生物化学学习指导

    目前，困扰人类生存和发展的诸多重大问题的解决均寄希望于生命科学和技术的进
步。因此，生命科学的研究成为2l世纪*热门的研究领域之一。生命科学及其与其他学
科的相互渗透、相互促进，必将对人类的前途和命运产生深刻的影响。作为生命科学核心
理论基础的生物化学，既是现代生物学中的一门分支基础学科，同时又是现代生物学中发
展*为迅速的一门前沿学科。如今，生物化学的方法与理论已经渗透到了生物学中的每一
分支学科，并对其他生物分支学科的发展起着关键的作用。近十多年来，生物化学的主要
发展是在分子生物学领域。生物化学所包含的研究内容越来越多，生物学的各个研究领域
均需要应用生物化学的知识。所以现在有关生命科学类的研究生入学考试中90％以上都
要加试生物化学。另外，由于生物化学本身的特点，学生在该门课程的学习过程中总会遇
到这样或那样的问题，对于报考研究生的学生来说，用于复习生物化学的时间*多，却往
往事倍功半。本书编写的目的在于指导学生课外同步训练，开阔学生思路，复习巩固所学
的知识，灵活应用所学的生物化学理论与技术，提高学生分析及解答问题的能力，同时也
是为有志于报考研究生的同学的复习提高做准备。
    本书共分十六章，每一章都包括知识要点、精选习题和习题解答。在编写过程中以王
镜岩主编的《生物化学》(第三版，高等教育出版社)教材为主，并广泛参阅了国内其他
一些主要的生物化学教材，紧紧围绕生命科学本科教学大纲的要求与进度，根据全国高等
理科生物学科试题库的题型，每一章的习题题型基本上包括：名词解释、是非判断题、选
择题、填空题及问答题(包括计算题)。本书*大的特点是每一道题均有详尽的解答，十
分有利于读者的认识与提高。本书是在浙江工业大学试用多年的辅助教材《生物化学试
题库》的基础上编写的。在此次编写过程中还参考了美国斯坦福大学Stryer编写的Bio．
chemistry第三版、美国William B．Wood等编写的Biochemistry：A Problems Approach第二
版和新版的Lehninger编写的Principles 0f Biochemistry。参考了高等教育出版社出版的沈
同、王镜岩等主编的《生物化学》(第二、三版)以及清华大学出版社出版的王希成编著
的《生物化学》(**版)等教材的主要内容和练习题。
    本书的编写，力求将生命科学的基本知识、生物化学的基本理论和学科发展前沿结合
起来；题型灵活，紧扣大纲所要求的知识要点；深广适度，很适合本科学生的课程学习和
各种层次人员的自学及考试的需要，尤其可作为报考国内各高校研究生的复习用书。
    限于作者的水平，时间仓促，书中不妥及错误之处在所难免，敬请广大读者批评和
指正。    ：
    编  者
    2007年1月

第七章  生物膜和物质跨膜运输
    一、知识要点
    (一)生物膜的结构与组成
    1．生物膜的流动镶嵌模型
    细胞膜的主要组分为类脂质和蛋白质。类脂质和蛋白质如何构成细胞膜，过去有不同
的设想，目前一般认为类脂质，特别是磷脂是构成细胞膜的基本物质，由脂质分子排列成
双层薄膜，约5nm厚，在脂质双层内外镶嵌着蛋白质分子，有的蛋白质只附着在脂质双
层的内表面，有的深埋在脂质双层中或贯穿脂质双层，糖蛋白和糖脂的糖基支链一般伸出
脂质双层的外表面。膜蛋白在膜内外两侧的分布是不对称的，疏水的膜蛋白嵌入不连续的
脂质双层中，并在一定水平上移动，因此S．J．Singer和G．L Nicolson(1972年)提出所
谓流动镶嵌模型。流动镶嵌模型是目前被广泛接受的生物膜结构模型。
    2．膜脂
    膜脂约占细胞的总脂质的40％，磷脂和糖脂是大多数细胞膜的共有成分，但磷脂占
主要地位，细菌细胞的磷脂有90％以上存在于细胞膜内。磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰
乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇和鞘磷脂等；糖脂以脑苷脂为主，植物细胞膜的脂质
大部分为糖脂。真核细胞的细胞膜还含有胆固醇，红细胞和肝脏细胞膜含胆固醇较高，原
核细胞膜不含胆固醇。
    3．膜蛋白
    膜蛋白的种类、结构、定位、性质和生物功能比较复杂，我们对这方面的认识还很有
限。截至1976年，已被分离提纯的膜蛋白仅20多种，一级结构已经测定的不过5种，可
以说细胞膜蛋白不是单一的某种蛋白质，而是不同种类的许多种蛋白质的总称。膜蛋白定
位在细胞膜上，具有如下特征：①绝大多数膜内在蛋白的序列富含疏水性氨基酸；②膜
内在蛋白在脂双层区的跨膜长度达3nm，跨膜区域倾向于形成口一螺旋或"一折叠；③膜
内在蛋白与膜的结合有多种方式；④某些膜蛋白束缚在细胞膜骨架上，防止在脂双层中
