MCAT生物学:质膜和运输

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例子问题

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问题1:质膜与运输

以下每一种膜运输过程都需要使用特定的蛋白质来允许跨质膜的运动__________

可能的答案:

次生主动运输

通过透气孔方便交通

便利的通道运输

初级主动运输

简单扩散

正确答案:

简单扩散

解释

细胞的质膜对于容易通过磷脂双分子层的分子,即小的非极性分子是可渗透的。由于这种渗透性的特异性,通常需要膜蛋白来运输分子穿过双分子层。当物质在没有介质的情况下通过膜时,发生简单扩散。所有形式的便利运输,以及主动运输,都需要特定膜蛋白的帮助。因此,简单扩散是正确的答案。

问题1:质膜与运输

细胞是生命最基本的功能单位。我们认为有生命的一切都是由细胞组成的,虽然细胞种类不同,但它们都有一些基本特征,这些特征将它们联系在一起,统称为“生命”。细胞最重要的部分之一是包围它的膜,它将细胞与环境的其余部分分开。

虽然这三个主要领域的生物生活在截然不同的环境中,但它们都拥有相似的细胞膜。这种磷脂双分子层保护细胞,允许某些物质进入,同时阻止其他物质进入。虽然来自不同领域的生物体在其膜上有不同种类的脂肪键,但它们都有这个基本目的。

细胞膜包含各种必需的蛋白质和信号分子,使细胞内部能够对细胞外部做出反应。在多细胞真核生物中,这种能力可用于细胞间的交流。在细菌群落中,细胞外信号可用于向其他细菌发出信号。信号级联通过一系列分子途径,从细胞外部一直到细胞核,然后再返回,在遗传水平上给予细胞控制。这使得细胞反应迅速有效,也允许细胞控制在这种状态下停留的时间。

钠钾泵是最重要的膜蛋白之一。如果这个泵突然停止工作,细胞会发生什么?

可能的答案:

环境会变得高渗,细胞会萎缩。

环境会变得低渗,细胞会溶解。

没什么,牢房没问题。

环境会变得低渗,细胞会萎缩。

环境会变得高渗,细胞会溶解。

正确答案:

环境会变得低渗,细胞会溶解。

解释

钠钾泵的作用是将三个钠离子移出细胞,将两个钾离子移入细胞。这些离子都带+ 1电荷,所以当泵起作用时,它创造了一个环境,在细胞外部有更多的溶质。如果它停止工作,细胞就会停止将钠移出,由于钠是极性分子,它不能自己穿过细胞膜。细胞内部的溶质会比外部的多,水会朝着更高的溶质浓度流入细胞,导致细胞膨胀和溶解。

问题1:质膜与运输

钠钾泵通过使用ATP帮助维持电解质梯度。下列哪一项最能描述这种运输方式?

可能的答案:

易化扩散

主动运输

过滤

渗透

扩散

正确答案:

主动运输

解释

主动转运最准确地描述了这种类型的运动,因为它使用ATP作为能量来源。相比之下,其他四种选择都是不同类型的被动运输,构成不需要能源的运动类型。扩散就是粒子沿浓度梯度的净运动。促进扩散是类似的概念,但使用专门的转运蛋白。渗透作用描述的是水的运动,最后,过滤作用是溶质分子和水分子的运动。

问题1:质膜与运输

假设细胞外有30个钠离子,细胞内有20个钾离子。钠钾泵循环一次后会发生什么?

可能的答案:

细胞外有28个钠离子,细胞内有17个钾离子

细胞外有32个钠离子,细胞内有23个钾离子

细胞外有33个钠离子,细胞内有22个钾离子

细胞外有27个钠离子,细胞内有18个钾离子

正确答案:

细胞外有33个钠离子,细胞内有22个钾离子

解释

要回答这个问题,你需要知道钠钾泵的方向性和每个循环泵出的离子数量。记住,钠钾泵的每一个循环将三个钠离子移到细胞外,两个钾离子移到细胞内。细胞外的钠离子数量会增加3个细胞内的钾离子数量会增加2个。

钠钾泵循环一次后的最终结果是细胞外有33个钠离子,细胞内有22个钾离子。

问题1:质膜与运输

为什么钠钾泵需要ATP才能正常工作?

