon, the two sets of proteins diffused and mixed over the entire cell surface in about half an hour

实验用两种带不同标记的抗体,分别识别选定的小鼠质膜蛋白和人质膜蛋白。起初小鼠蛋白和人蛋白各自局限在新形成的异核体的一半上,但两套蛋白在约半小时内就扩散、混匀到整个细胞表面

人—鼠细胞融合实验的英文关键词:fused hybrid cell / heterokaryon(异核体)、two differently labeled antibodies、diffused and mixed over the entire cell surface in about half an hour;教材给的时间是「约半小时」,与中文答案的40分钟同一实验(Frye & Edidin, 1970)。
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane(图10–32 图注) · 教材 p. 628

In this experiment, a mouse and a human cell were fused to create a hybrid cell, which was then stained with two fluorescently labeled antibodies. One antibody (labeled with a green dye) detects mouse plasma membrane proteins, the other antibody (labeled with a red dye) detects human plasma membrane proteins. When cells are stained immediately after fusion, mouse and human plasma membrane proteins are still found in the membrane domains originating from the mouse and human cell, respectively. After a short time, however, the plasma membrane proteins diffuse over the entire cell surface and completely intermix.

本实验把一个小鼠细胞和一个人细胞融合成杂种细胞,再用两种荧光标记抗体染色。一种抗体(标绿色染料)识别小鼠质膜蛋白,另一种抗体(标红色染料)识别人质膜蛋白。融合后立即染色时,小鼠和人的质膜蛋白仍分别位于各自来源的膜区域内;但过一小段时间后,这些质膜蛋白就扩散到整个细胞表面并完全混合。

这段图注可直接当作实验题的答题模板:hybrid cell、two fluorescently labeled antibodies、stained immediately after fusion 时荧光分区、after a short time 完全混合;注意教材用绿色标小鼠、红色标人,与中文答案的红绿分配相反,答题只需说明两色分别标记两种来源即可。
8实验题2013 · 华中农业大学 · 细胞真题 p12(2013年 四、实验设计题 第3题);细胞真题狂背 p97-98(其他未分类 三、大题背诵 第11题;原资料未归章)考点二 脂质体及其应用+考点三 去垢剂与膜蛋白的分离纯化
脂质体是人工制备的连续脂双层的球形脂质小囊。如何利用脂质体研究膜蛋白(以ATP酶为例)的功能?请说明其原理和实验流程。
(一)原理:①模拟细胞膜环境——脂质体由磷脂分子在水相中自发形成稳定的脂双层,可模拟天然生物膜为膜蛋白提供接近生理状态的疏水环境;②膜蛋白重建——纯化的膜蛋白可按正确取向嵌入脂质体脂双层中并保持其天然构象与活性;③体系纯净可控——脂质体的脂质组成、膜蛋白种类与密度、内外水相成分均可人为设定,排除了细胞内其他成分的干扰,因此脂质体是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质的极好实验材料。(二)实验流程:①脂质体的制备——用磷脂(可加入胆固醇)经超声、挤出或去垢剂透析等方法制成大小均一的球形脂质体;②膜蛋白的分离纯化——用非离子型去垢剂(如Triton X-100)使细胞膜崩解,温和地把ATP酶从膜上溶解下来并纯化,避免像SDS那样使蛋白变性;③膜蛋白的重建(嵌入)——将纯化的ATP酶与脂质体(或去垢剂-磷脂混合胶束)混合,透析去除去垢剂,使ATP酶重新插入脂双层形成蛋白脂质体;④功能检测——测定ATP水解释放的无机磷酸量以检测其ATP酶活性,用pH敏感荧光探针或膜电位探针检测其质子/离子的跨膜泵送,并可比较有/无ATP、加入特异抑制剂等条件下的差异;⑤对照与调控实验——设不含膜蛋白的空脂质体为阴性对照,并添加底物、药物或改变脂质组成(如胆固醇比例)观察功能变化;⑥数据分析——分析ATP酶在脂质体中的活性与转运化学计量比,并与其在天然膜中的表现比较。
据高分笔记整理
本题的两个专题3落点是「脂质体的应用——研究膜脂与膜蛋白的极好材料」和「去垢剂(非离子型)用于膜蛋白的分离纯化」,答案中必须体现这两点。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Membrane Proteins Can Be Solubilized and Purified in Detergents · 教材 p. 625