自由扩散；⑤膜蛋白的生物学功能多样，如作为受体、酶、载体等。
    (二)物质跨膜运输
    1．被动运输
    物质的被动运输指不与ATP分解偶联的跨膜运输。根据有无运输蛋白协助分为简单
扩散和促进扩散。
    简单扩散没有运输蛋白协助，溶质自行完成扩散过程。促进扩散是有运输蛋白协助的
扩散，运输蛋白与水化的溶质非共价作用，取代与水的氢键，提供亲水的跨膜通道。运输
蛋白，又叫通透酶，是指执行被动运输的膜蛋白，作用方式类似酶，具有高扩散速度、饱
和性和专一性。根据携带溶质的种类和运输方向存在三种普遍的物质跨膜运输系统：单
载、对称载和逆载。根据结构和运载物质不同，有两类运输蛋白——通道和载体。
  2．主动运输
    主动运输指与ATP分解或其他供能机制偶联的逆浓度梯度运输。除了具有与一般运
输蛋白相同的特点(专一性和饱和性等)外，主动运输还有方向性(逆浓度梯度)和需
要能量等特点。主动运输包括初级主动运输，即与光、氧化、ATP分解直接偶联的运输，
和次级主动运输，即和其他物质化学梯度的递降偶联的运输。
    本章学习重点掌握生物膜的组成和分子结构，理解其不对称分布。了解生物膜的流动
性，掌握被动运输、主动运输的概念及特点。了解小分子物质运输的方式。初步了解生物
大分子的跨膜运输。初步了解生物膜运输的分子机理。
    总结性提示：本章学习生物细胞亚细胞结构和生物膜的概念，着重叙述细胞膜和细胞
器的组分、结构和功能。较深入地阐明膜脂和膜蛋白的特征和定位。学习时应依次理解有
关专业名词的概念，然后重点学习细胞膜和细胞器的组分、结构和功能之间的相互关系，
并适当地联系在生物科学和生产实践上的重要性。细胞是生物体的基本结构单位，很多生
物化学反应都是在细胞内进行的，因此，有必要在学习代谢之前对模式细胞的结构以及这
些结构的生物化学功能作全面了解。
    二、精选习题
    (一)名词解释
    1．生物膜
    2．通道蛋白
    3．协同运输
    4．胞吞作用
    5．主动运输    ．
    6．离子载体
    7．ATP／ADP交换体
    8．导肽
    9．基团运送
    (二)填空题
    1．生物膜的流动性主要是由——、——和(或)——所
决定的，并且受温度的影响。
    2．生物膜内的蛋白质——氨基酸朝向分子外侧，而——氨基酸朝
向分子内侧。
    3．膜蛋白按其与脂双层相互作用的不同可分为——与——两类。
    4．膜脂一般包括——、——和——，其中
以——为主。
    5．细胞膜的脂双层对——的通透性极低。
    6．生物膜中分子间的作用力主要有——、——和——。
    7．维持Na梯度和Ca2’梯度的分子分别是——和——。
    8．红细胞运送阴离子的通道蛋白是——。
    9．生物膜的厚度大约为——。
10．关于生物膜的结构，被广泛接受的为——。
【三)选择题    ’
1．跨膜蛋白与膜脂在膜内结合部分的氨基酸残基一——。
A．大部分是酸性    B．大部分是碱性
C．大部分是疏水性    D．大部分是糖基化
2．下列组成(按质量计)中的哪个*像典型的哺乳动物的质膜?——。
A．脂类35％，蛋白质45％，糖类5％，RNAl0％
B．脂类35％，蛋白质55％，糖类5％，RNA0％
C．脂类20％，蛋白质75％，糖类0％，RNA0％
D．脂类60％，蛋白质30％，糖类0％，RNA5％
E．脂类35％，蛋白质40％，糖类20％，RNA0％
3．生物膜主要成分是脂与蛋白质，它们主要通过什么键相连?——。
A．共价键    B．二硫键    C．氢键
D．离子键    E．疏水作用
4．要将膜蛋白分子完整地从膜上溶解下来，可以用——。
A．蛋白水解酶  B．透明质酸酶  C．去垢剂
D．糖苷水解酶  E．脂肪酶
5．钠、钾的传送属于——。
A．被动传输    B．主动传输    C．促进扩散    D．基团转位
6．膜蛋白质*难于完成的运动方式是——一。
A．侧向运动    B．翻转运动    C．旋转运动
7．脂双层是许多物质的通透屏障，能自由通透的极性物质是——。
A．相对分子质量在50以下    B．相对分子质量在loo 1)2下
C．所有的极性物质    D．水
E．葡萄糖-6-磷酸
8．钠泵的作用是什么?——。
A．将Na‘输入细胞和将K’由细胞内输出
B．将Na’输出细胞
C．将K’输出细胞
D．将K’输入细胞和将Na’由细胞内输出
E．以上说法都不对
9．生物膜的基本结构是——。
A．磷脂双层两侧各有蛋白质附着
B．磷脂形成片层结构，蛋白质位于各个片层之间
c．蛋白质为骨架，两层磷脂分别附着于蛋白质的两侧
D．磷脂双层为骨架，蛋白质附着于表面或插入磷脂双层中
E．由磷脂构成的微团