可能的答案:

细胞内钠离子的浓度更高,细胞外钾离子的浓度更高

钠离子和钾离子的浓度在细胞外更高

细胞内钠离子和钾离子的浓度更高

细胞外钠离子的浓度更高,细胞内钾离子的浓度更高

正确答案:

细胞外钠离子的浓度更高,细胞内钾离子的浓度更高

解释

当一个膜通道,如钠钾泵,需要能量(ATP)来运输分子时,这意味着该通道正在逆其浓度梯度移动分子。这种运输方式被称为主动运输。

回想一下,钠钾泵在每个循环中将三个钠离子移出细胞,将两个钾离子移入细胞。由于它使用主动运输,钠钾泵必须移动钠离子和钾离子各自的浓度梯度。这意味着细胞外钠离子的浓度更高,而细胞内钾离子的浓度更高。

注意,同调体存在,其中一个离子的易于扩散被用来拉第二个离子对抗其浓度梯度,而不使用ATP。以这种方式,ATP并不总是必需的运输离子对其浓度梯度。然而,当两个离子都逆着它们的梯度移动时,或者当只有一个离子被运输时,就需要ATP。

问题1:质膜与运输

关于钠钾泵,下列哪项是正确的?

可能的答案:

它是一种反向转运蛋白,因为它将钠离子运送到细胞外,将钾离子运送到细胞内

它是一种同向转运体,因为它将钠离子运送到细胞内部,将钾离子运送到细胞外部

它是一种同向转运体,因为它将钠离子运送到细胞外,将钾离子运送到细胞内

它是一种反向转运蛋白,因为它将钠离子运送到细胞内部,将钾离子运送到细胞外部

正确答案:

它是一种反向转运蛋白,因为它将钠离子运送到细胞外,将钾离子运送到细胞内

解释

反转运蛋白是指向相反方向携带分子的蛋白质,而正转运蛋白是指向相同方向携带分子的蛋白质。钠钾泵将钠离子输送出细胞,将钾离子输送入细胞。离子的运动方向相反;因此,钠钾泵被归类为反向转运体。

问题1:质膜与运输

关于电化学梯度,下列哪项是正确的?

可能的答案:

为了保持梯度,必须在细胞膜的细胞内和细胞外两侧有相同浓度的分子

电化学梯度驱动分子在主动运输中的运动

线粒体中的质子动力是由一种电化学梯度产生的

电化学梯度只由中性分子产生

正确答案:

线粒体中的质子动力是由一种电化学梯度产生的

解释

电化学梯度是由电池内外离子浓度差异产生的梯度。如果电池两边的分子浓度相等,那么电化学梯度就会耗尽。

电化学梯度也涉及电势,因为浓度差异涉及离子梯度。回想一下,电势依赖于分子的电荷;因此,电化学梯度只有在电池两侧存在不相等数量的离子时才会产生,而不是中性分子。

电化学梯度作为一种驱动力,将分子从高浓度区域(高电位)移动到低浓度区域(低电位)。这种运动可以在简单扩散和促进扩散中观察到。然而,在主动运输中,分子从低浓度区域移动到高浓度区域。这意味着主动输运不是由电化学梯度驱动的,分子在主动输运中是逆电化学梯度运动的。

质子动力是将质子从膜间空间泵入线粒体基质的主要驱动力。这种泵送与ATP酶(合成ATP的酶)耦合;因此,质子动力驱动线粒体中ATP的合成。质子动力是由氢离子(质子)的电化学梯度引起的。在电子传递链中,质子被泵入膜间空间。这导致质子浓度的增加,并随之增加膜间空间的电位。由这种现象产生的电化学梯度驱使质子从高电位区域(膜间空间)到低电位区域(基质);因此,质子动力来源于电化学梯度。

问题1:质膜与运输

免疫系统的一个组成部分是中性粒细胞,一种吞噬入侵细胞的专业吞噬细胞。中性粒细胞通过血液作为前中性粒细胞或单核细胞被运送到感染部位,准备根据需要分化以保护其宿主。

为了离开血液并迁移到感染活跃的组织中,单核细胞经历了一个称为渗出的过程。渗出是一个外渗过程,单核细胞通过在内皮细胞之间移动而离开循环,进入组织,并成熟为中性粒细胞。