Such functional reconstitution can determine which proteins are both necessary and sufficient for a particular cell function. For example, the approach provided proof for the hypothesis that the enzymes that make ATP (ATP synthases) use H+ gradients in mitochondrial, chloroplast, and bacterial membranes to produce ATP.

这种功能重建可以确定哪些蛋白对某一细胞功能既是必需的、又是充分的。例如,正是这一方法证明了下述假说:合成ATP的酶(ATP合酶)利用线粒体膜、叶绿体膜和细菌膜上的H⁺梯度来生成ATP。

「把膜蛋白重建进脂质体」的标准英文是 functional reconstitution(into liposomes / phospholipid vesicles);教材正好以 ATP 合酶为例,答题时可直接引用这一经典重建实验来支撑「以ATP酶为例」的题干。
MBoC 7e Ch.10 · §Membrane Proteins Can Be Solubilized and Purified in Detergents · 教材 p. 624

Many membrane proteins can be solubilized and then purified in an active form by the use of mild detergents. These detergents cover the hydrophobic regions on membrane-spanning segments that become exposed after lipid removal but do not unfold the protein.

许多膜蛋白可用温和去垢剂增溶,并以有活性的形式纯化出来。这类去垢剂覆盖住脂类被除去后暴露出来的跨膜片段疏水区,但不会使蛋白质解折叠(变性)。

英文用 mild (nonionic) detergent 对应中文的「非离子型去垢剂如Triton X-100」,solubilize 即「增溶/溶解下来」;教材同页强调 SDS 这类强离子型去垢剂会 unfold (denature) 蛋白,使其无法用于功能研究,正是中文答案中「避免SDS」的依据。
9实验题2018 · 华中农业大学 · 细胞真题 p19(2018年 四、实验设计题);细胞真题狂背 p10(第二章-细胞生物学研究方法 三、大题背诵 第10题;原资料归章偏研究方法)考点五 膜的流动性——FRAP检测膜蛋白运动速率
说明利用荧光漂白恢复 (fluorescence photobleaching recovery, FPR) 技术检测细胞膜流动性的实验原理。同时举例说明利用 FPR 技术研究细胞某种质膜受体蛋白动态的实验流程。
(一)实验原理:荧光漂白恢复技术用高能激光束照射细胞的某一特定区域,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆淬灭,此区域称为光漂白区;随后由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动,周围非漂白区的荧光分子不断向光漂白区迁移,使光漂白区的荧光强度逐渐恢复到原有水平,这一过程称为荧光恢复。荧光恢复的速度在很大程度上反映了荧光标记的脂质或蛋白质在细胞中的运动速率,据此可计算扩散系数与可动分数,从而检测细胞膜的流动性。(二)研究某种质膜受体蛋白动态的实验流程:①荧光标记——将目标受体蛋白与荧光分子偶联(用荧光标记的特异性抗体/配体标记,或构建GFP-受体融合基因转染细胞表达);②细胞处理与成像准备——将标记好的细胞置于激光扫描共聚焦显微镜载物台上,确认荧光信号定位于细胞质膜;③光漂白——选定质膜上的一个小区域,用高能激光束短时照射使该区荧光分子淬灭,形成光漂白区;④荧光恢复监测——立即以低强度激光连续记录光漂白区荧光强度随时间的变化曲线;⑤数据分析——由荧光恢复曲线求出半恢复时间t1/2、扩散系数D和可动分数,得到该受体蛋白在质膜上的运动速率;⑥对照与处理组比较——设置低温、细胞松弛素B破坏微丝、去垢剂处理或受体与配体结合等条件,比较扩散系数变化,以判断细胞骨架、温度、配体结合等因素对受体流动性的影响。
据高分笔记整理
原理部分照「光漂白—荧光恢复—速度反映扩散速率」三步写;流程部分务必写出对照设计(如细胞松弛素B处理证明膜骨架限制膜蛋白流动)。
教材原文对照2 处
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane · 教材 p. 628

