MCAT生物学:线粒体和叶绿体
学习MCAT生物学的概念，示例问题和解释
例子问题
例子问题1:线粒体和叶绿体
真核生物的电子传递链位于哪里?
线粒体内膜
等离子体膜
核被膜
线粒体基质
膜间隙
线粒体内膜
电子传递链(ETC)位于线粒体内膜上。它由一组细胞色素组成，其功能是创造一个质子(H+)梯度，该梯度为ATP合酶制造ATP提供能量。
注意原核电子传递链发生在质膜上，质子梯度产生于两个外膜之间或膜与细胞壁之间。
问题101:细胞结构和细胞器
下列哪一项不含线粒体?
肌肉细胞
蠕虫病毒的细胞
真菌细胞
禽类细胞
红细胞
红细胞
红细胞虽然是真核细胞，但不含线粒体。这是因为红细胞的功能是输送氧气。另一方面，线粒体需要氧气来制造ATP。如果红细胞有线粒体，它们就会耗尽细胞试图运输的氧气。
例子问题3:线粒体和叶绿体
下列哪一项关于线粒体的陈述可以用来支持内共生理论?
和原核生物一样，线粒体只有一条环状染色体
植物细胞包含线粒体和叶绿体
线粒体有助于调节细胞凋亡，这是衰老或受伤细胞的可控死亡
沿着线粒体内膜的质子梯度为ATP的有氧生产提供动力
参与运动的细胞，如肌肉细胞和精子鞭毛，往往含有相对大量的线粒体
和原核生物一样，线粒体只有一条环状染色体
虽然所有的选项都是正确的，但只有一个选项支持内共生理论。这一普遍支持的理论提出，线粒体起源于被更大的细胞吞噬的单细胞原核生物。这些细胞形成了一种共生关系，最终形成了现在的真核细胞。因此，要支持这一理论，就必须在线粒体和产生线粒体的原核生物之间建立联系，比如它们具有相似的DNA结构。
问题4:线粒体和叶绿体
科学家使用一种叫做Flourescent我n -年代电联Hybridization或鱼，研究人类的遗传疾病。FISH是一种利用光谱分析来确定人类细胞中遗传物质的存在或不存在以及相对丰度的技术。
为了使用FISH，科学家们使用荧光标记的已知颜色的DNA片段，称为探针，以测试DNA样本。这些探针对样本DNA进行退火处理，科学家可以使用实验室设备读取结果的颜色。FISH的一个常见用途是在条件下确定额外DNA的存在非整倍性这是一种人体细胞数量异常的状态染色体．染色体是DNA的集合，它们的总和构成了一个细胞基因组．另一个典型的应用是在癌细胞的研究中，科学家们使用FISH标签来确定基因是否在细胞基因组中发生了不适当的移动。
科学家们使用红色荧光标签，标记探针DNA中已知在癌细胞中比正常细胞中表达更多的基因。然后，他们用绿色荧光标记探针来标记紧邻的DNA序列。然后将两个探针添加到三个盘子中，如下所示。在培养皿1中，用探针孵育人膀胱细胞，在培养皿2中孵育人上皮细胞，在培养皿3中使用已知的非癌细胞。在所有盘子中感兴趣的区域观察到的相对发光如下所示。
你正在使用PET扫描来确定膀胱癌在病人体内的扩散情况。PET扫描利用线粒体的代谢活动来关注代谢增加的区域，与癌细胞活动一致。关于线粒体，下列哪项是不正确的?
它们的内膜上有嵴
它们有内外膜
它们有自己的基因组
它们的大部分ATP是通过底物水平磷酸化产生的
它们容纳克雷伯循环
它们的大部分ATP是通过底物水平磷酸化产生的
线粒体具有上述所有的特性，除了它们的大部分ATP是通过氧化磷酸化产生的。
问题101:细胞结构和细胞器
大多数科学家赞同内共生理论来解释真核细胞中线粒体的存在。根据内共生理论，早期的前真核细胞吞噬自由的原核生物，但不能消化它们。结果，这些原核生物仍然居住在前真核生物中，并继续产生能量。宿主细胞能够利用这种能量获得相对于竞争对手的选择性优势，最终产生能量的原核细胞成为线粒体。
在许多方面，线粒体与其他细胞器不同，这些差异多年来一直困扰着科学家。内共生理论简明地解释了这些关于线粒体的观察结果。也许最重要的是，该理论解释了为什么有氧代谢完全局限于这一细胞器，而其他种类的代谢更多地分布在细胞细胞质中。
一位科学家正在展示她支持内共生理论的证据。下列哪个断言是错误的?
线粒体经历一个类似于二元裂变的过程
线粒体具有原核生物的全部遗传补体
线粒体有自己的核糖体
线粒体有双层膜
线粒体的基因组减少了
线粒体具有原核生物的全部遗传补体
线粒体没有完整的原核遗传补体。自从它们最初自由生活以来，在过去的亿万年里，它们的大部分基因已经转移到宿主细胞中，减少了线粒体基因组。
其他的说法都是正确的。
问题1322:麦卡特生物科学
大多数科学家赞同内共生理论来解释真核细胞中线粒体的存在。根据内共生理论，早期的前真核细胞吞噬自由的原核生物，但不能消化它们。结果，这些原核生物仍然居住在前真核生物中，并继续产生能量。宿主细胞能够利用这种能量获得相对于竞争对手的选择性优势，最终产生能量的原核细胞成为线粒体。
在许多方面，线粒体与其他细胞器不同，这些差异多年来一直困扰着科学家。内共生理论简明地解释了这些关于线粒体的观察结果。也许最重要的是，该理论解释了为什么有氧代谢完全局限于这一细胞器，而其他种类的代谢更多地分布在细胞细胞质中。
许多生物已经进化到使用一种解偶联蛋白UCP1。UCP1能够为必须生活在寒冷环境中的动物产生热量，并在线粒体中发挥作用。UCP1的功能类似于ATP合酶，它允许质子从膜间空间进入线粒体基质，但以热的形式产生能量，而不是ATP。我们最有可能在哪里找到UCP1?