渗出是由一类被称为选择素的蛋白质介导的,它们存在于单核细胞膜和内皮上。这些选择素相互作用,吸引单核细胞到内皮,并允许单核细胞沿着内皮滚动,直到它们能够通过离开脉管系统进入组织来完成渗出。

下图显示单核细胞在血管中移动,沿着血管壁“滚动”,最终离开血管迁移到感染部位。

无标题的

内皮细胞之间单核细胞的运动可以最好地描述为__________

可能的答案:

胞饮作用形成的运输

被动运输

transcellular运输

paracellular运输

易化扩散

正确答案:

paracellular运输

解释

细胞旁转运是在细胞间运送物质,而细胞外转运是在细胞间运送物质;因此,这是细胞旁运输的一个例子。

促进扩散、胞饮作用和被动转运都与物质进入细胞有关。单核细胞正在转移位置,但在此过程中不会进入另一个细胞。

问题9:质膜与运输

朊病毒被怀疑是哺乳动物多种神经退行性疾病的病因。根据流行的理论,朊病毒是一种仅由蛋白质构成的传染性颗粒,在受感染动物的大脑中高浓度存在。所有哺乳动物都会产生正常的朊蛋白PrPC这是一种功能尚不清楚的跨膜蛋白。

传染性朊病毒PrPRes,诱导现有PrP的构象变化C蛋白质按以下反应:

PrPC+ PrPRes→PrPRes+ PrPRes

的PrPRes然后怀疑在受感染患者的神经组织中积聚并引起疾病。这种传播模式产生了复制的蛋白质,但绕过了分子生物学中心法则的标准模型。转录和翻译显然在这个复制过程中不起作用。

这一理论是对先前确立的生物学教条的重大背离。一位科学家决定测试朊病毒传播的蛋白质理论。他的实验如下:

将感染家兔匀浆后的脑物质注射到健康家兔脑内,见下表:

兔1、兔2:第1、2天注射生理盐水

以上试验作为对照。

兔3和兔4:在第1天和第2天注射匀浆脑物质

上述试验使用未经修饰的脑物质。

兔5和兔6:在第1天和第2天注射辐照均匀的脑物质

上述试验使用经过辐照的脑物质来破坏匀浆中的核酸。

兔7和兔8:在第1天和第2天注射无蛋白离心匀浆脑物质

上述试验使用的脑物质经过离心处理,根据分子量产生无蛋白匀浆和富蛋白匀浆。

兔9和兔10:在第1天和第2天注射煮沸均质脑物质

上述试验使用已煮沸的脑物质来破坏匀浆中的任何细菌污染物。

既然PrPC是一种跨膜蛋白,那么我们最有可能在跨越膜的那部分蛋白中发现什么呢?

可能的答案:

亲水性氨基酸残基

既不亲水也不疏水的氨基酸残基

疏水氨基酸残基

亲水性和疏水性氨基酸残基

两亲性氨基酸残基

正确答案:

疏水氨基酸残基

解释

所有真核细胞的脂质双分子层核心都含有脂质;因此,跨膜蛋白在横跨膜的区域具有一系列疏水性丰富的残基。

问题1:细胞结构和细胞器

下列哪一项最好地描述了动物细胞的质膜组成?

可能的答案:

以甘油三酯为主要成分的脂蛋白

磷脂,鞘脂,胆固醇和蛋白质,还有一些碳水化合物

磷蛋白和胆固醇

胆固醇酯,蛋白质,以及少量但重要的甘油三酯

脂质双分子层主要由胆固醇和附在两边的蛋白质组成的脂质双分子层

正确答案:

磷脂,鞘脂,胆固醇和蛋白质,还有一些碳水化合物

解释

动物细胞的质膜的主要成分是脂质和蛋白质,还有少量的碳水化合物成分。主要的脂质成分是甘油磷脂、鞘脂和一些胆固醇。胆固醇的含量取决于某些因素,如温度,并有助于维持膜的流动性。因此,正确的答案是磷脂、鞘脂、胆固醇和蛋白质,以及一些碳水化合物。

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