From FRAP measurements, we can estimate the diffusion coefficient for the marked cell-surface protein. The values of the diffusion coefficients for different membrane proteins in different cells are highly variable, because interactions with other proteins impede the diffusion of the proteins to varying degrees. Measurements of proteins that are minimally impeded in this way indicate that cell membranes have a viscosity comparable to that of olive oil.

由FRAP测量结果可以估算被标记的细胞表面蛋白的扩散系数。不同细胞中不同膜蛋白的扩散系数差别很大,因为与其他蛋白的相互作用会不同程度地阻碍这些蛋白扩散。对受阻最小的蛋白所作的测量表明,细胞膜的黏度与橄榄油相当。

研究受体蛋白动态时,英文要点是 diffusion coefficient 和 mobile fraction;教材点明扩散系数差异主要来自与其他蛋白的相互作用(对应实验设计里破坏细胞骨架、配体结合等处理组),并给出「膜黏度接近橄榄油」这一常考数据。
MBoC 7e Ch.10 · §Many Membrane Proteins Diffuse in the Plane of the Membrane(图10–33 图注) · 教材 p. 628

The fluorescent molecules are bleached in a small area using a laser beam. The fluorescence intensity recovers as the bleached molecules diffuse away and unbleached molecules diffuse into the irradiated area (shown here in side and top views). The diffusion coefficient is calculated from a graph of the rate of recovery: the greater the diffusion coefficient of the membrane protein, the faster the recovery

用激光束漂白一小块区域内的荧光分子。随着被漂白的分子扩散离开、未被漂白的分子扩散进入被照射区域,荧光强度逐渐恢复(此处以侧视图和俯视图表示)。扩散系数由恢复速率作图计算得出:膜蛋白的扩散系数越大,恢复越快。