线粒体基质
线粒体内膜
在嵴的尖端
外线粒体膜
膜间隙
线粒体内膜
由于UCP1的作用类似于ATP合酶，我们可以推测它的分布也类似，但产生的是热量而不是ATP。问题进一步说明UCP1允许质子逃逸到基质中，因此它必须在内膜上被发现，在膜间空间和基质之间调节质子的流动。
示例问题7:线粒体和叶绿体
大多数科学家赞同内共生理论来解释真核细胞中线粒体的存在。根据内共生理论，早期的前真核细胞吞噬自由的原核生物，但不能消化它们。结果，这些原核生物仍然居住在前真核生物中，并继续产生能量。宿主细胞能够利用这种能量获得相对于竞争对手的选择性优势，最终产生能量的原核细胞成为线粒体。
在许多方面，线粒体与其他细胞器不同，这些差异多年来一直困扰着科学家。内共生理论简明地解释了这些关于线粒体的观察结果。也许最重要的是，该理论解释了为什么有氧代谢完全局限于这一细胞器，而其他种类的代谢更多地分布在细胞细胞质中。
在一个实验模型中，一组细胞的线粒体是没有功能的。哪一种代谢物的含量最有可能增加?
琥珀酸
乳酸
苹果酸
延胡索酸酯
乳酸
只有乳酸是由细胞质中的糖酵解产生的。剩下的选择是由线粒体中的柠檬酸循环产生的。如果没有线粒体来吸收糖酵解产生的丙酮酸，这种化合物将进一步氧化为乳酸盐。
问题101:细胞结构和细胞器
动物细胞中哪个细胞器负责产生大部分的细胞ATP?
线粒体
核糖体
细胞核
溶酶体
线粒体
线粒体为细胞产生大部分ATP。核糖体负责蛋白质的产生。核酸生成并储存在细胞核中。溶酶体负责消化细胞废物。
柠檬酸循环和电子传递链都发生在线粒体中。
问题102:细胞结构和细胞器
如果代谢活跃的线粒体基质的pH值为7.4，下面哪个选项可能是其内膜空间的pH值?
一个活跃的线粒体同时在基质中运行柠檬酸循环，以及沿内膜的电子传递链。为了产生ATP，线粒体负责通过将质子送入膜间空间来产生质子梯度。通过使用这个质子势梯度，ATP合酶能够从一个ADP分子和一个磷酸分子中产生ATP。因此，膜间隙中的pH值将低于基质中的pH值。然而，pH值不会像pH值2.0那样下降，因为胃酸只会在体内消化系统的某些部位发生。
问题101:细胞结构和细胞器
通道：
在一个虚构的宇宙中，人们发现了一种新的生命形式，它似乎与人类有许多相似之处。自从人类发现它以来，人们用x射线成像、磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描成像(CT)以及血液化学和实验室研究来研究它。基于这样的分析，科学家们在结构和功能上都发现了这种虚构的物种，叫做Lorempis marengis与人类高度相似。它的结构看起来与呼吸时活跃的肺相似。它有一个在任何时候都高度活跃的结构，特别是在不同的活动中，不同的部分(类似于人脑)。它似乎也有一个消化道，由嘴、食道、胃、小肠、大肠和肛门组成，被认为在细胞水平上与人类消化道部分具有相同的功能。科学家们现在希望继续在细胞水平上研究这种生物，以证实他们的假设，即细胞功能确实类似于人类组织。
科学家们对类似于人类肌肉结构的组织进行了细胞研究Lorempis marengis．考虑到这些结构在结构和功能上与人类肌肉相似，人们会期望在这些结构中存在大量负责以下哪一种功能的细胞器?
细胞结构的完整性
能量产生和代谢
渗透调节
胞内运输
翻译
能量产生和代谢
这个问题测试的是你的能力，你可以将一个虚构的生物的信息整合起来，这个生物被告知与人类在结构和功能上有许多相似之处，并应用它来回答关于这个生物细胞功能的问题。在这个问题中，你被告知，来自与人体肌肉高度相似的器官的组织正在细胞水平上进行分析，并要求你选择在该器官中高度表达的细胞器所执行的功能。由于我们谈论的是一种与人类肌肉高度相似的器官，我们可以假设这里感兴趣的细胞器是线粒体，因为线粒体负责为人体细胞产生大部分能量。具有高能量需求的组织，如活跃生物体中的肌肉，往往具有较高水平的线粒体，以便能够向组织提供足够的能量。最能描述线粒体功能的答案是“能量生产和代谢”。线粒体是许多代谢过程的场所，包括柠檬酸循环和氧化磷酸化。
“细胞结构完整性”和“渗透性调节”都是质膜的功能，而不是线粒体的功能。
“翻译”发生在核糖体的位置，而不是线粒体。
“细胞内运输”是一种主要由细胞质(也称为细胞质)进行的功能。