荧光恢复的机制在英文里要说清双向:bleached molecules diffuse away 且 unbleached molecules diffuse in;定量结论一句话——the greater the diffusion coefficient, the faster the recovery,正好对应中文答案的「由恢复速度推算扩散系数」。
11实验题2020 · 华中农业大学 · 细胞真题狂背 p11-12(第二章-细胞生物学研究方法 三、大题背诵 第13题;原资料归章偏研究方法);细胞真题 p21(2020年 三、实验题 第1题)考点五 膜的流动性——FRAP原理与低温对膜流动性的影响(边界题:后半为抗逆实验设计)
请简述荧光漂白恢复技术的原理,并阐述 Pip4 与植物抗低温的关系。若要探究 Pip4 在植物抗低温过程中的作用机制,拟采用 gfp 标记技术,设计一个完整的实验进行检验,包括实验目的、实验材料与方法、预期实验结果及结论等内容。
(1)荧光漂白恢复技术的原理:荧光漂白恢复技术是一种用于研究活细胞内脂质或蛋白质分子运动速率的技术。其基本原理是利用高能激光束照射细胞的某一特定区域,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭,这一区域称为光漂白区。随后,由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动,周围非漂白区的荧光分子不断向光漂白区迁移。结果使光漂白区的荧光强度逐渐地恢复到原有水平,这一过程称为荧光恢复。荧光恢复的速度在很大程度上反映了荧光标记的脂质或蛋白质在细胞中的运动速率。通过测量荧光恢复的速度,可以得到膜脂分子的扩散系数和蛋白质的迁移率等定量信息,从而有助于解决细胞内脂质和蛋白质分子的动态变化以及与其他成分相互作用等问题。(2)Pip4 与植物抗低温的关系:Pip4 可能是一种植物蛋白或基因,它可能在植物的抗低温过程中起作用,例如通过调节细胞膜的流动性或参与信号传导途径来增强植物对低温的适应性。为了探究 Pip4 在植物抗低温过程中的作用机制,可以设计以下实验:①实验目的:探究 Pip4 在植物抗低温过程中的作用机制,包括 Pip4 是否影响植物细胞膜的流动性,以及它是否参与了低温应答信号传导途径。②实验材料与方法。实验材料:选择一种已知对低温敏感的植物模型,如拟南芥;制备 Pip4 基因的过表达和敲除(或沉默)植物株系;准备荧光标记的 Pip4 蛋白或使用 GFP 标记技术标记 Pip4 蛋白;实验方法:荧光漂白恢复技术:对过表达和敲除 Pip4 的植物细胞进行 FRAP 实验,观察 Pip4 对细胞膜流动性的影响。低温处理:将植物暴露于低温条件下,观察 Pip4 过表达和敲除株系的存活率和生理反应。基因表达分析:通过 qPCR 或 Western blot 分析 Pip4 过表达和敲除株系在低温下的基因表达变化,特别是与抗逆相关的基因。蛋白质互作分析:使用酵母双杂交技术或免疫共沉淀技术检测 Pip4 与其他蛋白的相互作用。(3)预期实验结果及结论:实验结果:如果 Pip4 过表达株系的荧光恢复速度比野生型或敲除株系快,表明 Pip4 可能增加了细胞膜的流动性。低温处理结果:如果 Pip4 过表达株系在低温下的存活率显著高于敲除株系,表明 Pip4 可能增强了植物的抗低温能力。基因表达分析结果:如果在低温下,Pip4 过表达株系中抗逆相关基因的表达上调,而敲除株系中这些基因的表达下调或无变化,这可能表明 Pip4 通过调控这些基因的表达参与了抗低温应答。蛋白质互作分析结果:如果 Pip4 与其他已知参与抗逆反应的蛋白有互作,这可能揭示了 Pip4 在信号传导途径中的作用。通过上述实验设计,可以对 Pip4 在植物抗低温过程中的作用机制进行较为全面的探究。
真题资料原答案
原资料解析注明教材出处为第五版第二章;第一问是纯专题3内容(FRAP原理与膜流动性),后两问为植物抗逆实验设计。
教材原文对照1 处
MBoC 7e Ch.10 · §The Fluidity of a Lipid Bilayer Depends on Its Composition · 教材 p. 609

The fluidity of cell membranes has to be precisely regulated. It allows membrane proteins to interact rapidly and transiently, and certain membrane transport processes and enzyme activities, for example, cease when the bilayer viscosity is experimentally increased beyond a threshold level. The fluidity of a lipid bilayer depends on both its composition and its temperature, as is readily demonstrated in studies of synthetic lipid bilayers.

细胞膜的流动性必须受到精确调控。流动性使膜蛋白能够快速而短暂地相互作用;例如把脂双层黏度人为提高到超过某一阈值时,某些膜转运过程和酶活性就会停止。脂双层的流动性既取决于组成,也取决于温度,这一点在人工脂双层研究中很容易得到证明。

低温—膜流动性这条线的英文表述是 fluidity depends on both its composition and its temperature;注意 PIP 类水孔蛋白(aquaporin)的转运功能属第11章跨膜运输,本章只给流动性调控与 FRAP/GFP 方法学依据。
答案来源标记 · 绿色 = 资料自带的原答案/官方解析,逐字抄录;橙色 = 该题在你的资料里没有现成答案,由我依据高分笔记原文与英文原版教材推导,已在解析里注明依据。